连续体型半自主式内窥镜机器人制造技术

连续体型半自主式内窥镜机器人，它涉及一种内窥镜机器人。针对软管式 结肠镜只有其末端能够主动弯曲及现有内窥镜机器人在肠道内移动速度低、在 弯道处易出现折叠效应而无法前进的问题。固装在控制箱内的第一直流伺服电 机上固装有钢丝拖动轮，控制箱固装在前进控制装置上，弯曲关节由五段弯曲 单关节段组成，每段弯曲单关节段上的相邻两个关节万向环铆接，弯曲关节上 包裹有钢丝编织网和橡胶覆盖膜，每段弯曲单关节段的橡胶覆盖膜内镶嵌有压 力传感器，每段弯曲单关节段内设置有四根多股钢丝，每两根多股钢丝的一端 对称固接在相应的钢丝拖动轮的外圆周端面上。本发明专利技术可实现十个自由度的空 间复合弯曲运动，并具有全方位感知镜体与肠道壁接触压力的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内窥镜机器人，属于医疗内窥镜

技术介绍
目前软管式结肠镜只有其末端能够主动弯曲，其他部分是依靠其与结肠内壁的接触力而被动弯曲、不具有主动弯曲功能，因此在给病人进行肠道疾病检查过程中存在着在肠道内堆积、结襻等缺点，从而给病人造成很大的痛苦。在镜体与肠道壁的接触力超过一定阈值时，甚至会造成肠道壁穿孔，使得肠道疾病检查具有较大的风险。目前已有的内窥镜机器人主要利用气压或形状记忆合金驱动，实现在人体肠道内的运动。但是由于人体肠腔具有柔软、粘滑以及存在众多弯曲的特点，使得这些机器人在肠道内的移动速度很低，并且在弯道处还易出现折叠现象而无法前进，实用性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种连续体型半自主式内窥镜机器人，以解决现有软管式结肠镜只有其末端能够主动弯曲，其他部分不具有主动弯曲功能，因此在给病人进行肠道疾病检查过程中存在着在肠道内堆积、结襻等缺点，从而给病人造成痛苦以及现有内窥镜机器人在肠道内的移动速度低，在弯道处易出现折叠现象而无法前进，实用性较差的问题。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是本专利技术的内窥镜机器人包括控制箱、前进控制装置、摄像头图像传输通道、电气控制通道以及水、气输送通道和活检钳通道，所述控制箱的上端面上设有第一通孔、第二通孔和第三通孔，摄像头图像传输通道的一端和电气控制通道的一端均装在所述第一通孔内，水、气输送通道的一端装在所述第二通孔内，活检钳通道的一端装在所述第三通孔内；所述内窥镜机器人还包括连续体型镜体、弯曲控制驱动机构、电机控制器和系统控制器；所述弯曲控制驱动机构包括支架、十台第一直流伺服电机和十个钢丝拖动轮；所述控制箱内'固装有支架、电机控制器和系统控制器，所述十台第一直流伺服电机的上端固装在支架上，每台第一直流伺服电机的输出轴上固装有一个钢丝拖动轮，控制箱固装在前进控制装置的螺母和四个滑块上，所述连续体型镜体由弯曲关节、三十个传感器、钢丝编织网和橡胶覆盖膜组成；摄像头图像传输通道、电气控制通道以及水、气输送通道和活检钳通道的另一端均设置在弯曲关节的内腔中，所述弯曲关节由五段弯曲单关节段组成，每段弯曲单关节段由多个关节万向环、多个铆钉、四个弹簧管、四根多股钢丝和多个导向座组成；每个关节万向环的一侧端面上设有两个第一连接耳，第一连接耳的外侧面突出于关节万向环的外环面，每个关节万向环的另一侧端面上设有两个第二连接耳，第二连接耳的内侧面突出于关节万向环的内环面，两个第一连接耳和两个第二连接耳均相对于关节万向环的中心轴线对称设置，第一连接耳设置在两个第二连接耳的中间，第一连接耳上开有第一铆接孔，第二连接耳上开有第二铆接孔，相邻两个关节万向环的第一连接耳的第一铆接孔与第二连接耳的第二铆接孔通过铆钉铆接，铆钉与第一连接耳的第一铆接孔和第二连接耳的第二铆接孔间隙配合，前一段弯曲单关节段上位于末端的关节万向环作为与其相邻的后一段弯曲单关节段上的起始端的关节万向环，弯曲关节的外侧壁上包裹有钢丝编织网，钢丝编织网的外表面上包裹有橡胶覆盖膜，位于每段弯曲单关节段中部的橡胶覆盖膜内的圆周上及位于每段弯曲单关节段末端的橡胶覆盖膜内的圆周上各镶嵌有三个压力传感器，三个压力传感器在圆周方向间隔120。