CN115634025B - 用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，包括基板、穿刺针固定夹、穿刺针夹爪和进针组件；穿刺针固定夹用于固定穿刺针的针柄部分，穿刺针固定夹卡设于基板上并与基板滑动连接；穿刺针夹爪包括第一夹爪、第二夹爪；进针组件包括主动滚轮和从动滚轮，主动滚轮可转动的设于第一夹爪上，从动滚轮可转动的设于第二夹爪上，第一夹爪和第二夹爪可受驱动地相互靠近并由主动滚轮和从动滚轮夹持穿刺针；第一夹爪上设置有旋转驱动组件，旋转驱动组件用于驱动主动滚轮旋转，主动滚轮可受驱动地带动从动滚轮同步旋转，并带动穿刺针直线移动。本申请解决了在穿刺针手术中需要手动夹持和释放穿刺针，操作复杂费时，不能快速释放穿刺针的问题。

Description

用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置

技术领域

本申请涉及穿刺设备技术领域，具体而言，涉及一种用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置。

背景技术

机器人穿刺可以有效提高穿刺手术的稳定性和精准性，机器人能够稳定地夹持穿刺针，保持穿刺位置和穿刺角度。

机器人通过末端执行器夹持穿刺针并进行穿刺进针操作，末端执行器需要具有夹持穿刺针和穿刺进针的功能。此外，末端执行器还要能快速释放穿刺针：患者移动时，快速释放穿刺针避免对患者造成伤害；穿刺完成后，释放穿刺针，穿刺针与患者一同进行CT扫描以验证穿刺是否到位。

现有方案多为手动穿针，需要手动夹持和释放穿刺针，操作复杂费时，不能快速释放，同时，医生需要多次进去CT室，不仅耽误时间，医生也难免收到辐射。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，以解决相关技术中在穿刺针手术中需要手动夹持和释放穿刺针，操作复杂费时，不能快速释放穿刺针的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，该用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置包括：基板、穿刺针固定夹、穿刺针夹爪和进针组件；其中，

所述穿刺针固定夹用于固定穿刺针的针柄部分，所述穿刺针固定夹卡设于所述基板上并与所述基板滑动连接；

所述穿刺针夹爪包括第一夹爪、第二夹爪，所述第一夹爪和第二夹爪活动设于所述基板上；所述进针组件包括主动滚轮和从动滚轮，所述主动滚轮可转动的设于所述第一夹爪上，所述从动滚轮可转动的设于所述第二夹爪上，

所述第一夹爪和第二夹爪可受驱动地相互靠近并由主动滚轮和从动滚轮夹持穿刺针，或受驱动地相互远离并释放穿刺针；

所述第一夹爪上设置有旋转驱动组件，所述旋转驱动组件用于驱动所述主动滚轮旋转，所述主动滚轮可受驱动地带动所述从动滚轮同步旋转，并带动穿刺针直线移动。

进一步的，基板的两侧开设有滑槽，所述穿刺针固定夹的两侧卡接在所述滑槽内并与所述滑槽滑动连接；

所述穿刺针固定夹上开设有用于容纳针柄部分的凹槽。

进一步的，第一夹爪和所述第二夹爪铰接于所述基板上，所述基板上设置有直线输出机构，所述直线输出机构的输出端铰接有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆与所述第一夹爪铰接，所述第二连杆与所述第二夹爪铰接。

进一步的，第一夹爪和第二夹爪之间连接有复位弹簧。

进一步的，旋转驱动组件包括设于所述第一夹爪上的旋转电机，所述旋转电机的轴线垂直于主动滚轮的轴线；

所述旋转电机的输出端设置有主动锥齿轮，所述主动滚轮连接有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合。

