CN112353491A - 一种介入造影和治疗手术通用机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种介入造影和治疗手术通用机器人，解决现有介入手术机器人不能同时完成介入手术的这两个过程，对导丝轴向摩擦力受力检测的不足，解决受力检测装置难以安装，不能满足临床需要，实际手术中的机器人结构较为复杂，体积过大不适用于实际手术环境的问题。实现了造影手术和治疗手术通用、整体结构简单，稳定性好，采用模块化结构设计，拆装组合简便，体积小巧，非常适宜于手术环境。通过主端测量微力传感器的推拉力，判断出导丝轴向摩擦力的受力变化情况，能及时给予医生操作提醒，保护病人安全。根据从端高精度称重传感器反馈数值可以随时调整导丝夹紧程度，防止打滑现象，可以满足血管介入手术对导丝的需求。

Description

一种介入造影和治疗手术通用机器人
技术领域
本发明涉及微创血管设备技术领域，更具体的说是涉及一种介入造影和治疗手术通用机器人。
背景技术
介入手术的完整过程包括造影诊断，球囊扩张，支架安放等治疗过程。其中介入造影手术是诊断心脑血管病变的基础，也是做进一步治疗的前提，治疗手术是解除病痛的必要步骤。这两种手术操作手法不同，实现过程有所差异。国内对于介入造影手术的机器人存在如下几个方面的问题：(1)装置体积庞大，结构复杂，稳定性不高，不适用于实际临床手术；(2)多数机器人没有力反馈***，无法保证手术安全；(3)***安装拆卸不方便；(4)对机器人的消毒较为繁琐，不符合实际手术需求。(5)多数机器人只能进行介入造影手术或介入治疗手术，缺少能同时完成造影和治疗的介入机器人。
因此，如何提供一种介入机器人能够同时完成造影和诊断是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
介入造影手术是诊断心脑血管病变的基础，也是做进一步治疗的前提，治疗手术过程是解除病痛的必要步骤。与介入手术操作手法不同，实现过程有所差异。现有技术中公开的介入手术消毒盒不能用于介入造影手术，因为造影手术需要对造影导管进行旋转控制，以便于能顺利进入冠脉口，达到造影的目的。而现有的介入手术消毒盒无法实现对造影导管的旋转。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有通用消毒盒的介入造影和治疗手术通用机器人，解决现有技术中机器人只能进行介入造影手术或介入治疗手术，缺少能同时完成造影和治疗的介入机器人。
本发明提供了一种介入造影和治疗手术通用机器人，机器人本体包括底座、立柱和机械臂，底座顶部滑动连接立柱，立柱顶部连接机械臂；机械臂前端连接支撑推进机构和消毒盒；
消毒盒包括：无菌盒体、与其一侧铰接的无菌盒盖，且无菌盒体上固定有导管控制端和导丝搓丝部；无菌盒体一端设置有Y阀组件，Y阀组件包括：Y阀固定件、Y阀夹持件、Y阀本体及Y阀驱动齿轮；
Y阀固定件一端沿导管和导丝S推进方向转动于无菌盒体一端上，其另一端与无菌盒体磁性连接；Y阀固定件中部设置有啮合通孔，且无菌盒体对应啮合通孔位置设置有轴孔；Y阀驱动齿轮底部轮轴转动于轴孔内、其轮轴底部具有与推进机构中的电机输出齿轮配合的轮轴齿轮，Y阀驱动齿轮位于啮合通孔内，Y阀夹持件为两组以上可连接为圆环的弧形件，圆环上具有与Y阀驱动齿轮啮合的齿环；Y阀本体一端通过弹性填充物固定于Y阀夹持件内，另一端固定于Y阀固定件上。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了介入造影和治疗手术通用机器人，通过Y阀组件结构的改变，第一，Y阀本体一端通过弹性填充物固定于Y阀夹持件内，弹性填充物的变形，可以使用不同规格的Y阀本体，进而能够安装不同规格的导管或造影导管；第二通过推进机构中的电机输出齿轮带动Y阀驱动齿轮，进而带动Y阀夹持件上的齿环，进一步带动造影导管转动，实现了介入造影和治疗手术消毒盒通用；第三，Y阀固定件一端沿导管和导丝推进方向转动于无菌盒体一端上，其另一端与无菌盒体磁性连接；方便医生更换导丝和导管，和固定Y阀本体。
进一步地，Y阀固定件包括固定板、啮合环体、铰接部及卡爪；固定板为长条状，其一端底部与无菌盒体磁性连接；其另一端一体连接啮合环体一端，啮合通孔形成于啮合环体中部；啮合环体另一端连接有铰接部，铰接部与靠近轴孔外侧设置在无菌盒体上的铰接块铰接；卡爪为两组以上、依次沿固定板长度方向设置；Y阀本体另一端卡接与卡爪上。其中卡爪具有一定的弹性，且其顶部形成开口，方便安装和拆卸。无菌盒体靠近轴孔内侧设置有Y阀电磁铁一，Y阀电磁铁一与设置于固定板底部位置对应的Y阀电磁铁二磁性连接。由此方便固定Y阀本体。
本发明的第二个目提供一种介入造影和治疗手术通用机器人，其中底座包括：立柱底板、挡块、横撑、底座导轨、底座滑块及齿条；挡块固定于立柱底板上，横撑与挡块固定、且放置于导管床上；立柱底板顶部固定有沿其长度方向布置的齿条，齿条两侧对称布置有两组底座导轨，每一组底座导轨上均滑动连接有底座滑块；立柱底部设置有连接板，连接板底部固定于底座滑块上，其顶部固定有底座伺服电机，底座伺服电机输出端设置有与齿条啮合的底座齿轮。通过底座伺服电机带动底座齿轮和齿条，使立柱带动机械臂和推进机构做平移运动，从而带动整个推进机构向前或向后移动，推进机构上面安装造影导管，整体的移动将带动造影导管进入或撤出人体，进而完成造影手术的过程。由此采用往复运动的结构，减小了设备操作空间占用，可以在很小的体积范围内，达到同医生实际介入手术操作一样的效果。
