懸臂式前列腺活檢機器人的制作方法
【專利摘要】本發明設計的懸臂式前列腺活檢機器人由一個移動副和兩個轉動副構成，大臂、小臂、活檢針平臺、基座、平行四邊形連桿通過三角形連接件構成的兩個串聯的平行四邊形機構，以保證活檢針平臺始終處于水平狀態。移動副的長度方向與兩個回轉關節機械臂所在的平面垂直。回轉關節的驅動電機安裝在基座上，基座安裝在移動副的移動滑塊上。回轉關節驅動電機的軸線與大臂的回轉軸線重合。通過小臂、大臂、小臂曲柄、小臂連桿構成一個平行四邊形，這個平行四邊形機構將小臂驅動電機的動力及運動傳遞給小臂以實現對小臂的驅動。這種布局將小臂關節驅動電機的質量轉移到基座上，降低了懸臂的質量，減小了繞大臂驅動關節的轉動慣量提高了機器人的響應快速性和負載自重比。
【專利說明】懸臂式前列腺活檢機器人
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于微創醫療的懸臂式前列腺活檢機器人，該機器人由一個移動副和兩個轉動副構成，利用平行四邊形機構保證機器人活檢針平臺在工作中始終處于水平狀態，以減少用于活檢針姿態調整的自由度。屬于微創醫療設備領域。
【背景技術】
[0002]隨著機電技術和影像技術的發展，微創手術機器人進入了人們的視野。它能夠克服傳統微創技術中操作者眼手運動不協調、易抖動、學習曲線長等缺點。機器人對采集到的二維醫學圖像進行三維重建，從而使病灶靶點的識別更加準確。同時利用空間定位技術實現執行端位置的精確控制，其定位準確、穩定性高、運動靈巧、可長時間連續工作，因此機器人技術的引入可大大提高介入手術的安全性和治療效果。而且機器人已經在很多醫療領域得到了應用，也驗證了機器人在一些醫療領域的作用和優越性。
[0003]機器人在前列腺穿刺活檢中的應用受到了人體機構的限制，活檢過程在患者兩腿間進行，限制了機器人的工作空間，對機器人的結構及工作路徑提出了要求。為解決前列腺穿刺活檢過程中人體空間結構對機器人運動空間的限制，使機器人的工作空間及末端運動方式能很好的適應前列腺穿刺活檢的需求。實現在前列腺穿刺活檢中，將微創醫療的創傷小、病人痛苦輕、康復時間短、手術費用低的優點與機器人的高精度、耐疲勞、抗感染等優點的結合，在提高活檢精度和可靠性的同時降低醫生勞動強度和術中對醫生經驗的依賴程度。

【發明內容】

[0004]本發明設計的懸臂式前列腺活檢機器人由一個移動副和兩個轉動副構成，移動副的長度方向與兩個回轉關節機械臂所在的平面垂直。回轉關節的驅動電機全部安裝在基座上，基座安裝在移動副的移動滑塊上。回轉關節驅動電機的軸線與大臂的回轉軸線重合。通過小臂、大臂、小臂曲柄、小臂連桿構成一個平行四邊形，這個平行四邊形機構將小臂驅動電機的動力及運動傳遞給小臂以實現對小臂的驅動。這種布局將小臂關節驅動電機的質量轉移到基座上，降低了懸臂的質量，減小了繞大臂驅動關節的轉動慣量提高了機器人的響應快速性和負載自重比。為了實現在活檢過程中活檢針軸線始終水平，大臂、小臂、活檢針平臺、基座、平行四邊形機構連桿通過三角形連接件構成的兩個串聯的平行四邊形機構，以保證活檢針平臺始終處于水平狀態。兩個平行四邊形機構中一組的一條邊與機座連接，另一組的一條邊與活檢針平臺連接，兩組平行四邊形連接的公共軸軸線與大、小臂的連接關節軸線重合。
[0005]本發明的有益效果是:懸臂式前列腺活檢機器人對病灶點定位準確、穩定性高、運動靈巧、可長時間連續工作，因此機器人技術的引入可大大提高介入手術的安全性和治療效果。
[0006]四、【專利附圖】

【附圖說明】下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0007]圖1是懸臂式前列腺活檢機器人主視圖 圖2是懸臂式前列腺活檢機器人左視圖 圖3是懸臂式前列腺活檢機器人俯視圖 圖4是懸臂式前列腺活檢機器人等軸側視圖 五、【具體實施方式】
懸臂式前列腺活檢機器人的工作過程為:首先獲取目標靶點在機器人坐標系中的坐標值。其次對目標靶點進行面定位，即通過移動副將靶點定位到大臂和小臂軸線所在的平面內。然后對靶點進行線定位，即通過大、小臂回轉關節的位置調整將靶點定位到活檢針的軸線上。最后水平直線穿 刺，通過大、小臂回轉關節的聯動完成活檢針刺中靶點過程。
【權利要求】
1.一種懸臂式前列腺活檢機器人，其特征是在于，其組成由一個移動副和兩個轉動副構成，末端活檢針平臺在工作中始終處于水平狀態，回轉關節驅動電機安裝在基座上；基座安裝在移動副的移動滑塊上；回轉關節驅動電機的軸線與大臂的回轉軸線重合。
2.根據權利要求1所述的懸臂式前列腺活檢機器人，其特征是:大臂、小臂、活檢針平臺、基座、平行四邊形連接桿通過三角形連接件構成兩個串聯的平行四邊形機構。
3.根據權利要求1所述的懸臂式前列腺活檢機器人，其特征是:小臂、大臂、小臂曲柄、小臂連桿構成一個平行四邊形。
【文檔編號】A61B10/02GK103919577SQ201410145000
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月13日 優先權日:2014年4月13日
【發明者】張永德, 梁藝, 姜金剛, 王曉飛 申請人:哈爾濱理工大學