本发明属于医疗设备，具体涉及一种仿医生手法的血管介入机器人力反馈与感知主端结构。
背景技术：
1、血管介入机器人旨在将机器人技术的优势与血管介入手术技术相结合，解决血管介入手术中医生面临的x射线辐射问题以及长时间手术带来的疲劳操作风险，进一步促进血管介入手术技术的发展。现有的血管介入手术机器人多采用主从遥操作结构，分为主端控制器和从端操作器，主端控制器负责采集推送距离和旋转角度等手术操作信息，从端操作器负责推捻导管导丝进入患者体内，实时复现医生手术动作，从而实现导管在患者体内的高精度运动控制。
2、hensen medical公司研发的sensei手术机器人系统采用主从控制结构，可以实现医生与x射线的分离，由导管操作机器人和医生控制台组成，医生控制台采用六自由度操作手柄，同样为刚性结构操作杆，同时为医生提供实时dsa影像、超声图像和监控图像，并通过三维可视化模块为医生提供心脏和导管的三维立体视觉信息。采用主从控制可以使得医生获得导管的力反馈效果，但是该种方式与医生传统操作方式不同，而且无法获得真实的操作感，也使得医生累积的经验无法运用于机器人系统。
3、catheter robotics公司研发的amigo远程导管系统主要由导管操作滑台和控制手柄组成，导管操作滑台具有三个自由度，可以实现导管的推送、旋捻和前端弯曲角度。导管操作滑台与龙门架支撑臂相连，其可以调节滑台两个水平自由度位置和滑台俯仰角度。控制手柄采用刚性结构，包含一个用于控制导管旋转的旋钮、控制导管前端弯曲角度的旋钮、控制导管推送的按钮。该系统于2010年4月首次成功进行了人体心房震颤手术治疗，206例患者的临床试验结果表明，医生暴露于x射线的时间减少68±16％，因此该系统可以显著降低射线对医生的伤害。
4、corindus公司研制的corpath 200系统是最早实现临床试验的采用被动导管的血管介入手术机器人系统，由导管递送机构、机械臂和医生控制台组成。导管递送机构与机械臂固连，机械臂具有五个自由度，通过调整机械臂关节角度，操作者将导管递送机构调整至与患者穿刺导管鞘适当的位置和角度。导管递送机构采用滚轮式结构，通过摩擦力驱动导管进行轴向和扭转运动。控制台由刚性操作杆和影像显示设备组成。医生通过操作杆对导管递送机构进行控制，从而实现术中导管的运动控制。
5、上述三种血管介入手术机器人系统均通过采用主从控制方式，实现了医生与x射线的分离；但是机器人系统完全由医生控制，手术操作完全依赖医生的手术经验技巧；同时操作杆为刚性结构，与医生在传统血管介入手术过程中操作柔性的导管存在巨大的差异性。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种仿医生手法的血管介入机器人力反馈与感知主端结构。
2、本发明解决所述技术问题采用如下的技术方案：
3、一种仿医生手法的血管介入机器人力反馈与感知主端结构，包括操作杆、导电滑环、上方连接板、直线电机、空心杯电机、扭矩传感器、拉压力传感器、底板、前滑块底板、后滑块底板、直线电机底板、主从比例映射调节滑台和直线导轨；其特征在于，
4、所述直线导轨位于底板上，直线导轨上滑动安装有前滑块底板、后滑块底板和直线电机底板，上方连接板的两端分别与前滑块底板和后滑块底板固连，前滑块底板上安装有直线电机轴支架，直线电机位于直线电机底板上，直线电机轴与直线电机轴支架通过滚针轴承转动连接，扭矩传感器安装在后滑块底板上，空心杯电机外壳与扭矩传感器固连，空心杯电机电机轴与直线电机电机轴通过套筒固连以传递扭矩，直线电机轴末端与操作杆的一端连接；导电滑环位于在直线电机轴上，主端结构上设有主从比例映射调节滑台。
5、进一步的，所述操作杆包括头端金属杆、手部触摸套、尾端金属杆、方轴、异形金属板和薄膜式应变片；方轴尾端与直线电机轴连接，头端金属杆和尾端金属杆均套装在方轴外侧，手部触摸套位于尾端金属杆邻近头端金属杆的一端，方轴的四周均安装有异型金属板，每个异型金属板内壁均粘贴有薄膜式应变片。
6、进一步的，所述主端结构的外壳上设有映射调节指示灯、操作杆指示灯、电源灯、映射调节开关、急停开关和电源开关。
7、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
8、1.本发明通过手动推捻操作杆控制手术机器人从端装置运动，进而控制导管/导丝的运动；同时，从端装置采集导管/导丝运动过程中受到的周向阻力和轴向阻力，以直线电机输出的推力表征推送阻力，以空心杯电机输出的扭矩表征旋转阻力，医生在操控操作杆的过程中实时感知推送阻力和旋转阻力，为医生提供真实的触觉临场感，进而调整操控操作杆的扭转力和推送力大小，避免造成血管破裂。
9、2.本发明通过旋捻操作杆的方式操作导管/导丝，区别于旋钮及握柄的方式，本发明方法可以借助传统手术的经验，还原医生的手法，符合人体工学，避免医生受到辐射。
10、3.通过空心杯电机与扭矩传感器组合以及直线电机与拉压力传感器组合的方式实现力的反馈调节，提高力反馈的精度，使医生在操作时能够有效感知来自从端装置的力反馈。
11、4.操作杆部位的设计可以提高手术安全性，避免了误操作导致的手术失败。通过内部的薄膜式应变片实时监测医生手部操作状态，当检测到正常手部操作时，装置按照规定逻辑执行力反馈与数据传输，当检测到手部非正常操作时，会发出警报提示操作者进行正常手术操作。
12、5.由于机械结构的限制导致主端的推送距离比较有限，通过操作杆的力检测原理，可以使得装置拥有更加人性化的回程操作，使得装置的精度更高(每次的零位都是同一位置)，也提高了医生的操作效率。
1.一种仿医生手法的血管介入机器人力反馈与感知主端结构，包括操作杆、导电滑环、上方连接板、直线电机、空心杯电机、扭矩传感器、拉压力传感器、底板、前滑块底板、后滑块底板、直线电机底板、主从比例映射调节滑台和直线导轨；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的仿医生手法的血管介入机器人力反馈与感知主端结构，其特征在于，所述操作杆包括头端金属杆、手部触摸套、尾端金属杆、方轴、异形金属板和薄膜式应变片；方轴尾端与直线电机轴连接，头端金属杆和尾端金属杆均套装在方轴外侧，手部触摸套位于尾端金属杆邻近头端金属杆的一端，方轴的四周均安装有异型金属板，每个异型金属板内壁均粘贴有薄膜式应变片。
3.根据权利要求1或2所述的仿医生手法的血管介入机器人力反馈与感知主端结构，其特征在于，所述主端结构的外壳上设有映射调节指示灯、操作杆指示灯、电源灯、映射调节开关、急停开关和电源开关。