进一步的，第一夹爪和第二夹爪的端部均开设有安装孔，所述主动滚轮通过传动轴与第一夹爪上的安装孔连接，所述从动滚轮通过传动轴与第二夹爪上的安装孔连接；

所述主动滚轮和所述从动滚轮的结构相同，均包括滚筒销轴和滚筒橡胶，所述滚筒销轴套接在对应的所述传动轴上，所述滚筒橡胶可拆卸的套接在对于的所述滚筒销轴上；

所述从动锥齿轮与所述第一夹爪上的传动轴连接。

进一步的，还包括编码器，所述编码器与所述第二夹爪上的传动轴连接，用于监测所述从动滚轮的旋转信息。

进一步的，第一夹爪上设置有第一限位块，所述第二夹爪上设置有第二限位块；

所述第二限位块在远离第二夹爪的一端设置有承托板，所述承托板用于在释放穿刺针时支撑穿刺针的针体，所述第二限位块上开设有用于针体穿过的穿针槽；

所述第一限位块在远离第一夹爪的一端设置有限位板，在夹持过程中所述限位板随第一夹爪移动并由限位板的端部与所述穿针槽形成针体穿过的通孔。

进一步的，承托板在远离所述穿针槽的一端设置有挡板，所述挡板垂直于所述穿刺针的轴向。

进一步的，还包括外罩和末端结构，所述末端结构用于与运动平台连接；

所述基板固设于所述外罩上，所述外罩的背面设置有卡槽，所述外罩的底部设置有第一凸台，所述末端结构的两侧设置有与所述卡槽滑动卡接配合的第二凸台，所述末端结构的下端设置有与所述第一凸台对接的开孔。

在本申请实施例中，该自动穿刺装置在夹持时，将穿刺针的针柄部分卡接在穿刺针固定夹上，控制第一夹爪和第二夹爪相互靠近并使主动滚轮和从动滚轮夹持住穿刺针的针体部分，控制主动滚轮旋转利用摩擦力带动从动滚轮旋转，使被夹持的穿刺针直线移动并带动穿刺针固定夹在基板上直线滑动实现穿刺针的自动夹持和自动进针，在释放时则控制第一夹爪和第二夹爪相互远离，使主动滚轮和从动滚轮均与穿刺针分离完成释放，实现了穿刺针的自动夹持、释放和进针的技术效果，同时使用滚筒方式进针，可以实时记录穿刺深度，也可以检测穿刺力的大小，解决了相关技术中在穿刺针手术中需要手动夹持和释放穿刺针，操作复杂费时，不能快速释放穿刺针的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例中释放状态下的正视结构示意图；

图2是根据本申请实施例中释放状态下的后视结构示意图；

图3是根据本申请实施例中夹持态下的正视结构示意图；

图4是根据本申请实施例中夹持状态下的后视结构示意图；

图5是根据本申请实施例中夹持状态下的轴测结构示意图；

图6是根据本申请实施例中基板的结构示意图；

图7是根据本申请实施例中第一限位块和第二限位块的结构示意图；

图8是根据本申请实施例中第一限位块和第二限位块的俯视结构示意图；

图9是根据本申请实施例中主动滚轮和从动滚轮的爆炸结构示意图；

图10是根据本申请实施例中第一限位块和第二限位块的安装结构示意图；

图11是根据本申请实施例中外罩的结构示意图；

图12是根据本申请实施例中外罩与运动平台的装配结构示意图；

图13是根据本申请实施例中外罩与运动平台的装配后的结构示意图；

其中，1基板，101滑槽，2直线输出机构，21直线电机，22推杆，3旋转驱动组件，31主动锥齿轮，32从动锥齿轮，33旋转电机，4第一夹爪，5第二夹爪，6弹簧，7第一连杆，8第二连杆，9第二限位块，91承托板，92挡板，93穿针槽，94通孔，10从动滚轮，11穿刺针，12主动滚轮，13穿刺针固定夹，14凹槽，15导向槽，16第一限位块，161限位板，17外罩，18卡槽，19第一凸台，20运动平台，23滚筒橡胶，25传动轴，24滚筒销轴，26第二凸台，27开孔，28末端结构。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

机器人通过末端执行器夹持穿刺针并进行穿刺进针操作，末端执行器需要具有夹持穿刺针和穿刺进针的功能。此外，末端执行器还要能快速释放穿刺针：患者移动时，快速释放穿刺针避免对患者造成伤害；穿刺完成后，释放穿刺针，穿刺针与患者一同进行CT扫描以验证穿刺是否到位。

现有方案多为手动穿针，需要手动夹持和释放穿刺针，操作复杂费时，不能快速释放，同时，医生需要多次进去CT室，不仅耽误时间，医生也难免收到辐射。

为解决上述技术问题，如图1至图4所示，本申请实施例提供了一种用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，该用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置包括：基板1、穿刺针固定夹13、穿刺针夹爪和进针组件；其中，