其中挡块也起到机械限位的作用，和连接板配合使用。
进一步地，立柱底板靠近横撑侧开设有用于***导管床侧面导轨的滑槽。滑槽底端有张紧螺丝用于固定。立柱底板还设置有接线插口，用于电源线和通讯线的连接。
立柱的两个横撑可以放置在导管床板上，和立柱上固定在导管床的导轨的滑槽构成一组三角形的稳定结构，从而保证了机械臂和导管床的稳定连接。机械臂的立柱高度适当，能保证不会碰到病人，也不会离病人太远。
进一步地，机械臂包括依次转动连接的后臂、中臂及前臂；后臂一端转动连接于立柱顶部，前臂前端连接支撑于推进机构和消毒盒；上述转动连接处均设置有环形指示灯，环形指示灯根据机器人控制电路发出的不同信号显示不同的颜色，以反馈用户机器人不同的状态信息。其中机械臂整体采用铝合金材料，结实轻便，三段直臂都采用中空的铝型材，大大减轻了机械臂的重量。
进一步地，后臂和中臂结构相同，均包括：横轴、第一转轴连接组件、转轴固定组件及第一转轴；第一转轴连接组件包括：第一转轴连接件、第一润滑块、第一支架、第一压线罩及第一轴套；第一转轴连接件一端与横轴一端固定；其上形成容纳第一润滑块的凹槽，且第一轴套贯穿第一转轴连接件和第一润滑块中部的通孔；第一转轴连接件两侧对称固定有两个用于安装环形指示灯的第一支架，第一压线罩固定于第一转轴连接件上用于固定线缆；转轴固定组件包括：转轴固定件、压线板、横轴限位件、挡圈及T型止推垫片；转轴固定件一端形成固定横轴另一端竖直布置的凸台，凸台远离所述横轴侧形成与其垂直布置的转轴安装区，转轴安装区上通过螺栓安装有第一转轴，第一转轴固定座顶部和配合的一组第一轴套之间设置有T型止推垫片，其顶部通过挡圈固定；转轴固定件顶部设置有用于固定线缆的压线板，其两侧设置有两组横轴限位件和与其配合的第一转轴连接件底部设置的限位螺钉形成用于限制横轴转动的限位机构。
进一步地，前臂包括：前横板、驱动器、斜立板、第二转轴连接组件、前臂连接轴组件及第二转轴；前横板顶部固定有用于驱动推进机构内步进电机的驱动器，其一端通过斜立板与第二转轴连接组件固定连接，第二转轴连接组件内连接第一转轴，前横板另一端固定有前臂连接轴组件，第二转轴与前臂连接轴组件配合，且固定于推进机构上。
进一步地，第二转轴连接组件包括第二转轴连接件、第二润滑块、第二轴套及第二支架；第二转轴连接件一端通过螺钉固定于斜立板顶部，其内部形成容纳第二润滑块的容纳槽，且第二轴套贯穿第二转轴连接件和第二润滑块中部的通孔；第二转轴连接件两侧固定有两个用于安装环形指示灯的第二支架；前臂连接轴组件包括：轴支座、第三润滑块、法兰轴承、垫圈及第二转轴挡圈；轴支座固定在前横板上，第三润滑块固定在轴支座一侧，第二转轴固定在推进机构侧壁上，且与垫圈，法兰轴承和第二转轴挡圈相配合一起安装于轴支座上，且使推进机构可沿轴支座旋转。
进一步地，推进机构包括外壳、导丝主动端、导丝从动端及导管控制端；外壳一侧与机械臂转动连接、其内部用于支撑容纳导丝主动端、导丝从动端和导管控制端，消毒盒磁性连接于外壳顶部、且导管控制端顶部穿入消毒盒内；其中导丝主动端和导丝从动端沿导丝左右对称布置，靠近导丝侧均连接有两组相互配合的导丝搓丝部。
进一步地，导丝主动端包括主端连接板、两组主动端部，每一组主动部均包括U型槽连接件、主端高精度称重传感器、第一滑块、第一微型直线导轨、直角连接板及主端连接件；主端连接件顶部沿平行于导丝S方向滑动于主端连接板的长度方向上，直角连接板底部垂直导丝S方向滑动于主端连接件顶部，其一端上连接的竖直板外侧与凸轮轴T抵接，其另一端顶部平行于导丝S方向固定有第一微型直线导轨，第一滑块滑动于第一微型直线导轨上，U型槽连接件固定于第一滑块顶部，用于抵消导丝S夹紧力，主端高精度称重传感器垂直于导丝S布置，其一端固定于竖直板内侧上，另一端***U型槽连接件的槽口内，且槽口宽度大于主端高精度称重传感器的宽度值，用于测量导丝S所受的摩擦力，U型槽连接件远离槽口侧与第一夹持部件一端固定；
导丝从动端包括从端连接板、从端高精度称重传感器、从端微型直线导轨、从端滑块、从端连接件及两组被动搓丝部；从端连接板靠近导丝S的一侧面上固定有从端高精度称重传感器，其顶端固定有从端微型直线导轨，两个从端滑块顶部固定有两个从端连接件、且均滑动于从端微型直线导轨上，每一个从端连接件顶部固定有与导丝主动端的主动搓丝部配合搓丝的被动搓丝部；从端高精度称重传感器将在搓丝夹紧过程中接收到力的变化信号传递至机器人推进机构主端控制端。
本发明通过主动端两侧设置的驱动部带动导丝主动端相对导丝从动端沿垂直导丝推进方向向前或向后移动，设置在连接板上的从端高精度称重传感器在搓丝夹紧过程中接收到力的变化信号传递至机器人推进机构主端控制端，机器人推进机构主端控制端通过比较反馈力数值变化，从而检测出夹紧力变化，并根据受力情况进行调节导丝的夹紧程度，使得机器人采用适当的夹紧力来完成手术操作，保护手术可以安全可靠的进行。同时夹紧力有异常(过大或过小)时，通过机器人推进机构主端控制端能给于操作者及时的提醒，是一种安全保护装置，辅助医生更好的进行介入手术治疗。
