一种绕线控制机构及其控制方法、支气管镜手术机器人与流程

本发明涉及医疗设备，特别是涉及一种绕线控制机构及其控制方法、支气管镜手术机器人。

背景技术：

1、机器人技术的发展促进了现代医学技术的发展，在现代医疗诊断工作中医疗机器人的使用越来越多；从早期的伊索手术机器人，到现在的达芬奇手术机器人系统，医疗机器人的功能也越来越强大。医疗机器人可用于医院、诊所的医疗或者辅助医疗工作，包括手术机器人、内窥镜机器人、介入机器人等等。

2、以前的开放式手术中，医生需要打开人体躯干才能观测到病灶位置，现在在微创手术和介入式诊断过程中，医生只需要沿着人体的自然腔道内插入导管，利用导管端部的摄像头即可观测病灶，减小了病人的痛苦，提高了医生的诊断、治疗效率。

3、但是，现有的医疗机器人将导管插入人体后，导管端部的摄像头成像范围有限，医生需要观测更多位置时，需要手动移动或者旋转导管，调整过程比较粗糙，而且难以一步到位，更考验医生的操控能力。可见，现有的医疗机器人存在导管操作不方便，控制精度低的问题。

4、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种绕线控制机构及其控制方法、支气管镜手术机器人，旨在解决现有的医疗机器人使用过程中导管操作不方便，控制精度低的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种绕线控制机构，其中，包括装配座、若干个绕线轮、若干个驱动部件、导管和弯折单元，所述绕线轮设置在所述装配座上；所述驱动部件的传动轴与所述绕线轮对接，所述驱动部件用于带动所述绕线轮旋转；所述导管一端与所述装配座连接，另一端设置有所述弯折单元；所述导管内设置有若干条沿所述导管的径向圆周方向间隔排布的牵引绳索，所述牵引绳索一端缠绕在所述绕线轮上，另一端与所述弯折单元连接。

4、所述的绕线控制机构，其中，所述牵引绳索设有四条，其中，两条所述牵引绳索沿水平方向并排设置为第一控制绳组，所述第一控制绳组用于控制所述弯折单元在水平方向上的旋转；另外两条所述牵引绳索沿竖直方向并排设置为第二控制绳组，所述第二控制绳组用于控制所述弯折单元在竖直方向上的旋转。

5、所述的绕线控制机构，其中，所述弯折单元的形状为管状，且所述弯折单元上间隔设有多个切口，多个所述切口沿所述弯折单元的轴向方向交错排布；所述弯折单元上设有多个锁扣，多个所述锁扣沿所述弯折单元的轴向方向排布；所述锁扣用于锁止所述牵引绳索。

6、所述的绕线控制机构，其中，所述弯折单元包括超弹性镍钛合金弯折单元、弹簧钢弯折单元、聚酯弯折单元中的至少一种。

7、所述的绕线控制机构，其中，所述导管的内壁上设置有若干个滑道，所述牵引绳索排布在所述滑道内；所述装配座上设置有若干个限位索道，所述限位索道用于排布所述牵引绳索；所述滑道和所述限位索道均用于约束所述牵引绳索。

8、所述的绕线控制机构，其中，所述绕线轮的外侧壁上设有螺旋绕线槽，所述牵引绳索排布在所述螺旋绕线槽内。

9、所述的绕线控制机构，其中，所述绕线轮上设置有固死结构，所述固死结构设置在所述螺旋绕线槽的端部，用于连接和固定所述牵引绳索的端头。

10、所述的绕线控制机构，其中，所述绕线轮上与所述驱动部件接触的一侧设有轴杆，所述轴杆上套设有卡位轮，所述卡位轮与所述绕线轮同步转动；并且所述卡位轮的侧壁上设置有卡凸；所述装配座上设置有卡位凸台所述卡位凸台上设置有与所述卡凸适配的卡槽；当所述驱动部件归零，所述绕线轮处于初始位置时，所述卡凸与所述卡槽卡接。

11、本申请还公开了一种用于如上任一所述的绕线控制机构的控制方法，其中，所述控制方法包括：

12、将若干个驱动部件依次编号为1,2，…，n；其中，n为正整数；将第n号驱动部件连接的绕线轮编号为第n号绕线轮；将所述第n号绕线轮连接的牵引绳索编号为第n号牵引绳索；

13、依据弯折单元需要的弯曲方向和弯折角度确定第1号至第n号牵引绳索的伸缩量，分别记为第1号伸缩指令，第二号伸缩指令，…，第n号伸缩指令；

14、依据所述第1号伸缩指令确定所述第1号绕线轮需要旋转的角度，生成第1号驱动指令；依据所述第2号伸缩指令确定所述第2号绕线轮需要旋转的角度，生成第2号驱动指令；…；依据所述第n号伸缩指令确定所述第n号绕线轮需要旋转的角度，生成第n号驱动指令；

