(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210391682.8 (22)申请日 2022.04.14 (71)申请人 北京亿康泰医疗科技有限公司 地址 100043 北京市石景山区古盛路3 6号 院优地中心7楼 (72)发明人 孙椰望　苑鹏博　黄琳　林井副　 张之敬　高鹏凯　杨鲁伟　曹安林　 罗晓华　刘玉柱　孙阿祥　 (74)专利代理 机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 专利代理师 李相雨 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) A61B 34/30(2016.01) A61B 17/34(2006.01) (54)发明名称 一种微创进针 机器人控制系统及方法 (57)摘要 本发明提供一种微创进针机器人控制系统 及方法。 该系统包括： 微创进针机器人控制模块、 可编程逻辑控制器模块、 指令输入模块、 步进电 机驱动器及步进电机； 可编程逻辑控制器模块与 微创进针机器人控制模块、 指令输入模块及步进 电机驱动器连接， 用于获取指令输入模块的输入 信号， 判断对应的动作指令类型， 基于动作指令 类型和步进电机驱动器来控制步进电机带动柔 性针执行相应的主控操作； 还用于获取基于微创 进针机器人控制模块输入的运行参数和使能控 制信号， 基于运行参数和使能控制信号控制所述 步进电机 带动柔性针执行相应的辅助操作。 本发 明提供的系统， 操作简单， 能够提高弯曲复杂运 动路径的进针控制精度， 降低因疲劳、 手抖动带 来的操作误差 。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 114833824 A 2022.08.02 CN 114833824 A 1.一种微创进针机器人控制系统， 其特征在于， 包括： 微创进针机器人控制模块、 可编 程逻辑控制器模块、 指令 输入模块、 步进电机驱动器以及步进电机； 所述可编 程逻辑控制器模块分别与 所述微创 进针机器人控制模块、 所述指令输入模块 以及所述步进电机驱动器相连接， 用于获取所述指令输入模块的输入信号， 并判断所述输 入信号对应的动作指 令类型， 基于所述动作指 令类型和所述步进电机驱动器来控制所述步 进电机带动柔性针执行相应的主控操作； 还用于获取基于所述微创进针机器人控制模块输 入的运行参数和使能控制 信号， 基于所述运行参数和使能控制信号控制所述步进电机带动 柔性针执行相应的辅助操作。 2.根据权利要求1所述的微创 进针机器人控制系统， 其特征在于， 所述步进电机包括预 设的微创进针机器人中用于通过丝杆带动柔性针进行穿刺运动的滑台步进电机、 用于通过 蜗杆和蜗轮带动柔性针进行弯曲运动的第一步进电机以及用于通过齿轮带动柔性针进行 旋转运动的第二 步进电机； 所述可编程逻辑控制器模块具体用于： 若判断所述输入信号对应的动作指令类型为穿刺针动作指令， 则触发步进电机驱动器 来控制滑台步进电机带动柔性针执行相应的穿刺针动作； 若判断所述输入信号对应的动作 指令类型为弯曲针动作指 令， 则触发步进电机驱动器来控制第一步进电机带动柔性针执行 相应的弯曲针动作； 若判断所述输入信号对应的动作指令类型为旋转针动作指令， 则触发 步进电机驱动器来控制第二步进电机带动柔性针执行相应的旋转针动作， 以实现所述主控 操作。 3.根据权利要求2所述的微创 进针机器人控制系统， 其特征在于， 所述微创 进针机器人 控制模块， 用于获取用户输入的使能控制 信号； 其中， 所述使能控制 信号包括所述第一步进 电机对应的使能控制 信号、 所述第二步进电机对应的使能控制信号以及所述滑台步进电机 对应的使能控制信号； 所述可编 程逻辑控制器模块具体用于： 根据 所述第一步进电机对应的使能控制信号确 定所述第一步进电机开始运行或者停止运行； 根据所述第二步进电机对应的使能控制 信号 确定所述第二步进电机开始 运行或者停止运行； 根据所述滑台步进电机对应的使能控制 信 号确定所述滑台步进电机开始运行或者停止运行。 4.