本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備，特別是涉及一種繞線控制機(jī)構(gòu)及其控制方法、支氣管鏡手術(shù)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代醫(yī)療診斷工作中醫(yī)療機(jī)器人的使用越來越多；從早期的伊索手術(shù)機(jī)器人，到現(xiàn)在的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，醫(yī)療機(jī)器人的功能也越來越強(qiáng)大。醫(yī)療機(jī)器人可用于醫(yī)院、診所的醫(yī)療或者輔助醫(yī)療工作，包括手術(shù)機(jī)器人、內(nèi)窺鏡機(jī)器人、介入機(jī)器人等等。

2、以前的開放式手術(shù)中，醫(yī)生需要打開人體軀干才能觀測到病灶位置，現(xiàn)在在微創(chuàng)手術(shù)和介入式診斷過程中，醫(yī)生只需要沿著人體的自然腔道內(nèi)插入導(dǎo)管，利用導(dǎo)管端部的攝像頭即可觀測病灶，減小了病人的痛苦，提高了醫(yī)生的診斷、治療效率。

3、但是，現(xiàn)有的醫(yī)療機(jī)器人將導(dǎo)管插入人體后，導(dǎo)管端部的攝像頭成像范圍有限，醫(yī)生需要觀測更多位置時，需要手動移動或者旋轉(zhuǎn)導(dǎo)管，調(diào)整過程比較粗糙，而且難以一步到位，更考驗(yàn)醫(yī)生的操控能力?？梢姡F(xiàn)有的醫(yī)療機(jī)器人存在導(dǎo)管操作不方便，控制精度低的問題。

4、因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種繞線控制機(jī)構(gòu)及其控制方法、支氣管鏡手術(shù)機(jī)器人，旨在解決現(xiàn)有的醫(yī)療機(jī)器人使用過程中導(dǎo)管操作不方便，控制精度低的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種繞線控制機(jī)構(gòu)，其中，包括裝配座、若干個繞線輪、若干個驅(qū)動部件、導(dǎo)管和彎折單元，所述繞線輪設(shè)置在所述裝配座上；所述驅(qū)動部件的傳動軸與所述繞線輪對接，所述驅(qū)動部件用于帶動所述繞線輪旋轉(zhuǎn)；所述導(dǎo)管一端與所述裝配座連接，另一端設(shè)置有所述彎折單元；所述導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置有若干條沿所述導(dǎo)管的徑向圓周方向間隔排布的牽引繩索，所述牽引繩索一端纏繞在所述繞線輪上，另一端與所述彎折單元連接。

4、所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其中，所述牽引繩索設(shè)有四條，其中，兩條所述牽引繩索沿水平方向并排設(shè)置為第一控制繩組，所述第一控制繩組用于控制所述彎折單元在水平方向上的旋轉(zhuǎn)；另外兩條所述牽引繩索沿豎直方向并排設(shè)置為第二控制繩組，所述第二控制繩組用于控制所述彎折單元在豎直方向上的旋轉(zhuǎn)。

5、所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其中，所述彎折單元的形狀為管狀，且所述彎折單元上間隔設(shè)有多個切口，多個所述切口沿所述彎折單元的軸向方向交錯排布；所述彎折單元上設(shè)有多個鎖扣，多個所述鎖扣沿所述彎折單元的軸向方向排布；所述鎖扣用于鎖止所述牽引繩索。

6、所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其中，所述彎折單元包括超彈性鎳鈦合金彎折單元、彈簧鋼彎折單元、聚酯彎折單元中的至少一種。

7、所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其中，所述導(dǎo)管的內(nèi)壁上設(shè)置有若干個滑道，所述牽引繩索排布在所述滑道內(nèi)；所述裝配座上設(shè)置有若干個限位索道，所述限位索道用于排布所述牽引繩索；所述滑道和所述限位索道均用于約束所述牽引繩索。

8、所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其中，所述繞線輪的外側(cè)壁上設(shè)有螺旋繞線槽，所述牽引繩索排布在所述螺旋繞線槽內(nèi)。

9、所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其中，所述繞線輪上設(shè)置有固死結(jié)構(gòu)，所述固死結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述螺旋繞線槽的端部，用于連接和固定所述牽引繩索的端頭。

10、所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其中，所述繞線輪上與所述驅(qū)動部件接觸的一側(cè)設(shè)有軸桿，所述軸桿上套設(shè)有卡位輪，所述卡位輪與所述繞線輪同步轉(zhuǎn)動；并且所述卡位輪的側(cè)壁上設(shè)置有卡凸；所述裝配座上設(shè)置有卡位凸臺所述卡位凸臺上設(shè)置有與所述卡凸適配的卡槽；當(dāng)所述驅(qū)動部件歸零，所述繞線輪處于初始位置時，所述卡凸與所述卡槽卡接。

11、本申請還公開了一種用于如上任一所述的繞線控制機(jī)構(gòu)的控制方法，其中，所述控制方法包括：

12、將若干個驅(qū)動部件依次編號為1,2，…，n；其中，n為正整數(shù)；將第n號驅(qū)動部件連接的繞線輪編號為第n號繞線輪；將所述第n號繞線輪連接的牽引繩索編號為第n號牽引繩索；

