一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人

摘要

本发明提供一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人。包括：支架包括安装杆和支撑杆；第一驱动机构安装于安装杆上；第二驱动机构包括滑台，超声探头驱动组件和穿刺针驱动组件，滑台安装于第一驱动机构上，超声探头驱动组件和穿刺针驱动组件安装于滑台上；超声探头安装于超声探头驱动组件上，在超声探头驱动组件的驱动下进行进给或回退；穿刺针安装于穿刺针驱动组件上，在穿刺针驱动组件的驱动下进行进给或回退或姿态调整；控制机构分别与第一驱动机构、第二驱动机构和超声探头电连接，通过控制第一驱动机构和第二驱动机构调整超声探头的位置和姿态，并根据超声影像控制第一驱动机构和第二驱动机构。该机器人手术准确性和安全性较高，且高效率。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人。

背景技术

由于外部异物或内部分泌物堆积导致的呼吸道堵塞是在急救场景中常见的一种病症。呼吸道堵塞会造成患者呼吸困难，严重时会造成患者窒息死亡。经皮穿刺扩张气管切开术是一种在患者上呼吸道受阻且短时间内无法疏通的情况下的急救措施。

在经皮穿刺扩张气管切开术的过程中，医生首先根据超声影像或人体解剖结构在患者脖颈处确定穿刺点位置，以避免损坏甲状腺等重要组织器官；而后医生会在该点处经皮肤将穿刺针穿刺至呼吸道；在穿刺成功后会在穿刺针的引导下递送扩张器械以及其他辅助器械将穿刺点扩张为一个切口，进而对气道进行插管。

在经皮穿刺扩张气管切开术的过程中，穿刺点位置选取以及穿刺针进给控制是决定手术成功与否的关键因素，后续扩张器械以及其他辅助器械的递送经过简单培训可快速掌握。然而，穿刺点位置选取以及穿刺针进给控制这两步高度依赖医生个人的能力与经验，因此穿刺手术的准确性和安全性难以保障，且手术的效率较低。

发明内容

本发明提供一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，用以解决现有技术中通过医务人员进行手动穿刺，造成的手术准确性和安全性不能保障，且手术效率较低的问题。实现一种手术准确性和安全性较高，且高效率的用于执行穿刺手术的穿刺机器人。

本发明提供一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，包括：支架、第一驱动机构、第二驱动机构、控制机构、超声探头和穿刺针；

所述支架包括安装杆和支撑杆；

所述第一驱动机构安装于所述安装杆上；

所述第二驱动机构包括滑台，超声探头驱动组件和穿刺针驱动组件，所述滑台滑动安装于所述第一驱动机构上，在所述第一驱动机构的驱动下进行6个自由度的空间运动，所述超声探头驱动组件和所述穿刺针驱动组件安装于所述滑台上；

所述超声探头安装于所述超声探头驱动组件上，在所述超声探头驱动组件的驱动下进行进给或回退；

所述穿刺针安装于所述穿刺针驱动组件上，在所述穿刺针驱动组件的驱动下进行进给或回退或姿态调整；

所述控制机构分别与所述第一驱动机构、第二驱动机构和超声探头电连接，通过控制所述第一驱动机构和第二驱动机构调整所述超声探头的位置和姿态，并基于通过所述超声探头得到的超声影像控制所述第一驱动机构和第二驱动机构，以驱动所述穿刺针执行穿刺手术。

根据本发明提供的一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，所述第一驱动机构包括：第一滑块连杆驱动组件、第二滑块连杆驱动组件、主二自由度关节组件、从二自由度关节组件、滑块导轨组件、第一驱动组件和第二驱动组件；

所述第一滑块连杆驱动组件和所述第二滑块连杆驱动组件结构相同且并联安装于所述安装杆上，用于驱动所述滑台在第一方向、第二方向上的移动和以第一方向轴、第二方向轴为轴的转动；

所述主二自由度关节组件的第一端与所述第一滑块连杆驱动组件上的连杆铰接；

所述从二自由度关节组件的第一端与所述第二滑块连杆驱动组件上的连杆铰接；

所述滑块导轨组件包括第一滑块、固定块和第一滑轨，所述第一滑轨与所述第一滑块滑动连接，所述第一滑轨的一端与所述固定块固定连接，所述第一滑块与所述从二自由度关节组件的第二端铰接，所述固定块与主二自由度关节组件的第二端铰接，或所述第一滑块与所述主二自由度关节组件的第二端铰接，所述固定块与从二自由度关节组件的第二端铰接；

