一种用于控制套管运动的装置及控制套管运动的方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于控制套管运动的装置及控制套管运动的方法。

背景技术

同心管运动在医疗健康领域较为常见，应用场景有针管注射、气管插管、活检穿刺等。以气管插管为例，医生需要操作内窥镜穿过气管中心孔来提供视野。在该应用场景下，气管为同心管运动中的外管，内窥镜为同心管运动中的内管，气管和内窥镜可以发生相对运动，运动方向为沿着外管或内管的路径。

随着医疗机器人技术的快速发展，针对以上应用场景，大量的自动化机器人或设备被提出。目前主要的同心管运动控制方式有以下三种：(1)利用直线电机或者丝杠传动机构直接推动管子，如中国专利文献CN113017837A；(2)滚轮挤压管子外壁，利用摩擦力推动管子；(3)通过运动控制算法控制多自由度机械臂推动管子。对于方式(1)，硬件结构的长度与同心管的长度成正比，不适用于长度较长的同心管运动，比如气管插管。对于方式(2)，同心管长时间受挤压，易发生损坏，不适用柔软的管壁，如气管。另外驱动装置需要至少两个电机，所以该方式不适用于集成在结构小巧的医疗设备上，如绳驱的穿刺机器人。对于方式(3)，需要使用复杂的控制算法且机械臂占地空间大。

另一方面，为了提高手术的准确性、安全性，术中成像变成发展的热点。以术中核磁共振(iMRI)辅助的穿刺手术为例，核磁共振扫描仪的工作空间为一个直径大约600mm圆柱空间，大大限制了自动穿刺机器人的整体尺寸。此外核磁环境需要机器人具有核磁兼容性。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出一种用于控制套管运动的装置及控制套管运动的方法，具有以下特点：1)尺寸小巧；2)重量轻巧；3)结构简单；4)控制简单；5)核磁兼容。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明公开了一种用于控制套管运动的装置，所述套管包括相互套合的内管和外管，所述装置包括夹取单元和伸缩单元，所述夹取单元的第二端与所述伸缩单元的第一端相连接，所述夹取单元从第一端到第二端贯穿开设第一管状空腔，所述伸缩单元从第一端到第二端贯穿开设第二管状空腔；所述外管连接在所述伸缩单元的第二端，且所述外管的空腔与所述第二管状空腔、所述第一管状空腔均相贯通以形成完整的贯穿空腔，所述内管设置于所述贯穿空腔内；所述夹取单元上的所述第一管状空腔能够沿径向缩放以用于夹取所述内管，且所述伸缩单元能够沿轴向伸缩，使得所述夹取单元和所述伸缩单元能够协同动作以带动所述内管和所述外管之间相对沿轴向移动。具体地，在所述内管被固定时所述夹取单元和所述伸缩单元能够协同动作以带动所述外管沿轴向移动，在所述外管被固定时所述夹取单元和所述伸缩单元能够协同动作以带动所述内管沿轴向移动。

优选地，所述夹取单元采用由硅胶膜制成的气囊，且在所述气囊上开设有至少一个第一气孔，以通过至少一个所述第一气孔对所述气囊进行充气或放气使得所述夹取单元上的所述第一管状空腔能够沿径向缩放。

优选地，所述伸缩单元包括硅胶可伸缩件和由硅胶膜制成的外罩，所述硅胶可伸缩件与所述外罩密封连接以形成密闭空间，且在所述外罩上开设有至少一个第二气孔，以通过至少一个所述第二气孔对所述密闭空间进行充气或放气使得所述伸缩单元能够沿轴向伸缩。

优选地，所述硅胶可伸缩件在自然状态下处于伸展状态，且所述外罩的轴向长度大于或等于所述硅胶可伸缩件处于伸展状态下的长度。

优选地，所述用于控制套管运动的装置还包括连接管，所述连接管连接在所述夹取单元的第二端和所述伸缩单元的第一端之间，且所述连接管的内腔与所述第二管状空腔、所述第一管状空腔均相贯通。