根据权利要求2所述的微创 进针机器人控制系统， 其特征在于， 所述微创 进针机器人 控制模块， 用于获取用户输入的运行参数； 其中， 所述运行参数包括所述第一步进电机对应 的速度限值参数和加速度限值参数、 所述第二步进电机对应的速度限值参数和加速度限值 参数以及所述滑台步进电机对应的速度限值 参数和加速度限值 参数； 所述可编 程逻辑控制器模块具体用于： 根据 所述第一步进电机对应的速度限值参数和 加速度限值参数控制所述第一步进电机运行在第一目标范围内； 根据所述第二步进电机对 应的速度限值参数和加速度限值参数控制所述第二步进电机运行在第二目标范围内； 根据 所述滑台步进电机对应的速度限值参数和加速度限值参数控制所述滑台步进电机运行在 第三目标 范围内。 5.根据权利要求4所述的微创 进针机器人控制系统， 其特征在于， 所述运行参数还包括 柔性针对应的执行穿刺针动作的第三位置参数、 执行旋转针动作的第二位置参数以及执行 弯曲针动作的第一 位置参数；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114833824 A 2所述可编程逻辑控制器模块具体用于： 根据所述第 一位置参数控制所述第 一步进电机带动 柔性针运行到相应的目标位置， 并 执行弯曲针动作； 根据所述第二位置参数控制所述第二步进电机带动柔性针运行到相应的 目标位置， 并执行旋转针动作； 根据所述第三位置参数控制所述滑台步进电机带动柔性针 运行到相应的目标位置， 并执 行穿刺针动作， 以实现所述辅助操作。 6.根据权利要求1所述的微创 进针机器人控制系统， 其特征在于， 所述微创 进针机器人 控制模块包括： 下位机模块和上位机模块两部分； 所述下位机模块运行于所述可编程逻辑 控制器模块内部， 用于控制步进电机运行； 所述上位机模块运行于工控机上， 用于实现人机 交互的功能； 其中， 所述 步进电机为第一 步进电机、 第二 步进电机或者滑台步进电机 。 7.根据权利要求6所述的微创 进针机器人控制系统， 其特征在于， 所述可编 程逻辑控制 器模块具体用于： 采集指令输入模块的模拟量电压信号， 通过模数转化器将模拟量电压信 号转化成数字量信号， 并基于所述数字量信号控制所述步进电机驱动器带动相应的步进电 机运行； 其中， 所述步进电机驱动器包括： 驱动所述第一步进电机运行的第一步进电机驱动 器、 驱动所述第二步进电机运行的第二步进电机驱动器以及驱动所述滑台步进电机运行的 滑台步进电机驱动器。 8.根据权利要求1所述的微创 进针机器人控制系统， 其特征在于， 所述柔性针 内部为中 空结构， 所述中空结构 内设置有两端分别连接柔性针针头和蜗轮的丝线； 所述可编程逻辑 控制器模块具体用于： 根据弯曲针动作指 令触发步进电机驱动器运行来带动第一步进电机 运转， 并通过所述第一步进电机运转来带动蜗轮转动为丝线提供向上 的拉力， 以基于所述 拉力来使得 所述柔性针执行相应的弯曲针动作。 9.根据权利要求2所述的微创 进针机器人控制系统， 其特征在于， 所述微创 进针机器人 包含滑台步进电机、 第一步进电机及相应的蜗 轮和蜗杆、 第二步进电机及相应的齿轮； 所述 滑台步进电机用于基于丝杆带动滑台做上下直线运动； 所述第一步进电机和 第二步进电机 安装在所述滑台上； 所述第一步进电机用于基于所述蜗轮和蜗杆带动柔性针进行弯曲运 动； 所述第二 步进电机用于基于所述齿轮带动柔 性针进行旋转 运动。 10.一种微创进针机器人控制方法， 应用于权利要求1至9中任一项所述的微创进针机 器人控制系统， 其特 征在于， 包括： 获取所述指令 输入模块采集的用户的输入信号； 判断所述输入信号对应的动作指令类型， 若所述动作指令类型为穿刺针动作指令， 则 触发步进电机驱动器来控制滑台步进电机带动柔性针执行相应的穿刺针动作； 若 所述动作 指令类型为弯曲针动作指 令， 则触发步进电机驱动器来控制第一步进电机带动柔性针执行 相应的弯曲针动作； 若所述动作指令类型为旋转针动作指令， 则触发步进电机驱动器来控 制第二步进电机带动柔 性针执行相应的旋转针动作。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114833824 A 3