所述第一驱动组件安装于所述主二自由度关节组件的第一端上，用于驱动所述主二自由度关节组件以第三方向轴为轴转动；

所述第二驱动组件安装于所述第一滑轨上，用于驱动滑动安装于所述第一滑轨上的所述滑台沿所述第一滑轨滑动；

其中，所述第一方向轴、第二方向轴和第三方向轴相互垂直。

根据本发明提供的一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，所述第一滑块连杆驱动组件包括第一螺母丝杠驱动模块、第二螺母丝杠驱动模块、第一连杆和第二连杆，所述第二滑块连杆驱动组件包括第三螺母丝杠驱动模块、第四螺母丝杠驱动模块、第三连杆和第四连杆；

所述第一螺母丝杠驱动模块、所述第二螺母丝杠驱动模块、所述第三螺母丝杠驱动模块和所述第四螺母丝杠驱动模块相互平行设置且位于同一平面上；

所述第一连杆的一端与所述第一螺母丝杠驱动模块的螺母转动连接，所述第一连杆的另一端与所述主二自由度关节组件的第一端铰接；

所述第二连杆的一端与所述第二螺母丝杠驱动模块的螺母转动连接，所述第二连杆的另一端与所述主二自由度关节组件的第一端铰接；

所述第三连杆的一端与所述第三螺母丝杠驱动模块的螺母转动连接，所述第三连杆的另一端与所述从二自由度关节组件的第一端铰接；

所述第四连杆的一端与所述第四螺母丝杠驱动模块的螺母转动连接，所述第四连杆的另一端与所述从二自由度关节组件的第一端铰接。

根据本发明提供的一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，所述主二自由度关节组件和所述从二自由度关节组件分别包括两个U型铰支座，所述两个U型铰支座开口朝向相反的方向且底部转动连接；

所述主二自由度关节组件和所述从二自由度关节的第一端和第二端分别为两个U型铰支座的开口处。

根据本发明提供的一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，所述第二驱动组件包括第一电机、第一齿轮和第一齿条；

所述第一电机安装于所述第一滑轨上；

所述第一齿轮与所述第一电机的电机轴的自由端固定连接；

所述第一齿条安装于所述滑台上且与所述第一齿轮啮合，所述滑台的第一底板上设置有第一滑动部，所述滑台通过所述第一滑动部安装于所述第一滑轨上，且安装后所述第一齿条与所述第一滑轨平行。

根据本发明提供的一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，所述超声探头驱动组件包括第二电机、第二齿轮、第二齿条和夹持模块；

所述第二电机安装于所述滑台的第一侧板上且所述第二电机的电机轴垂直所述第一侧板；

所述第二齿轮固定安装于所述第二电机轴的自由端；

所述第二齿条安装于所述夹持模块上且与所述第二齿轮啮合；

所述夹持模块上设置有与所述第二齿条平行的第二滑动部，所述第二滑动部与所述滑台的第一底板上的第二滑轨滑动连接，所述第二滑轨与所述第二齿条平行设置。

根据本发明提供的一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，所述穿刺针驱动机构包括第一驱动模块、第二驱动模块和第三驱动模块；

所述第一驱动模块和所述第二驱动模块分别安装于所述滑台的第二侧板上；

所述第三驱动模块安装于所述第一驱动模块和所述第二驱动模块上；

所述穿刺针安装于所述第三驱动模块上，在所述第一驱动模块和所述第二驱动模块的驱动下进行位置及姿态调整，在所述第三驱动模块的驱动下进行进给或回退。

根据本发明提供的一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，所述第一驱动模块包括第三电机、第一摇臂、第二摇臂、和第一横臂；

