本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人。

背景技術(shù)：

當前，內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人主要分為兩類，剛性內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)機器人和柔性內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)機器人。剛性內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)機器人的工作原理主要為：把剛性內(nèi)窺鏡直接插到人的腔道，其操作病理組織時穩(wěn)定準確以及精度高。剛性內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)機器人的主要問題是：該類機器人無法適應人體復雜腔道，不能在人體內(nèi)的拐角處彎曲，因而難以應用于體內(nèi)組織病變的微創(chuàng)治療，雖然其操作病理組織時穩(wěn)定準確以及精度高，但靈活性低。柔性內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)機器人所采用的原理主要為：該類機器人能在人體內(nèi)的拐角處輕易地彎曲，其插入部及頭部均能彎曲，靈活性高。這種機器人結(jié)構(gòu)形式的問題在于，柔性內(nèi)窺鏡對人體腔道復雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有很好的適應能力，且在與軟組織接觸時，不會對軟組織產(chǎn)生過大壓力導致的損傷，但操作不穩(wěn)定，準確性差，精度低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人，具有該結(jié)構(gòu)特征的機器人是氣壓調(diào)節(jié)驅(qū)動變形的，其彈性表面可以滿足腔體的多自由度非線性運動，內(nèi)部軟管的編碼具有外部氣腔軟管多方向變形和多自由度運動，且運動軌跡可以確定，精度高。能適應人體復雜腔道，與軟組織接觸時，不會對軟組織產(chǎn)生過大壓力導致的損傷，操作穩(wěn)定，靈活性高。

一種剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人，包括：布滿氣腔的硅膠軟管、靜管、動管、充氣堵頭、口f閉合器、動管驅(qū)動器t2、實心軟管驅(qū)動器t1、實心軟管、口f、共用腔道h、多個電磁閥、控制器、氣泵、氣腔；

一種剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人由氣動可變形段(硅膠軟管、靜管、動管、實心軟管、氣腔)和驅(qū)動段(充氣堵頭、口f閉合器、動管驅(qū)動器t2、實心軟管驅(qū)動器t1、口f、共用腔道、電磁閥、電磁閥、電磁閥、電磁閥、控制器、氣泵)構(gòu)成。其中氣動可變形段從外到內(nèi)依次緊扣在一起。最外面的硅膠軟管與中間部位的靜管是固定套在一起的，它們之間沒有相對位移。靜管和動管是套在一起的，它們之間有相對位移。實心軟管在動管的內(nèi)部，它們之間也有相對位移硅膠軟管里面布滿氣腔，也就是說氣腔在硅膠軟管的內(nèi)部。驅(qū)動段的充氣堵頭和實心軟管驅(qū)動器t1在實心軟管上，一個在實心軟管的頭部端，另一個在實心軟管的尾部端。實心軟管夾在口f閉合器中間。動管和動管驅(qū)動器t2之間是連著的?？刂破鞣謩e與四個電磁閥和氣泵連接?？趂閉合器和口f連接。硅膠軟管里面布滿氣腔，也就是說氣腔在硅膠軟管的內(nèi)部，其氣腔呈現(xiàn)出模塊順次串行連接。共用腔道在實心軟管的內(nèi)部；

控制器的控制部分控制氣壓與機械拉動裝置，控制氣泵的啟動和關(guān)閉，以及電磁閥的通路的切換，實現(xiàn)電磁閥的兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換，使機器人正常工作；

電磁閥，通過線圈驅(qū)動和兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，只能開或關(guān)，開關(guān)時動作時間短，實現(xiàn)機器人從外界充氣和向外接排氣的功能；

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、該機器人在實現(xiàn)完畢氣腔的充放氣后，同樣的軟管抽出后可以放入多種醫(yī)療器械，即氣體驅(qū)動腔道與內(nèi)窺鏡器械復用一個軟管；

