介入手术机器人从端驱动装置的制作方法

1.本技术涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种介入手术机器人从端驱动装置。


背景技术：

2.导管以及导丝可用于许多微创医疗程序，以用于各种脉管系统疾病的诊断和治疗，包括神经血管介入(nvi)、经皮冠状动脉介入(pci)和外周血管介入(pvi)。这些程序均包括将导丝通过脉管系统，并经有导丝使工作导管前进以递送治疗装置。导管插入术开始于使用标准经皮技术、利用护套或者引导导管获得到血管的通路而开始。然后，护套或引导导管在导丝上前进至主要位置，诸如用于nvi的颈内动脉、用于pci的冠状动脉口或用于pvi的浅股动脉。继而，适用于脉管系统的导丝和/或微导管通过护套或引导导管被递送至脉管系统中的目标位置。
3.上述手术步骤需要dsa设备发出的x射线来实施，当医生通过传统的手动导管插入术时，医生会受到大量的辐射，在长期工作中会危害医生的健康。为了减小x射线对医生的辐射，目前已开发了手术机器人系统可用于帮助医生执行导管插入术程序。手术机器人系统可以在医生的远程控制下驱动导管或者导丝，将导管或者导丝递送至患者体内的目标位置。
4.现有技术中，在已知介入手术机器人的从端部分，通常由递送机构和旋转机构分别带动导管/导丝的轴向运动和旋转运动。其中，旋转机构通过带动递送机构整体旋转而实现导管/导丝旋转。然而，递送机构和旋转机构在动力传递过程中相互之间容易产生干涉，导致导管/导丝旋转过程中不能被推送，或者导管/导丝推送过程中不能被旋转，对介入手术的应用造成了一定的限制。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的至少一个技术问题，本技术提供了一种介入手术机器人从端驱动装置，导管/导丝推送及导管/导丝旋转之间的动力传递没有影响，能够提高导管/导丝传递的精度和安全性。
6.为了达到上述目的，本技术提供的技术方案如下所述：
7.一种介入手术机器人从端驱动装置，包括：
8.夹持机构，包括：基座；转动设置在所述基座上的第一转动轴和第二转动轴；设置在所述第一转动轴上的主动轮；设置在所述第二转动轴上的从动轮，所述主动轮与所述从动轮之间形成夹持通道；
9.旋转驱动机构，包括：旋转动力源，设置在所述旋转动力源与所述基座之间的第一旋转齿轮，所述旋转动力源通过所述第一旋转齿轮带动所述基座绕所述夹持通道的轴线旋转；
10.推进驱动机构，包括：推送动力源，与所述推送动力源相连的第一推送齿轮；与所述第一转动轴相连的第二推送齿轮，用于带动所述第一转动轴绕其自身轴线旋转；连接于
所述第一推送齿轮与所述第二推送齿轮之间的差速驱动组件；所述差速驱动组件被配置为：在仅所述旋转动力源驱动时阻止所述第一推送齿轮旋转，以及在仅所述推送动力源被驱动时允许所述第二推送齿轮旋转。
11.作为一种优选的实施方式，所述差速驱动组件包括：第一传动组件，所述第一传动组件包括：相面对设置的第三推送齿轮和第四推送齿轮，所述第三推送齿轮与所述第一推送齿轮相对固定连接，所述第三推送齿轮的轴线、所述第四推送齿轮的轴线与所述夹持通道的轴线平行或者重合；与所述第三推送齿轮和所述第四推送齿轮相啮合的第五推送齿轮；与所述基座相对固定设置的第一支架，用于在所述基座旋转时带动所述第五推送齿轮绕所述第三推送齿轮或者所述第四推送齿轮公转；
12.与所述第二推送齿轮传动连接的第二传动组件，所述第二传动组件被配置为：能将所述第五推送齿轮的公转速度和所述第四推送齿轮的自转速度调节为预定比例，以在仅所述旋转动力源驱动时控制所述第三推送齿轮保持静止。
13.作为一种优选的实施方式，所述基座包括；横向板，以及与所述横向板相连的竖向板，所述竖向板包括：相面对设置的第一竖向板和第二竖向板，所述横向板、所述第一竖向板和所述第二竖向板共同限定出设置所述主动轮和所述从动轮的空间，所述第一竖向板与所述第一旋转齿轮相对固定连接。
14.作为一种优选的实施方式，所述第二传动组件与所述第二推送齿轮之间设置有第六推送齿轮，所述第二推送齿轮设置在所述第一转动轴的底部，所述第二推送齿轮和所述第六推送齿轮为一对相啮合的锥齿轮，所述第六推送齿轮可转动设置在所述第二竖向板上。