优选地，所述夹取单元、所述伸缩单元和所述连接管均采用硅胶材质制成。

优选地，所述装置应用于注射器注射应用、活检穿刺应用或者气管插管应用，其中，在注射器注射应用中，所述内管对应为注射器的针头，所述外管对应为注射器的腔体；在活检穿刺应用中，所述内管对应为针管，所述外管对应为引导针管机构；在气管插管应用中，所述内管对应为内窥镜，所述外管对应为气管。

第二方面，本发明公开了一种控制套管运动的方法，采用第一方面所述的装置控制所述套管中的所述内管进行运动，包括以下步骤：

A0：将所述外管进行固定；

A1：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔沿径向缩小以夹住所述内管；

A2：通过所述伸缩单元沿轴向收缩以带动所述夹取单元和所述内管一起沿轴向移动；

A3：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔沿径向扩大以释放所述内管；

A4：通过所述伸缩单元沿轴向伸展以恢复至所述伸缩单元的初始状态；

A5：重复步骤A1至A4至少0次。

第三方面，本发明公开了一种控制套管运动的方法，采用第一方面所述的装置控制所述套管中的所述内管进行运动，包括以下步骤：

B0：将所述外管进行固定；

B1：通过所述伸缩单元沿轴向收缩以带动所述夹取单元沿轴向移动；

B2：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔的直径沿径向缩小以夹住所述内管；

B3：通过所述伸缩单元沿轴向伸展以带动所述夹取单元和所述内管一起沿轴向移动；

B4：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔沿径向扩大以释放所述内管；

B5：重复步骤B1至B4至少0次。

第四方面，本发明公开了一种控制套管运动的方法，采用第一方面所述的装置控制所述套管中的所述外管进行运动，包括以下步骤：

C0：将所述内管进行固定；

C1：通过所述伸缩单元沿轴向收缩以带动所述夹取单元沿轴向移动；

C2：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔的直径沿径向缩小以夹住所述内管；

C3：通过所述伸缩单元沿轴向伸展以带动所述外管沿轴向移动；

C4：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔沿径向扩大以释放所述内管；

C5：重复步骤C1至C4至少0次。

第五方面，本发明公开了一种控制套管运动的方法，采用第一方面所述的装置控制所述套管中的所述外管进行运动，包括以下步骤：

D0：将所述内管进行固定；

D1：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔沿径向缩小以夹住所述内管；

D2：通过所述伸缩单元沿轴向收缩以带动所述外管沿轴向移动；

D3：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔沿径向扩大以释放所述内管；

D4：通过所述伸缩单元沿轴向伸展以恢复至所述伸缩单元的初始状态；

D5：重复步骤D1至D4至少0次。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明公开的用于控制套管运动的装置，驱动端由夹取单元和伸缩单元组成，结合夹取单元的第一管状空腔的径向缩放实现内管的夹取，伸缩单元沿轴向伸缩带动外管和/或夹取单元沿轴向移动，从而实现对内管或外管的推动或拉动；通过两种运动的往复循环，可以实现长距离的相互套合的内外管的运动任务，且该装置尺寸小巧、重量轻巧、结构简单、控制简单并容易做到核磁兼容。

