胃肠道疾病无创诊疗微型机器人的轴向驱动装置

摘要

一种胃肠道疾病无创诊疗微型机器人的轴向驱动装置，包括：微型机器人支架、滑动设置于微型机器人支架上的轴向牵引套筒、固定设置与微型机器人支架上的线绳驱动装置，其中：线绳驱动装置与轴向牵引套筒相连并通过其中的线绳往复牵动轴向牵引套筒在微型机器人支架上轴向滑动。本装置不仅简化了机器人的结构，提高了运动效率，还提高了装置运行的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种医疗器械领域的技术，具体是一种胃肠道疾病无创诊疗微型机器人的轴向驱动装置。

背景技术

目前，具备自主运动和径向扩张胃肠道功能的胃肠疾病微型仿生肠道机器人已成为当前国际机电及医学工程领域研究的重点。现有的气囊式肠道机器人，其通过模仿尺蠖运动原理来实现机器人在肠道中的运动。该机器人通过气泵对气缸充气和放气，使其来回往复动来实现轴向的伸缩运动，此种方式结构复杂，包含了气泵、气缸以及导气管等；且充气和放气过程时间太长，运动效率比较低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种胃肠道疾病无创诊疗微型机器人的轴向驱动装置，不仅简化了机器人的结构，提高了运动效率，还提高了装置运行的可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：微型机器人支架、滑动设置于微型机器人支架上的轴向牵引套筒、固定设置与微型机器人支架上的线绳驱动装置，其中：线绳驱动装置与轴向牵引套筒相连并通过其中的线绳往复牵动轴向牵引套筒在微型机器人支架上轴向滑动。

所述的微型机器人支架包括：基座以及固定设置于基座上的导杆和挡板，其中：轴向牵引套筒滑动设置于导杆上，线绳驱动装置的两端分别固定设置于挡板和基座上且中部与轴向牵引套筒相连。

所述的线绳驱动装置包括：绕线装置和与之通过线绳相连的导向装置，其中：绕线装置固定设置于挡板或基座上，导向装置固定设置于对应的相对侧，线绳两端设置于绕线装置、中部穿过导向装置且与轴向牵引套筒相连，藉由绕线装置旋转拉动线绳并牵引实现轴向牵引套筒的位移。

所述的导向装置包括：导向轮和支撑轴，其中支撑轴固定于基座上。

所述的轴向牵引套筒与线绳固定连接，通过线绳的拉动来带动套筒沿着导杆运动，相比较于螺母丝杆传动形式中在套筒上攻螺纹与螺杆配合的方式，这种方法更加稳定可靠，且节省空间。

所述的轴向牵引套筒上设有前端扩张机构，该前端扩张机构包括：前端基座、分别设置于前端基座上下侧的第一前挡板和第二前挡板、分别与第一前挡板和第二前挡板转动连接的扩张臂、设置于第二前挡板下方的传动齿轮组、第三前挡板和前端动力装置，其中：前端动力装置与轴向牵引套筒固定连接，传动齿轮组分别与动力装置以及扩张臂相啮合，将轴向运动转换为径向扭矩。

所述的绕线装置通过电机驱动，优选通过带有行星齿轮减速器的电机驱动。

所述的微型机器人支架上优选设有辅助导绳装置，进一步优选两个辅助导绳装置，分别用于导向线绳的两端；该辅助导绳装置包括：导向轮和专用的支撑座。

技术效果

与现有技术相比，本发明采用线绳牵引来实现胃肠道机器人的轴向伸缩运动，解决了气缸式轴向驱动装置的结构复杂，运动效率低的问题，同时也解决了丝杆螺母式轴向驱动装置存在卡死的不足，有效地提高了机构运动的可靠性。同时线绳牵引具有一定的柔性，减小了对肠道安全的威胁。