所述第三电机安装于所述第二侧板上且所述第三电机的电机轴与所述第二侧板垂直；

所述第一摇臂的一端与所述第三电机的电机轴固定连接；

所述第一横臂与所述第一摇臂的另一端转动连接；

所述第二摇臂的一端与所述第一横臂的另一端转动连接，所述第二摇臂的另一端与所述第一侧板转动连接；

其中，所述第一横臂与所述第一侧板和所述第二侧板垂直，所述第三驱动模块部分安装于所述第一横臂上，所述第一摇臂和所述第二摇臂的转动轴相互平行。

根据本发明提供的一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，所述第二驱动模块包括第四电机，第三摇臂、第四摇臂、第二横臂、第五摇臂和第六摇臂；

所述第四电机安装于所述第二侧板上且所述第四电机的电机轴与所述第二侧板垂直；

所述第三摇臂的一端与所述第四电机的电机轴固定连接；

所述第四摇臂的一端与所述第三摇臂的另一端转动连接；

所述第二横臂的一端与所述第四摇臂的另一端转动连接；

所述第五摇臂的一端与所述第二横臂的另一端转动连接；

所述第六摇臂的一端与所述第五摇臂的另一端转动连接，所述第六摇臂的另一端与所述第一侧板转动连接；

其中，所述第二横臂与所述第一侧板和所述第二侧板垂直，所述第三驱动模块部分安装于所述第二横臂上，所述第三摇臂、所述第四摇臂、所述第五摇臂和所述第六摇臂的转动轴相互平行。

根据本发明提供的一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，所述第三驱动模块包括第五电机、螺母丝杠和穿刺针夹持件；

所述螺母丝杠垂直所述第一横臂和所述第二横臂，安装于所述第一横臂和所述第二横臂上；

所述第五电机安装于所述螺母丝杠上，且所述第五电机的电机轴的自由端与所述螺母丝杠的丝杠固定连接；

所述穿刺针夹持件固定安装于所述螺母丝杠的螺母上，在所述螺母丝杠的驱动下进行进给或回退。

本发明提供的用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，通过控制机构控制超声探头的位置以获取病人的超声影像，并根据超声影像控制穿刺针进行穿刺手术，一方面，该穿刺手术基于超声影像来执行，不依赖于医务人员的技术，手术的准确性和安全性可以保障，且手术的效率较高节省医生资源；另一方面，该穿刺手术机器人能够在急救场景中对患者进行救治，一定程度上降低了患者由于不能及时送医导致的错过最佳救治时间的情况；进一步的，该穿刺机器人的穿刺针在控制机构的控制下能够进行6个自由度的空间运动，大大提高了穿刺针的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的穿刺机器人结构示意图一；

图2是本发明提供的穿刺机器人结构示意图二；

图3是本发明提供的穿刺机器人侧视结构示意图；

图4是本发明提供的第一螺母丝杠驱动模块/第二螺母丝杠驱动模块/第三螺母丝杠驱动模块/第四螺母丝杠驱动模块结构示意图；

图5是本发明提供的主二自由度关节组件/从二自由度关节组件结构示意图；

图6是本发明提供的滑台后视结构示意图；

图7是本发明提供的第二驱动机构正视结构示意图；

图8是本发明提供的第二驱动机构立体结构示意图；

图9是本发明提供的夹持模块立体结构示意图；

图10是本发明提供的夹持模块爆炸结构示意图；

图11是本发明提供的穿刺针驱动机构结构示意图；

图12是本发明提供的穿刺针夹持件结构示意图。

附图标记：101、超声探头；102、穿刺针；1、支架；103、安装杆；104、支撑杆；2、第一驱动机构；3、第二驱动机构；105、滑台；106、主二自由度关节组件；107、从二自由度关节组件；108、第一驱动组件；109、第一滑块；110、固定块；111、第一滑轨；112、第一螺母丝杠驱动模块；113、第二螺母丝杠驱动模块；114、第一连杆；115、第二连杆；116、第三螺母丝杠驱动模块；117、第四螺母丝杠驱动模块；118、第三连杆；119、第四连杆；120、第一电机；121第一齿条；122、第二电机；123、第二齿轮；124、第二齿条；4、夹持模块；125、第二滑动部；126、第二滑轨；127、第二底板；128、第一侧夹板；129、第二侧夹板；130、第三侧挡板；131、限位爪；132、第三电机；133、第一摇臂；134、第二摇臂；135、第一横臂；136、第四电机；137、第三摇臂；138、第四摇臂；139、第二横臂；140、第五摇臂；141、第六摇臂；142、第五电机；143、螺母丝杠；144、穿刺针夹持件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图12描述本发明的一种用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人。

