本發明提供了一種用于狹窄腔道手術的連續體機器人，包括由內臂和外臂組成的柔性臂、內臂驅動裝置和外臂驅動裝置；內臂驅動裝置包括內臂線驅動機構、內臂旋轉驅動機構和內臂線性運動驅動機構，內臂線驅動機構能夠驅動內臂進行空間內的彎曲，內臂旋轉驅動機構能夠驅動內臂進行軸向回轉，內臂線性運動驅動機構能夠驅動內臂沿其軸線方向進行線性運動；外臂驅動裝置包括外臂線驅動機構和外臂線性運動驅動機構，外臂線驅動機構能夠驅動外臂進行空間內的彎曲，外臂線性運動驅動機構能夠驅動外臂沿其軸線方向進行線性運動；內臂嵌設于外臂中，內臂能夠從外臂中伸出與縮回，外臂的剛度大于內臂的剛度。本發明具有運動靈活性強的優點。

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，具體涉及一種用于狹窄腔道手術的連續體機器人。

背景技術

近年來，微創手術以其切口小、創傷輕、術后疼痛少、恢復時間快以及并發癥少等優勢，迅速在外科手術的各個領域普及，并逐漸成為了主導型的外科手術操作方式。

常規的狹窄腔道手術中仍存在手術空間狹小復雜3D視野較差、末端執行器活動度有限以及外科醫生手部顫動等問題，導致手術效果受到局限，因此將機器人技術引入到醫療領域。

線驅動機器人和同心管機器人作為手術機器人的典型代表，已經被廣泛應用到神經外科、泌尿和心內等手術中。

線驅動機器人由多個中空的單元串聯連接，并通過控制在周向均勻布置的驅動線長度進而調整機器人末端的位置和姿態。傳統線驅動機器人具有兩個彎曲方向上的自由度以及一個移動方向上的自由度，為增加機器人運動自由度通常所采用多段線驅動機器人串聯疊加的結構，該結構下的機器人存在剛度較低以及每段連續體長度不可控等缺點。

同心管機器人由兩根或多根預彎曲的高彈性同心管相互嵌套而成。每根同心管具有旋轉和平移兩個自由度，通過控制每根同心管的伸縮和旋轉量從而使機器人末端到達目標位置。但由于機器人中的同心管預彎曲的曲率恒定，因此機器人可達空間有限且運動靈活性較差，且同心管預彎曲率會隨使用時間和頻率發生改變，導致手術操作精度較低。

基于此，本發明提供一種用于狹窄腔道手術的連續體機器人。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種用于狹窄腔道手術的連續體機器人，具有運動靈活性強的優點。

為了實現上述目的，本發明提供了一種用于狹窄腔道手術的連續體機器人，其包括至少由內臂和外臂組成的柔性臂、內臂驅動裝置和外臂驅動裝置；

內臂驅動裝置包括內臂線驅動機構、內臂旋轉驅動機構和內臂線性運動驅動機構，內臂線驅動機構能夠驅動內臂進行空間內的彎曲，內臂旋轉驅動機構能夠驅動內臂進行軸向回轉，內臂線性運動驅動機構能夠驅動內臂沿其軸線方向進行線性運動；

外臂驅動裝置包括外臂線驅動機構和外臂線性運動驅動機構，外臂線驅動機構能夠驅動外臂進行空間內的彎曲，外臂線性運動驅動機構能夠驅動外臂沿其軸線方向進行線性運動；

內臂嵌設于外臂中，內臂能夠從外臂中伸出與縮回，其中外臂的剛度大于內臂的剛度，位于外臂之內的部分內臂的曲率通過外臂線驅動機構進行控制調整，位于外臂之外的部分內臂的曲率通過內臂線驅動機構進行控制調整。

在本發明的上述技術方案中，互相嵌套的內臂和外臂共同形成柔性臂，通過內臂驅動裝置可以實現內臂在空間內的彎曲、線性運動和回轉運動，通過外臂驅動裝置可以實現外臂在空間內的彎曲和線性運動，同時還能夠改變內臂與外臂之間的相對位置以調整內臂伸出部分的彎曲長度和角度。

進一步的，外臂作為支配剛度臂可決定與其重疊的部分內臂的曲率，并通過外臂線驅動機構進行控制調整，從外臂內伸出的部分內臂的曲率通過內臂線驅動機構進行控制調整。