2、機器人是氣壓調(diào)節(jié)驅(qū)動變形的，其彈性表面可以滿足腔體的多自由度非線性運動，內(nèi)部軟管的編碼具有外部氣腔軟管多方向變形和多自由度運動，且運動軌跡可以確定；

3、該機器人不具有機械零件，具有操作的安全性；

附圖說明

本發(fā)明所述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明實施例的剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是機器人驅(qū)動段構(gòu)成示意圖；

圖3是機器人驅(qū)動段的氣腔局部放大結(jié)構(gòu)示意圖(左)和布滿氣腔的硅膠軟管(右)示意圖；

圖4是靜管和動管編碼示意圖；

其中，圖中：1-硅膠軟管、2-靜管、3-動管、4-充氣堵頭、5-口f閉合器、6-動管驅(qū)動器t2、7-實心軟管驅(qū)動器t1、8-實心軟管、9-口f、10-共用腔道、11-電磁閥、12-電磁閥、13-電磁閥、14-電磁閥、15-控制器、16-氣泵、17-氣腔。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

本發(fā)明是一種剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人，如圖1所示，包括硅膠軟管1、靜管2、動管3、充氣堵頭4、口f閉合器5、動管驅(qū)動器t26、實心軟管驅(qū)動器t17、實心軟管8、口f9、共用腔道10、電磁閥11、電磁閥12、電磁閥13、電磁閥14、控制器15、氣泵16、氣腔17。

一種剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人由硅膠軟管(1)、靜管(2)、動管(3)、充氣堵頭(4)、口f閉合器(5)、動管驅(qū)動器t2(6)、實心軟管驅(qū)動器t1(7)、實心軟管(8)、口f(9)、共用腔道(10)、電磁閥(11)、電磁閥(12)、電磁閥(13)、電磁閥(14)、控制器(15)、氣泵(16)、氣腔(17)構(gòu)成。其中氣動可變形段從外到內(nèi)依次緊扣在一起。最外面的硅膠軟管與中間部位的靜管是固定套在一起的，它們之間沒有相對位移。靜管和動管是套在一起的，其中動管對于靜管有相對的位移。實心軟管在動管的內(nèi)部，它們之間也有相對位移。充氣堵頭和實心軟管驅(qū)動器t1跟實心軟管連著的，一個在實心軟管的頭部端，另一個在實心軟管的尾部端。實心軟管夾在口f閉合器中間。動管和動管驅(qū)動器t2之間是連著的?？刂破鞣謩e與四個電磁閥和氣泵連接。口f閉合器和口f連接。硅膠軟管里面布滿氣腔，也就是說氣腔在硅膠軟管的內(nèi)部，其氣腔呈現(xiàn)出模塊順次串行連接；

控制器的控制部分控制氣壓與機械拉動裝置，控制氣泵的啟動和關(guān)閉，以及電磁閥的通路的切換，實現(xiàn)電磁閥的兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換，使機器人正常工作；

電磁閥，通過線圈驅(qū)動和兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，只能開或關(guān)，開關(guān)時動作時間短，實現(xiàn)機器人從外界充氣和向外接排氣的功能；

所述的最外層硅膠軟管1可以用別的軟管來代替，只要是具有柔軟性和氣腔的軟管都行，從而可以滿足機器人整體的靈活性的要求；

所述的靜管2和動管3我們可以采用任何一個管，只要有編碼的管都可以選擇為我們的材料；

所述的氣體也可以換成水，油等液體來代替；

所述的充氣堵頭6不僅具有防止氣體流通的作用，還可以防止液體流通，從而實現(xiàn)硅膠軟管形狀將不會發(fā)生改變；

所述的最外層硅膠軟管1，其彈性表面可以滿足腔體的多自由度非線性運動，同時靜管2和動管3的編碼實現(xiàn)了外部硅膠軟管多方向變形和多自由度運動，且運動軌跡可以確定，精度高；