参考图1、图2和图3中所示，该用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人包括：支架1、第一驱动机构2、第二驱动机构3、控制机构(图未示)、超声探头101和穿刺针102；所述支架1包括安装杆103和支撑杆104；所述第一驱动机构2安装于所述安装杆103上；所述第二驱动机构3包括滑台105，超声探头驱动组件和穿刺针驱动组件，所述滑台105滑动安装于所述第一驱动机构2上，在所述第一驱动机构2的驱动下进行6个自由度的空间运动，所述超声探头驱动组件和所述穿刺针驱动组件安装于所述滑台105上；所述超声探头101安装于所述超声探头驱动组件上，在所述超声探头驱动组件的驱动下进行进给或回退；所述穿刺针102安装于所述穿刺针驱动组件上，在所述穿刺针驱动组件的驱动下进行进给或回退或姿态调整；所述控制机构分别与所述第一驱动机构2、第二驱动机构3和超声探头101电连接，通过控制所述第一驱动机构2和第二驱动机构3调整所述超声探头101的位置和姿态，并基于通过所述超声探头101得到的超声影像控制所述第一驱动机构2和第二驱动机构3，以驱动所述穿刺针102执行穿刺手术。

具体的，上述支架1可以包括安装杆103和支撑杆104，安装杆103至少用于安装第一驱动机构2，支撑杆104用于支撑使得该支架1可以立设于预设平面上，如地面、桌面、台面等平面。该支架1的安装杆103可以是可伸缩的，该支架1的支撑杆104可以是可折叠的，例如该安装杆103在使用穿刺机器人时伸开，在不使用时收缩；该支撑杆104铰接在安装杆103上，使用时可以拉出形成三角支撑结构，不使用时合上使得支撑杆104与安装杆103处于平行或者近似平行的状态，具体结构可以参见例如相机的三角支架等结构。支架1的此种设计，可以便于穿刺机器人不使用时的收纳和运输。

第一驱动机构2可以驱动滑台105进行6个自由度的空间运动，而穿刺针102和超声探头101均安装于滑台105上，从而使得超声探头101和穿刺针102具有在三维空间内正交的三个平移自由度和三个旋转自由度，大大提高了超声探头101和穿刺针102的移动灵活性。

基于控制机构的控制，超声探头101在第一驱动机构2的驱动下移动到目标位置时，第二驱动机构3上的超声探头驱动组件可以驱动超声探头101进行进给探测，探测完成后可以控制超声探头101进行回退，以为后续工作的穿刺针102提供足够的工作空间。具体的，控制机构通过分析超声探头101获得的超声影像来控制所述第一驱动机构2和第二驱动机构3调整所述超声探头101的位置和姿态，判断是否找到了穿刺点的正确位置。

基于控制机构的控制，穿刺针102在第一驱动机构2的驱动下进行初步的位置和位姿调整后，且在超声探头101回退后。第二驱动机构3上的穿刺针驱动组件可以驱动穿刺针102进行位置和位姿的精调，以及驱动穿刺针102进给或回退以执行穿刺手术。

可以理解的是该穿刺机器人还可以包括电源(图未示)，用于给第一驱动机构2、第二驱动机构3、控制机构和超声探头101供电。

上述实施例提供的用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，通过控制机构控制超声探头101的位置以获取病人的超声影像，并根据超声影像控制穿刺针102进行穿刺手术，一方面，该穿刺手术基于超声影像来执行，不依赖于医务人员的技术，手术的准确性和安全性可以保障，且手术的效率较高节省医生资源；另一方面，该穿刺手术机器人能够在急救场景中对患者进行救治，一定程度上降低了患者由于不能及时送医导致的错过最佳救治时间的情况；进一步的，该穿刺机器人的穿刺针102在控制机构的控制下能够进行6个自由度的空间运动，大大提高了穿刺针102的灵活性。