附图说明

图1为肠道机器人线绳式轴向驱动装置示意图；

图2为关键零部件示意图：

图中：(a)为绕线装置结构示意图，(b)为线绳导向装置示意图；

图3为绕线装置与辅助导绳装置在第二前挡板上的位置布局图；

图4为前端扩张机构结构示意图；

图5为线绳式轴向伸缩机构工作原理示意图；

图中：1前端扩张机构、1-1第一前挡板、1-2前端基座、1-3扩张臂、1-4第二前挡板、1-5传动齿轮组、1-6第三前挡板、1-7前端动力装置、2绕线装置、2-1绕线轮、2-2螺钉、2-3橡胶套筒、3辅助导绳装置、3-1导向轮、3-2支撑座、4第一中间挡板、5第二中间挡板、6轴向牵引套筒、7导杆、8后端动力装置、9线绳、10第三中间挡板、11后端基座、12导向装置。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本装置包括：微型机器人支架、滑动设置于微型机器人支架上的轴向牵引套筒、固定设置与微型机器人支架上的线绳驱动装置，其中：线绳驱动装置与轴向牵引套筒相连并通过其中的线绳往复牵动轴向牵引套筒在微型机器人支架上轴向滑动。

所述的线绳驱动装置包括：带有后端动力装置8的绕线装置2和与之通过线绳相连的导向装置12，其中：绕线装置2设置于第一中间挡板4与第二中间挡板5之间且与后端动力装置8相连，由后端动力装置8驱动转动。

所述的微型机器人支架包括：后端基座11以及固定设置于后端基座11上的导杆7和挡板4、5。

所述的第二中间挡板5上设有辅助导绳装置3，其中：两个导向轮3-1的凹槽方向与线绳9的方向共线，而线绳9与绕线轮2-1内圈圆相切，故两个导向轮3-1的凹槽延长线应与绕线轮内圈圆相切。

所述的导杆8固定在第二中间挡板10和第三中间挡板13之间，起着导向的作用，安装两根是为了确保轴向运动牵引套筒7只能相对于导杆8沿着轴线方向运动。

所述的导向装置12支撑于后端基座11上。

所述的轴向运动牵引套筒6与前端扩张机构1相对固定，同时与线绳9的一段固定，且只能沿着导杆8轴线方向运动。

如图2(a)所示，所述的绕线装置2包括：绕线轮2-1、螺钉2-2以及橡胶套筒2-3。

所述的螺钉2-2通过压紧线绳9一段将其固定在绕线轮2-1上，防止在传动过程中线绳9相对于绕线装置2滑动。

所述的橡胶套筒2-3设置于绕线轮2-1孔中，其既能减少绕线轮上穿线孔刀口状边缘处对线绳的磨损，又能在螺钉2-2与线绳9之间起到缓冲作用，防止螺钉2-2在固定线绳9中对其损坏。

如图2(b)所示，辅助导绳装置3包括：一个导向轮3-1和一个支撑座3-2，其中：导向轮3-1在轴线方向自由转动，而支撑座3-2固定在第二中间挡板5上。

如图3所示，此视图下，导向轮3-1上的凹槽中心线与线绳9共线，并与绕线轮2-1内圈相切，故导向轮3-1的凹槽中心线与绕线轮内圈圆相切。

如图4所示，所述的前端扩张机构1包括：前端基座1-2、分别设置于前端基座1-2上下侧的第一前挡板1-1和第二前挡板1-4、分别与第一前挡板1-1和第二前挡板1-4转动连接的扩张臂1-3、设置于第二前挡板1-4下方的传动齿轮组1-5、第三前挡板1-6和动力装置1-7，其中：传动齿轮组1-5分别与动力装置1-7以及扩张臂1-3相啮合，将轴向运动转换为径向扭矩。

如图5所示，当绕线装置2顺时针旋转，线绳9如图中箭头方向拉动，由于轴向牵引套筒6与前端扩张机构1的动力装置1-7固定连接，与线绳9固定的轴向牵引套筒6则带动前端扩张机构1沿着导杆向上运动(图4中虚线框a处为线绳9与轴向牵引套筒6固定部分)，此时机构轴向伸长；反之，当绕线装置2逆时针旋转，则机构轴向收缩。

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。