穿刺针固定夹13用于固定穿刺针11的针柄部分，穿刺针固定夹13卡设于基板1上并与基板1滑动连接；

穿刺针夹爪包括第一夹爪4、第二夹爪5，第一夹爪4和第二夹爪5活动设于基板1上；进针组件包括主动滚轮12和从动滚轮10，主动滚轮12可转动的设于第一夹爪4上，从动滚轮10可转动的设于第二夹爪5上，

第一夹爪4和第二夹爪5可受驱动地相互靠近并由主动滚轮12和从动滚轮10夹持穿刺针11，或受驱动地相互远离并释放穿刺针11；

第一夹爪4上设置有旋转驱动组件3，旋转驱动组件3用于驱动主动滚轮12旋转，主动滚轮12可受驱动地带动从动滚轮10同步旋转，并带动穿刺针11直线移动。

在本实施例中，该自动穿刺装置主要由基板1、穿刺针固定夹13、穿刺针夹爪和进针组件组成。基板1作为各个部件的安装基础可设置为长条形的板状结构，穿刺针固定夹13在该装置中的作用是固定穿刺针11的针柄部分，穿刺针固定夹13安装在基板1并可沿着基板1直线滑动。

在穿刺针11进针的过程中，穿刺针11与穿刺针固定夹13同步在基板1上直线移动。因此，穿刺针固定夹13与基板1的连接结构将影响穿刺针11进针的稳定性。在本实施例中为使穿刺针11能够稳定地进针，本实施例在基板1的两侧开设有滑槽101，穿刺针固定夹13的两侧卡接在滑槽101内并与滑槽101滑动连接，在基板1两侧滑槽101的作用下使得穿刺针固定夹13只能沿着滑槽101的开设方向直线移动，而无法偏移，从而使得安装在穿刺针固定夹13上的穿刺针11也只能沿着滑槽101的开设方向直线移动。

由于穿刺针固定夹13会与穿刺针11直接接触，因此为避免污染需要在每次穿刺时安装新的穿刺针固定夹13或对原有的穿刺针固定夹13进行消毒。因此，为便于更换穿刺针固定夹13，如图2或图4所示，本实施例中将滑槽101的上端设置为贯通结构，在需要更换时可手动的沿滑槽101向上滑动穿刺针固定夹13，使其从滑槽101的上端脱离基板1完成拆卸。在穿刺针11的进针过程中穿刺针固定夹13沿着滑槽101向下移动。为避免穿刺针固定夹13在移动的过程中脱离滑槽101，滑槽101的下端为封闭结构，封闭的位置作为最穿刺针固定夹13最大下行程的限位，防止穿刺针11超程移动。

开设在基板1两侧的滑槽101既可作为穿刺针固定夹13的滑动轨道，也能在一定程度上对穿刺针固定夹13的滑动进行导向和限位。而导向和限位的效果由两侧的滑槽101和穿刺针固定夹13的配合精度决定，由于需要两侧的滑槽101精度均满足要求，因此加工难度和成本较大。为此，如图2、图4、图5和图6所示，本实施例在基板1上开设一导向槽15，导向槽15位于两侧的滑槽101之间，并位于基板1的中部。穿刺针固定夹13上具有与该导向槽15配合的凸起，通过导向槽15和凸起的配合实现对穿刺针固定夹13直线移动过程的导向。导向槽15可开设为弧形槽，同理凸起也布置为与弧形槽匹配的弧形凸起，弧形凸起可具有一定的长度，从而增加与导向槽15的接触面积，进一步地提高移动稳定性。

为使穿刺针固定夹13能够更好的夹持固定住穿刺针11，本实施例在穿刺针固定夹13上开设有用于容纳针柄部分的凹槽14，凹槽14的轮廓可与针柄部分的轮廓匹配，在凹槽14的下端可沿穿刺针11的径向开槽，使得穿刺针11可沿径向平移至凹槽14内或从凹槽14内脱离。径向开槽的宽度应当与穿刺针11的针体部分的直径匹配。

第一夹爪4和第二夹爪5活动安装在基板1上，第一夹爪4和第二夹爪5相对布置，二者可受驱动地相互靠近或相互远离，具体运动过程可为旋转运动或直线运动。当采用旋转运动时，如图1和图3所示，第一夹爪4和第二夹爪5需要与基板1通过转轴铰接，对应的驱动设备可驱动第一夹爪4和第二夹爪5同步绕铰接点旋转实现相互靠近或远离。当采用直线运动时，第一夹爪4和第二夹爪5需要与基板1滑动连接，对应的驱动设备能够驱动第一夹爪4和第二夹爪5同步直线移动实现相互靠近或远离。