在一个实施例中，如图1、2和3中所示，所述第一驱动机构2包括：第一滑块连杆驱动组件、第二滑块连杆驱动组件、主二自由度关节组件106、从二自由度关节组件107、滑块导轨组件、第一驱动组件108和第二驱动组件；所述第一滑块连杆驱动组件和所述第二滑块连杆驱动组件结构相同且并联安装于所述安装杆103上，用于驱动所述滑台105在第一方向、第二方向上的移动和以第一方向轴、第二方向轴为轴的转动；所述主二自由度关节组件106的第一端与所述第一滑块连杆驱动组件上的连杆铰接；所述从二自由度关节组件107的第一端与所述第二滑块连杆驱动组件上的连杆铰接；所述滑块导轨组件包括第一滑块109、固定块110和第一滑轨111，所述第一滑轨111与所述第一滑块109滑动连接，所述第一滑轨111的一端与所述固定块110固定连接，所述第一滑块109与所述从二自由度关节组件107的第二端铰接，所述固定块110与主二自由度关节组件106的第二端铰接，或所述第一滑块109与所述主二自由度关节组件106的第二端铰接，所述固定块110与从二自由度关节组件107的第二端铰接；所述第一驱动组件108安装于所述主二自由度关节组件106的第一端上，用于驱动所述主二自由度关节组件106以第三方向轴为轴转动；所述第二驱动组件安装于所述第一滑轨111上，用于驱动滑动安装于所述第一滑轨111上的所述滑台105沿所述第一滑轨111滑动；其中，所述第一方向轴、第二方向轴和第三方向轴相互垂直。

具体的，第一滑块连杆驱动组件和第二滑块连杆驱动组件结构相同且并联安装在安装杆103上，主二自由度关节组件106和从二自由度关节组件107的第一端分别与第一滑块连杆驱动组件和第二滑块连杆驱动组件上的连杆铰接。例如，可以是主二自由度关节组件106与第一滑块连杆驱动组件的连杆铰接，从二自由度关节组件107与第二滑块连杆驱动组件的连杆铰接，也可以是主二自由度关节组件106与第二滑块连杆驱动组件的连杆铰接，从二自由度关节组件107与第一滑块连杆驱动组件的连杆铰接。

主二自由度关节组件106和从二自由度关节组件107的第二端分别与滑块导轨组件中的第一滑块109和固定块110分别固定连接，例如，可以是第一滑块109与从二自由度关节组件107的第二端连接，所述固定块110与主二自由度关节组件106的第二端连接，或所述第一滑块109与所述主二自由度关节组件106的第二端连接，所述固定块110与从二自由度关节组件107的第二端连接。第一端和第二端为主二自由度关节组件106或从二自由度关节组件107相对的两端。

滑块导轨组件中第一滑轨111一端与固定块110连接并且与第一滑块109滑动连接，滑台105滑动安装在滑轨上。通过第一滑块连杆驱动组件、第二滑块连杆驱动组件、主二自由度关节组件106和从二自由度关节组件107的相互配合，可以使得滑台105具有在三维空间内垂直的两个平移自由度和两个旋转自动度。

第一驱动组件108安装在主二自由度关节组件106的第一端上，例如，第一驱动组件108为电机，该电机的主体部分可以安装在距离最近的连杆上，该电机的电机轴与主二自由度关节组件106的第一端固定连接，此时电机启动可以驱动主二自由度关节组件106以第三方向轴为轴转动，进而驱动安装在主二自由度关节组件106第二端的滑台105以第三方向轴为轴转动。第二驱动组件安装在第一滑轨111上，以驱动滑台105沿第一滑轨111滑动。

在一个实施例中，如图1至4所示，所述第一滑块连杆驱动组件包括第一螺母丝杠驱动模块112、第二螺母丝杠驱动模块113、第一连杆114和第二连杆115，所述第二滑块连杆驱动组件包括第三螺母丝杠驱动模块116、第四螺母丝杠驱动模块117、第三连杆118和第四连杆119；所述第一螺母丝杠驱动模块112、所述第二螺母丝杠驱动模块113、所述第三螺母丝杠驱动模块116和所述第四螺母丝杠驱动模块117相互平行设置且位于同一平面上；所述第一连杆114的一端与所述第一螺母丝杠驱动模块112的螺母转动连接，所述第一连杆114的另一端与所述主二自由度关节组件106的第一端铰接；所述第二连杆115的一端与所述第二螺母丝杠驱动模块113的螺母转动连接，所述第二连杆115的另一端与所述主二自由度关节组件106的第一端铰接；所述第三连杆118的一端与所述第三螺母丝杠驱动模块116的螺母转动连接，所述第三连杆118的另一端与所述从二自由度关节组件107的第一端铰接；所述第四连杆119的一端与所述第四螺母丝杠驱动模块117的螺母转动连接，所述第四连杆119的另一端与所述从二自由度关节组件107的第一端铰接。