均匀分布，每个关节万向环的内环面上固接有沿其圆周方向均匀分布的四个导向座，每个导向座上设有导向通 L，每段弯曲单关节段上位于起始端的关节万向环上的导向座的导向通孔与弹簧管的一端固接，弹簧管的另一端与支架固接，每段弯曲单关节段内设置有四根多股钢丝，每两根多股钢丝的一端对称固接在相应的钢丝拖动轮的外圆周端面上，多股钢丝的另一端穿过相应导向座的导向通孔和弹簧管露在弹簧管的外面，每个传感器的输出端与系统控制器的一个输入端连接，系统控制器的输出端与电机控制器的输入端连接，电机控制器的一个输出端与一台第一直流伺服电机的输入端连接。本专利技术的有益效果是 一、本专利技术的连续体型镜体为多个关节万向环串联结构，在控制上分为五段，每段各由四根多股钢丝和四根弹簧管配合驱动，均可实现两个自由度的弯曲运动，整个连续体型半自主式内窥镜机器人共可实现十个自由度的空间复合弯曲运动，以适应人体肠道的复杂弯曲状况，避免在肠道内发生堆积、结襻现象，减轻在结肠内窥镜检査过程中病人的不适和痛苦。二、连续体型镜体的橡胶覆盖膜内镶嵌有三十个压力传感器，用于全方位感知连续体型镜体与肠道壁的接触力，从而可以避免对肠道壁的损伤，提高内窥镜 检查的安全系数。三、本专利技术具有结构紧凑、弯曲灵活、移动速度可以调控的 优点，利用本专利技术可快速、有效的实现对肠道疾病的检査，并可实现组织检査 采样等微创手术。 附图说明图l是本专利技术的整体结构立体图；图2是前进控制装置2的立体图；图3 是弯曲控制驱动机构11的立体图；图4是图3的A处局部放大图，图5是五 段弯曲单关节段位于末段的弯曲单关节段的横截面图；图6是连续体型镜体 10的轴测图(为表达清楚，钢丝编织网20和橡胶覆盖膜21进行了局部剖切 处理)；图7是连续体型镜体10的主视图(为表达清楚，钢丝编织网20和橡 胶覆盖膜21未画出)；图8是关节万向环22的立体图。具体实施例方式具体实施方式一结合图1 图8说明本实施方式，本实施方式的内窥镜机器人包括控制箱l、前进控制装置2、摄像头图像传输通道3、电气控制通 道4以及水、气输送通道5和活检钳通道6，所述控制箱1的上端面上设有第 一通孔7、第二通孔8和第三通孔9，摄像头图像传输通道3的一端和电气控 制通道4的一端均装在所述第一通孔7内，水、气输送通道5的一端装在所述 第二通孔8内，活检钳通道6的一端装在所述第三通孔9内；所述内窥镜机器 人还包括连续体型镜体10、弯曲控制驱动机构11、电机控制器12和系统控制 器13;所述弯曲控制驱动机构11包括支架14、十台第一直流伺服电机15和 十个钢丝拖动轮16;所述控制箱1内固装有支架14、电机控制器12和系统控 制器13，所述十台第一直流伺服电机15的上端固装在支架14上，每台第一 直流伺服电机15的输出轴上固装有一个钢丝拖动轮16 (本实施方式中的钢丝 拖动轮16与第一直流伺服电机15的输出轴以过盈配合的方式实现固定连接)， 控制箱1固装在前进控制装置2的螺母17和四个滑块18上(本实施方式中， 利用螺钉将滑块18和螺母17与控制箱1固接在一起)，所述连续体型镜体10 由弯曲关节、三十个传感器19、钢丝编织网20和橡胶覆盖膜21组成；摄像 头图像传输通道3、电气控制通道4以及水、气输送通道5和活检钳通道6的 另一端均设置在弯曲关节的内腔中，所述弯曲关节由五段弯曲单关节段组成， 每段弯曲单关节段由多个关节万向环22、多个铆钉23、四个弹簧管24、四根多股钢丝25和多个导向座26组成；每个关节万向环22的一侧端面上设有两 个第一连接耳27，第一连接耳27的外侧面29突出于关节万向环22的外环面 30，每个关节万向环22的另一侧端面上设有两个第二连接耳28，第二连接耳 28的内侧面31突出于关节万向环22的内环面32，两个第一连接耳27和两个 第二连接耳28均相对于关节万向环22的中心轴线对称设置，第一连接耳27 