15.作为一种优选的实施方式，所述第二传动组件包括：与所述第四推送齿轮相对固定连接的第七推送齿轮；与所述第六推送齿轮相对固定连接的第八推送齿轮；与所述第八推送齿轮相啮合的第九推送齿轮，所述基座在旋转时能带动所述第八推送齿轮绕所述第九推送齿轮公转，设置在所述第九推送齿轮与所述第七推送齿轮之间的惰轮组件，以将所述第九推送齿轮的自转速度和所述第七推送齿轮的自转速度调节为预定比例。
16.作为一种优选的实施方式，所述惰轮组件包括：第一惰齿轮，与所述第九推送齿轮相啮合，所述第一惰齿轮与所述第八推送齿轮之间非传动连接；第二惰齿轮，与所述第七推送齿轮相啮合，所述第一惰齿轮与所述第二惰齿轮相对固定连接；用于设置所述第一惰齿轮和所述第二惰齿轮的第二支架。
17.作为一种优选的实施方式，所述第九推送齿轮的自转速度和所述第七推送齿轮的自转速度的预定比例为1：2。
18.作为一种优选的实施方式，所述从端驱动装置包括：导丝轨道座，所述导丝轨道座具有：第一本体，所述第一本体设置有用于穿设导丝的中空结构，所述第一本体与所述第二竖向板相连并朝向所述第一推送齿轮的方向延伸，所述第九推送齿轮、所述第七推送齿轮转动设置在所述第一本体上，所述第一支架固定连接于所述第一本体上。
19.作为一种优选的实施方式，所述导丝轨道座包括：第二本体，所述第二本体设置有用于穿设导丝的中空结构，所述第二本体与所述第一旋转齿轮相连并朝着背离所述第一旋转齿轮的方向延伸。
20.作为一种优选的实施方式，所述相对固定连接的方式为两个齿轮同轴固定。
21.有益效果：
22.本技术实施方式提供的介入手术机器人从端驱动装置，设置有夹持机构、旋转驱动机构和推进驱动机构，旋转驱动机构通过带动整个夹持机构旋转以实现导管/导丝旋转，推进驱动机构通过第一推送齿轮、差速驱动组件和第二推送齿轮带动主动轮的旋转，进而实现导管/导丝的递送。该差速驱动组件被配置为：在仅旋转动力源驱动时阻止第一推送齿轮旋转，从而防止推送动力源旋转；在仅推送动力源被驱动时允许第二推送齿轮旋转，以保证导管/导丝的正常递送。从而，导管/导丝推送及导管/导丝旋转之间的动力传递没有影响。
23.参照后文的说明和附图，详细公开了本技术的特定实施方式，指明了本技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。
24.针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
25.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动力的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本说明书实施方式提供的一种介入手术机器人从端驱动装置的结构示意图；
28.图2为本说明书实施方式提供的一种介入手术机器人从端驱动装置的主视图；
29.图3为本说明书实施方式提供的一种介入手术机器人从端驱动装置的剖视图。
30.附图标记说明：
31.1、底座；10、支撑板；
32.2、基座；21、第一竖向板；22、第二竖向板；23、横向板；
33.3、主动轮；31、主动啮合齿轮；
34.4、从动轮；
35.5、旋转驱动机构；50、旋转动力源；51、第一旋转齿轮；52、第二旋转齿轮；
36.6、推送驱动机构；60、推送动力源；61、第一推送齿轮；62、第二推送齿轮；63、第三推送齿轮；64、第四推送齿轮；65、第五推送齿轮；66、第六推送齿轮；67、第七推送齿轮；68、第八推送齿轮；69、第九推送齿轮；
37.7、惰轮组件；71、第一惰齿轮；72、第二惰齿轮；
38.81、第一支架；82、第二支架；
39.91、第一本体；92、第二本体。
具体实施方式
40.下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些
实施方式仅用于说明本发明而不用于限制范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本技术所限定的范围内。
41.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