第一夹爪4和第二夹爪5作为该自动穿刺装置中的穿刺针11主动夹持部分，从所需安装空间和运行稳定性上考虑，本实施例采用第一夹爪4和第二夹爪5做旋转运动来夹持和释放穿刺针11的结构。具体的，如图1和图3所示，第一夹爪4和第二夹爪5铰接于基板1上，基板1上设置有直线输出机构2，直线输出机构2的输出端铰接有第一连杆7和第二连杆8，第一连杆7与第一夹爪4铰接，第二连杆8与第二夹爪5铰接。

在本实施例中，直线输出机构2为可实现直线往复运动的结构，可为气缸、直线电机21等结构。为便于电控，本申请中采用直线电机21和推杆22组合形成该实施例中的直线输出机构2。直线电机21固定在基板1上可驱动推杆22直线移动，第一连杆7和第二连杆8的第一端可铰接在推杆22的两侧，同时第一连杆7的第二端铰接在第一夹爪4的内侧，第二连杆8的第二端铰接在第二夹爪5的内侧。当直线电机21驱动推杆22向外伸出时，推杆22推动第一连杆7和第二连杆8张开，从而带动第一夹爪4和第二夹爪5朝相互远离的方向旋转。当直线电机21驱动推杆22收回时，推杆22拉动第一连杆7和第二连杆8收缩，从而带动第一夹爪4和第二夹爪5朝相互靠近的方向旋转。

为使第一夹爪4和第二夹爪5在夹持时能够对穿刺针11施加足够的夹持力，本实施例中在第一夹爪4和第二夹爪5之间连接有复位弹簧6，在夹持状态下复位弹簧6利用弹力拉动第一夹爪4和第二夹爪5，在释放状态下第一夹爪4和第二夹爪5拉动复位弹簧6使其伸长。为便于安装复位弹簧6，本实施例在第一夹爪4和第二夹爪5的侧面布置有连接柱，复位弹簧6的两端分别套接在第一夹爪4的连接柱和第二夹爪5的连接柱上。

本申请通过第一夹爪4和第二夹爪5配合能够实现穿刺针11的自动夹持和释放，在此基础上还需要实现穿刺针11的自动进针。为此，本实施例结合第一夹爪4和第二夹爪5的结构提供了一种进针组件。

具体的，如图1和图2所示，该进针组件主要由主动滚轮12、从动滚轮10以及驱动主动滚轮12旋转的旋转驱动组件3组成，主动滚轮12可转动的设于第一夹爪4上，从动滚轮10可转动的设于第二夹爪5上，主动滚轮12和从动滚轮10可为表面为橡胶材质的滚轮结构。在夹持过程中，第一夹爪4和第二夹爪5受驱动地相互靠近，此时主动滚轮12和从动滚轮10也随之靠近，由主动滚轮12和从动滚轮10来直接与穿刺针11的针体接触并夹持穿刺针11，此时穿刺针11的针体位于主动滚轮12和从动滚轮10之间，且主动滚轮12和从动滚轮10接触。

采用两个滚轮旋转进针的方式比采用直线模组进针的方式能够有效的减小进针部分的占用空间。

在需要进针时可通过旋转驱动组件3带动主动滚轮12定轴旋转，主动滚轮12通过摩擦力带动从动滚轮10旋转，使得被夹持的穿刺针11直线移动完成进针操作。主动滚轮12的能够顺时针旋转也可逆时针旋转，当以顺时针旋转实现进针时，在一些情况下通过逆时针旋转可实现退针。

由于本申请中的进针组件是安装在第一夹爪4上的，因此第一夹爪4的动作将带动进针组件同步动作，从而保证在释放穿刺针11时进针组件不会对穿刺针11产生额外的作用力，提高使用的安全性。旋转驱动组件3在进针组件中的作用是带动主动滚轮12定轴旋转，为便于控制，如图1所示，本实施例中旋转驱动组件3包括设于第一夹爪4上的旋转电机33，旋转电机33的轴线垂直于主动滚轮12的轴线，即旋转电机33是顺着第一夹爪4的长度方向布置，使得第一夹爪4的重心不会在水平方向上产生偏移，从而避免了在运动过程中第一夹爪4和第二夹爪5在水平方向上产生错位。

