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用于肠道微型机器人剪刀式径向扩张装置

阅读:330发布:2020-05-16

专利汇可以提供用于肠道微型机器人剪刀式径向扩张装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种用于肠道微型 机器人 的 剪刀 式径向扩张装置,包括:剪叉式径向扩张机构、同轴反向旋转驱动机构以及驱动减速装置,其中:驱动减速装置通过同轴反向旋转驱动机构将动 力 传递给剪叉式径向扩张机构,从而驱动剪叉式径向扩张机构进行扩张与收缩运动。本 发明 在简化装置结构的同时保留了所有现有机器人的必要功能,并提高了机构运行 稳定性 。,下面是用于肠道微型机器人剪刀式径向扩张装置专利的具体信息内容。

1.一种用于肠道微型机器人剪刀式径向扩张装置,其特征在于,包括:剪叉式径向扩张机构、同轴反向旋转驱动机构以及驱动减速装置,其中:驱动减速装置通过同轴反向旋转驱动机构将动传递给剪叉式径向扩张机构,从而驱动剪叉式径向扩张机构进行扩张与收缩运动;
所述的剪叉式径向扩张机构包括:剪叉式伸缩机构、三爪蝶形圆盘组、轴向顶层挡板、中心支撑柱和轴向底层挡板,其中:三爪蝶形圆盘组通过中心支撑柱转动设置于轴向顶层挡板和轴向底层挡板之间,剪叉式伸缩机构均布于轴向顶层挡板和轴向底层挡板外周且每组剪叉式伸缩机构的两个输入端分别与三爪蝶形圆盘组的一组输出端相连;
每组剪叉式伸缩机构包括:依次转动连接的一对剪刀式底层支撑杆、一对剪刀式升降杆和一对折叠式顶层杆,其中:一对剪刀式底层支撑杆和一对剪刀式升降杆的中部均为转动连接,一对折叠式顶层杆的末端转动连接,通过调整剪刀式底层支撑杆的输入端的间距实现剪叉式伸缩机构的伸缩动作;
所述的三爪蝶形圆盘组包括:小孔径三爪蝶形圆盘和大孔径三爪蝶形圆盘,其中:小孔径三爪蝶形圆盘和大孔径三爪蝶形圆盘成同轴分层设置,小孔径三爪蝶形圆盘上的周向均布的三爪分别与剪叉式伸缩机构的一个输入端相连,大孔径三爪蝶形圆盘上的周向均布的三爪分别与剪叉式伸缩机构的另一个输入端相连,通过小孔径三爪蝶形圆盘和大孔径三爪蝶形圆盘的同向或反向转动实现剪叉式伸缩机构的伸缩动作。
2.根据权利要求1所述的剪刀式径向扩张装置,其特征是,所述的轴向底层挡板的底部设有挡板连接沉头螺栓
3.根据权利要求1所述的剪刀式径向扩张装置,其特征是,所述的同轴反向旋转驱动机构包括:转动设置于轴向齿轮挡板上的一组正向旋转传动齿轮副以及一组反向旋转传动齿轮副,其中:正向旋转传动齿轮副与反向旋转传动齿轮副通过对应的销柱实现转动设置且相互啮合,正向旋转传动齿轮副的输入端与驱动减速装置的输出端相连,正向旋转传动齿轮副的输出端与剪叉式径向扩张机构的中心支撑柱相连。
4.根据权利要求3所述的剪刀式径向扩张装置,其特征是,所述的轴向齿轮挡板与轴向底层挡板采用沉头螺栓固定连接。
5.根据权利要求3所述的剪刀式径向扩张装置,其特征是,所述的正向旋转传动齿轮副包括:相互啮合的一对大、小传动齿轮和,其中:大传动齿轮与驱动减速装置的输出轴相连,小传动齿轮与中心支撑柱相连。
6.根据权利要求1所述的剪刀式径向扩张装置,其特征是,所述的反向旋转传动齿轮副包括:反向输入传动齿轮、一对反向传动齿轮组反向输出传动齿轮,其中:反向输入传动齿轮与大传动齿轮啮合,反向输出传动齿轮与小传动齿轮同轴分层设置并与中心支撑柱相连。
7.根据权利要求6所述的剪刀式径向扩张装置,其特征是,所述的反向传动齿轮组具体为一对齿数及端面厚度完全相同且相互啮合的薄形齿轮,其中:第一反向传动齿轮与反向输入传动齿轮相互啮合,第二反向传动齿轮与反向输出传动齿轮相互啮合。
8.根据权利要求7所述的剪刀式径向扩张装置,其特征是,所述的反向输入传动齿轮的端面厚度为大传动齿轮端面厚度的两倍。
9.根据权利要求7所述的剪刀式径向扩张装置,其特征是,所述的反向输出传动齿轮与小传动齿轮齿数及端面厚度相同。
10.根据权利要求6所述的剪刀式径向扩张装置,其特征是,所述的反向输出传动齿轮的一侧周向均布三个卡柱,该卡柱分别与周向均布于大孔径三爪蝶形圆盘的三个圆孔对应相连,实现大孔径三爪蝶形圆盘的反向旋转运动。