42.下面将结合图1至图3对本说明书实施例的介入手术机器人从端驱动装置进行解释和说明。需要说明的是，在本发明的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件。而为了简洁，在不同的实施例中，省略对相同部件的详细说明，且相同部件的说明可互相参照和引用。
43.如本文所用，术语“前方”、“前侧”是指驱动装置面向患者的一侧。术语“后方”、“后侧”是指驱动装置远离患者的一侧。术语“推进”、“推送”或者“递送”是指自远离患者的一侧朝向面向患者的一侧运动的过程。术语“回撤”或者“撤出”是指自面向患者的一侧朝向远离患者的一侧运动的过程。
44.本说明书提供的一种介入手术机器人从端驱动装置，如图1至图3所示，包括：夹持机构，所述夹持机构包括：基座2；转动设置在所述基座2上的第一转动轴和第二转动轴；设置在所述第一转动轴上的主动轮3；设置在所述第二转动轴上的从动轮4，所述主动轮3与所述从动轮4之间形成夹持通道；旋转驱动机构5，包括：旋转动力源50，设置在所述旋转动力源50与所述基座2之间的第一旋转齿轮51，所述旋转动力源50通过所述第一旋转齿轮51带动所述基座2绕所述夹持通道的轴线旋转；推进驱动机构6，包括：推送动力源60，与所述推送动力源60相连的第一推送齿轮61；与所述第一转动轴相连的第二推送齿轮62，用于带动所述第一转动轴绕其自身轴线旋转；连接于所述第一推送齿轮61与所述第二推送齿轮62之间的差速驱动组件；所述差速驱动组件被配置为：在仅所述旋转动力源50驱动时阻止所述第一推送齿轮61旋转，以及在仅所述推送动力源60被驱动时允许所述第二推送齿轮62旋转。
45.具体的，当导管或者导丝被夹持在主动轮3和从动轮4之间时，主动轮3和从动轮4绕其转轴轴线的旋转运动能够产生转动摩擦力，从而可以带动导管或者导丝推进和回撤。第一转动轴和第二转动轴转动设置在基座2上，其中第一转动轴上还可以设置主动啮合齿轮31。对应的，第二转动轴上设置有与主动啮合齿轮31相啮合的从动啮合齿轮。当第一转动轴被驱动旋转时，带动主动轮3和主动啮合齿轮31旋转，通过从动啮合齿轮带动第二转动轴、从动轮4旋转，以使得主动轮3和从动轮4之间产生转动摩擦力。
46.或者，在一些可能的实施例中，所述第一转动轴带动主动轮3旋转时，将转动力矩通过导管或者导丝传递给从动轮4，即第一转动轴和第二转动轴之间未设置啮合齿轮。
47.所述旋转动力源50为电机，并具有电机轴。所述电机轴与所述第一旋转齿轮51直接或者间接连接，所述第一旋转齿轮51与基座2固定连接，所述第一旋转齿轮51的旋转中心线与所述夹持通道的轴线相重合。当第一旋转齿轮51旋转时，能够带动整个基座2围绕夹持通道的轴线旋转，由于导管或者导丝夹持在主动轮3和从动轮4之间，从而基座2在旋转的过程中将带动导管或者导丝旋转。
48.进一步的，所述装置包括底座1，所述底座1用于安装夹持机构、旋转驱动机构5和推送驱动机构6。所述旋转动力源50安装于所述底座1的下方，所述基座2安装与所述底座1
的上方。为了实现力矩方向的转换，所述第一旋转齿轮51与所述旋转动力源50之间设置第二旋转齿轮52，所述第一旋转齿轮51与所述第二旋转齿轮52为一对相互啮合的锥齿轮。
49.所述推送动力源60为电机，并具有电机轴，所述电机轴与所述第一推送齿轮61直接或者间接连接，所述推送动力源60安装于所述底座1的下方。所述第一转动轴与所述第二推送齿轮62连接，所述第一推送齿轮61与所述第二推送齿轮62之间通过差速驱动组件实现力矩传递。
50.在本说明书中，如图1和图2所示，所述差速驱动组件包括：第一传动组件，所述第一传动组件包括：相面对设置的第三推送齿轮63和第四推送齿轮64，所述第三推送齿轮63与所述第一推送齿轮61相对固定连接，所述第三推送齿轮63的轴线、所述第四推送齿轮64的轴线与所述夹持通道的轴线平行或者重合；与所述第三推送齿轮63和所述第四推送齿轮64相啮合的第五推送齿轮65；与所述基座2相对固定设置的第一支架81，用于在所述基座2旋转时带动所述第五推送齿轮65绕所述第三推送齿轮63或者所述第四推送齿轮64公转。