15、同时向所述第1号驱动部件发送第1号驱动指令，向所述第2号驱动部件发送第2号驱动指令，…，向所述第n号驱动部件发送第n号驱动指令，带动全部所述绕线轮转动，完成所述弯折单元的转动动作。

16、本申请还公开了一种支气管镜手术机器人，其中，包括如上任一所述的绕线控制机构。

17、与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：

18、本发明公开的绕线控制机构通过驱动部件带动绕线轮旋转，使缠绕在绕线轮上的牵引绳索被拉动，牵引绳索的另一端连接弯折单元，在牵引绳索伸缩时，弯折单元局部受力，产生弯曲，从而可以改变弯折单元的朝向。并且，为了提高控制精度，设置若干个驱动部件一一对应地驱动若干个绕线轮，设置多条牵引绳索连接在弯折单元的不同位置，通过调整多条牵引绳索的伸缩量，共同控制弯折单元在x方向或者y方向上的灵活转向，以实现高精度的自动控制。

19、本发明公开的绕线控制机构应用于医疗机器人，可以将医疗机器人的观察部件(例如摄像头)设置在弯折单元内。进行临床工作时，将导管沿人体腔道插入，通过弯折单元内的摄像头传回的图像观测病灶情况；在观察过程中，如果观察部件的采集范围不足，利用驱动部件自动实现弯折单元的高精度弯曲动作，调整观察部件的朝向，进而获取更多有利于诊断的信息。通过自动化调整弯折单元的旋转代替人工操作，提高了操控的稳定性，增加控制精度，有利于提高医疗人员的工作效率。

技术特征：

1.一种绕线控制机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的绕线控制机构，其特征在于，所述牵引绳索设有四条，其中，两条所述牵引绳索沿水平方向并排设置为第一控制绳组，所述第一控制绳组用于控制所述弯折单元在水平方向上的旋转；另外两条所述牵引绳索沿竖直方向并排设置为第二控制绳组，所述第二控制绳组用于控制所述弯折单元在竖直方向上的旋转。

3.根据权利要求1所述的绕线控制机构，其特征在于，所述弯折单元的形状为管状，且所述弯折单元上间隔设有多个切口，多个所述切口沿所述弯折单元的轴向方向交错排布；

4.根据权利要求3所述的绕线控制机构，其特征在于，所述弯折单元包括超弹性镍钛合金弯折单元、弹簧钢弯折单元、聚酯弯折单元中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的绕线控制机构，其特征在于，所述导管的内壁上设置有若干个滑道，所述牵引绳索排布在所述滑道内；

6.根据权利要求1所述的绕线控制机构，其特征在于，所述绕线轮的外侧壁上设有螺旋绕线槽，所述牵引绳索排布在所述螺旋绕线槽内。

7.根据权利要求6所述的绕线控制机构，其特征在于，所述绕线轮上设置有固死结构，所述固死结构设置在所述螺旋绕线槽的端部，用于连接和固定所述牵引绳索的端头。

8.根据权利要求1所述的绕线控制机构，其特征在于，所述绕线轮上与所述驱动部件接触的一侧设有轴杆，所述轴杆上套设有卡位轮，所述卡位轮与所述绕线轮同步转动；并且所述卡位轮的侧壁上设置有卡凸；

9.一种用于如权利要求1至8任意一项所述的绕线控制机构的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

10.一种支气管镜手术机器人，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的绕线控制机构。

技术总结
本发明公开了一种绕线控制机构及其控制方法、支气管镜手术机器人，其中，所述绕线控制机构包括装配座、若干个绕线轮、若干个驱动部件、导管和弯折单元，所述绕线轮设置在所述装配座上；所述驱动部件的传动轴与所述绕线轮对接，所述驱动部件用于带动所述绕线轮旋转；所述导管一端与所述装配座连接，另一端设置有所述弯折单元；所述导管内设置有若干条沿所述导管的径向圆周方向间隔排布的牵引绳索，所述牵引绳索一端缠绕在所述绕线轮上，另一端与所述弯折单元连接。本申请公开的绕线控制机构用于手术机器人上，通过多个驱动部件带动绕线轮旋转，以拉动牵引绳索，自动完成弯折单元的弯曲动作，有利于提高控制精度。

技术研发人员：尹文楚,阳志雄,韩龙
受保护的技术使用者：深圳市人工智能与机器人研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/26