无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人专利检索-冠状齿轮差速器传动系统变速箱和齿轮专利检索查询-专利查询网

无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术 机器人

阅读：184发布：2020-05-27

专利汇可以提供无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人，它涉及一种视觉机器人，以解决现有腹腔镜技术通过内窥镜导诊，工作劳动强度大，以及内窥镜视野的范围调整困难，内窥镜还会与手术器械有一定干扰，增加手术难度的问题，它包括壳体、清洁基体和三段轴结构，它还包括悬挂支架、电机、阻尼器、曲柄滑块机构、摄像头模块、无线收发模块、中枢控制电路模块、两个永磁铁、两套可充电电池组、两个固定轴和多个 LED灯；曲柄滑块机构包括驱动轴、曲柄、连杆、滑块、连接杆、导轨、冠状齿轮、直齿轮、第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮。本发明用于腹腔微创手术。，下面是无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人专利的具体信息内容。

权利要求

1.无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人，它包括壳体(12)、清洁基体(13)和三段轴结构(B)，三段轴结构(B)包括第一传动轴(22)、连接轴(21)、第二传动轴(20)和弹簧(26)；
所述第一传动轴(22)为阶梯轴，阶梯轴的台肩处设有限位块(22-2)，所述连接轴(21)包括空心轴(21-1)、实心轴(21-2)和两个立柱键(21-3)，所述空心轴(21-1)的一端为螺旋状端面；空心轴(21-1)的另一端与实心轴(21-2)固接，两个立柱键(21-3)对称设置在实心轴(21-2)的外侧壁上；所述第二传动轴(20)的一端为空心管(20-1)，所述空心管(20-1)上开设有两个键槽(20-2)，所述两个键槽(20-2)对称开设；实心轴(21-2)插装在键槽(20-2)内，第一传动轴(22)的一端插装在空心轴(21-1)内且二者通过限位块(22-2)定位；弹簧(26)设置在第二传动轴(20)内，且弹簧(26)的一端与实心轴(21-2)相抵；
其特征在于：它还包括悬挂支架(1)、电机(2)、阻尼器(3)、曲柄滑块机构(4)、摄像头模块(6)、无线收发模块(7)、中枢控制电路模块(8)、两个永磁铁(9)、两套可充电电池组(10)、两个固定轴(11)和多个 LED灯(5)；
曲柄滑块机构(4)包括驱动轴(4-1)、曲柄(4-2)、连杆(4-3)、滑块(4-4)、连接杆(4-5)、导轨(4-6)、冠状齿轮(4-7)、直齿轮(4-8)、第一圆柱齿轮(4-9)和第二圆柱齿轮(4-10)；
壳体(12)由两个半腔体(12-1)对接而成，悬挂支架(1)的两端的上表面上各镶嵌有一个永磁铁(9)；
其中一个半腔体(12-1)的两端各安装有水平设置的一个固定轴(11)，悬挂支架(1)与两个固定轴(11)连接，阻尼器(25)套装在其中一个固定轴(11)的一端并与其中一个半腔体(12-1)固接；
导轨(4-6)和电机(2)均安装在所述其中一个半腔体(12-1)内，电机(2)的输出端与第一传动轴(22)的另一端连接，冠状齿轮(4-7)安装在第一传动轴(22)上，第一圆柱齿轮(4-9)安装在第二传动轴(20)上，第二圆柱齿轮(4-10)安装在所述其中一个固定轴(11)上，第一圆柱齿轮(4-9)和第二圆柱齿轮(4-10)啮合，直齿轮(4-8)安装在驱动轴(4-1)上，直齿轮(4-8)与冠状齿轮(4-7)啮合，驱动轴(4-1)的上端与曲柄(4-2)的一端连接，曲柄(4-2)的另一端与连杆(4-3)的一端转动连接，连杆(4-3)的另一端与滑块(4-4)转动连接，导轨(4-6)上加工有滑槽(4-11)，滑块(4-4)滑动设置在滑槽(4-11)内，连接杆(4-5)的一端与滑块(4-4)连接，连接杆(4-5)的另一端安装有清洁基体(13)；
其中一个半腔体(12-1)内布置有多个LED灯(5)、摄像头模块(6)、无线收发模块(7)、中枢控制电路模块(8)、曲柄滑块机构(4)和两套可充电电池组(10)；其中一个半腔体(12-1)的底部加工有通孔(12-2)，摄像头模块(6)镶嵌在通孔(12-2)内，摄像头模块(6)的底面上沿摄像头的周向均布安装有多个LED灯(5)；
其中一套可充电电池组(10)给LED灯(5)、电机(2)和中枢控制电路模块(8)供电，剩余一套可充电电池组(10)给摄像头模块(6)供电，中枢控制电路模块(8)通过数据线与无线收发模块(7)连接，摄像头模块(6)通过数据线与无线收发模块(7)连接，中枢控制电路模块(8)用于控制LED灯(5)的亮度及电机(2)的转速和转向。
2.根据权利要求1所述的无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人，其特征在于：滑槽(4-11)为燕尾槽或倒凸形槽。
3.根据权利要求1或2所述的无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人，其特征在于：
所述第一圆柱齿轮(4-9)和第二圆柱齿轮(4-10)均为直齿圆柱齿轮。
4.根据权利要求3所述的无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人，其特征在于：第一圆柱齿轮(4-9)与第二圆柱齿轮(4-10)的传动比为1:1。
5.根据权利要求4所述的无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人，其特征在于：所述悬挂支架(1)包括支撑臂(1-1)和两个连接臂(1-2)，支撑臂(1-1)为I形支撑臂，连接臂(1-2)为[形连接臂，支撑臂(1-1)的两个短臂的上表面上各镶嵌有一个永磁铁(9)，支撑臂(1-1)与两个连接臂(1-2)连接，两个连接臂(1-2)与两个固定轴(11)连接。
6.根据权利要求1、2或5所述的无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人，其特征在于：所述曲柄滑块机构(4)还包括两个轴承(4-12)，曲柄(4-2)的另一端通过轴承(4-12)与连杆(4-3)的一端连接，连杆(4-3)的另一端通过轴承(4-12)与滑块(4-4)连接。
7.根据权利要求6所述的无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人，其特征在于：所述曲柄滑块机构(4)还包括基座(4-13)，基座(4-13)固装在所述其中一个半腔体(12-1)内，导轨(4-6)安装在基座(4-13)上，驱动轴(4-1)的上端穿出基座(4-13)并与曲柄(4-2)连接。