具体的，第一连杆114和第二连杆115分别安装在第一螺母丝杠驱动模块112、第二螺母丝杠驱动模块113上，第三连杆118和第四连杆119分别安装在第三螺母丝杠驱动模块116、第四螺母丝杠驱动模块117上。如图4中所示，第一螺母丝杠驱动模块112、第二螺母丝杠驱动模块113、第三螺母丝杠驱动模块116、和第四螺母丝杠驱动模块117均包括轴连器、丝杠支撑座、丝杠、光杆和螺母。

示例性的，使第一连杆114和第二连杆115分别安装在第一螺母丝杠驱动模块112、第二螺母丝杠驱动模块113上的一端相互靠近，第三连杆118和第四连杆119分别安装在第三螺母丝杠驱动模块116、第四螺母丝杠驱动模块117上的一端相互靠近；或者使第一连杆114和第二连杆115分别安装在第一螺母丝杠驱动模块112、第二螺母丝杠驱动模块113上的一端相互远离，第三连杆118和第四连杆119分别安装在第三螺母丝杠驱动模块116、第四螺母丝杠驱动模块117上的一端相互远离，可以带动滑台105在第一方向上移动。

示例性的，使第一连杆114和第二连杆115分别安装在第一螺母丝杠驱动模块112、第二螺母丝杠驱动模块113上的一端和第三连杆118和第四连杆119分别安装在第三螺母丝杠驱动模块116、第四螺母丝杠驱动模块117上的一端同时向同一方向移动，可以带动滑台105在第二方向上移动。

示例性的，使第一连杆114和第二连杆115分别安装在第一螺母丝杠驱动模块112、第二螺母丝杠驱动模块113上的一端相互远离，使第三连杆118和第四连杆119分别安装在第三螺母丝杠驱动模块116、第四螺母丝杠驱动模块117上的一端相互靠近；或者使第一连杆114和第二连杆115分别安装在第一螺母丝杠驱动模块112、第二螺母丝杠驱动模块113上的一端相互靠近，使第三连杆118和第四连杆119分别安装在第三螺母丝杠驱动模块116、第四螺母丝杠驱动模块117上的一端相互远离，可以带动滑台105在第二方向轴上转动。

示例性的，使第一连杆114和第二连杆115分别安装在第一螺母丝杠驱动模块112、第二螺母丝杠驱动模块113上的一端同时向第一方向移动，使第三连杆118和第四连杆119分别安装在第三螺母丝杠驱动模块116、第四螺母丝杠驱动模块117上的一端不动或同时向第二方向移动，且第一方向和第二方向相反，可以带动滑台105在第一方向轴上转动。

在一个实施例中，如图5中所示，所述主二自由度关节组件106和所述从二自由度关节组件107分别包括两个U型铰支座，所述两个U型铰支座开口朝向相反的方向且底部转动连接；所述主二自由度关节组件106和所述从二自由度关节的第一端和第二端分别为两个U型铰支座的开口处。

具体的，主二自由度关节组件106和从二自由度关节组件107分别包括两个U型铰支座，两个U型铰支座开口朝向相反的方向且底部相互转动连接。两个U型铰支座的开口处还可以设置有铰接轴。

在一个实施例中，如图6中所示，所述第二驱动组件包括第一电机120、第一齿轮(图未示)和第一齿条121；所述第一电机120安装于所述第一滑轨111上；所述第一齿轮与所述第一电机120的电机轴的自由端固定连接；所述第一齿条121安装于所述滑台105上且与所述第一齿轮啮合，所述滑台105的第一底板上设置有第一滑动部，所述滑台105通过所述第一滑动部安装于所述第一滑轨111上，且安装后所述第一齿条121与所述第一滑轨111平行。