同时本发明主动端侧，结构相对简单、紧凑，稳定性好；当搓丝部受到导丝夹紧方向的力时，力的变化通过U型槽连接件，第一滑块，第一微型直线导轨传递到直角连接板上，主端高精度称重传感器只测量的导丝沿轴向的力，即高精度称重传感器感受的推拉力(也即导丝受到的摩擦力)，从而判断出导丝轴向摩擦力的受力变化情况，能及时给予医生操作提醒，保护病人安全，本发明主动端采用了间接测力的方式，解决了导丝和测力装置不方便安装的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种介入造影和治疗手术通用机器人的结构示意图；
图2附图示出了消毒盒的结构示意图；
图3和图4示出了消毒盒Y阀组件的***图；
图5附图示出了Y阀组件的放大图；
图6附图示出了底座和立柱的结构示意图；
图7附图示出了底座的***图；
图8附图示出了中臂或后臂结构示意图；
图9附图为附图8的***图；
图10附图示出了后臂和中臂连接示意图；
图11附图示出了前臂的结构示意图；
图12附图为附图10的***图；
图13附图示出了导丝主动端和导丝被动端；
图14和15附图示出了导丝主动端结构示意图；
图16和17附图示出了导丝从动端的结构示意图；
图中：100-消毒盒，101-无菌盒体，1011-轴孔，1012-铰接块，1013-Y阀电磁铁一，102-无菌盒盖，103-导管控制端，104-导丝搓丝部，1041-被动搓丝部，105-Y阀组件，1051-Y阀固定件，10511-啮合通孔，10512-固定板，10513-啮合环体，10514-卡爪，10515-铰接部，1052-Y阀夹持件，10521-齿环，1053-Y阀本体，1054-Y阀驱动齿轮；
200-机器人本体，201-底座，2011-立柱底板，2012-挡块，2013-横撑，2014-底座导轨，2015-底座滑块，2016-齿条，2017-滑槽，202-立柱，2021-连接板，2022-底座伺服电机，2023-底座齿轮，203-机械臂；2031-后臂，20311-横轴，20312-第一转轴连接组件，203121-第一转轴连接件，203122-第一润滑块，203123-第一支架，203124-第一压线罩，203125-第一轴套，203126-限位螺钉，20313-转轴固定组件，203131-转轴固定件，203132-压线板，203133-横轴限位件，203134-挡圈，203135-T型止推垫片，20314-第一转轴，2032-中臂，2033-前臂，20331-前横板，20332-驱动器，20333-斜立板，20334-第二转轴连接组件，203341-第二转轴连接件，203342-第二润滑块，203343-第二轴套，203344-第二支架，20335-前臂连接轴组件，203351-轴支座，203352-第三润滑块，203353-法兰轴承，203354-垫圈，203355-第二转轴挡圈，20336-第二转轴；
300-推进机构，301-外壳，302-电机输出齿轮；
400-导丝主动端，401-U型槽连接件，402-主端高精度称重传感器，403-第一滑块，404-第一微型直线导轨，405-直角连接板，406-第二滑块，407-第二微型直线导轨，409-主端连接件；
500-导丝从动端，501-从端连接板，502-从端高精度称重传感器，503-从端微型直线导轨，504-从端滑块，505-从端连接件，5011-上连接板；
S-导丝，T-凸轮轴。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参见附图1-5，本发明实施例公开了一种介入造影和治疗手术通用机器人，机器人本体200包括底座201、立柱202和机械臂203，底座201顶部滑动连接立柱202，立柱202顶部连接机械臂203；机械臂203前端连接支撑推进机构300和消毒盒100；
消毒盒100包括：无菌盒体101、与其一侧铰接的无菌盒盖102，且无菌盒体101上固定有导管控制端103和导丝搓丝部104；无菌盒体101一端设置有Y阀组件105，Y阀组件105包括：Y阀固定件1051、Y阀夹持件1052、Y阀本体1053及Y阀驱动齿轮1054；
Y阀固定件1051一端沿导管和导丝S推进方向转动于无菌盒体101一端上，其另一端与无菌盒体101磁性连接；Y阀固定件1051中部设置有啮合通孔10511，且无菌盒体101对应啮合通孔10511位置设置有轴孔1011；Y阀驱动齿轮1054底部轮轴转动于轴孔1011内、其轮轴底部具有与推进机构300中的电机输出齿轮302配合的轮轴齿轮，Y阀驱动齿轮1054位于啮合通孔10511内，Y阀夹持件1052为两组以上可连接为圆环的弧形件，圆环上具有与Y阀驱动齿轮1054啮合的齿环10521；Y阀本体1053一端通过弹性填充物固定于Y阀夹持件1052内，另一端固定于Y阀固定件1051上。