说明书全文

无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术 机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及一种视觉机器人，具体涉及一种腹腔内磁锚定视觉机器人。

背景技术

[0002] 随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，人们对生活质量提出了更高的要求。传统的外科手术由于创伤大、恢复周期长、术后并发症率高，已不再满足人们的要求，微创手术的出现给病人带来了福音。微创外科手术(Minimally Invasive Surgery,MIS)的概念最早是由英国医生John Wickham在1984年提出，即通过微小的切口手术器械伸入到患者病变部位进行手术，由于切口小，对组织损伤小，因此病人恢复周期短、手术质量高、伤疤小且并发症率低，成为腹腔、胸腔和人体其他一些内部手术的优选方案。

[0003] 随着腹腔镜技术的日臻完善，腹腔镜微创手术也日益成熟并得到了广泛的应用，在胆囊切除术、脾脏切除术、食道抗反流安装手术、心肌贲门切开术、结肠切除术、肾切除术、甲状腺切除术等外科手术治疗中取得了成功的应用。现在手术中的腹腔镜主要同时通过导管进入病人体内，医生通过内窥镜观察病人体内环境，不仅增加了医生手术过程中的工作强度，而且内窥镜视野的范围调整起来也有一定难度，同时内窥镜还会与手术器械有一定打干扰，增加了手术的难度。

发明内容

[0004] 本发明是为解决现有腹腔镜技术通过内窥镜导诊，工作劳动强度大，以及内窥镜视野的范围调整困难，内窥镜还会与手术器械有一定干扰，增加手术难度的问题，进而提供一种无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人。