具体的，第二驱动组件的工作原理为：第一电机120启动，与第一电机120的电机轴的自由端固定连接的第一齿轮转动，第一齿轮转动带动安装在滑台105上与第一齿轮啮合的第一齿条121线性运动，而滑台105上的第一滑动部与第一滑轨111滑动连接，从而使得滑台105沿第一滑轨111滑动。

在一个实施例中，如图7和图8所示，所述超声探头驱动组件包括第二电机122、第二齿轮123、第二齿条124和夹持模块4；所述第二电机122安装于所述滑台105的第一侧板上且所述第二电机122的电机轴垂直所述第一侧板；所述第二齿轮123固定安装于所述第二电机122的电机轴的自由端；所述第二齿条124安装于所述夹持模块4上且与所述第二齿轮123啮合；所述夹持模块4上设置有与所述第二齿条124平行的第二滑动部125，所述第二滑动部125与所述滑台105的第一底板上的第二滑轨126滑动连接，所述第二滑轨126与所述第二齿条124平行设置。

具体的，超声探头驱动组件的工作原理为，第二电机122的主体部分安装在滑台105的第一侧板上，第二电机122的电机轴垂直第一侧板。第二电机122启动，第二电机122的电机轴转动，带动固定安装在第二电机122的电机轴自由端的第二齿轮123转动，第二齿轮123转动带动安装在夹持模块4上且与第二齿轮123啮合的第二齿条124线性运动，而夹持模块4上的第二滑动部125与第二滑轨126滑动连接，从而使得夹持模块4沿第二滑轨126滑动。

示例性的，如图9和图10中所示，夹持模块4包括第二底板127、第一侧夹板128、第二侧夹板129和第三侧挡板130，第三侧挡板130与第一侧夹板128和第二侧夹板129均垂直，并且第三侧挡板130安装在第二底板127上远离超声探头101发射端的一侧，第三侧挡板130可以和第二底板127是一体成型的。第一侧夹板128和第二侧夹板129安装于第二底板127相对的两边上且与第二底板127弹性连接；第一侧夹板128和第二侧夹板129与超声探头101的形状匹配，且第一侧夹板128和第二侧夹板129上垂直于所述第一侧夹板128和所述第二侧夹板129设置有多个限位爪131。根据超声探头101的形状，当第一侧夹板128和第二侧夹板129难以将超声探头101夹紧时，可以考虑将超声探头101与第三侧挡板130固定连接。

在一个实施例中，所述穿刺针102驱动机构包括第一驱动模块、第二驱动模块和第三驱动模块；所述第一驱动模块和所述第二驱动模块分别安装于所述滑台105的第二侧板上；所述第三驱动模块安装于所述第一驱动模块和所述第二驱动模块上；所述穿刺针102安装于所述第三驱动模块上，在所述第一驱动模块和所述第二驱动模块的驱动下进行位置及姿态调整，在所述第三驱动模块的驱动下进行进给或回退。

具体的，第一驱动模块是用于驱动穿刺针102进行位置微调的，第二驱动模块是用于驱动穿刺针102进行姿态微调的，第三驱动模块安装在第一驱动模块和第二驱动模块上，是用于驱动穿刺针102进行进给或回退的。

在一个实施例中，如图7和图8中所示，所述第一驱动模块包括第三电机132、第一摇臂133、第二摇臂134、和第一横臂135；所述第三电机132安装于所述第二侧板上且所述第三电机132的电机轴与所述第二侧板垂直；所述第一摇臂133的一端与所述第三电机132的电机轴固定连接；所述第一横臂135与所述第一摇臂133的另一端转动连接；所述第二摇臂134的一端与所述第一横臂135的另一端转动连接，所述第二摇臂134的另一端与所述第一侧板转动连接；其中，所述第一横臂135与所述第一侧板和所述第二侧板垂直，所述第三驱动模块部分安装于所述第一横臂135上，所述第一摇臂133和所述第二摇臂134的转动轴相互平行。