设置在两个第二连接耳28的中间，第一连接耳27上开有第一铆接孔33，第 二连接耳28上开有第二铆接孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续体型半自主式内窥镜机器人，所述内窥镜机器人包括控制箱（１）、前进控制装置（２）、摄像头图像传输通道（３）、电气控制通道（４）以及水、气输送通道（５）和活检钳通道（６），所述控制箱（１）的上端面上设有第一通孔（７）、第二通孔（８）和第三通孔（９），摄像头图像传输通道（３）的一端和电气控制通道（４）的一端均装在所述第一通孔（７）内，水、气输送通道（５）的一端装在所述第二通孔（８）内，活检钳通道（６）的一端装在所述第三通孔（９）内；其特征在于：所述内窥镜机器人还包括连续体型传感器（１９），三个压力传感器（１９）在圆周方向间隔１２０°均匀分布，每个关节万向环（２２）的内环面（３２）上固接有沿其圆周方向均匀分布的四个导向座（２６），每个导向座（２６）上设有导向通孔（３４），每段弯曲单关节段上位于起始端的关节万向环（２２）上的导向座（２６）的导向通孔（３４）与弹簧管（２４）的一端固接，弹簧管（２４）的另一端与支架（１４）固接，每段弯曲单关节段内设置有四根多股钢丝（２５），每两根多股钢丝（２５）的一端对称固接在相应的钢丝拖动轮（１６）的外圆周端面上，多股钢丝（２５）的另一端穿过相应导向座（２６）的导向通孔（３４）和弹簧管（２４）露在弹簧管（２４）的外面，每个传感器（１９）的输出端与系统控制器（１３）的一个输入端连接，系统控制器（１３）的输出端与电机控制器（１２）的输入端连接，电机控制器（１２）的一个输出端与一台第一直流伺服电机（１５）的输入端连接。镜体（１０）、弯曲控制驱动机构（１１）、电机控制器（１２）和系统控制器（１３）；所述弯曲控制驱动机构（１１）包括支架（１４）、十台第一直流伺服电机（１５）和十个钢丝拖动轮（１６）；所述控制箱（１）内固装有支架（１４）、电机控制器（１２）和系统控制器（１３），所述十台第一直流伺服电机（１５）的上端固装在支架（１４）上，每台第一直流伺服电机（１５）的输出轴上固装有一个钢丝拖动轮（１６），控制箱（１）固装在前进控制装置（２）的螺母（１７）和四个滑块（１８）上，所述连续体型镜体（１０）由弯曲关节、三十个传感器（１９）、钢丝编织网（２０）和橡胶覆盖膜（２１）组成；摄像头图像传输通道（３）、电气控制通道（４）以及水、气输送通道（５）和活检钳通道（６）的另一端均设置在弯曲关节的内腔中，所述弯曲关节由五段弯曲单关节段组成，每段弯曲单关节段由多个关节万向环（２２）、多个铆钉（２３）、四个弹簧管（２４）、四根多股钢丝（２５）和多个导向座（２６）组成；每个关节万向环（２２）的一侧端面上设有两个第一连接耳（２７），第一连接耳（２７）的外侧面（２９）突出于关节万向环（２２）的外环面（３０），每个关节万向环（２２）的另一侧端面上设有两个第二连接耳（２８），第二连接耳（２８）的内侧面（３１）突出于关节万向环（２２）的内环面（３２），两个第一连接耳（２７）和两个第二连接耳（２８）均相对于关节万向环（２２）的中心轴线对称设置，第一连接耳（２７）设置在两个第二连接耳（２８）的中间，第一连接耳（２７）上开有第一铆接孔（３３），第二连接耳（２８）上开有第二铆接孔（４２），相邻两个关节万向环（２２）的第一连接耳（２７）的第一铆接孔（３３）与第二连接耳（２８）的第二铆接孔（４２）通过铆钉（２３）铆接，铆钉（２３）与第一连接耳（２７）的第一铆接孔（３３）和第二连接耳（２８）的第二铆接孔（４２）间隙配合，前一段弯曲单关节段上位于末端的关节万向环（２２）作为与其相邻的后一段弯曲单关节段上的起始端的关节万向环（２２），弯曲关节的外侧壁上包裹有钢丝编织网（２０），钢丝编织网（２０）的外表面上包裹有橡胶覆盖膜（２１），位于每段弯曲单关节段中部的橡胶覆盖膜（２１）内的圆周上及位于每段弯曲单关节段末端的橡胶覆盖膜（２１）内的圆周上各镶嵌有三个压力...