说明书全文

用于肠道微型机器人剪刀式径向扩张装置

技术领域

[0001] 本发明涉及的是一种医疗机器人领域的技术,具体是一种用于肠道微型机器人的剪刀式径向扩张装置。

背景技术

[0002] 目前,研制能够自主运动且可径向扩张的微型肠道机器人已成为当今生物医学工程的研究热点。径向扩张装置作为肠道机器人中的关键部件之一,它的主要功能是既能实现机器人在肠道内的驻留,又能撑开肠道以便机器人对肠道进行观察诊疗。但现有的胃肠道机器人往往由于结构设计上的局限,运动到两端极限位置时容易卡死难以收缩,而且普遍存在齿链结构复杂装配困难的问题。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术存在的上述不足,提出一种用于肠道微型机器人的剪刀式径向扩张装置,在简化装置结构的同时保留了所有现有机器人的必要功能,并提高了机构运行稳定性
[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的:
[0005] 本发明包括:剪叉式径向扩张机构、同轴反向旋转驱动机构以及驱动减速装置,其中:驱动减速装置通过同轴反向旋转驱动机构将动传递给剪叉式径向扩张机构,从而驱动剪叉式径向扩张机构进行扩张与收缩运动。
[0006] 所述的剪叉式径向扩张机构包括:剪叉式伸缩机构、三爪蝶形圆盘组、轴向顶层挡板、中心支撑柱和轴向底层挡板,其中:三爪蝶形圆盘组通过中心支撑柱转动设置于轴向顶层挡板和轴向底层挡板之间,剪叉式伸缩机构均布于轴向顶层挡板和轴向底层挡板外周且每组剪叉式伸缩机构的两个输入端分别与三爪蝶形圆盘组的一组输出端相连。
[0007] 所述的剪叉式伸缩机构包括:依次转动连接的一对剪刀式底层支撑杆、一对剪刀式升降杆和一对折叠式顶层杆,其中:一对剪刀式底层支撑杆和一对剪刀式升降杆的中部均为转动连接,一对折叠式顶层杆的末端转动连接,通过调整剪刀式底层支撑杆的输入端的间距实现剪叉式伸缩机构的伸缩动作。
[0008] 所述的三爪蝶形圆盘组包括:小孔径三爪蝶形圆盘和大孔径三爪蝶形圆盘,其中:小孔径三爪蝶形圆盘和大孔径三爪蝶形圆盘成同轴分层设置,小孔径三爪蝶形圆盘上的周向均布的三爪分别与剪叉式伸缩机构的一个输入端相连,大孔径三爪蝶形圆盘上的周向均布的三爪分别与剪叉式伸缩机构的另一个输入端相连,通过小孔径三爪蝶形圆盘和大孔径三爪蝶形圆盘的同向或反向转动实现剪叉式伸缩机构的伸缩动作。
技术效果
[0009] 与现有技术相比,本发明采用的剪叉式径向扩张机构,可以解决现有类似机构在运动到两端极限位置时,容易卡死难以收缩的不足;能够有效减少齿轮传动链过长及齿轮装配困难的问题,增加了传动机构的稳定性。附图说明
[0010] 图1为本发明径向扩张装置的示意图;
[0011] 图2为剪叉式径向扩张机构示意图;
[0012] 图3为剪叉式伸缩机构示意图;
[0013] 图4为三爪蝶形圆盘组结构图;
[0014] 图5为同轴反向旋转驱动机构示意图;
[0015] 图6为正反向传动齿轮副装配示意图;
[0016] 图中:剪叉式径向扩张机构1、同轴反向旋转驱动机构2、正向旋转传动齿轮副2-1、反向旋转传动齿轮副2-2、轴向齿轮挡板2-3、传动齿轮2-4、2-5、反向输入传动齿轮2-6、一对反向传动齿轮组2-7、2-8、反向输出传动齿轮2-9、驱动减速装置3、剪叉式伸缩机构4、5和6、挡板连接沉头螺栓11、剪刀式底层支撑杆4-1、剪刀式升降杆4-2、折叠式顶层杆4-3、三爪蝶形圆盘组7、小孔径三爪蝶形圆盘7-1和大孔径三爪蝶形圆盘7-2、轴向顶层挡板8、中心支撑柱9、轴向底层挡板10。