具体地，本发明具有以下优点：

(1)体积小巧：机器人(用于控制套管运动的装置)可以直接安装在现有的医疗设备上，且不会造成整体尺寸变大。

(2)重量轻巧：机器人驱动端(包括夹取单元和伸展单元)质量小，方便医护人员携带。

(3)结构简单：整体结构主要由一个简单夹取单元和一个简单伸缩单元构成，方便加工生产和组装。

(4)控制简单：机器人(用于控制套管运动的装置)的运动是由径向夹取和轴向伸缩运动组合而成，两个运动控制相互独立而简单。

(5)核磁兼容：机器人执行端(包括夹取单元和伸展单元)均为硅胶制品，不会影响医学成像的质量。

附图说明

图1是本发明实施例一公开的用于控制套管运动的装置和套管装配时的结构示意图；

图2是图1中的用于控制套管运动的装置的结构示意图；

图3是图2中的用于控制套管运动的装置的爆炸结构示意图；

图4是图1中的用于控制套管运动的装置和套管装配时的剖面结构示意图；

图5是本发明实施例二公开的控制套管运动的方法(外管固定、装置推动内管前进)的工作流程示意图；

图6是本发明实施例三公开的控制套管运动的方法(外管固定、装置拉动内管后退)的工作流程示意图；

图7是本发明实施例四公开的控制套管运动的方法(内管固定、装置推动外管前进)的工作流程示意图；

图8是本发明实施例五公开的控制套管运动的方法(内管固定、装置拉动外管后退)的工作流程示意图；

图9是本发明具体实施例提出的微型活检穿刺机器人系统的结构示意图；

图10是图9中的微型活检穿刺机器人的结构示意图；

图11是本发明具体实施例提出的微型气管插管机器人系统的结构示意图；

图12是图11中的微型气管插管机器人的结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路/信号连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1至图4所示，本发明实施例一公开了一种用于控制套管运动的装置，其中套管包括相互套合的内管11和外管12，该用于控制套管运动的装置100包括夹取单元20和伸缩单元30，夹取单元20的第二端与伸缩单元30的第一端相连接，夹取单元20从第一端到第二端贯穿开设第一管状空腔21，伸缩单元30从第一端到第二端贯穿开设第二管状空腔31；外管12连接在伸缩单元30的第二端，且外管12的空腔121与第二管状空腔31、第一管状空腔21均相贯通以形成完整的贯穿空腔，内管11设置于贯穿空腔内；夹取单元20上的第一管状空腔21能够沿径向缩放以用于夹取内管11，且伸缩单元30能够沿轴向伸缩以带动外管12和/或夹取单元20沿轴向移动，使得夹取单元20和伸缩单元30能够协同动作以带动内管11和外管12之间相对沿轴向移动。具体地，在内管11被固定时夹取单元20和伸缩单元30能够协同动作以带动外管12沿轴向移动，在外管12被固定时夹取单元20和伸缩单元30能够协同动作以带动内管11沿轴向移动。

其中，夹取单元20采用由硅胶膜制成的环形气囊22，且在气囊22上开设有第一进气孔221和第一出气孔222，以通过第一进气孔221和第一出气孔222对气囊22进行充气或放气使得夹取单元20上的第一管状空腔21能够沿径向缩放。

伸缩单元30包括硅胶可伸缩件32和由硅胶膜制成的外罩33，硅胶可伸缩件32与外罩33密封连接以形成密闭空间34，且在外罩33上开设有第二进气孔331和第二出气孔332，以通过第二进气孔331和第二出气孔332对密闭空间34进行充气或放气使得硅胶可伸缩件32能够沿轴向伸缩，即整个伸缩单元30能够沿轴向伸缩。其中，硅胶可伸缩件32在自然状态下处于伸展状态，且外罩33的轴向长度大于或等于硅胶可伸缩件32处于伸展状态下的长度。

进一步地，本发明实施例的用于控制套管运动的装置还包括连接管40，连接管40连接在夹取单元20的第二端和伸缩单元30的第一端之间，且连接管40的内腔41与第二管状空腔31、第一管状空腔21均相贯通。通过在夹取单元20和伸缩单元30之间设置连接管40，可以避免夹取单元20和伸缩单元30之间的运动相互干扰。

本发明实施例的用于控制套管运动的装置的主要任务是完成相互套合的内管(内部管道)和外管(外部管道)的相互运动，如图1所示，该用于控制套管运动的装置用于实现同心的内管11和外管12的相互运动，其中外管12通过底座13固定连接在伸缩单元30的第二端，其中底座13与外管12、伸缩单元30分别固定连接。其中需要说明的是，同心的内管11和外管12在正常状态下不会发生相对滑动，内外管之间或者内外管与环境之间有阻力，此时同心的内管11和外管12的相互运动需要施加外力，本发明实施例提供的用于控制套管运动的装置就是起到施加推拉力的作用。另外，内外管的相互运动不需要完全同心，所以不需要时刻保持同心状态；只需保证内外管相互套合(即外管12套合设置于内管11上)即可，比如，气管插管，医生将气管套在内窥镜外，由于两者间有摩擦力且不是完全同心，两者不会发生相对滑动，医生需要推动气管前进或后退。

