传动系统技术方案

传动系统(10)包括第一活塞(12)、第二活塞(14)和调节器活塞(16)。第一活塞(12)接收输入力(F

drive system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传动系统
本专利技术涉及一种传动系统，特别地但不排他地涉及一种用在显微操纵器系统中的液压传动系统。
技术介绍
各种各样工作涉及显微操纵，即以不易于或不可能由人体独立实现的精度对物体进行微尺度操作。例如，许多外科手术涉及显微操作，其中高水平控制的操作物体的能力对于给定程序的成功是关键的。除了显微操作的现有限制之外，采用显微手术技术和设备的主要限制因素是生理性震颤的存在，即由于无意识的肌肉收缩和放松导致的用户的无意识运动。生理性震颤通常不能用肉眼观察到，并且在正常日常生活中影响不大。然而，将认识到，在诸如需要高精确度的显微外科手术的任务期间，这种生理性震颤通常对于程序的成功是至关重要的。随着机器人学技术的发展，已经开发了许多不同的设备和工具，其目的是减少外科手术期间生理性震颤的影响，包括智能显微手术器械和“稳定手”机器人系统。然而，传统设备和技术仍然存在缺点。例如，在外科手术中使用的当前机器人系统完全缺乏或向用户提供非常有限的触觉反馈，使得不能有效且可靠地执行精细的外科手术任务。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种传动系统，包括：一输入活塞，其被配置为接收一输入力；一调节器活塞，其可操作地与所述第一活塞关联并被配置为调节所述输入力；以及一输出活塞，其可操作地与所述第一活塞和所述调节器活塞关联，所述输出活塞被配置为接收所述被调节的输入力并从所述传动系统输出输出力。传动系统的实施例有利地允许输入力与输出力的比例以及所得到的输入活塞和输出活塞的相对运动被缩放，同时还消除或至少减轻施加到输入活塞或以其他方式被包含在施加到输入活塞的输入力中的震颤的影响。因此，传动系统的实施例在外科手术的准确性和安全性方面提供了显著的改进，并且在由于震颤的影响而使得这样的程序先前不可能的情况下，可以允许执行外科手术。在使用中，传动系统可将施加到输入活塞的输入力或运动转换成输出活塞处的较小输出力或运动，调节输入力的能力允许实现输入力和输出力的可变比例；这与被限制为恒定比例的传统系统形成对比。传动系统可配置为通过衰减或降低输入力来调节输入力，以提供输出活塞的减小的输出力和/或减小的位移。然而，将认识到，传动系统可选择地调节输入力，以在需要时提供来自输出活塞的增大的输出力和/或输出活塞的增大的位移。传动系统可以包括或采取流体传动系统的形式，特别地但不排他地是液压传动系统。有利地，通过提供利用不可压缩或基本不可压缩的液压流体(例如液压油)的液压传动系统，在输入活塞处向用户提供来自输出活塞的触觉反馈，而不使用传感器和致动器的复杂系统。因此，用户可以“感觉”施加到输出致动器的任何外力，并相应地调节输入力。例如，实现触觉反馈的能力便于有效且可靠地执行精细的远程或机器人手术任务。传动系统可包括输入致动器。输入活塞可形成输入致动器的一部分。输入致动器可包括用于容纳输入活塞的汽缸。传动系统可包括输出致动器。输出活塞可形成输出致动器的一部分。输出致动器可包括用于容纳输出活塞的汽缸。传动系统可包括控制致动器。调节器活塞可形成控制致动器的一部分。控制致动器可包括用于容纳调节器活塞的汽缸。传动系统可包括腔室。腔室可与输入活塞、输出活塞和调节器活塞连通。腔室可包括用于容纳诸如液压流体的流体的密封腔。传动系统可包括歧管(manifold)。腔室可形成或设置在歧管中。输入致动器、输出致动器、控制致动器和歧管可包括分开的部件。可选地，输入致动器、输出致动器、控制致动器和歧管可以一体地形成。如上所述，调节器活塞可操作地与第一活塞相关联并且配置成调节输入力。施加到调节器活塞的力(“调节器力”)可调节输入力。例如，通过延伸调节器活塞来重新配置控制致动器可以通过减小输入力来调节输入力，从而向输出活塞提供减小的被调节的输入力。可选地或附加地，通过缩回调节器活塞来重新配置控制致动器可以通过增加输入力来调节输入力，从而向输出活塞提供增加的经调节的输入力。传动系统被配置为将输入力与输出力的比例保持在一给定值或值范围。将认识到，输入力与输出力的比例因此可通过重新配置控制致动器、允许输入力与输出力的比例的缩放被改变和/或允许包含在输入力内的震颤的影响被消除、减轻或以其他方式被控制在给定的可接受范围内来向上或向下改变。传动系统可包括配置成移动和/或控制调节器活塞的位移的驱动装置。驱动装置可包括一电机。驱动装置(例如电机)可以不能被反向驱动。有利地，这可以防止可能另外不利地影响显微操纵操作的后冲。电机可以例如包括应变波齿轮驱动器，尽管可以选择其他合适的驱动器。传动系统可包括控制系统、可联接到控制系统或可操作地与控制系统相关联。控制系统可以包括一个或多个传感器。传动系统可包括与输入致动器、输出致动器和控制致动器中的至少一个相关联的一个或多个位置传感器。位置传感器或提供多于一个位置的位置传感器中的至少一个可以是磁传感器。位置传感器或提供多于一个位置的位置传感器中的至少一个可以是线性编码器。在使用中，可以根据感测到的每个致动器的位置来控制控制致动器。传动系统可包括一个或多个压力传感器。一个或多个压力传感器可配置成测量腔室中的流体压力。传动系统可包括配置成测量腔室中的温度的一个或多个温度传感器。根据第二方面，提供了一种包括第一方面的传动系统的装置。所述装置可包括一工具。输出活塞可以联接到该工具上。在使用中，输出致动器可配置为将输出力传递到所述工具。所述工具可包括外科器械，特别地但不排他地包括用于微创或腹腔镜手术的外科器械。根据第三方面，提供了一种方法，包括：提供根据第一方面的传动系统；向所述调节器活塞施加调节力以调节由所述输出活塞接收的所述输入力，从而改变来自所述传动系统的所述输出力。应当理解，上述限定的或下面描述的关于具体实施例的特征可以单独使用或组合使用。附图说明现在将仅参考附图以示例的方式描述这些和其他方面，其中：图1示出了传动系统；图2示出了包括图1的传动系统的显微操纵器设备；图3是图1所示的传动系统的示意性内部视图；以及图4示出了图1所示的传动系统的活塞的示意图。具体实施方式参考附图的图1，传动系统10包括第一活塞12、第二活塞14和调节器活塞16。三个活塞用作传递力的致动器。如图1所示，第一活塞12传递输入力FIN，第二活塞14传递输出力FOUT，并且调节器活塞16传递调节力FACT。传动系统可以通过使用调节力FACT增强输入力FIN来实现震颤消除和运动缩放，从而产生输出力FOUT。通过致动调节器活塞(16)以控制调节力FACT来增强输入力FIN。如图2所示，由第一活塞12传递的输入力FIN可由使用者18本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传动系统，包括：/n一输入活塞，其被配置为接收一输入力；/n一调节器活塞，其可操作地与所述第一活塞关联并被配置为调节所述输入力；以及/n一输出活塞，其可操作地与所述第一活塞和所述调节器活塞关联，所述输出活塞被配置为接收所述被调节的输入力并从所述传动系统输出输出力。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170602 GB 1708807.11.一种传动系统，包括：
一输入活塞，其被配置为接收一输入力；
一调节器活塞，其可操作地与所述第一活塞关联并被配置为调节所述输入力；以及
一输出活塞，其可操作地与所述第一活塞和所述调节器活塞关联，所述输出活塞被配置为接收所述被调节的输入力并从所述传动系统输出输出力。


