形变联动机构制造技术

本发明专利技术涉及医疗器械技术领域，具体地说是一种形变联动机构，包括近端驱动段、联动形变段、远端执行段和执行机构，联动形变段包括柔性中心骨架、联动连接腱、连接件、近端盘和远端盘，柔性中心骨架近端和联动连接腱近端均固连于近端盘上，联动连接腱远端固连于远端盘上，柔性中心骨架远端穿过远端盘后伸入远端执行段中并与执行机构相连，在联动形变段上设有连接件，近端驱动段设有近端驱动腱，且近端驱动腱穿过近端盘后与连接件固连，远端执行段设有远端驱动腱，且远端驱动腱远端固连于执行机构末端，远端驱动腱近端穿过联动形变段和近端驱动段后伸出。本发明专利技术能够实现手术所需的展开空间，不会影响执行机构动作，满足器械形变能力、小尺寸、高负载能力等要求。

Deformation linkage

【技术实现步骤摘要】
形变联动机构
本专利技术涉及医疗器械
，具体地说是一种形变联动机构。
技术介绍
随着科技发展，机器人技术应用越来越广泛，其中将机器人技术应用于医疗外科手术中，可以大大提高手术操作精度和质量，保证手术安全顺利进行，另外也可以改善医生的手术环境，缩短患者的恢复时间。而将机器人技术应用于医疗领域时，如果能够与可在一定空间范围内实现形变的灵巧的微创手术器械相配合，不仅可以扩展微创手术器械的操作范围，达到常规器械在有限手术戳孔下达不到的地方，同时还能够顺应解剖走形，但要实现上述目的，需保证微创手术器械同时具备形变能力、小尺寸、高负载能力等要求，并且还要保证控制精度，现有技术中的机构很难满足上述要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种形变联动机构，利用联动形变段发生形变以实现单孔腔镜术等手术所需的展开空间，并且不会影响远端执行段和执行机构动作，远端执行段和执行机构仍具备高灵活度，能更好地辅助医生完成手术，且整体结构紧凑，满足器械的形变能力、小尺寸、高负载能力等要求。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种形变联动机构，包括近端驱动段、联动形变段、远端执行段和执行机构，其中联动形变段包括柔性中心骨架、联动连接腱、连接件、近端盘和远端盘，柔性中心骨架近端和联动连接腱近端均固连于所述近端盘上，联动连接腱远端固连于所述远端盘上，柔性中心骨架远端穿过所述远端盘后伸入至所述远端执行段中并与所述执行机构末端的连接盘相连，在联动形变段上设有连接件，所述近端驱动段设有多个近端驱动腱，且所述近端驱动腱穿过所述联动形变段的近端盘后与所述连接件固连，所述远端执行段包括多个远端驱动腱，且所述远端驱动腱远端固连于执行机构末端的连接盘上，所述远端驱动腱近端穿过所述联动形变段和近端驱动段后伸出。所述联动形变段设有形变段过渡盘，所述远端执行段上设有执行段过渡盘，所述形变段过渡盘和执行段过渡盘上均设有多个通孔。所述联动形变段上设有密绕弹簧，所述远端驱动腱伸入对应的密绕弹簧后沿着所述密绕弹簧延伸。所述联动连接腱内部设有延伸通道，远端驱动腱沿着对应联动连接腱内部的延伸通道延伸。所述柔性中心骨架设有不同旋向的弹簧层，且所述柔性中心骨架内部中空。所述联动形变段和近端驱动段通过所述连接件连接，且所述近端驱动段、联动形变段和远端执行段外部套设有外骨架。所述外骨架为过渡盘、槽式外骨架、盘式外骨架、弹簧外骨架、弹簧碟片骨架或波纹管外骨架。所述外骨架内设有多个通道。所述执行机构包括旋转座、连接盘、开合推拉杆、开合驱动腱和扭矩鞘管，旋转座可转动地设于连接盘上，且在所述旋转座内设有可移动的开合推拉杆，连接盘与所述柔性中心骨架连接，且在所述柔性中心骨架内设有驱动所述旋转座转动的扭矩鞘管，在所述扭矩鞘管内设有驱动所述开合推拉杆移动的开合驱动腱。所述旋转座内设有滑槽，且所述滑槽内设有滑块，在所述滑块与所述滑槽的槽底之间设有弹簧，所述开合推拉杆后端与所述滑块相抵，且所述开合驱动腱穿过所述滑块和弹簧后与所述开合推拉杆固连。本专利技术的优点与积极效果为：1、本专利技术利用联动形变段发生形变以实现单孔腔镜术等手术所需的展开空间，并且不会影响远端执行段和执行机构动作，远端执行段和执行机构仍具备高灵活度，能更好地辅助医生完成手术。2、本专利技术整体结构紧凑，且能够实现联动形变段复杂的形态变化，具有抗扭特性，并能够保证形变的刚度，减小运动耦合，能够满足对于器械的形变能力、小尺寸、高负载能力等要求。3、本专利技术联动设计实现单孔手术器械在术中的两个自由度方向的展开，并减少手术器械驱动腱的数量，且内部柔性中心骨架具备两个自由度方向上的形变，并且沿轴向不可压缩性特性和绕轴线方向良好的抗扭特性，另外联动形变段可套设不同结构形式的外骨架，使用灵活方便。附图说明图1为本专利技术的结构示意图，图2为图1中本专利技术的局部放大图，图3为图2中的联动形变段结构示意图，图4为图3中的联动形变段采用加长连接件时的示意图，图5为图2中本专利技术伸直时的示意图，图6为图5中的局部放大图，图7为图5中的联动形变段各腱布置示意图，图8为图2中的柔性中心骨架结构示意图，图9为本专利技术的联动形变段设有槽式外骨架时的示意图，图10为图8中的槽式外骨架示意图，图11为本专利技术的联动形变段设有盘式外骨架时的示意图，图12为图11中的盘式外骨架采用的十字交叉盘示意图，图13为图11中的盘式外骨架采用的双球面盘示意图，图14为图11中的盘式外骨架采用的球铰盘示意图，图15为本专利技术的联动形变段设有弹簧外骨架时的示意图，图16为图15中的弹簧外骨架示意图，图17为本专利技术的联动形变段设有弹簧碟片骨架时的示意图，图18为图17中的弹簧碟片骨架采用的蝶形弹簧片示意图，图19为图17中的弹簧碟片骨架采用的波形弹簧片示意图，图20为图3中的过渡盘结构示意图，图21为图1中的执行机构示意图。图22为本专利技术的联动形变段设有波纹管外骨架的示意图，图23为图22中的波纹管外骨架示意图。其中，1为近端驱动段，101为近端驱动腱，102为外罩，2为联动形变段，201为柔性中心骨架，2011为右旋弹簧，2012为左旋弹簧，2013为端板，202为联动连接腱，203为连接件，204为形变段过渡盘，2041为中轴通孔，2042为腱通孔，2043为过渡通孔，205为近端盘，206为远端盘，207为加强腱，208为密绕弹簧,209为驱动变形部，210为联动变形部，3为远端执行段，301为执行段过渡盘，302为远端驱动腱，4为执行机构，401为连接盘，402为开合驱动腱，403为扭矩鞘管，404为旋转座，405为开合推拉杆，406为连杆组件，407为弹簧，408为滑块，5为槽式外骨架，501为骨架外壁，502为第一腱通道，503为内板，504为第一密绕弹簧通道，505为切槽，506为第一中通道，6为盘式外骨架，601为第一中通孔，602为第一密绕弹簧孔，603为第一腱通孔，604为盘表面，7为弹簧外骨架，701为第二中轴通道，702为第二密绕弹簧通道，703为第二腱通道，8为弹簧碟片骨架，801为第二中通孔，802为第二密绕弹簧孔，803为第二腱通孔，804为碟片锥端，805为波谷，806为波峰，9为波纹管，901为骨架通道，902为通道。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1～21所示，本专利技术包括近端驱动段1、联动形变段2和远端执行段3，其中所述联动形变段2包括柔性中心骨架201、联动连接腱202、连接件203、近端盘205和远端盘206，多个联动连接腱202均布于柔性中心骨架201外侧，且所述柔性中心骨架201近端和联动连接腱202近端均固连于所述近端盘205上，所述联动连接腱202远端固连于所述远端盘206上，并且如图2和图5所示，所述柔性中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形变联动机构，其特征在于：包括近端驱动段(1)、联动形变段(2)、远端执行段(3)和执行机构(4)，其中联动形变段(2)包括柔性中心骨架(201)、联动连接腱(202)、连接件(203)、近端盘(205)和远端盘(206)，柔性中心骨架(201)近端和联动连接腱(202)近端均固连于所述近端盘(205)上，联动连接腱(202)远端固连于所述远端盘(206)上，柔性中心骨架(201)远端穿过所述远端盘(206)后伸入至所述远端执行段(3)中并与所述执行机构(4)末端的连接盘(401)相连，在联动形变段(2)上设有连接件(203)，所述近端驱动段(1)设有多个近端驱动腱(101)，且所述近端驱动腱(101)穿过所述联动形变段(2)的近端盘(205)后与所述连接件(203)固连，所述远端执行段(3)包括多个远端驱动腱(302)，且所述远端驱动腱(302)远端固连于执行机构(4)末端的连接盘(401)上，所述远端驱动腱(302)近端穿过所述联动形变段(2)和近端驱动段(1)后伸出。/n