本发明提供的介入造影和治疗手术通用机器人，通过Y阀组件结构的改变，第一，Y阀本体一端通过弹性填充物固定于Y阀夹持件内，弹性填充物的变形，可以使用不同规格的Y阀本体，进而能够安装不同规格的导管或造影导管；第二通过推进机构中的电机输出齿轮带动Y阀驱动齿轮，进而带动Y阀夹持件上的齿环，进一步带动造影导管转动，实现了介入造影和治疗手术消毒盒通用；第三，Y阀固定件一端沿导管和导丝推进方向转动于无菌盒体一端上，其另一端与无菌盒体磁性连接；方便医生更换导丝和导管，和固定Y阀本体。
电机输出齿轮带动Y阀驱动齿轮，进而带动Y阀夹持件上的齿环，进一步带动造影导管转动。电机正转和反转分别对应导管顺时针和逆时针旋转。因此可以实现对导管的旋转。配合机械臂的平移运动，可以实现对导管的推进和旋转操作。无菌盒体上设置一个半封闭的软管，其内径较大大于导管直径，可以套在造影导管的外侧，软管的头部固定在外鞘上。当推进机构整体移动时，造影导管可以沿着软管进入或离开人体。
本发明对造影手术的全部过程，指其中有射线较大的部分。需要医生手动推进导管和导丝大概到病灶处，这时候换机器人来完成剩下的精细操作。使用本发明中的机器人，还需要和推进机构上方的消毒盒配合使用，消毒盒为无菌一次性使用的产品，因此可以有效的解决手术机器人在临床中消毒困难的问题。
无菌盒盖可以旋转150度，底部安装有电磁铁，可以和无菌盒体吸住，顶部上有打开的把手。弹性填充物可以为海绵、硅胶等。
参见附图5，Y阀固定件1051包括固定板10512、啮合环体10513、铰接部10515及卡爪10514；固定板10512为长条状，其一端底部与无菌盒体101磁性连接；其另一端一体连接啮合环体10513一端，啮合通孔10511形成于啮合环体10513中部；啮合环体10513另一端连接有铰接部10515，铰接部10515与靠近轴孔1011外侧设置在无菌盒体101上的铰接块1012铰接；卡爪10514为两组以上、依次沿固定板10512长度方向设置；Y阀本体1053另一端卡接与卡爪10514上。其中卡爪具有一定的弹性，且其顶部形成开口，方便安装和拆卸。无菌盒体靠近轴孔内侧设置有Y阀电磁铁一，Y阀电磁铁一与设置于固定板底部位置对应的Y阀电磁铁二磁性连接。由此方便固定Y阀本体。
参见附图6和7，在发明的另一个实施例中，底座201包括：立柱底板2011、挡块2012、横撑2013、底座导轨2014、底座滑块2015及齿条2016；挡块2012固定于立柱底板2011上，横撑2013与挡块2012固定、且放置于导管床上；立柱底板2011顶部固定有沿其长度方向布置的齿条2016，齿条2016两侧对称布置有两组底座导轨2014，每一组底座导轨2014上均滑动连接有底座滑块2015；立柱202底部设置有连接板2021，连接板2021底部固定于底座滑块2015上，其顶部固定有底座伺服电机2022，底座伺服电机2022输出端设置有与齿条2016啮合的底座齿轮2023。通过底座伺服电机带动底座齿轮和齿条，使立柱带动机械臂和推进机构做平移运动，从而带动整个推进机构向前或向后移动，推进机构上面安装造影导管，整体的移动将带动造影导管进入或撤出人体，进而完成造影手术的过程。由此采用往复运动的结构，减小了设备操作空间占用，可以在很小的体积范围内，达到同医生实际介入手术操作一样的效果。
其中挡块也起到机械限位的作用，和连接板配合使用。
参见附图7，立柱底板2011靠近横撑2013侧开设有用于***导管床侧面导轨的滑槽2017。滑槽底端有张紧螺丝用于固定。立柱底板还设置有接线插口，用于电源线和通讯线的连接。
立柱的两个横撑可以放置在导管床板上，和立柱上固定在导管床的导轨的滑槽构成一组三角形的稳定结构，从而保证了机械臂和导管床的稳定连接。机械臂的立柱高度适当，能保证不会碰到病人，也不会离病人太远。
参见附图8-12，在本发明的实施例中，机械臂203包括依次转动连接的后臂2031、中臂2032及前臂2033；后臂2031一端转动连接于立柱202顶部，前臂2033前端连接支撑于推进机构300和消毒盒100；上述转动连接处均设置有环形指示灯，环形指示灯根据机器人控制电路发出的不同信号显示不同的颜色，以反馈用户机器人不同的状态信息。其中机械臂整体采用铝合金材料，结实轻便，三段直臂都采用中空的铝型材，大大减轻了机械臂的重量。
参见附图8-10，具体而言，后臂2031和中臂2032结构相同，均包括：横轴20311、第一转轴连接组件20312、转轴固定组件20313及第一转轴20314；第一转轴连接组件20312包括：第一转轴连接件203121、第一润滑块203122、第一支架203123、第一压线罩203124及第一轴套203125；第一转轴连接件203121一端与横轴20311一端固定；其上形成容纳第一润滑块203122的凹槽，且第一轴套203125贯穿第一转轴连接件203121和第一润滑块203122中部的通孔；第一转轴连接件203121两侧对称固定有两个用于安装环形指示灯的第一支架203123，第一压线罩203124固定于第一转轴连接件203121上用于固定线缆；转轴固定组件20313包括：转轴固定件203131、压线板203132、横轴限位件203133、挡圈203134及T型止推垫片203135；转轴固定件203131一端形成固定横轴20311另一端竖直布置的凸台，凸台远离所述横轴侧形成与其垂直布置的转轴安装区，转轴安装区上通过螺栓安装有第一转轴20314，第一转轴20314固定座顶部和配合的一组第一轴套203125之间设置有T型止推垫片203135，其顶部通过挡圈203134固定；转轴固定件203131顶部设置有用于固定线缆的压线板203132，其两侧设置有两组横轴限位件203133和与其配合的第一转轴连接件203121底部设置的限位螺钉203126形成用于限制横轴20311转动的限位机构。
