本发明涉及手术机器人，具体涉及一种模块化可快换复合连续体手术机器人及其控制方法。
背景技术：
1、连续体机器人可以被定义为由柔性材料(例如弹性体、聚合物或纤维材料)组成的机器人，其自由度和形状可以发生变化。这些机器人通常设计为能够弯曲、伸缩或变形以适应不同的环境和任务，并且在某些情况下可以更好地完成特定任务。连续体机器人的应用范围非常广泛，包括医学手术、灾难救援、海洋勘探、建筑维护、航空航天等领域。由于其灵活性和可塑性，它们可以进入狭窄或危险的空间，执行复杂的任务，不断适应周围环境，并保持稳定。此外，与传统的硬件机器人相比，柔性机器人更轻便、更易于操纵，并具有更高的安全性。
2、现有技术中的手术机器人体积和重量庞大，不利于拆卸组装，操作空间较大，导致其操作灵活性相对较低，无法灵活地在实际手术操作中使用；而且操作复杂，需要医生有较高的经验和技术水平；不同机构之间的切换速度调整时间、响应时间较长，与手术实际不适配，仍然具有一定的改进空间。另外，由于手术仪器的固定性、可定制性不足，不适用于颅底复杂空间的肿瘤切除的挑战。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种模块化可快换复合连续体手术机器人及其控制方法，通过采用模块化设计，使得各种手术工具和设备可以灵活组合，满足不同手术场景的需求。
2、本发明的技术方案如下：
3、在本发明的第一方面，提供了一种模块化可快换复合连续体手术机器人，包括设置在滑台底座上的切口连续体驱动结构与同心管和活检钳驱动结构；所述切口连续体驱动结构通过行星轮和丝杠的配合带动切口连续体前后移动，通过齿轮带动切口连续体旋转；所述同心管和活检钳驱动结构通过行星轮和丝杠的配合带动同心管的前后移动和活检钳的开合，通过行星轮带动同心管和活检钳的旋转；所述切口连续体驱动结构与同心管和活检钳驱动结构能够进行快速切换。
4、在本发明的一些实施方式中，所述滑台底座包括滑台和底板，所述底板安装在滑台的上表面，所述底板上设置有电机、下支板和齿轮。
5、在本发明的一些实施方式中，所述切口连续体驱动结构包括对称设置的两个驱动滑块，两个驱动滑块均安装丝杠和光轴上，所述丝杠上安装有齿轮，所述齿轮与所述行星轮啮合，行星轮转动带动齿轮及丝杠转动，控制驱动滑块前后移动。
6、在本发明的一些实施方式中，所述行星轮安装在上支板上，所述上支板安装在下支板上。
7、在本发明的一些实施方式中，所述上支板内设置有齿圈支架，所述齿圈支架与滑台底座上的齿轮啮合，通过电机驱动齿轮旋转，进而通过齿圈支架带动驱动滑块旋转。
8、在本发明的一些实施方式中，所述同心管和活检钳驱动结构包括同心管驱动模块和活检钳驱动模块，所述同心管驱动模块和活检钳驱动模块安装在丝杠和光轴上。
9、在本发明的一些实施方式中，所述丝杠和光轴的端部安装在齿圈支架上，所述齿圈支架设置在上支板内，所述上支板安装在下支板上。
10、在本发明的一些实施方式中，所述上支板上设置有行星轮，所述行星轮与滑台底座上的齿轮啮合，通过电机驱动齿轮旋转，进而通过行星轮带动丝杠来控制同心管驱动模块和活检钳驱动模块的前后移动，控制同心管的前后移动和活检钳的开合。
11、在本发明的一些实施方式中，所述同心管驱动模块和活检驱动模块通过光轴同步带连接，行星轮通过滚珠花键轴带动活检钳驱动模块旋转，通过齿轮旋转带动同心管和活检钳一同旋转。
12、在本发明的第二方面，提供了一种模块化可快换复合连续体手术机器人的控制方法，包括：控制端包含两个主手和脚踏开关；两个主手的关节角度跟所述复合连续体末端的伸缩长度、弯曲角度以及旋转角度做映射，通过两个主手可以同时控制两条机器臂的运动，使两臂的复合连续体末端呈现手术操作所需的状态；通过脚踏开关切换控制对象，可以在保持当前控制的两条机器臂姿态稳定的同时切换到另外两条机器臂，再通过两个主手控制另外两条机器臂的姿态，进而控制另外两条连续体的状态。