具体地，如图2至图4所示，本发明实施例一的用于控制套管运动的装置，主要由三个部分组成：一个夹取单元20、一个伸缩单元30和一个连接管40。其中的夹取单元20为一个由硅胶薄膜制成的气囊22，气囊22上开设有第一进气孔221和第一出气孔222。伸缩单元30由一个包裹着折展机构(硅胶可伸缩件32，具体以硅胶吸盘为例)的硅胶薄膜(由硅胶膜制成的外罩33)，硅胶可伸缩件32与外罩33形成密闭空间34，外罩33上开设有第二进气孔331和第二出气孔332。夹取单元20和伸缩单元30由一个连接管40(柔性硅胶管)相连接。夹取单元20的第一进气孔221和第一出气孔222分别用两个通气管和气泵的打气孔和吸气孔相连接，气泵可以控制气囊的气压，实现气囊22的膨胀和收缩，从而实现内管11的夹取和释放。伸缩单元30的第二进气孔331和第二出气孔332分别用两个通气管和另一个气泵的打气孔和吸气孔相连接，气泵可以控制由薄膜包裹的密闭空间34的气压，实现硅胶吸盘(硅胶可伸缩件32)的膨胀和收缩，从而实现吸盘(硅胶可伸缩件32)的轴向伸缩。

其中，外罩33是包裹在硅胶可伸缩件32外层的硅胶薄膜，防止漏气的，在一般情况下，可视为一体的结构，图3中为方便展示硅胶可伸缩件32的结构，将外罩33的两侧分开展示，不表示外罩33必然是由两侧的两部分组成。

本实施例中夹取单元20、伸缩单元30和连接管40均采用硅胶材质制成，其中的连接管40可以采用胶水分别与夹取单元20、伸缩单元30连接，且通过连接管40可以避免当夹取单元20和伸缩单元30直接连接在一起时运动可能相互干扰的问题。而伸缩单元30中的制成外罩33的硅胶薄膜可以先绕成一个环状，套在硅胶吸盘的外层，形成圆柱的硅胶薄膜的上下边缘和硅胶吸盘的上下边缘可以采用胶水贴合，以在外罩33和硅胶吸盘(硅胶可伸缩件32)之间形成密闭空间34。

在其他实施例中，气囊22和外罩33上均可以分别只设置一个气孔，通过一个气孔即可同时实现充气和放气。

本发明实施例一公开的用于控制套管运动的装置，主要由三个部分构成，包括一个夹取单元、一个连接管和一个伸缩单元。夹取单元由气囊的膨胀收缩实现径向运动，从而实现内管的夹取；伸缩单元依靠折展机构的轴向运动实现对内管或外管的推动或拉动。通过两种运动的往复循环，可以实现尤其长距离的相互套合的内外管的运动任务。

本发明实施例二至五分别公开了套管的相互运动的四种情况的控制方法，具体说明如下。

套管(相互套合的内管11和外管12)的相互运动分为以下四种情况：外管12固定，内管11前进和后退，如图5和图6所示；内管11固定，外管12前进和后退，如图7和图8所示。用于控制套管运动的装置的平面机构简图和初始状态如图4所示，其中平面结构简图将进气口和出气口简化为一个通道。

在实施例二中，采用上述的装置控制套管中的内管11进行前进运动(即内管11向外管12所在的方向前进)，该控制套管运动的方法包括：A0：将外管12进行固定；A1：将夹取单元20上的第一管状空腔21沿径向缩小以夹住内管11；A2：通过伸缩单元30沿轴向收缩以带动夹取单元20和内管11一起沿轴向移动；A3：将夹取单元20上的第一管状空腔21沿径向扩大以释放内管11；A4：通过伸缩单元30沿轴向伸展以恢复至伸缩单元30的初始状态；A5：重复步骤A1至A4至少0次。

该实施例具体的实施过程如图5所示，当外管12固定，装置(机器人)推动内管11前进的工作流程如下：a1、伸缩单元30密封，夹取单元20充气膨胀，夹取内管11；a2、夹取单元20密封，保持内管11夹取，伸缩单元30抽气轴向收缩，同时牵拉夹取单元20和内管11，完成内管11的单次进给；(c)伸缩单元30密封，夹取单元20抽气收缩，释放内管11；(d)夹取单元20密封，伸缩单元30充气发生轴向膨胀，装置(机器人)恢复初始状态。以上四个步骤循环若干次即可完成内管11的前进。

