一种基于弹簧弯曲制成的柔性机械手制造技术

本发明专利技术涉及机械手技术领域，且公开了一种柔性机械手。弹簧底座固定安装，底座与弹簧和上弹簧套管以及旋转导管同轴安装；弹簧上端(远离弹簧底座的一端)固定有四根控制钢丝，控制弹簧前后和左右弯曲；一对控制钢丝固定在旋转导管的两边，控制旋转导管绕上旋转轴旋转，使柔性机械手进一步弯曲；控制单个夹钳的一对控制钢丝固定在夹钳座上，牵引一端控制钢丝可以控制单个夹钳绕夹钳转轴旋转；上弹簧套管有两根轴横向安装，用以控制夹钳的两对钢丝和控制旋转导管的一对钢丝以相反方向绕轴缠绕半圈；旋转导管安装在上旋转轴上；本发明专利技术可以用作内镜机器人的执行端，在内镜的视野下控制柔性机械手完成外科手术。性机械手完成外科手术。性机械手完成外科手术。

【技术实现步骤摘要】
一种基于弹簧弯曲制成的柔性机械手


[0001]本专利技术属于机械手
，涉及一种柔性机械手。

技术介绍

[0002]随着内窥镜的技术发展，基于内窥镜的手术机器人也被提出。这种手术机器人通常基于一个建立双工作通道的特制内窥镜和两个柔性机械手组成，一个机械手执行端通高频发生器，作为高频电刀切割目标组织；另一机械手的执行端为夹钳，用以夹取待切割组织。由于在内窥镜中建立的工作通道有一定的尺寸限制，通过工作通道的柔性机械手的尺寸也有一定的限制。故此，设计出符合尺寸限制并能够完成一定的工作量的柔性机械手是目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种新的柔性机械手的设计，可以在尺寸的限制下完成一些较为复杂的外科手术，达到切割部分病灶组织的目的。该机械手以弹簧作为柔性执行体，通过钢丝牵拉弹簧以实现柔性机械手的各种弯曲姿态。
[0004]本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于弹簧弯曲制成的柔性机械手，其特征在于由弹簧为主体的弯曲系统及夹持系统组成，所述以弹簧为主体的弯曲系统构成方案是：弹簧7与上弹簧套管6和弹簧底座8同心安装，4根控制钢丝固定在弹簧7的上端，牵引控制钢丝可使弹簧7向一方弯曲，即柔性机械手的弯曲功能，同时牵引4根控制钢丝可实现弹簧的压缩，即柔性机械手的伸缩功能，所述夹持系统特征在于：夹钳1固定安装在夹钳座2上，夹钳座2可绕夹钳转轴3旋转，一对夹钳1和夹钳座2组成的夹钳体绕夹钳转轴3相反旋转即实现夹钳的夹取功能，所述旋转导管9通过控制钢丝的牵引绕上旋转轴4旋转，可以使柔性机械手进一步弯曲；具体组成包括夹钳1、夹钳座2、夹钳转轴3、上旋转轴4、下旋转轴5、上弹簧套管6、弹簧7、弹簧底座8、旋转导管9和10根控制钢丝，该柔性机械手由下至上有：弹簧底座8固定在一位置，弹簧7与其同心配合，并由弹簧底座8将弹簧7的底部固定；弹簧7的顶端与上弹簧套管6同心配合，在弹簧7与上弹簧套管6之间有4根控制钢丝以正交的角度固定在弹簧7的顶端；上弹簧套管6上，上旋转轴4和下旋转轴5平行安装，控制夹钳的4根控制钢丝和控制旋转导管9的2根控制钢丝以相反的方向绕上旋转轴4和下旋转轴5并通过弹簧7的内部直至驱动系统；所述上弹簧套管6、弹簧7、弹簧底座8与旋转导管9均为同轴心安装；上旋转轴4与旋转导管9配合，使旋转导管9绕上旋转轴4旋转；旋转导管9前部安装有夹钳转轴3，夹钳1与夹钳座2组合成夹钳体，两相对安装的夹钳体以夹钳转轴3为旋转轴安装并绕轴旋转，每一夹钳体由两根控制钢丝分别控制其绕夹钳转轴正转或逆转。
[0005]上述上弹簧套管6、弹簧7、弹簧底座8与旋转导管9均为同轴心安装；所述旋转导管9与上旋转轴4的配合并非固定，需要保证旋转导管9在能够绕上旋转轴4旋转的前提下不会由于自身重力而自行绕轴旋转，同理，夹钳座2与旋转导管9以夹钳转轴3安装时也应遵守这
项原则；上述夹钳1、夹钳座2的数量均为2个，并且夹钳1与夹钳座2的形态可以根据需要更换，且不局限于夹钳。
[0006]本专利技术的有益效果是：可以充分利用弹簧的柔性性能和刚性性能，使柔性机械手形成各种工作姿态，完成外科手术的工作要求；以弹簧为基础构建的柔性机械手结构简单、易于加工，制造成本低。