[0005] 本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人包括壳体、清洁基体和三段轴结构，三段轴结构包括第一传动轴、连接轴、第二传动轴和弹簧；

[0006] 所述第一传动轴为阶梯轴，阶梯轴的台肩处设有限位块，所述连接轴包括空心轴、实心轴和两个立柱键，所述空心轴的一端为螺旋状端面；空心轴的另一端与实心轴固接，两个立柱键对称设置在实心轴的外侧壁上；所述第二传动轴的一端为空心管，所述空心管上开设有两个键槽，所述两个键槽对称开设；实心轴插装在键槽内，第一传动轴的一端插装在空心轴内且二者通过限位块定位；弹簧设置在第二传动轴内，且弹簧的一端与实心轴相抵；

[0007] 它还包括悬挂支架、电机、阻尼器、曲柄滑块机构、摄像头模块、无线收发模块、中枢控制电路模块、两个永磁铁、两套可充电电池组、两个固定轴和多个 LED灯；

[0008] 曲柄滑块机构包括驱动轴、曲柄、连杆、滑块、连接杆、导轨、冠状齿轮、直齿轮、第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮；

[0009] 壳体由两个半腔体对接而成，悬挂支架的两端的上表面上各镶嵌有一个永磁铁；

[0010] 其中一个半腔体的两端各安装有水平设置的一个固定轴，悬挂支架与两个固定轴连接，阻尼器套装在其中一个固定轴的一端并与其中一个半腔体固接；

[0011] 导轨和电机均安装在所述其中一个半腔体内，电机的输出端与第一传动轴的另一端连接，冠状齿轮安装在第一传动轴上，第一圆柱齿轮安装在第二传动轴上，第二圆柱齿轮安装在所述其中一个固定轴上，第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮啮合，直齿轮安装在驱动轴上，直齿轮与冠状齿轮啮合，驱动轴的上端与曲柄的一端连接，曲柄的另一端与连杆的一端转动连接，连杆的另一端与滑块转动连接，导轨上加工有滑槽，滑块滑动设置在滑槽内，连接杆的一端与滑块连接，连接杆的另一端安装有清洁基体；

[0012] 其中一个半腔体内布置有多个LED灯、摄像头模块、无线收发模块、中枢控制电路模块、曲柄滑块机构和两套可充电电池组；其中一个半腔体的底部加工有通孔，摄像头模块镶嵌在通孔内，摄像头模块的底面上沿摄像头的周向均布安装有多个LED灯；

[0013] 其中一套可充电电池组给LED灯、电机和中枢控制电路模块供电，剩余一套可充电电池组给摄像头模块供电，中枢控制电路模块通过数据线与无线收发模块连接，摄像头模块通过数据线与无线收发模块连接，中枢控制电路模块用于控制LED灯的亮度及电机的转速和转向。

[0014] 本发明的有益效果是：一、机器人技术在医学领域的推广和应用，给腹腔镜微创手术带来了新的生机，本发明正是为了解决医生在手术过程中获取腹腔内环境的视野信息而设计的。本发明视觉机器人可以通过小孔进入人体腹腔内，然后锚定在腹腔内壁，通过LED灯可以为腹腔内部提供光源，摄像头模块拍摄到手术区域的清晰图像，并通过无线收发模块实时显示到外部显示器上，供医生进行手术时进行观察病人腹腔内部的环境，辅助医生进行手术。

[0015] 二、医生可根据具体情况，调节按钮通过无线发射接收模块控制LED的亮度和电机的转速和转向实现不同的功能。

[0016] 三、机器人整体通过微小创伤完全进入腹腔内，并通过悬挂支架上的永磁铁和体外的永磁铁锚定在腹腔内壁上，减少了对组织的损伤。避免了内窥镜还会与手术器械有一定干扰，增加了手术的难度。