在实施例三中，采用上述的装置控制套管中的内管11进行后退运动(即内管11向远离外管12的方向后退)，该控制套管运动的方法包括：B0：将外管12进行固定；B1：通过伸缩单元30沿轴向收缩以带动夹取单元20沿轴向移动；B2：将夹取单元20上的第一管状空腔21的直径沿径向缩小以夹住内管11；B3：通过伸缩单元30沿轴向伸展以带动夹取单元20和内管11一起沿轴向移动；B4：将夹取单元20上的第一管状空腔21沿径向扩大以释放内管11；B5：重复步骤B1至B4至少0次。

该实施例具体的实施过程如图6所示，当外管12固定，装置(机器人)推动内管11后退的工作流程如下：b1、夹取单元20密封，伸缩单元30抽气发生轴向收缩；b2、伸缩单元30密封，夹取单元20充气膨胀，夹取内管11；b3、夹取单元20密封，保持内管11夹取，伸缩单元30充气膨胀，同时推动夹取单元20和内管11，完成内管11的单次后退；b4、伸缩单元30密封，夹取单元20抽气收缩，释放内管11，装置(机器人)恢复初始状态。以上四个步骤循环若干次即可完成内管11的后退。

其中实施例二和实施例三的控制套管运动的方法的典型应用为注射器注射，即外管固定、推拉内管的应用，内管在无外力的情况下不会滑动，此场景下，外管通过夹具固定，采用该发明推拉内管。夹取单元20的内侧可以贴上一层粗糙的薄膜(即第一管状空腔21的侧壁可以贴上一层粗糙的薄膜)，当气囊22张紧时，夹取单元20和内管11的摩擦力增大，从而保证该夹取单元20和内管11在夹取时保持相对固定。当夹取单元20松开时，内外管不会发生相对滑动。

在实施例四中，采用上述的装置控制套管中的外管12进行前进运动(即外管12向远离内管11的方向前进)，该控制套管运动的方法包括：C0：将内管11进行固定；C1：通过伸缩单元30沿轴向收缩以带动夹取单元20沿轴向移动；C2：将夹取单元20上的第一管状空腔21的直径沿径向缩小以夹住内管11；C3：通过伸缩单元30沿轴向伸展以带动外管12沿轴向移动；C4：将夹取单元20上的第一管状空腔21沿径向扩大以释放内管11；C5：重复步骤C1至C4至少0次。

该实施例具体的实施过程如图7所示，当内管11固定，装置(机器人)推动外管12前进的工作流程如下：c1、夹取单元20密封，伸缩单元30抽气发生轴向收缩；c2、伸缩单元30密封，夹取单元20充气膨胀，夹取内管11；c3、夹取单元20密封，保持内管11夹取，伸缩单元30充气膨胀，推动外管12，完成外管12的单次进给；c4、伸缩单元30密封，夹取单元20抽气收缩，释放内管11，装置(机器人)恢复初始状态。以上四个步骤循环若干次即可完成外管12的前进。

在实施例五中，采用上述的装置控制套管中的外管12进行后退运动(即外管12向内管11所在的方向后退)，该控制套管运动的方法包括：D0：将内管11进行固定；D1：将夹取单元20上的第一管状空腔21沿径向缩小以夹住内管11；D2：通过伸缩单元30沿轴向收缩以带动外管12沿轴向移动；D3：将夹取单元20上的第一管状空腔21沿径向扩大以释放内管11；D4：通过伸缩单元30沿轴向伸展以恢复至伸缩单元30的初始状态；D5：重复步骤D1至D4至少0次。

该实施例具体的实施过程如图8所示，当内管固定，装置(机器人)推动外管后退的工作流程(图八)如下：d1、伸缩单元30密封，夹取单元20充气膨胀，夹取内管11；d2、夹取单元20密封，保持内管11夹取，伸缩单元30抽气轴向收缩，牵拉夹取单元20，完成外管12的单次后退；d3、伸缩单元30密封，夹取单元20抽气收缩，释放内管11；d4、夹取单元20密封，伸缩单元30充气发生轴向膨胀，装置(机器人)恢复初始状态。以上四个步骤循环若干次即可完成外管12的后退。