13、依據(jù)彎折單元需要的彎曲方向和彎折角度確定第1號至第n號牽引繩索的伸縮量，分別記為第1號伸縮指令，第二號伸縮指令，…，第n號伸縮指令；

14、依據(jù)所述第1號伸縮指令確定所述第1號繞線輪需要旋轉(zhuǎn)的角度，生成第1號驅(qū)動指令；依據(jù)所述第2號伸縮指令確定所述第2號繞線輪需要旋轉(zhuǎn)的角度，生成第2號驅(qū)動指令；…；依據(jù)所述第n號伸縮指令確定所述第n號繞線輪需要旋轉(zhuǎn)的角度，生成第n號驅(qū)動指令；

15、同時向所述第1號驅(qū)動部件發(fā)送第1號驅(qū)動指令，向所述第2號驅(qū)動部件發(fā)送第2號驅(qū)動指令，…，向所述第n號驅(qū)動部件發(fā)送第n號驅(qū)動指令，帶動全部所述繞線輪轉(zhuǎn)動，完成所述彎折單元的轉(zhuǎn)動動作。

16、本申請還公開了一種支氣管鏡手術(shù)機(jī)器人，其中，包括如上任一所述的繞線控制機(jī)構(gòu)。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

18、本發(fā)明公開的繞線控制機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動部件帶動繞線輪旋轉(zhuǎn)，使纏繞在繞線輪上的牽引繩索被拉動，牽引繩索的另一端連接彎折單元，在牽引繩索伸縮時，彎折單元局部受力，產(chǎn)生彎曲，從而可以改變彎折單元的朝向。并且，為了提高控制精度，設(shè)置若干個驅(qū)動部件一一對應(yīng)地驅(qū)動若干個繞線輪，設(shè)置多條牽引繩索連接在彎折單元的不同位置，通過調(diào)整多條牽引繩索的伸縮量，共同控制彎折單元在x方向或者y方向上的靈活轉(zhuǎn)向，以實(shí)現(xiàn)高精度的自動控制。

19、本發(fā)明公開的繞線控制機(jī)構(gòu)應(yīng)用于醫(yī)療機(jī)器人，可以將醫(yī)療機(jī)器人的觀察部件(例如攝像頭)設(shè)置在彎折單元內(nèi)。進(jìn)行臨床工作時，將導(dǎo)管沿人體腔道插入，通過彎折單元內(nèi)的攝像頭傳回的圖像觀測病灶情況；在觀察過程中，如果觀察部件的采集范圍不足，利用驅(qū)動部件自動實(shí)現(xiàn)彎折單元的高精度彎曲動作，調(diào)整觀察部件的朝向，進(jìn)而獲取更多有利于診斷的信息。通過自動化調(diào)整彎折單元的旋轉(zhuǎn)代替人工操作，提高了操控的穩(wěn)定性，增加控制精度，有利于提高醫(yī)療人員的工作效率。

技術(shù)特征：

1.一種繞線控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述牽引繩索設(shè)有四條，其中，兩條所述牽引繩索沿水平方向并排設(shè)置為第一控制繩組，所述第一控制繩組用于控制所述彎折單元在水平方向上的旋轉(zhuǎn)；另外兩條所述牽引繩索沿豎直方向并排設(shè)置為第二控制繩組，所述第二控制繩組用于控制所述彎折單元在豎直方向上的旋轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述彎折單元的形狀為管狀，且所述彎折單元上間隔設(shè)有多個切口，多個所述切口沿所述彎折單元的軸向方向交錯排布；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述彎折單元包括超彈性鎳鈦合金彎折單元、彈簧鋼彎折單元、聚酯彎折單元中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)管的內(nèi)壁上設(shè)置有若干個滑道，所述牽引繩索排布在所述滑道內(nèi)；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述繞線輪的外側(cè)壁上設(shè)有螺旋繞線槽，所述牽引繩索排布在所述螺旋繞線槽內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述繞線輪上設(shè)置有固死結(jié)構(gòu)，所述固死結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述螺旋繞線槽的端部，用于連接和固定所述牽引繩索的端頭。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞線控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述繞線輪上與所述驅(qū)動部件接觸的一側(cè)設(shè)有軸桿，所述軸桿上套設(shè)有卡位輪，所述卡位輪與所述繞線輪同步轉(zhuǎn)動；并且所述卡位輪的側(cè)壁上設(shè)置有卡凸；

9.一種用于如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的繞線控制機(jī)構(gòu)的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

10.一種支氣管鏡手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的繞線控制機(jī)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種繞線控制機(jī)構(gòu)及其控制方法、支氣管鏡手術(shù)機(jī)器人，其中，所述繞線控制機(jī)構(gòu)包括裝配座、若干個繞線輪、若干個驅(qū)動部件、導(dǎo)管和彎折單元，所述繞線輪設(shè)置在所述裝配座上；所述驅(qū)動部件的傳動軸與所述繞線輪對接，所述驅(qū)動部件用于帶動所述繞線輪旋轉(zhuǎn)；所述導(dǎo)管一端與所述裝配座連接，另一端設(shè)置有所述彎折單元；所述導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置有若干條沿所述導(dǎo)管的徑向圓周方向間隔排布的牽引繩索，所述牽引繩索一端纏繞在所述繞線輪上，另一端與所述彎折單元連接。本申請公開的繞線控制機(jī)構(gòu)用于手術(shù)機(jī)器人上，通過多個驅(qū)動部件帶動繞線輪旋轉(zhuǎn)，以拉動牽引繩索，自動完成彎折單元的彎曲動作，有利于提高控制精度。

技術(shù)研發(fā)人員：尹文楚,陽志雄,韓龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市人工智能與機(jī)器人研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26