[0017] 四、整个视觉机器人采用无线通讯的方式，机器人和外部之间没有连线，因此增加了机器人活动的灵活性和自由性。

[0018] 五、机器人上的摄像头模块单独供电，避免了LED灯和电机在工作时候电流过大对图像传输的干扰。

[0019] 六、电池组可进行充电，减少了整个机器人的装拆，通过外部充电线接口可直接充电，提高了机器人的工作效率，同时减少装拆等于增加了机器人整体的稳定性。本发明具有照明、摄像和无线传输模块，能够在手术时将腹腔内部视野拍摄并通过无线通讯模块传输出来，同时可通过调整主体的角度调整视场，并通过清洁结构擦拭手术过程中镜头的组织液和水蒸气等。附图说明

[0020] 图1是本发明的立体结构示意图，图2是图1的仰视图，图3是图1的C向视图，图4是图3的右视图，图5是本发明去掉其中一个半腔体后的立体结构示意图，图6是图5的D向视图，图7是本发明去掉另一个半腔体后的立体结构示意图，图8是图7的E向视图，图9是曲柄滑块机构、固定轴和悬挂支架连接的立体结构示意图，图10是曲柄滑块机构的立体结构示意图，图11是三段轴的主视结构示意图，图12是第二传动轴的结构示意图，图13是第一传动轴的结构示意图，图14是连接轴的结构示意图。

具体实施方式

[0021] 具体实施方式一：结合图1-图14说明，本实施方式的无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人包括壳体12、清洁基体13和三段轴结构B，三段轴结构B包括第一传动轴22、连接轴21、第二传动轴20和弹簧26；

[0022] 所述第一传动轴22为阶梯轴，阶梯轴的台肩处设有限位块22-2，所述连接轴21包括空心轴21-1、实心轴21-2和两个立柱键21-3，所述空心轴21-1的一端为螺旋状端面；空心轴21-1的另一端与实心轴21-2固接，两个立柱键21-3对称设置在实心轴21-2的外侧壁上；所述第二传动轴20的一端为空心管20-1，所述空心管20-1上开设有两个键槽20-2，所述两个键槽20-2对称开设；实心轴21-2插装在键槽20-2内，第一传动轴22的一端插装在空心轴21-1内且二者通过限位块22-2定位；弹簧26设置在第二传动轴20内，且弹簧26的一端与实心轴21-2相抵；

[0023] 它还包括悬挂支架1、电机2、阻尼器3、曲柄滑块机构4、摄像头模块6、无线收发模块7、中枢控制电路模块8、两个永磁铁9、两套可充电电池组10、两个固定轴11和多个LED灯5；

[0024] 曲柄滑块机构4包括驱动轴4-1、曲柄4-2、连杆4-3、滑块4-4、连接杆4-5、导轨4-6、冠状齿轮4-7、直齿轮4-8、第一圆柱齿轮4-9和第二圆柱齿轮4-10；

[0025] 壳体12由两个半腔体12-1对接而成，悬挂支架1的两端的上表面上各镶嵌有一个永磁铁9；

[0026] 其中一个半腔体12-1的两端各安装有水平设置的一个固定轴11，悬挂支架1与两个固定轴11连接，阻尼器25套装在其中一个固定轴11的一端并与其中一个半腔体12-1固接；

[0027] 导轨4-6和电机2均安装在所述其中一个半腔体12-1内，电机2的输出端与第一传动轴22的另一端连接，冠状齿轮4-7安装在第一传动轴22上，第一圆柱齿轮4-9安装在第二传动轴20上，第二圆柱齿轮4-10安装在所述其中一个固定轴11上，第一圆柱齿轮4-9和第二圆柱齿轮4-10啮合，直齿轮4-8安装在驱动轴4-1上，直齿轮4-8与冠状齿轮4-7啮合，驱动轴4-1的上端与曲柄4-2的一端连接，曲柄4-2的另一端与连杆4-3的一端转动连接，连杆4-3的另一端与滑块4-4转动连接，导轨4-6上加工有滑槽4-11，滑块4-4滑动设置在滑槽4-11内，连接杆4-5的一端与滑块4-4连接，连接杆4-5的另一端安装有清洁基体13；

