人体自然腔道中诊疗机器人平台的设计研制.pdf

【文章概述】 本文介绍了人体自然腔道中诊疗机器人的设计研制，主要关注点在于创造一个全自由式的诊疗平台，能够提高诊疗效率和临床效果。该机器人借鉴尺蠖的运动模式，设计出简单、无需额外体外设备支持的结构。通过滚珠丝杆实现精确控制，利用旋转固定结构模拟尺蠖的足部，提供稳定支撑。此外，诊疗平台采用模块化设计，便于更换不同的探测和治疗模块，降低了医疗成本和患者痛苦。 【研究背景】 自20世纪90年代以来，机器人技术在医学领域的应用越来越受到重视，尤其是腔道诊疗机器人。这些机器人经历了从硬式内镜到电子内镜的发展过程。现有的内窥镜系统存在操作困难、可能损伤组织等问题，而胶囊内窥镜虽能避免直接插入，但医生无法控制其位置。因此，研究自由式诊疗机器人对于实现低侵袭、微创或无创的诊疗方式具有重要意义。 【装置组成与结构原理】 该诊疗机器人由支撑部和运动部组成，共三个模块。支撑部由电机驱动的支撑结构组成，运动部包含电机和丝杆传动轴，负责水平运动。控制部分使用树莓派B2主板进行编程和遥控。支撑部采用L型支臂与齿轮结构，通过电机驱动大型齿轮，使得L型支臂转动，进而实现展开和收缩，减小机器人在人体腔道内的包络线直径。 【设计特点】 1. **完全自由式**：与传统半自由式诊疗机器人相比，该设计不受探测部长度和电机数量限制，扩大了诊疗范围。 2. **模块化设计**：诊疗平台可以更换不同的探测和治疗模块，适应各种需求，降低成本。 3. **仿生设计**：模仿尺蠖的运动模式，实现高效稳定的腔道探索。 4. **精确定位**：滚珠丝杆确保了精确的机械运动，提高了诊疗精度。 5. **患者友好**：减少患者在治疗过程中的痛苦和不适。 【意义与展望】 新型腔道诊疗机器人有望提高临床诊疗效率，降低患者痛苦，并通过模块化设计降低医疗成本。这种技术的发展预示着未来医疗领域将更加注重个性化、精准化的诊疗方式，为临床实践提供了新的可能。