所述的硅膠軟管1頭部內(nèi)還可以加用特殊光譜的ccd提供新的診療圖像信息，可用圖像處理技術(shù)獲得病變組織的特殊圖像，還可通過電訊手段進行遠程會診；

根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人，其特征在于，所述的動管驅(qū)動器t26有啟動停止，方向控制，位移控制，同時它具有控制實心軟管驅(qū)動器t17的方向和位移以及啟動停止等多功能；

根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人，其特征在于，所述的動管驅(qū)動器t26還可以控制口f閉合器5的閉合和打開；

所述的電磁閥11-14，根據(jù)我們的需要還可以替換成流量控制閥、液壓水位控制閥、緊急關(guān)閉閥、水泵控制閥、多功能控制閥等多種閥門；

所述的氣腔17在軟管上呈現(xiàn)為蜂窩狀，數(shù)量大，排布整密，這樣可以提高整個軟體機器人的精度與靈活性；

所述的氣動可變形段一圈氣腔17組數(shù)和一組氣腔17的數(shù)量可以根據(jù)的其機器人的大小進行更改；

根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人，其特征在于，所述的氣體驅(qū)動段共用腔道10與內(nèi)窺鏡器械復用一個軟管；

根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人，其特征在于，所述的控制器15還可以直接控制動管驅(qū)動器t26和實心軟管驅(qū)動器t17的啟動停止，方向和位移；

所述的氣腔17的壁厚為中間薄兩邊厚，當有氣壓時，擴張會優(yōu)先發(fā)生在壁薄的區(qū)域，中間的氣腔優(yōu)先膨脹。這里的壁厚也可以是中間厚兩邊薄，這個是由我們體內(nèi)的組織來確定的，從而保證剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡型微創(chuàng)手術(shù)機器人按照設(shè)定的工作模式工作；

工作過程：

機器人工作，機械驅(qū)動產(chǎn)生驅(qū)動力。動管驅(qū)動器t2將所有的機械結(jié)構(gòu)放入人體的內(nèi)部，使全部氣動可變形段的機構(gòu)進入所需工作部位。實心軟管驅(qū)動器t1驅(qū)動充氣堵頭使其進入到動管的底端，此時充氣堵頭到達動管的最末端?？趂閉合器閉合。

同時，驅(qū)動段的機械驅(qū)動結(jié)構(gòu)拉動動管在靜管中進行移動編碼。編碼完成后，編碼的靜管和動管氣孔通氣，驅(qū)動段機械控制結(jié)構(gòu)開始通過電磁閥和控制器為動管與實心軟管之間的間隙進行充放氣。圍繞硅膠軟管一圈的四個氣腔在不同時充氣時，剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡中間的軟管會發(fā)生向沒有充氣的一端彎曲變形的現(xiàn)象，氣腔軟管在編碼的作用下在不同的位置開始彎曲變形，使得機器人靈活性高。

氣腔由于堵頭的作用內(nèi)部氣壓未發(fā)生變化，從而剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡的彎曲變形也不會發(fā)生變化，此時的剛?cè)峥汕袚Q內(nèi)窺鏡相當于剛性內(nèi)窺鏡。

當氣動可變形段全部置于人體內(nèi)部所需工作地點后，充氣完成，口f閉合器打開，通過驅(qū)動段機械結(jié)構(gòu)將實心軟管從動管中取出，再通過機械驅(qū)動將用于醫(yī)療工作的器械放入動管中進入人體的工作地點進行工作。

最后提出該可變性機器人跟蹤腔體空間形狀的算法。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，具有以下優(yōu)點：

1、該機器人在實現(xiàn)完畢氣腔的充放氣后，同樣的軟管抽出后可以放入多種醫(yī)療器械，即氣體驅(qū)動腔道與內(nèi)窺鏡器械復用一個軟管；

2、機器人是氣壓調(diào)節(jié)驅(qū)動變形的，其彈性表面可以滿足腔體的多自由度非線性運動，內(nèi)部軟管的編碼具有外部氣腔軟管多方向變形和多自由度運動，且運動軌跡可以確定；

3、該機器人不具有機械零件，具有操作的安全性。