其中，附图10示出了后臂和中臂连接示意图，本发明中后臂与立柱顶部、中臂与前臂的连接方式均与后臂和中臂连接方式相同。
参见附图11，具体而言，前臂2033包括：前横板20331、驱动器20332、斜立板20333、第二转轴连接组件20334、前臂连接轴组件20335及第二转轴20336；前横板20331顶部固定有用于驱动推进机构300内步进电机的驱动器20332，其一端通过斜立板20333与第二转轴连接组件20334固定连接，第二转轴连接组件20334内连接第一转轴20314，前横板20331另一端固定有前臂连接轴组件20335，第二转轴20336与前臂连接轴组件20335配合，且固定于推进机构300上。
参加附图12，第二转轴连接组件20334包括第二转轴连接件203341、第二润滑块203342、第二轴套203343及第二支架203344；第二转轴连接件203341一端通过螺钉固定于斜立板20333顶部，其内部形成容纳第二润滑块203342的容纳槽，且第二轴套203343贯穿第二转轴连接件203341和第二润滑块203342中部的通孔；第二转轴连接件203341两侧固定有两个用于安装环形指示灯的第二支架203344；前臂连接轴组件20335包括：轴支座203351、第三润滑块203352、法兰轴承203353、垫圈203354及第二转轴挡圈203355；轴支座203351固定在前横板20331上，第三润滑块203352固定在轴支座203351一侧，第二转轴20336固定在推进机构300侧壁上，且与垫圈203354，法兰轴承203353和第二转轴挡圈203355相配合一起安装于轴支座203351上，且使推进机构300可沿轴支座203351旋转。其中推进机构300可沿轴支座203351旋转，做小幅度旋转即可满足临床需求。
参见附图1和13，在本发明的另一些实施例中，推进机构300包括外壳301、导丝主动端400、导丝从动端500及导管控制端103；外壳301一侧与机械臂203转动连接、其内部用于支撑容纳导丝主动端400、导丝从动端500和导管控制端103，消毒盒100磁性连接于外壳301顶部、且导管控制端103顶部穿入消毒盒100内；其中导丝主动端400和导丝从动端500沿导丝S左右对称布置，靠近导丝S侧均连接有两组相互配合的导丝搓丝部104。
参见附图14和15，有利的是，导丝主动端400包括主端连接板、两组主动端部，每一组主动部均包括U型槽连接件401、主端高精度称重传感器402、第一滑块403、第一微型直线导轨404、直角连接板405及主端连接件409；主端连接件409顶部沿平行于导丝S方向滑动于主端连接板的长度方向上，直角连接板405底部垂直导丝S方向滑动于主端连接件409顶部，其一端上连接的竖直板外侧与凸轮轴T抵接，其另一端顶部平行于导丝S方向固定有第一微型直线导轨404，第一滑块403滑动于第一微型直线导轨404上，U型槽连接件401固定于第一滑块403顶部，用于抵消导丝S夹紧力，主端高精度称重传感器402垂直于导丝S布置，其一端固定于竖直板内侧上，另一端***U型槽连接件401的槽口内，且槽口宽度大于主端高精度称重传感器402的宽度值，用于测量导丝S所受的摩擦力，U型槽连接件401远离槽口侧与第一夹持部件一端固定；
本发明通过主动端两侧设置的驱动部带动导丝主动端相对导丝从动端沿垂直导丝推进方向向前或向后移动，设置在连接板上的从端高精度称重传感器在搓丝夹紧过程中接收到力的变化信号传递至机器人推进机构主端控制端，机器人推进机构主端控制端通过比较反馈力数值变化，从而检测出夹紧力变化，并根据受力情况进行调节导丝的夹紧程度，使得机器人采用适当的夹紧力来完成手术操作，保护手术可以安全可靠的进行。同时夹紧力有异常(过大或过小)时，通过机器人推进机构主端控制端能给于操作者及时的提醒，是一种安全保护装置，辅助医生更好的进行介入手术治疗。
本发明中高精度称重传感器精度为小于等于0.01N的称重传感器。
其中，还包括第二滑块406及第二微型直线导轨407；直角连接板405底部沿垂直导丝S方向固定有第二滑块406，主端连接件409顶部设置有与第二滑块406滑动的第二微型直线导轨407。
还包括弹簧和聚四氟贴片，弹簧两端分别挂接固定在竖直板外侧和聚四氟贴片之间，聚四氟贴片与凸轮轴T始终抵接。