附图说明
[0007]附图1是本专利技术柔性机械手的示意图
[0008]附图中：1、夹钳；2、夹钳座；3、夹钳转轴；4、上旋转轴；5、下旋转轴；6、上弹簧套管；7、弹簧；8、弹簧底座；9、旋转导管。
具体实施方式
[0009]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步描述，但它们不是对本专利技术的限制：从附图可见，本专利技术的柔性机械手具体组成包括夹钳1、夹钳座2、夹钳转轴3、上旋转轴4、下旋转轴5、上弹簧套管6、弹簧7、弹簧底座8、旋转导管9和10根控制钢丝，其特征在于由弹簧为主体的弯曲系统及夹持系统组成，该柔性机械手由下至上有：弹簧底座8固定在某一位置，弹簧7与其同心配合，并由弹簧底座8将弹簧7的底端固定；弹簧7的顶端与上弹簧套管6同心配合，在弹簧7与上弹簧套管6之间有4根控制钢丝以正交的角度固定在弹簧7的顶端；所述以弹簧为主体的弯曲系统构成方案是：牵引控制钢丝可使弹簧7向一方弯曲，即柔性机械手的弯曲功能，同时牵引4根控制钢丝可实现弹簧的压缩，即柔性机械手的伸缩功能，所述夹持系统特征在于：夹钳1固定安装在夹钳座2上，夹钳座2可绕夹钳转轴3旋转，一对夹钳1和夹钳座2组成的夹钳体绕夹钳转轴3相反旋转即实现夹钳的夹取功能，所述旋转导管9通过控制钢丝的牵引绕上旋转轴4旋转，可以使柔性机械手进一步弯曲；上弹簧套管6上，上旋转轴4和下旋转轴5平行安装，控制夹钳的4根控制钢丝和控制旋转导管9的2根控制钢丝以相反的方向绕上旋转轴4和下旋转轴5并通过弹簧7的内部直至驱动系统；另外上旋转轴4还与旋转导管9配合，使旋转导管9绕上旋转轴4旋转；旋转导管9前部安装有夹钳转轴3，夹钳1与夹钳座2组合成夹钳体，两相对安装的夹钳体以夹钳转轴3为旋转轴安装并绕轴旋转，每一夹钳体由两根控制钢丝分别控制其绕夹钳转轴正转或逆转。
[0010]通过控制钢丝牵引弹簧7使柔性机械手弯曲；所述旋转导管9通过控制钢丝的牵引可以使柔性机械手进一步弯曲；所述上弹簧套管6、弹簧7、弹簧底座8与旋转导管9均为同轴心安装；所述旋转导管9与上旋转轴4的配合并非固定，需要保证旋转导管9在能够绕上旋转轴4旋转的前提下不会由于自身重力而自行绕轴旋转，同理，夹钳座2与旋转导管9以夹钳转轴3安装时也应遵守这项原则；上述夹钳1、夹钳座2的数量均为2个，并且夹钳1与夹钳座2的形态可以根据需要更换，且不局限于夹钳。
[0011]工作过程如下：首先由控制弹簧7的控制钢丝控制弹簧7弯曲，使柔性机械手初步弯曲；控制旋转导管9的控制钢丝控制旋转导管9进一步弯曲，使柔性机械手弯曲成适合夹取等工作的工作姿态；再由控制钢丝控制两夹钳开合夹取待切割组织。
[0012]总之，以上所述仅为本专利技术的较佳实验范例，尤其基于弹簧弹性性能和刚性性能而应用在柔性机械手的方案为本专利技术首创，凡依本专利技术申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本专利技术的涵盖范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于弹簧弯曲制成的柔性机械手，其特征在于由弹簧为主体的弯曲系统及夹持系统组成，所述以弹簧为主体的弯曲系统构成方案是：弹簧(7)与上弹簧套管(6)和弹簧底座(8)同心安装，4根控制钢丝固定在弹簧(7)的上端，牵引控制钢丝可使弹簧(7)向一方弯曲，即柔性机械手的弯曲功能，同时牵引4根控制钢丝可实现弹簧的压缩，即柔性机械手的伸缩功能，弹簧底座(8)、弹簧(7)和上弹簧套管(6)组成柔性机械手的主体部分。2.根据权利要求1所述的一种基于弹簧的柔性机械手，其特征在于由弹簧为主体的弯曲系统和夹持系统组成，所述夹持系统的特征在于：夹钳(1)固定安装在夹钳...

【专利技术属性】
技术研发人员：童子龙，孙丽萍，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：