采用上述方式布置的旋转电机33无法直接驱动主动滚轮12旋转，因此需要布置额外的传动件来调整传动方向实现对主动滚轮12的驱动。为此，如图1所示，本实施例中旋转电机33的输出端设置有主动锥齿轮31，主动滚轮12连接有从动锥齿轮32，从动锥齿轮32与主动锥齿轮31啮合，通过旋转电机33带动锥齿轮旋转，从而带动从动锥齿轮32旋转，进而改变传动方向并带动主动滚轮12旋转。

本实施例中的进针组件可通过监测旋转电机33的旋转圈数，减速箱的减速比及橡胶滚筒半径则可计算出穿刺针11的穿刺深度，在进针过程中可通过监测旋转电机33的供电电流变化，即可检测出穿刺过程中的穿刺力变化。

由于主动滚轮12需要能够在第一夹爪4上定轴旋转，从动滚轮10需要在第二夹爪5上定轴旋转，因此为便于主动滚轮12和从动滚轮10的安装，如图9所示，本实施例在第一夹爪4和第二夹爪5的端部均开设有安装孔，主动滚轮12通过传动轴25与第一夹爪4上的安装孔连接，从动滚轮10通过传动轴25与第二夹爪5上的安装孔连接。

由于主动滚轮12和从动滚轮10在使用过程与穿刺针11直接接触，因此也需要作为耗材进行更换。为此本实施例中对主动滚轮12和从动滚轮10的结构进一步改进。

具体的，如图9所示，主动滚轮12和从动滚轮10的结构相同，均包括滚筒销轴24和滚筒橡胶23，滚筒销轴24可拆卸的套接在对应的传动轴25上，滚筒销轴24可对传动轴25同步旋转。滚筒销轴24为刚性件，具体可为金属或塑料件，保证传动强度，滚筒橡胶23可拆卸的套接在对于的滚筒销轴24上，滚筒橡胶23可为软硅胶，保证两滚筒之间的传动摩擦，同时保证滚筒可以为穿刺针11提供足够的穿刺力，同时可通过更换不同硬度的滚筒橡胶23保证足够的穿刺针11力度；从动锥齿轮32与第一夹爪4上的传动轴25连接。

为便于滚筒销轴24和传动轴25的联动和拆卸，本实施例在传动轴25的外周面上沿其径向延伸有凸条，在滚筒销轴24的内孔上开设有与凸条配合的通槽，通过通槽与凸条配合实现滚筒销轴24与传动轴25的连接。凸条可设置为对称的两个，通槽也为对称的两个。

由于本实施例中穿刺针11的进针是通过主动滚轮12和从动滚轮10依靠摩擦力来实现的，因此在实际使用过程中可能存在主动滚轮12与从动滚轮10打滑的情况，此时主动滚轮12依然旋转而从动滚轮10无法同步旋转，导致无法进针。若通过监测主动滚轮12的旋转信息来判断进针信息则不准确。为此，本实施例中的进针组件还包括编码器，编码器与第二夹爪5上的传动轴25连接，用于监测从动滚轮10的旋转信息。

由于从动滚轮10由主动滚轮12的驱动而旋转，因此通过监测从动滚轮10的旋转信息可准确获取穿刺针11的进针信息。

该自动穿刺装置在夹持时，将穿刺针11的针柄部分卡接在穿刺针11固定夹上，控制第一夹爪4和第二夹爪5相互靠近并使主动滚轮12和从动滚轮10夹持住穿刺针11的针体部分，控制主动滚轮12旋转利用摩擦力带动从动滚轮10旋转，使被夹持的穿刺针11直线移动并带动穿刺针11固定夹在基板1上直线滑动实现穿刺针11的自动夹持和自动进针。在释放时则控制第一夹爪4和第二夹爪5相互远离，使主动滚轮12和从动滚轮10均与穿刺针11分离完成释放，实现了穿刺针11的自动夹持、释放和进针的技术效果，同时使用滚筒方式进针，可以实时记录穿刺深度，也可以检测穿刺力的大小，解决了相关技术中在穿刺手术中需要手动夹持和释放穿刺针，操作复杂费时，不能快速释放穿刺针的问题。

在进行过程中需要对穿刺针11的直线移动进行导向，同时由于在释放穿刺针11时主动滚轮12和从动滚轮10会直接与穿刺针11脱离，而此时的穿刺针11只有针柄部分被穿刺针固定夹13夹持，因此穿刺针11的针体部分会因本身柔性的结构而产生一些弯曲幅度，并且由于穿刺针固定夹13不会对穿刺针11施加主动的夹持力，因此释放时穿刺针11也容易从穿刺针固定夹13内直接脱离。