参见附图16和17，更有利的是，导丝从动端500包括从端连接板501、从端高精度称重传感器502、从端微型直线导轨503、从端滑块504、从端连接件505及两组被动搓丝部1041；从端连接板501靠近导丝S的一侧面上固定有从端高精度称重传感器502，其顶端固定有从端微型直线导轨503，两个从端滑块504顶部固定有两个从端连接件505、且均滑动于从端微型直线导轨503上，每一个从端连接件505顶部固定有与导丝主动端400的主动搓丝部配合搓丝的被动搓丝部1041；从端高精度称重传感器502将在搓丝夹紧过程中接收到力的变化信号传递至机器人推进机构主端控制端。其中，从端连接板包括下连接板和上连接板5011；下连接板包括一体连接的水平板和竖直板，水平板顶部靠近导丝侧设置有第一传感器固定板；上连接板底部靠近导丝侧设置有与第一传感器固定板错开布置的第二传感器固定板；第一传感器固定板和第二传感器固定板尺寸相同，且均设置有第一安装孔，从端高精度称重传感器上设置有与第一安装孔位置对应的第二安装孔，且第一安装孔和第二安装孔通过螺栓固定。
本发明主动端侧，结构相对简单、紧凑，稳定性好；当搓丝部受到导丝夹紧方向的力时，力的变化通过U型槽连接件，第一滑块，第一微型直线导轨传递到直角连接板上，主端高精度称重传感器只测量的导丝沿轴向的力，即高精度称重传感器感受的推拉力(也即导丝受到的摩擦力)，从而判断出导丝轴向摩擦力的受力变化情况，能及时给予医生操作提醒，保护病人安全，本发明主动端采用了间接测力的方式，解决了导丝和测力装置不方便安装的问题。
本发明中导丝主动端和导丝从动端及导丝搓丝部有左侧和右侧两组，它们的形状大小一致，功能相同，只是在不同位置和时机起作用。本装置用于往复推进机构中，有两组搓丝部夹持导丝，且在凸轮组与齿轮传动组配合的作用下(其中齿轮传动组结构、导丝主动端和导丝从动端的驱动等均参见专利文献201911259494.4中)，齿轮传动组中的两个连杆分别连接两组主端连接件，可带动两组主动端部件沿长方形底板长度方向滑动，进而和从动端部件夹持部件完成夹持和推进；凸轮轴上设置的四个凸轮，凸轮相差一定角度，保证在同一时间，有且仅有一组凸轮推动主动端部件使导丝夹持件来加紧导丝。所以只有在导丝夹紧时，触觉力反馈装置(高精度称重传感器)才会进行信号采集，在松开导丝时，不需采集传感器的信号。推进机构从动端被动活动块用于起到辅助加紧导丝的作用。聚四氟贴片粘在直角连接板的垂直面上，在弹簧的作用下，聚四氟贴片始终和凸轮组相贴合。当一组主动活动块和被动活动块夹紧导丝，第一电磁铁受到导丝夹紧方向的力时，其受力通过U型槽连接件，第一滑块，第一微型直线导轨传递到直角连接板上，主端高精度称重传感器只测量的导丝沿轴向的力，即导丝受到的摩擦力。
采用上述的介入手术中机器人对导丝受到的摩擦力反馈装置配合介入手术机器人的往复运动装置使用，在导丝进行往复运动中，两组夹持部件交替夹紧导丝移动，通过检测高精度称重传感器发出的受力变化信号测量出导丝运动中的摩擦力，从而间接反映导丝端受力的情况，然后把数据传递到机器人推进机构主端控制端给于医生及时的反馈。
在导丝搓丝夹紧过程中，从端高精度称重传感器接收到了力的变化，并反馈至机器人推进机构主端控制端，机器人推进机构主端控制端通过比较反馈力数值变化，从而检测出夹紧力，并根据使用需要调节驱动部改变夹紧力的大小。本发明中提及的高精度称重传感器精度均为小于等于0.01N的称重传感器。高精度称重传感器的尺寸适当、灵敏度高，当活动块夹紧导丝后，在各部件传动中可以给高精度称重传感器带了微小的变化，机器人推进机构主端控制端通过比较高精度称重传感器的数值变化，从而检测出夹紧力。高精度称重传感器的两端端分别与上连接板和下连接板相固定，上连接板上安装有驱动微型直线导轨和从端电磁铁，下连接板通过导轨和外壳固定。夹紧导丝的主动端，在步进丝杠电机的作用下，与从端高精度称重传感器相配合，可以实现对导丝夹紧力的控制，即，电机正转，主动端整体向前移动，带动主动端的电磁铁吸附的活动块向前移动，与被动端的活动块相靠近，从而加大导丝的夹紧力。相反，电机反转，夹紧力下降。可以在放置好导丝后进行初始化时来调节好夹紧力。夹紧力的大小可以自行设置，可以根据实际情况调节夹持紧一点或松一点。而且可以在手术中随时观察夹紧力的变化，必要时可以随时调整夹紧力，使得在实际使用中更加灵活。
本发明中搓丝部分参见专利文献201911213936.1。
由此，本发明解决了现有介入手术机器人不能同时完成介入手术的这两个过程，对导丝轴向摩擦力受力检测的不足，解决受力检测装置难以安装，不能满足临床需要，实际手术中的机器人结构较为复杂，体积过大不适用于实际手术环境，为机器人可以模拟医生双手交替操作提供了帮助等问题。达到了满足造影手术和治疗手术，极大的方便了临床中的使用。且整体结构简单，稳定性好，采用模块化结构设计，拆装组合简便，结构紧凑，体积小巧，非常适宜于手术环境。通过主端测量微力传感器的推拉力，从而判断出导丝轴向摩擦力的受力变化情况，能及时给予医生操作提醒，保护病人安全。根据从端高精度称重传感器反馈数值可以随时调整导丝夹紧程度，保证不会有打滑现象，可以满足血管介入手术对导丝的需求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种介入造影和治疗手术通用机器人，其特征在于，机器人本体(200)包括底座(201)、立柱(202)和机械臂(203)，所述底座(201)顶部滑动连接所述立柱(202)，所述立柱(202)顶部连接所述机械臂(203)；所述机械臂(203)前端连接支撑推进机构(300)和消毒盒(100)；