[0028] 其中一个半腔体12-1内布置有多个LED灯5、摄像头模块6、无线收发模块7、中枢控制电路模块8、曲柄滑块机构4和两套可充电电池组10；其中一个半腔体12-1的底部加工有通孔12-2，摄像头模块6镶嵌在通孔12-2内，摄像头模块6的底面上沿摄像头的周向均布安装有多个LED灯5；

[0029] 其中一套可充电电池组10给LED灯5、电机2和中枢控制电路模块8供电，剩余一套可充电电池组10给摄像头模块6供电，中枢控制电路模块8通过数据线与无线收发模块7连接，摄像头模块6通过数据线与无线收发模块7连接，中枢控制电路模块8用于控制LED灯5的亮度及电机2的转速和转向。

[0030] 本实施方式的机器人内集成基于PIC的控制电路模块和基于nRF24L01的无线收发模块；本实施方式的基于PIC的控制电路模块与无线收发电路模块连接。无线收发模块用于接收上位机发送的数据并传递给中枢控制电路模块。中枢控制电路模块可采用已有技术的通用控制模块实现控制。

[0031] 本实施方式的可充电电池组优先选用锂电池组，分别为2块100mA 3.7V和2块200mA3.7V的锂电池组成，基于PIC的中枢控制模块主要控制电机的转速和转向及LED灯的亮度，由电池串联供7.4V的电，摄像头模块主要用于拍摄图像并传输到PC机的显示器上，由电池组供3.7V的电。通过接线口可与外部电源连接，在不拆开壳体的同时进行充电。

[0032] 本实施方式的壳体内还安装有两个微型开关15，LED灯5通过胶水粘贴在壳体的型腔内。

[0033] 具体实施方式二：结合图10说明，本实施方式的滑槽4-11为燕尾槽或倒凸形槽。如此设置，便于滑块在滑槽内实现顺畅的滑动，能很好地实现清洁基体对镜头上组织液和水蒸气的擦拭。其它与具体实施方式一相同。

[0034] 具体实施方式三：结合图9和图10说明，本实施方式所述第一圆柱齿轮4-9和第二圆柱齿轮4-10均为直齿圆柱齿轮。使用方便可靠，运行稳定。其它与具体实施方式一或二相同。

[0035] 具体实施方式四：结合图9和图10说明，本实施方式的第一圆柱齿轮4-9与第二圆柱齿轮4-10的传动比为1:1。如此设置，便于完成机器人等比例倾角调节。其它与具体实施方式三相同。

[0036] 具体实施方式五：结合图1说明，本实施方式所述悬挂支架1包括支撑臂1-1和两个连接臂1-2，支撑臂1-1为I形支撑臂，连接臂1-2为[形连接臂，支撑臂1-1的两个短臂的上表面上各镶嵌有一个永磁铁9，支撑臂1-1与两个连接臂1-2连接，两个连接臂1-2与两个固定轴11连接。如此设置，便于机器人整体旋转。其它与具体实施方式四相同。

[0037] 具体实施方式六：结合图7、图9和图10说明，本实施方式所述曲柄滑块机构4还包括两个轴承4-12，曲柄4-2的另一端通过轴承4-12与连杆4-3的一端连接，连杆4-3的另一端通过轴承4-12与滑块4-4连接。如此设置，轴承镶嵌在连杆的形腔内，可减小连杆和曲柄之间的阻力，有利于滑块的移动。其它与具体实施方式一、二或五相同。

[0038] 具体实施方式七：结合图7、图9和图10说明，本实施方式所述曲柄滑块机构4还包括基座4-13，基座4-13固装在所述其中一个半腔体12-1内，导轨4-6安装在基座4-13上，驱动轴4-1的上端穿出基座4-13并与曲柄4-2连接。如此设置，导轨固定稳定可靠，有利于滑块的稳定运行。其它与具体实施方式六相同。