为同时解决上述两个问题，如图1至图10所示，本申请在第一夹爪4上设置有第一限位块16，第二夹爪5上设置有第二限位块9。在夹持状态时第一限位块16和第二限位块9共同组成一个穿刺针11穿过的通孔94，由该通孔94对穿刺针11进行导向。在释放状态时由第二限位块9对穿刺针11进行支撑，从而可托住穿刺针11保证穿刺针11不会弯曲和脱落。

具体的，如图7和图10所示，本实施例中第一限位块16和第二限位块9均设置为倒L型的结构，第一限位块16的下端插接固定在第一夹爪4上，第二限位块9的下端插接固定在第二夹爪5上，在第二限位块9在远离第二夹爪5的一端设置有承托板91，承托板91用于在释放穿刺针11时支撑穿刺针11的针体，第二限位块9上开设有用于针体穿过的穿针槽93。

当处于释放状态时，穿刺针11的针体与承托板91处于上下对应的关系，因此承托板91可托起穿刺针11。在夹持过程中第一限位块16和第二限位块9相互靠近，穿刺针11在第二限位块9上由承托板91移动至穿针槽93内，同时第一限位块16上的限位板161移动至承托板91上并逐渐靠近穿针槽93，在达到夹持位置后限位板161的端部与穿针槽93围成成针体穿过的通孔94，保证穿刺针11顺利穿过，也起到限位作用。

第一限位块16的端部设置有凸出的连接块，第二限位块9的端部也设置有凸出的连接块，第一限位块16的连接块用于与第一夹爪4插接配合，第二限位块9的连接块用于与第二夹爪5插接配合。

为便于在夹持过程中穿针槽93与限位板161对接，本实施例中穿针槽93的开口宽度从内至外逐渐增大。限位板161与承托板接触并相对滑动。为使限位板161和穿针槽93围成的通孔94能够更好的对穿刺针11进行限位和导向，限位板161朝向穿针槽93的一端开设有与穿刺针11的针体匹配的弧形槽，穿针槽93也开设为弧形槽。

承托板91在远离穿针槽93的一端设置有挡板92，挡板92垂直于穿刺针11的轴向，通过挡板92对释放时的穿刺针11进行限位。

由于在夹持和释放过程中第一夹爪4和第二夹爪5均做旋转运动，因此如图8所示，为使第一限位块16和第二限位块9能够更好的配合，承托板91可具有一定的倾斜角度，同时倾斜的承托板91也避免了挡板92和限位板161的干涉。

由于第一限位块16和第二限位块9也是与穿刺针11直接接触的部件，因此为避免污染也需要作为耗材进行使用。为此，本实施例中第一限位块16与第一夹爪4为可拆卸的连接关系，第二限位块9与第二夹爪5也为可拆卸的连接关系。

该自动穿刺装置在使用时需要配合运动平台20动作来适应不同位置的穿刺针11需求。运动平台20可为多自由度的机械臂结构，在使用时需要将自动穿刺装置连接在运动平台20的末端即可。

为便于该自动穿刺装置与运动平台20的连接和拆卸，如图11至图13所示，本实施例中还包括外罩17和末端结构28，所述末端结构28用于与运动平台20连接；

所述基板1固设于所述外罩17上，所述外罩17的背面设置有卡槽18，所述外罩17的底部设置有第一凸台19，所述末端结构28的两侧设置有与所述卡槽18滑动卡接配合的第二凸台26，所述末端结构28的下端设置有与所述第一凸台19对接的开孔27。

具体的，外罩17由一底板和三个侧板围成，基板1作为外罩17的顶板与三个侧板固定连接。由三个侧板围成的空间可作为第一夹爪4、第二夹爪5、直线电机21和旋转电机33的容纳空间，使得整体结构较为紧凑。外罩17的背面设置有卡槽18，卡槽18可为U型槽，外罩17的底部设置有第一凸台19，卡槽18用于与末端结构28上的第二凸台26卡接，第一凸台19用于与末端结构28的开孔对接，由开孔对穿刺装置进行限位。