【技术特征摘要】
1.一种形变联动机构，其特征在于：包括近端驱动段(1)、联动形变段(2)、远端执行段(3)和执行机构(4)，其中联动形变段(2)包括柔性中心骨架(201)、联动连接腱(202)、连接件(203)、近端盘(205)和远端盘(206)，柔性中心骨架(201)近端和联动连接腱(202)近端均固连于所述近端盘(205)上，联动连接腱(202)远端固连于所述远端盘(206)上，柔性中心骨架(201)远端穿过所述远端盘(206)后伸入至所述远端执行段(3)中并与所述执行机构(4)末端的连接盘(401)相连，在联动形变段(2)上设有连接件(203)，所述近端驱动段(1)设有多个近端驱动腱(101)，且所述近端驱动腱(101)穿过所述联动形变段(2)的近端盘(205)后与所述连接件(203)固连，所述远端执行段(3)包括多个远端驱动腱(302)，且所述远端驱动腱(302)远端固连于执行机构(4)末端的连接盘(401)上，所述远端驱动腱(302)近端穿过所述联动形变段(2)和近端驱动段(1)后伸出。


2.根据权利要求1所述的形变联动机构，其特征在于：所述联动形变段(2)设有形变段过渡盘(204)，所述远端执行段(3)上设有执行段过渡盘(301)，所述形变段过渡盘(204)和执行段过渡盘(301)上均设有多个通孔。


3.根据权利要求1所述的形变联动机构，其特征在于：所述联动形变段(2)上设有密绕弹簧(208)，所述远端驱动腱(302)伸入对应的密绕弹簧(208)后沿着所述密绕弹簧(208)延伸。


4.根据权利要求1所述的形变联动机构，其特征在于：所述联动连接腱(202)内部设有延伸通道，远端驱动腱(302)沿着对应联动连接腱(202)内部的延伸通道延伸。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，江国豪，周圆圆，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21