其中实施例四和实施例五的控制套管运动的方法的典型应用为气管插管，即内管固定、外管运动的应用，外管在无外力的情况下不会滑动，此场景下，内管(内窥镜)通过夹具固定，采用该发明推拉外管。

针对实施例二和实施例三中的外管固定、内管运动的情况，在医疗领域中，有活检穿刺的应用。基于同心管运动机器人(用于控制套管运动的装置)的微型活检穿刺机器人系统如图9所示，包括一个直流电源51、两个可编程气泵52、四根通气管53、一个定位臂54、一台上位机55、一个气泵控制器56和一个活检穿刺机器人57。活检穿刺机器人57如图10所示，包括一个本发明实施例一的用于控制套管运动的装置100、一个针管571和一个穿刺定位装置572。在这种应用场景下，外管为活检穿刺的定位装置(含有中空的工作通道，其可引导针管)，其固定在机械臂的末端执行器上，然后用于控制套管运动的装置100固定在定位装置上；内管为活检穿刺针(针管571)，沿着定位装置工作通道的方向做前进和后退运动。运动流程图详见图5和图6。

针对实施例四和实施例五中的内管固定、外管运动的情况，在医疗领域中，有气管插管的应用。基于同心管运动机器人(用于控制套管运动的装置)的微型气管插管机器人系统如图11所示，包括一个直流电源61、两个可编程气泵62、四根通气管63、一个定位臂64、一台上位机65、一个气泵控制器66和一个气管插管机器人67。气管插管机器人如图12所示，包括一个同心管运动装置100、一个内窥镜671和一个气管672。在这种应用场景下，外管为气管672，其含有中空的工作通道，可套在并沿着内窥镜671延伸方向做前进和后退运动，然后用于控制套管运动的装置100固定在气管入口处的凸缘上；内管11为内窥镜671，其固定在定位臂的末端执行器上。运动流程图详见图7和图8。

从实施例二至实施例五中可以看出，本发明的用于控制套管运动的装置的材料和驱动方式：机器人执行端(包括气囊、折展机构等)和传动装置(通气管)全部采用无磁的硅胶制品，所以该装置是核磁兼容的；机器人采用气压驱动的方式，所有机器人的执行端和驱动端可以通过传动装置相分离。所以机器人执行端(该用于控制套管运动的装置)的体积小巧、重量轻盈和核磁兼容性。因此该机器人可以较为容易地与现有小型医疗器械集成，如气管、针管等，且不会影响其他医疗器械工作；另外该机器人可以在狭窄的核磁扫描仪中工作，且核磁成像的质量不会受到驱动端的影响。

本发明不需要复杂的机器人控制算法即可完成有相互套合的内管和外管的自动化运动。通过上述机器人的任务流程可发现，完整的内外管相互运动被微分成若干微小距离运动，并且该微小距离运动是由夹取单元20和伸缩单元30的单一运动组合而成，夹取运动和伸缩运动之间相互独立。所以本机器人(装置)的自动化易于实现。

本发明由于机器人本体的尺寸小巧，不会影响作为内管或外管的设备的运动。以上述活检穿刺为例，该机器人可以作为一个简单的穿刺模块和现有的穿刺定位机器人相结合。穿刺机器人尺寸小巧，所以安装于定位机器人末端执行器上不会增大机器人的整体尺寸；此外，其运动和定位机器人运动相互独立，不会产生运动耦合，从而保证手术精度。

本发明提供的用于控制套管运动的装置均采用硅胶和塑料制品制作而成，重量轻，且不会影响其他医疗设备的运行，所以具有很强的兼容性。同样以活检穿刺为例，针对需要在实时的MRI(核磁共振)环境下完成穿刺手术，一般的自动穿刺设备均含有铁磁零件，会影响MRI成像质量。但是本发明具有核磁兼容性，第一由于该机器人采用核磁兼容的材料制作而成，第二采用气动的控制方法，可以通过延长传动装置，使机器人的驱动端置于控制室中，从而保证术中MRI的成像质量。

本发明在医疗领域中有广泛的应用场景，包括但不限于以上介绍的活检穿刺和气管插管场景。

本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不是由其他人描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“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。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。