【技术特征摘要】
1、一种连续体型半自主式内窥镜机器人，所述内窥镜机器人包括控制箱(1)、前进控制装置(2)、摄像头图像传输通道(3)、电气控制通道(4)以及水、气输送通道(5)和活检钳通道(6)，所述控制箱(1)的上端面上设有第一通孔(7)、第二通孔(8)和第三通孔(9)，摄像头图像传输通道(3)的一端和电气控制通道(4)的一端均装在所述第一通孔(7)内，水、气输送通道(5)的一端装在所述第二通孔(8)内，活检钳通道(6)的一端装在所述第三通孔(9)内；其特征在于所述内窥镜机器人还包括连续体型镜体(10)、弯曲控制驱动机构(11)、电机控制器(12)和系统控制器(13)；所述弯曲控制驱动机构(11)包括支架(14)、十台第一直流伺服电机(15)和十个钢丝拖动轮(16)；所述控制箱(1)内固装有支架(14)、电机控制器(12)和系统控制器(13)，所述十台第一直流伺服电机(15)的上端固装在支架(14)上，每台第一直流伺服电机(15)的输出轴上固装有一个钢丝拖动轮(16)，控制箱(1)固装在前进控制装置(2)的螺母(17)和四个滑块(18)上，所述连续体型镜体(10)由弯曲关节、三十个传感器(19)、钢丝编织网(20)和橡胶覆盖膜(21)组成；摄像头图像传输通道(3)、电气控制通道(4)以及水、气输送通道(5)和活检钳通道(6)的另一端均设置在弯曲关节的内腔中，所述弯曲关节由五段弯曲单关节段组成，每段弯曲单关节段由多个关节万向环(22)、多个铆钉(23)、四个弹簧管(24)、四根多股钢丝(25)和多个导向座(26)组成；每个关节万向环(22)的一侧端面上设有两个第一连接耳(27)，第一连接耳(27)的外侧面(29)突出于关节万向环(22)的外环面(30)，每个关节万向环(22)的另一侧端面上设有两个第二连接耳(28)，第二连接耳(28)的内侧面(31)突出于关节万向环(22)的内环面(32)，两个第一连接耳(27)和两个第二连接耳(28)均相对于关节万向环(22)的中心轴线对称设置，第一连接耳(27)设置在两个第二连接耳(28)的中间，第一连接耳(27)上开有第一铆接孔(33)，第二连接耳(28)上开有第二铆接孔(42)，相邻两个关节万向环(22)的第一连接耳(27)的第一铆接孔(33)与第二连接耳(28)的第二铆接孔(42)通过铆钉(23)铆接，铆钉(23)与第一连接耳(27)的第一铆接孔(33)和第二连接耳(28)的第二铆接孔(42)间隙配合，前一段弯曲单关节段上位于末端的关节万向环(22)作为与其相邻的后一段弯曲单关节段上的起始端的关节万向环(22)，弯曲关节的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海燕，王鹏飞，李伟达，李满天，孙立宁，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93