[0039] 工作原理

[0040] 本发明设计了一款可以用于微创手术中为医生提供腹腔内环境视野信息的视觉机器人，本机器人的长度为110mm；该机器人承担了微创手术中医生用的内窥镜的功能。视觉机器人通过人体微小创口进入腹腔内，通过悬挂支架上的永磁铁和体外的用磁铁锚定在腹腔内壁上，通过移动体外的永磁铁可将视觉机器人移动到需要的位置，让后定位，无线收发模块7可接收上级发来的命令，通过中枢控制电路模块8控制电机2的正反转，正传时，电机2带动三段轴结构B的三部分紧密接触，通过圆柱齿轮传动可调整机器人整体与悬挂挂架之间的角度，从而实现视场角度的调整；反转时，由于阻尼器的存在，三段轴的连接轴21、第二传动轴20以及第一传动轴22分离，通过冠状齿轮组带动曲柄滑块机构4实现清洁基体13的运动，清洁基体13主要用于手术过程中镜头上组织液和水蒸气的擦拭，从而提高摄像头拍摄图像的质量。视场调整好以后，摄像头拍摄视野范围内的图像并通过视频的无线收发模块7发射给外部的显示器上，用于辅助医生进行手术。手术过程中，LED灯5的亮度和电机2的转速都可以通过中枢控制电路模块8控制以及相应按钮进行调节。电池组可进行充电，减少了整个机器人的装拆，通过两个充电线接口14可直接充电。

[0041] 三段轴结构B通过第一传动轴22和第二传动轴20来传递不同的运动和动力，第二传动轴20和第一传动轴22之间通过连接轴21连接，第一传动轴22和连接轴21接触的部分是异形面形成的相互配合的齿和槽，螺旋状端面相当于槽，限位块22-2相当于齿。当第一传动轴22顺时针方向转动时，齿与槽啮合，带动连接轴21转动，进而带动第二传动轴20运动，这时，第二传动轴20和第一传动轴22都可以作为传动轴正常工作；当第一传动轴
22逆时针方向转动时，第一传动轴22只能推动连接轴21发生轴向移动，而不能带动连接轴
21一起转动，这时第一传动轴22将作为唯一工作的传动轴。

[0042] 为了实现上述的原理，首先需要在第二传动轴20上设置用于连接轴21的键滑动的立柱键21-3，从而保证连接轴21只能相对于第二传动轴20做轴向移动，而不能发生相对转动。为了保证连接轴与第一传动轴22的接触面紧密贴合，需要设置一个弹簧26。此外，当第一传动轴22逆时针方向转动时，为了克服摩擦力的影响，需要在第二传动轴20上设置适当的阻尼器3，从而避免第二传动轴20在摩擦力作用下发生转动。

[0043] 当电机2顺时针转动时，依次通过第一传动轴22，连接轴，第二传动轴20，齿轮副进行传动，由于固定轴11完全固定，则固定轴11上的第二圆柱齿轮4-10也固定不动，则电机2以及上述的传动零部件只能绕着固定轴11转动，而电机2固定在壳体12上，从而带动了壳体12的转动，视觉机器人也会跟着转动，从而实现了视场倾角调节的功能。当电机2逆时针转动时，由于阻尼器3的存在，需要一定的驱动力矩才能够使壳体12相对于固定轴11转动，而第一传动轴22和连接轴21的特性决定了它反转时只能够传递很小的摩擦力矩，调整阻尼器3的阻力大小，使得阻尼器3阻力大于第二传动轴20的摩擦力矩，则第二传动轴20将不会转动。

标题	发布/更新时间	阅读量
用于在冠状齿轮工件上动力刮削轮齿的动力刮削刀具	2020-05-13	510
一种滚动式搅拌杯	2020-05-17	881
一种家用颈椎按摩保健床头	2020-05-14	456
一种欠驱动精巧传动结构的仿人手	2020-05-18	601
用于车辆的具有渐进式起动装置之传动系统	2020-05-21	516
包括蜗杆及设置有转矩限制器的冠状齿轮组件的齿轮减速器	2020-05-12	176
变速箱	2020-05-14	295
一种用于道路车辆的主传动装置	2020-05-18	545
冠状齿轮的制造装置以及制造方法	2020-05-11	197
用于凝汽器冷却管外穿法涡流检测的探头驱动装置	2020-05-17	233

无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人

无线可充电腹腔内磁锚定视觉手术机器人

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：