13、本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
14、(1)本发明提供的模块化可快换复合连续体手术机器人，采用模块化设计，将驱动结构和电机模块化，使得各种手术工具和设备可以灵活组合，满足不同手术场景的需求。通过主手和脚踏开关的配合可以实现手术工具和模块快速、轻松地更换，从而减少手术间歇时间，提高手术效率。机器人系统特别优化用于颅底复杂空间的肿瘤切除手术，具备出色的精准定位和操作能力。
1.一种模块化可快换复合连续体手术机器人，其特征在于，包括设置在滑台底座上的切口连续体驱动结构与同心管和活检钳驱动结构；所述切口连续体驱动结构通过行星轮和丝杠的配合带动切口连续体前后移动，通过齿轮带动切口连续体旋转；所述同心管和活检钳驱动结构通过行星轮和丝杠的配合带动同心管的前后移动和活检钳的开合，通过行星轮带动同心管和活检钳的旋转；所述切口连续体驱动结构与同心管和活检钳驱动结构能够进行快速切换。
2.如权利要求1所述的模块化可快换复合连续体手术机器人，其特征在于，所述滑台底座包括滑台和底板，所述底板安装在滑台的上表面，所述底板上设置有电机、下支板和齿轮。
3.如权利要求2所述的模块化可快换复合连续体手术机器人，其特征在于，所述切口连续体驱动结构包括对称设置的两个驱动滑块，两个驱动滑块均安装丝杠和光轴上，所述丝杠上安装有齿轮，所述齿轮与所述行星轮啮合，行星轮转动带动齿轮及丝杠转动，通过丝杠螺母控制驱动滑块前后移动。
4.如权利要求3所述的模块化可快换复合连续体手术机器人，其特征在于，所述行星轮安装在上支板上，所述上支板安装在下支板上。
5.如权利要求4所述的模块化可快换复合连续体手术机器人，其特征在于，所述上支板内设置有齿圈支架，所述齿圈支架与滑台底座上的齿轮啮合，通过电机驱动齿轮旋转，进而通过齿圈支架带动驱动滑块旋转。
6.如权利要求2所述的模块化可快换复合连续体手术机器人，其特征在于，所述同心管和活检钳驱动结构包括同心管驱动模块和活检钳驱动模块，所述同心管驱动模块和活检钳驱动模块安装在丝杠和光轴上。
7.如权利要求6所述的模块化可快换复合连续体手术机器人，其特征在于，所述丝杠和光轴的端部安装在齿圈支架上，所述齿圈支架设置在上支板内，所述上支板安装在下支板上。
8.如权利要求7所述的模块化可快换复合连续体手术机器人，其特征在于，所述上支板上设置有行星轮，所述行星轮与滑台底座上的齿轮啮合，通过电机驱动齿轮旋转，进而通过行星轮带动丝杠来控制同心管驱动模块和活检钳驱动模块的前后移动，控制同心管的前后移动和活检钳的开合。
9.如权利要求6所述的模块化可快换复合连续体手术机器人，其特征在于，所述同心管驱动模块和活检驱动模块通过光轴同步带连接，行星轮通过滚珠花键轴带动活检钳驱动模块旋转，通过齿轮旋转带动同心管和活检钳一同旋转。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的模块化可快换复合连续体手术机器人的控制方法，其特征在于，包括：控制端包含两个主手和脚踏开关；两个主手的关节角度跟所述复合连续体末端的伸缩长度、弯曲角度以及旋转角度做映射，通过两个主手能够同时控制两条机器臂的运动，使两臂的复合连续体末端呈现手术操作所需的状态；通过脚踏开关切换控制对象，能够在保持当前控制的两条机器臂姿态稳定的同时切换到另外两条机器臂，再通过两个主手控制另外两条机器臂的姿态，进而控制另外两条连续体的状态。