2.根据权利要求1所述的传动系统，其中，所述传动系统被配置为通过减小或降低所述输入力来调节所述输入力，以提供所述输出活塞的被减小的输出力和/或被减小的位移。


3.根据权利要求1所述的传动系统，其中，所述传动系统被配置为调节所述输入力以在需要时提供来自所述输出活塞的被增大的输出力和/或所述输出活塞的被增大的位移。


4.根据权利要求1、2或3所述的传动系统，其中，所述传动系统包括液压传动系统或采取液压传动系统的形式。


5.根据任一前述权利要求所述的传动系统，包括一输入致动器，其中所述输入活塞形成所述输入致动器的一部分。


6.根据任一前述权利要求所述的传动系统，包括一输出致动器，其中所述输出活塞形成所述输出致动器的一部分。


7.根据任一前述权利要求所述的传动系统，包括一控制致动器，所述调节器活塞形成所述控制致动器的一部分。


8.根据任一前述权利要求所述的传动系统，包括一被配置为与所述输入活塞、所述输出活塞和所述调节器活塞连接的密封腔。


9.根据权利要求8所述的传动系统，其中，所述密封腔形成或设置在所述歧管中。


10.根据任一前述权利要求所述的传动系统，其中，所述传动...

【专利技术属性】
技术研发人员：路易吉·曼菲蒂，
申请(专利权)人：敦提大学，
类型：发明
国别省市：英国;GB