51.所述差速驱动组件还包括与所述第二推送齿轮62传动连接的第二传动组件。具体的，所述第三推送齿轮63与所述第一推送齿轮61通过转轴固定连接。由于推送动力源60设置于底座1的下方，为了实现力矩方向的转换，所述第一推送齿轮61与所述推送动力源60之间设置推送电机齿轮，所述第一推送齿轮61与所述推送电机齿轮为一对相互啮合的锥齿轮。当启动推送动力源60时，通过推送电机齿轮带动第一推送齿轮61旋转，进而带动第三推送齿轮63、第五推送齿轮65、第四推送齿轮64旋转，进而通过第二传动组件实现第二推送齿轮62旋转，最终能够带动主动轮3旋转。
52.所述第二传动组件被配置为：能将所述第五推送齿轮65的公转速度和所述第四推送齿轮64的自转速度调节为预定比例，以在仅所述旋转动力源50驱动时控制所述第三推送齿轮63保持静止。具体的，第五推送齿轮65的公转过程是由第一支架81带动，而基座2与第一支架81相对固定设置，从而基座2在旋转时便通过第一支架81带动第五推送齿轮65公转。而第五推送齿轮65在公转时，将不可避免的带动两侧与其啮合的齿轮旋转，为了防止与推送动力源60相连的第一推送齿轮61旋转，就需要避免第三推送齿轮63旋转。通过现有公式可知，将第五推送齿轮65的公转速度和第四推送齿轮64的自转速度设定为预定比例，可以使得第三推送齿轮63的旋转速度为0。
53.在本说明书中，所述基座2包括；横向板23，以及与所述横向板23相连的竖向板，所述竖向板包括：相面对设置的第一竖向板21和第二竖向板22，所述横向板23、所述第一竖向板21和所述第二竖向板22共同限定出设置所述主动轮3和所述从动轮4的空间，所述第一竖向板21与所述第一旋转齿轮51相对固定连接。
54.具体的，所述第一转动轴和所述第二转动轴转动设置在所述横向板23上，一般而言，与第一转动轴相连的第二推送齿轮62相当于主动轮3而言位于横向板23的下方，所述第二推送齿轮62设置在所述第一转动轴的底部。所述第二传动组件与所述第二推送齿轮62之间设置有第六推送齿轮66，所述第二推送齿轮62和所述第六推送齿轮66为一对相啮合的锥齿轮，所述第六推送齿轮66可转动设置在所述第二竖向板22上。如此，当基座2旋转时，将带动连接在第二竖向板22上的第六推送齿轮66围绕夹持通道的轴线发生公转。
55.为了与所述第六推送齿轮66相配合，所述第二传动组件包括：与所述第四推送齿轮64相对固定连接的第七推送齿轮67；与所述第六推送齿轮66相对固定连接的第八推送齿
轮68；与所述第八推送齿轮68相啮合的第九推送齿轮69，所述基座2在旋转时能带动所述第八推送齿轮68绕所述第九推送齿轮69公转，设置在所述第九推送齿轮69与所述第七推送齿轮67之间的惰轮组件7，以将所述第九推送齿轮69的自转速度和所述第七推送齿轮67的自转速度调节为预定比例。
56.所述第四推送齿轮64与所述第七推送齿轮67通过连接轴固定，所述第六推送齿轮66与所述第八推送齿轮68通过连接轴固定，当第六推送齿轮66和第八推送齿轮68在基座2的带动下公转时，将带动第九推送齿轮69旋转，进而通过惰轮组件7带动第七推送齿轮67旋转。当第七推送齿轮67旋转时，带动第四推送齿轮64旋转，从而带动与第四推送齿轮64啮合的第五推送齿轮65自转。进一步的，第五推送齿轮65的自转由第四推送齿轮64带动，而第四推送齿轮64与第七推送齿轮67的自转速度相同，第五推送齿轮65的公转被基座2带动，基座2旋转时能够带动第六推送齿轮66、第八推送齿轮68公转，第八推送齿轮68引起第九推送齿轮69旋转，从而第五推送齿轮65的公转速度与所述第九推送齿轮69的自转速度相同。可见，第五推送齿轮65的公转速度和自转速度之间的比例调节，可以通过第七推送齿轮67和第九推送齿轮69的转速比实现。
57.进一步的，所述第九推送齿轮69的自转速度和所述第七推送齿轮67的自转速度的预定比例为1：2。其中，w7/w9＝2/1＝r9/r7＝z9/z7，其中，第九推送齿轮69的转速为w9、半径为r9、齿数为z9；第七推送齿轮67的转速为w7、半径为r7、齿数为z7。
58.在本说明书中，如图1所示，所述惰轮组件7包括：第一惰齿轮71，与所述第九推送齿轮69相啮合，所述第一惰齿轮71与所述第八推送齿轮68之间非传动连接；第二惰齿轮72，与所述第七推送齿轮67相啮合，所述第一惰齿轮71与所述第二惰齿轮72相对固定连接；用于设置所述第一惰齿轮71和所述第二惰齿轮72的第二支架82。