所述消毒盒(100)包括：无菌盒体(101)、与其一侧铰接的无菌盒盖(102)，且所述无菌盒体(101)上固定有导管控制端(103)和导丝搓丝部(104)；所述无菌盒体(101)一端设置有Y阀组件(105)，所述Y阀组件(105)包括：Y阀固定件(1051)、Y阀夹持件(1052)、Y阀本体(1053)及Y阀驱动齿轮(1054)；
所述Y阀固定件(1051)一端沿导管和导丝(S)推进方向转动于所述无菌盒体(101)一端上，其另一端与所述无菌盒体(101)磁性连接；所述Y阀固定件(1051)中部设置有啮合通孔(10511)，且所述无菌盒体(101)对应所述啮合通孔(10511)位置设置有轴孔(1011)；所述Y阀驱动齿轮(1054)底部轮轴转动于所述轴孔(1011)内、其所述轮轴底部具有与所述推进机构(300)中的电机输出齿轮(302)配合的轮轴齿轮，所述Y阀驱动齿轮(1054)位于所述啮合通孔(10511)内，所述Y阀夹持件(1052)为两组以上可连接为圆环的弧形件，所述圆环上具有与所述Y阀驱动齿轮(1054)啮合的齿环(10521)；所述Y阀本体(1053)一端通过弹性填充物固定于所述Y阀夹持件(1052)内，另一端固定于所述Y阀固定件(1051)上。
2.根据权利要求1所述的一种介入造影和治疗手术通用机器人，其特征在于，所述Y阀固定件(1051)包括固定板(10512)、啮合环体(10513)、铰接部(10515)及卡爪(10514)；所述固定板(10512)为长条状，其一端底部与所述无菌盒体(101)磁性连接；其另一端一体连接所述啮合环体(10513)一端，所述啮合通孔(10511)形成于所述啮合环体(10513)中部；所述啮合环体(10513)另一端连接有所述铰接部(10515)，所述铰接部(10515)与靠近所述轴孔(1011)外侧设置在所述无菌盒体(101)上的铰接块(1012)铰接；所述卡爪(10514)为两组以上、依次沿所述固定板(10512)长度方向设置；所述Y阀本体(1053)另一端卡接与所述卡爪(10514)上。
3.根据权利要求1所述的一种介入造影和治疗手术通用机器人，其特征在于，所述底座(201)包括：立柱底板(2011)、挡块(2012)、横撑(2013)、底座导轨(2014)、底座滑块(2015)及齿条(2016)；所述挡块(2012)固定于所述立柱底板(2011)上，所述横撑(2013)与所述挡块(2012)固定、且放置于导管床上；所述立柱底板(2011)顶部固定有沿其长度方向布置的齿条(2016)，所述齿条(2016)两侧对称布置有两组所述底座导轨(2014)，每一组所述底座导轨(2014)上均滑动连接有所述底座滑块(2015)；所述立柱(202)底部设置有连接板(2021)，所述连接板(2021)底部固定于所述底座滑块(2015)上，其顶部固定有底座伺服电机(2022)，所述底座伺服电机(2022)输出端设置有与所述齿条(2016)啮合的底座齿轮(2023)。
4.根据权利要求3所述的一种介入造影和治疗手术通用机器人，其特征在于，所述立柱底板(2011)靠近所述横撑(2013)侧开设有用于***导管床侧面导轨的滑槽(2017)。
5.根据权利要求3所述的一种介入造影和治疗手术通用机器人，其特征在于，所述机械臂(203)包括依次转动连接的后臂(2031)、中臂(2032)及前臂(2033)；所述后臂(2031)一端转动连接于所述立柱(202)顶部，所述前臂(2033)前端连接支撑于所述推进机构(300)和所述消毒盒(100)；上述转动连接处均设置有环形指示灯，所述环形指示灯根据机器人控制电路发出的不同信号显示不同的颜色，以反馈用户机器人不同的状态信息。
6.根据权利要求5所述的一种介入造影和治疗手术通用机器人，其特征在于，所述后臂(2031)和所述中臂(2032)结构相同，均包括：横轴(20311)、第一转轴连接组件(20312)、转轴固定组件(20313)及第一转轴(20314)；所述第一转轴连接组件(20312)包括：第一转轴连接件(203121)、第一润滑块(203122)、第一支架(203123)、第一压线罩(203124)及第一轴套(203125)；所述第一转轴连接件(203121)一端与所述横轴(20311)一端固定；其上形成容纳所述第一润滑块(203122)的凹槽，且所述第一轴套(203125)贯穿所述第一转轴连接件(203121)和所述第一润滑块(203122)中部的通孔；所述第一转轴连接件(203121)两侧对称固定有两个用于安装环形指示灯的所述第一支架(203123)，所述第一压线罩(203124)固定于所述第一转轴连接件(203121)上用于固定线缆；所述转轴固定组件(20313)包括：转轴固定件(203131)、压线板(203132)、横轴限位件(203133)、挡圈(203134)及T型止推垫片(203135)；所述转轴固定件(203131)一端形成固定所述横轴(20311)另一端竖直布置的凸台，所述凸台远离所述横轴(20311)侧形成与其垂直布置的转轴安装区，所述转轴安装区上通过螺栓安装有所述第一转轴(20314)，所述第一转轴(20314)固定座顶部和配合的一组所述第一轴套(203125)之间设置有所述T型止推垫片(203135)，其顶部通过所述挡圈(203134)固定；所述转轴固定件(203131)顶部设置有用于固定线缆的压线板(203132)，其两侧设置有两组横轴限位件(203133)和与其配合的所述第一转轴连接件(203121)底部设置的限位螺钉(203126)形成用于限制横轴(20311)转动的限位机构。