具体实施方式

[0017] 如图1所示,本实施例包括:剪叉式径向扩张机构1、同轴反向旋转驱动机构2以及驱动减速装置3,其中:驱动减速装置3通过同轴反向旋转驱动机构2将动力传递给剪叉式径向扩张机构1,从而驱动剪叉式径向扩张机构1进行扩张与收缩运动。
[0018] 如图2所示,所述的剪叉式径向扩张机构1包括:剪叉式伸缩机构4、5和6、三爪蝶形圆盘组7、轴向顶层挡板8、中心支撑柱9和轴向底层挡板10,其中:三爪蝶形圆盘组7通过中心支撑柱9转动设置于轴向顶层挡板8和轴向底层挡板10之间,剪叉式伸缩机构4、5和6均布于轴向顶层挡板8和轴向底层挡板10外周且每组剪叉式伸缩机构的两个输入端分别与三爪蝶形圆盘组7的一组输出端相连。
[0019] 所述的轴向底层挡板10的底部设有挡板连接沉头螺栓11。
[0020] 如图3所示,每组剪叉式伸缩机构包括:依次转动连接的一对剪刀式底层支撑杆4-1、一对剪刀式升降杆4-2和一对折叠式顶层杆4-3,其中:一对剪刀式底层支撑杆4-1和一对剪刀式升降杆4-2的中部均为转动连接,一对折叠式顶层杆4-3的末端转动连接,通过调整剪刀式底层支撑杆4-1的输入端的间距实现剪叉式伸缩机构的伸缩动作。
[0021] 如图4所示,所述的三爪蝶形圆盘组7包括:小孔径三爪蝶形圆盘7-1和大孔径三爪蝶形圆盘7-2,其中:小孔径三爪蝶形圆盘7-1和大孔径三爪蝶形圆盘7-2成同轴分层设置,小孔径三爪蝶形圆盘上的沿径向圆周成120°配置的三爪分别与剪叉式伸缩机构4、5和6的一个输入端相连,大孔径三爪蝶形圆盘7-2上的沿径向圆周成120°配置的三爪分别与剪叉式伸缩机构4、5和6的另一个输入端相连,通过小孔径三爪蝶形圆盘7-1和大孔径三爪蝶形圆盘7-2的同向或反向转动实现剪叉式伸缩机构的伸缩动作。
[0022] 如图5所示,所述的同轴反向旋转驱动机构2包括:转动设置于轴向齿轮挡板2-3上的一组正向旋转传动齿轮副2-1以及一组反向旋转传动齿轮副2-2,其中:正向旋转传动齿轮副2-1与反向旋转传动齿轮副2-2通过对应的销柱实现转动设置且相互啮合,正向旋转传动齿轮副2-1的输入端与驱动减速装置3的输出端相连,正向旋转传动齿轮副2-1的输出端与剪叉式径向扩张机构1的中心支撑柱9相连。
[0023] 所述的轴向齿轮挡板2-3与轴向底层挡板10采用沉头螺栓固定连接。
[0024] 如图6所示,所述的正向旋转传动齿轮副2-1包括:相互啮合的一对大、小传动齿轮2-4和2-5,其中:大传动齿轮2-4与驱动减速装置3的输出轴相连,小传动齿轮2-5与中心支撑柱9相连。
[0025] 所述的反向旋转传动齿轮副2-2包括:反向输入传动齿轮2-6、一对反向传动齿轮组2-7、2-8和反向输出传动齿轮2-9,其中:反向输入传动齿轮2-6与大传动齿轮2-5啮合,反向输出传动齿轮2-9与小传动齿轮2-5同轴分层设置并与中心支撑柱9相连。
[0026] 所述的反向传动齿轮组2-7、2-8具体为一对齿数及端面厚度完全相同且相互啮合的薄形齿轮,其中:第一反向传动齿轮2-7与反向输入传动齿轮2-6相互啮合,第二反向传动齿轮2-8与反向输出传动齿轮2-9相互啮合。
[0027] 所述的反向输入传动齿轮2-6的端面厚度为大传动齿轮2-5端面厚度的两倍[0028] 所述的反向输出传动齿轮2-9与小传动齿轮2-5齿数及端面厚度相同。
[0029] 所述的反向输出传动齿轮2-9的一侧周向均布三个圆柱形结构的卡柱,该卡柱分别与周向均布于大孔径三爪蝶形圆盘7-2的三个圆孔对应相连,实现大孔径三爪蝶形圆盘7-2的反向旋转运动。
[0030] 所述的驱动减速装置3包括:固定挡板、微型电机和行星齿轮减速器。
[0031] 本装置通过正、反向旋转传动齿轮副分别驱动同轴反向旋转驱动机构的三爪蝶形圆盘组中的大、小孔径圆盘作同轴反向旋转运动,从而带动剪叉式径向扩张机构作扩展和收缩运动。本装置与现有技术相比,通过上述创新的剪叉式径向扩张机构和同轴反向旋转驱动机构设计,有效解决了现有技术中存在的两个方面的问题:一个是剪叉式径向扩张机构可以解决现有技术的双层叠腿式机构运动到两端极限位置时,容易卡死难以收缩的不足;另一个是同轴反向旋转驱动机构有效减少了现有技术中传动机构中齿轮传动链过长及齿轮装配困难的问题,增加了传动机构的稳定性。
[0032] 上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整,本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限,在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
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