59.具体的，当第九推送齿轮69被第八推送齿轮68带动旋转时，将带动与第九推送齿轮69啮合的第一惰齿轮71旋转，随之第一惰齿轮71带动与其固定连接的第二惰齿轮72旋转，第二惰齿轮72带动第七推送齿轮67旋转。从而，第九推送齿轮69与第七推送齿轮67通过惰轮组件7实现传动连接，并能够调节转速比。所述第一惰齿轮71和所述第二惰齿轮72通过连接轴同轴连接，该连接轴转动连接于第二支架82上，所述第二支架82固定在底座1上。
60.当然，在一些可行的实施例中，所述惰轮组件7也可以仅包括一个惰齿轮，该惰齿轮与第七推送齿轮67和第九推送齿轮69相啮合。
61.在本说明书中，所述从端驱动装置包括：导丝轨道座，所述导丝轨道座具有：第一本体91，所述第一本体91设置有用于穿设导丝的中空结构，所述第一本体91与所述第二竖向板22相连并朝向所述第一推送齿轮61的方向延伸，所述第九推送齿轮69、所述第七推送齿轮67转动设置在所述第一本体91上，所述第一支架81固定连接于所述第一本体91上。
62.进一步的，所述第一竖向板21和所述第二竖向板22均设置有通过导丝的通孔。用于连接第七推送齿轮67和第四推送齿轮64的连接轴转动连接于第一本体91上，第一支架81固定于第一本体91上，从而在基座2旋转时通过第一本体91带动第一支架81旋转。所述第一本体91的纵长延伸轴线与所述夹持通道的轴线相重合，并与所述第一旋转齿轮51的旋转中心线相重合。
63.进一步的，所述导丝轨道座包括：第二本体92，所述第二本体92设置有用于穿设导丝的中空结构，所述第二本体92与所述第一旋转齿轮51相连并朝着背离所述第一旋转齿轮
51的方向延伸。同时，为了支撑所述第一本体91和第二本体92，所述底座1上还设置有支撑板10，设置在导丝轨道座的两侧。
64.本技术实施方式提供的介入手术机器人从端驱动装置，设置有夹持机构、旋转驱动机构和推进驱动机构，旋转驱动机构通过带动整个夹持机构旋转以实现导管/导丝旋转，推进驱动机构通过第一推送齿轮、差速驱动组件和第二推送齿轮带动主动轮的旋转，进而实现导管/导丝的递送。该差速驱动组件被配置为：在仅旋转动力源驱动时阻止第一推送齿轮旋转，从而防止推送动力源旋转；在仅推送动力源被驱动时允许第二推送齿轮旋转，以保证导管/导丝的正常递送。从而，导管/导丝推送及导管/导丝旋转之间的动力传递没有影响。
65.如图1至图3所示，导管/导丝旋转过程：启动旋转动力源50，推送动力源60未启动，第一旋转齿轮51带动整个基座2旋转，第六推送齿轮66和第八推送齿轮68跟随基座2旋转并带动第九推送齿轮69旋转，同时第一支架81以及第五推送齿轮65围绕第一本体91旋转，第九推送齿轮69通过惰轮组件7带动第七推送齿轮67旋转，随之通过第四推送齿轮64带动第五推送齿轮65自转，第五推送齿轮65做行星运动，可保证第三推送齿轮63处于静止状态，进一步的保证推送动力源60的电机轴处于静止状态。
66.导管/导丝推送过程：启动推送动力源60，旋转动力源50未启动，推送动力源60通过第一推送齿轮61带动第三推送齿轮63旋转，进而通过第五推送齿轮65带动第四推送齿轮64旋转，伴随一系列传动连接，最终导致第二推送齿轮62旋转，从而将推送动力源60的动力通过一系列定轴轮系把动力传递至主动轮3，从而带动导管/导丝前进。在此过程中，由于基座2保持不转，则第一支架81处于静止状态，第五推送齿轮65只进行自转运动。
67.导管/导丝推送及旋转同时进行：启动推送动力源60和旋转动力源50，基座2和第一支架81发生旋转，因此第五推送齿轮65做行星运动，旋转动力源50的动力不会影响到第三推送齿轮63的旋转，而推送动力源60的动力通过第一传动组件和第二传动组件的配合不会影响到基座2的旋转。因此，能够使得导丝推送与导丝旋转之间没有相互影响，导丝推送过程及导丝旋转过程可以单独运动，二者也可以同时运动。
68.上述实施例只为说明本技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本技术的内容并据以实施，并不能以此限制本技术的保护范围。凡根据本技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本技术的保护范围之内。
69.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。