7.根据权利要求6所述的一种介入造影和治疗手术通用机器人，其特征在于，所述前臂(2033)包括：前横板(20331)、驱动器(20332)、斜立板(20333)、第二转轴连接组件(20334)、前臂连接轴组件(20335)及第二转轴(20336)；所述前横板(20331)顶部固定有用于驱动所述推进机构(300)内步进电机的所述驱动器(20332)，其一端通过所述斜立板(20333)与所述第二转轴连接组件(20334)固定连接，所述第二转轴连接组件(20334)内连接所述第一转轴(20314)，所述前横板(20331)另一端固定有所述前臂连接轴组件(20335)，所述第二转轴(20336)与所述前臂连接轴组件(20335)配合，且固定于所述推进机构(300)上。
8.根据权利要求7所述的一种介入造影和治疗手术通用机器人，其特征在于，所述第二转轴连接组件(20334)包括第二转轴连接件(203341)、第二润滑块(203342)、第二轴套(203343)及第二支架(203344)；所述第二转轴连接件(203341)一端通过螺钉固定于所述斜立板(20333)顶部，其内部形成容纳所述第二润滑块(203342)的容纳槽，且所述第二轴套(203343)贯穿所述第二转轴连接件(203341)和所述第二润滑块(203342)中部的通孔；所述第二转轴连接件(203341)两侧固定有两个用于安装环形指示灯的所述第二支架(203344)；所述前臂连接轴组件(20335)包括：轴支座(203351)、第三润滑块(203352)、法兰轴承(203353)、垫圈(203354)及第二转轴挡圈(203355)；所述轴支座(203351)固定在所述前横板(20331)上，所述第三润滑块(203352)固定在所述轴支座(203351)一侧，所述第二转轴(20336)固定在所述推进机构(300)侧壁上，且与所述垫圈(203354)，所述法兰轴承(203353)和所述第二转轴挡圈(203355)相配合一起安装于所述轴支座(203351)上，且使所述推进机构(300)可沿所述轴支座(203351)旋转。
9.根据权利要求1所述的一种介入造影和治疗手术通用机器人，其特征在于，所述推进机构(300)包括外壳(301)、导丝主动端(400)、导丝从动端(500)及导管控制端(103)；所述外壳(301)一侧与所述机械臂(203)转动连接、其内部用于支撑容纳导丝主动端(400)、导丝从动端(500)和导管控制端(103)，所述消毒盒(100)磁性连接于所述外壳(301)顶部、且所述导管控制端(103)顶部穿入所述消毒盒(100)内；其中导丝主动端(400)和导丝从动端(500)沿导丝(S)左右对称布置，靠近导丝(S)侧均连接有两组相互配合的导丝搓丝部(104)。
10.根据权利要求9所述的一种介入造影和治疗手术通用机器人，其特征在于，所述导丝主动端(400)包括主端连接板、两组主动端部，每一组所述主动部均包括U型槽连接件(401)、主端高精度称重传感器(402)、第一滑块(403)、第一微型直线导轨(404)、直角连接板(405)及主端连接件(409)；所述主端连接件(409)顶部沿平行于所述导丝(S)方向滑动于主端连接板的长度方向上，所述直角连接板(405)底部垂直所述导丝(S)方向滑动于所述主端连接件(409)顶部，其一端上连接的竖直板外侧与凸轮轴(T)抵接，其另一端顶部平行于所述导丝(S)方向固定有所述第一微型直线导轨(404)，所述第一滑块(403)滑动于所述第一微型直线导轨(404)上，所述U型槽连接件(401)固定于所述第一滑块(403)顶部，用于抵消所述导丝(S)夹紧力，所述主端高精度称重传感器(402)垂直于所述导丝(S)布置，其一端固定于竖直板内侧上，另一端***所述U型槽连接件(401)的槽口内，且所述槽口宽度大于所述主端高精度称重传感器(402)的宽度值，用于测量所述导丝(S)所受的摩擦力，所述U型槽连接件(401)远离槽口侧与第一夹持部件一端固定；
所述导丝从动端(500)包括从端连接板(501)、从端高精度称重传感器(502)、从端微型直线导轨(503)、从端滑块(504)、从端连接件(505)及两组被动搓丝部(1041)；所述从端连接板(501)靠近所述导丝(S)的一侧面上固定有所述从端高精度称重传感器(502)，其顶端固定有所述从端微型直线导轨(503)，两个所述从端滑块(504)顶部固定有两个所述从端连接件(505)、且均滑动于所述从端微型直线导轨(503)上，每一个所述从端连接件(505)顶部固定有与所述导丝主动端(400)的主动搓丝部配合搓丝的所述被动搓丝部(1041)；所述从端高精度称重传感器(502)将在搓丝夹紧过程中接收到力的变化信号传递至机器人推进机构主端控制端。
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