具体的，第三电机132的主体部分可以与第二侧板进行固定，第三电机132的电机轴与第二侧板垂直设置。第一驱动模块的驱动原理为：第三电机132启动，第三电机132轴带动第一摇臂133以第三电机132轴为轴转动，由于第二摇臂134与第一摇臂133通过第一横臂135间接连接且第一摇臂133和第二摇臂134的转动轴相互平行，因此第一摇臂133通过带动第一横臂135来带动第二摇臂134转动，此时安装在第一横臂135上的第三驱动模块的位置会随之变化。第一横臂135与第一摇臂133和第二摇臂134同时连接，可以提高第一横臂135的运动稳定性。

在一个实施例中，如图7和图8中所示，所述第二驱动模块包括第四电机136，第三摇臂137、第四摇臂138、第二横臂139、第五摇臂140和第六摇臂141；所述第四电机136安装于所述第二侧板上且所述第四电机136的电机轴与所述第二侧板垂直；所述第三摇臂137的一端与所述第四电机136的电机轴固定连接；所述第四摇臂138的一端与所述第三摇臂137的另一端转动连接；所述第二横臂139的一端与所述第四摇臂138的另一端转动连接；所述第五摇臂140的一端与所述第二横臂139的另一端转动连接；所述第六摇臂141的一端与所述第五摇臂140的另一端转动连接，所述第六摇臂141的另一端与所述第一侧板转动连接；其中，所述第二横臂139与所述第一侧板和所述第二侧板垂直，所述第三驱动模块部分安装于所述第二横臂139上，所述第三摇臂137、所述第四摇臂138、所述第五摇臂140和所述第六摇臂141的转动轴相互平行。

具体的，由于第三驱动模块安装于第一驱动模块和第二驱动模块上，因此，在第一横臂135运动时，带动第三驱动模块运动的同时，也会带动第三摇臂137、第四摇臂138、第二横臂139、第五摇臂140和第六摇臂141运动。

第四电机136的主体部分可以与第二侧板进行固定，第四电机136轴与第二侧板垂直设置。第二驱动模块的驱动原理为：第四电机136启动，驱动第三摇臂137以所述第四电机136轴为轴转动，同时带动与第三摇臂137顺序连接的第四摇臂138、第二横臂139、第五摇臂140和第六摇臂141运动，此时安装在第二横臂139上的第三驱动模块的位姿会随之变化。在第一驱动模块和第二驱动模块协同作用下，可以驱动第三驱动模块的位置和位姿调整。

在一个实施例中，如图11中所示，所述第三驱动模块包括第五电机142、螺母丝杠143和穿刺针夹持件144；所述螺母丝杠143垂直所述第一横臂135和所述第二横臂139，安装于所述第一横臂135和所述第二横臂139上；所述第五电机142安装于所述螺母丝杠143上，且所述第五电机142的电机轴的自由端与所述螺母丝杠143的丝杠固定连接；所述穿刺针夹持件144固定安装于所述螺母丝杠143的螺母上，在所述螺母丝杠143的驱动下进行进给或回退。

具体的，第三驱动模块包括第五电机142、螺母丝杠143和穿刺针夹持件144，第五电机142的电机轴与螺母丝杠143上的丝杠固定连接，用于驱动丝杠的转动，以使得螺母丝杠143上的螺母做直线运动。如图11和图12中所示，穿刺针夹持件144固定安装在螺母上，随着螺母做直线运动，以进行进给或回退，其中穿刺针夹持件144可以与螺母是一体成型的，穿刺针夹持件144与穿刺针102的接触面的形状与穿刺针102夹持部的形状匹配，并且穿刺针夹持件144与穿刺针102的接触面上可以设置一层弹性材料层，如硅胶层等，以提高穿刺夹持件对穿刺针102的夹持稳定性及减少对穿刺针102的夹持损伤。

上述实施例提供的用于经皮穿刺切开术的穿刺机器人，通过控制机构控制超声探头101的位置以获取病人的超声影像，并根据超声影像控制穿刺针102进行穿刺手术，一方面，该穿刺手术基于超声影像来执行，不依赖于医务人员的技术，手术的准确性和安全性可以保障，且手术的效率较高节省医生资源；另一方面，该穿刺手术机器人能够在急救场景中对患者进行救治，一定程度上降低了患者由于不能及时送医导致的错过最佳救治时间的情况；进一步的，该穿刺机器人的穿刺针102在控制机构的控制下能够进行6个自由度的空间运动，大大提高了穿刺针102的灵活性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。