安装方式为自动穿刺装置滑动装在运动平台20的末端结构上，运动平台20的末端结构28上设计有与外罩17上的卡槽18配合的结构（即第二凸台26）；连接在运动平台20上的末端结构28上也设计有圆柱开孔，外罩17底部设有圆柱形的第一凸台19，在自动穿刺装置向下滑动时，外罩17底部的凸台19插入末端结构28上的开孔27，从未起到限位作用，由此实现自动穿刺装置与运动平台20装置的快速安装；拆卸时，则沿相反方向提起自动穿刺装置，则可与运动平台20装置脱离，实现拆装。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，其特征在于，包括：基板、穿刺针固定夹、穿刺针夹爪和进针组件；其中，

所述基板上开设有滑槽，所述穿刺针固定夹卡接在所述滑槽内并与所述滑槽滑动连接，所述穿刺针固定夹上开设有用于固定穿刺针的针柄部分的凹槽；

所述穿刺针夹爪包括第一夹爪、第二夹爪，所述第一夹爪和第二夹爪活动设于所述基板上；所述进针组件包括主动滚轮和从动滚轮，所述主动滚轮可转动的设于所述第一夹爪上，所述从动滚轮可转动的设于所述第二夹爪上，

所述第一夹爪和第二夹爪可受驱动地相互靠近并由主动滚轮和从动滚轮夹持穿刺针，或受驱动地相互远离并释放穿刺针；

所述第一夹爪上设置有旋转驱动组件，所述旋转驱动组件用于驱动所述主动滚轮旋转，所述主动滚轮可受驱动地带动所述从动滚轮同步旋转，并带动穿刺针直线移动；

所述第一夹爪上设置有第一限位块，所述第二夹爪上设置有第二限位块；

所述第二限位块在远离第二夹爪的一端设置有承托板，所述承托板用于在释放穿刺针时支撑穿刺针的针体，所述第二限位块上开设有用于针体穿过的穿针槽；所述承托板在远离所述穿针槽的一端设置有挡板，所述挡板垂直于所述穿刺针的轴向；

所述第一限位块在远离第一夹爪的一端设置有限位板，在夹持过程中所述限位板随第一夹爪移动并由限位板的端部与所述穿针槽形成针体穿过的通孔。

2.根据权利要求1所述的用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，其特征在于：所述基板的两侧开设有滑槽，所述穿刺针固定夹的两侧卡接在所述滑槽内并与所述滑槽滑动连接；

所述基板的中部开设有导向槽，所述穿刺针固定夹的背面具有与所述导向槽滑动配合的凸起。

3.根据权利要求1所述的用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，其特征在于：所述第一夹爪和所述第二夹爪铰接于所述基板上，所述基板上设置有直线输出机构，所述直线输出机构的输出端铰接有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆与所述第一夹爪铰接，所述第二连杆与所述第二夹爪铰接。

4.根据权利要求3所述的用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，其特征在于：所述第一夹爪和第二夹爪之间连接有复位弹簧。

5.根据权利要求3所述的用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，其特征在于：所述旋转驱动组件包括设于所述第一夹爪上的旋转电机，所述旋转电机的轴线垂直于主动滚轮的轴线；

所述旋转电机的输出端设置有主动锥齿轮，所述主动滚轮连接有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合。

6.根据权利要求5所述的用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，其特征在于：所述第一夹爪和第二夹爪的端部均开设有安装孔，所述主动滚轮通过传动轴与第一夹爪上的安装孔连接，所述从动滚轮通过传动轴与第二夹爪上的安装孔连接；

所述主动滚轮和所述从动滚轮的结构相同，均包括滚筒销轴和滚筒橡胶，所述滚筒销轴可拆卸的套接在对应的所述传动轴上，所述滚筒橡胶可拆卸的套接在对于的所述滚筒销轴上；

所述从动锥齿轮与所述第一夹爪上的传动轴连接。

7.根据权利要求6所述的用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，其特征在于：还包括编码器，所述编码器与所述第二夹爪上的传动轴连接，用于监测所述从动滚轮的旋转信息。

8.根据权利要求1所述的用于机器人穿刺手术的自动穿刺装置，其特征在于：还包括外罩和末端结构，所述末端结构用于与运动平台连接；

所述基板固设于所述外罩上，所述外罩的背面设置有卡槽，所述外罩的底部设置有第一凸台，所述末端结构的两侧设置有与所述卡槽滑动卡接配合的第二凸台，所述末端结构的下端设置有与所述第一凸台对接的开孔。

Images