一种基于永磁铁相互作用的肠道检查用微型柔性扩张机构制造技术

本发明专利技术涉及微型肠道检查机器人，具体是一种基于永磁铁相互作用的肠道检查用微型柔性扩张机构。本发明专利技术解决了现有微型肠道检查机器人的扩张机构动作执行效率较低、在扩张过程中使人体感到不适的问题。一种基于永磁铁相互作用的肠道检查用微型柔性扩张机构，包括减速子机构、执行子机构；所述减速子机构包括筒形机箱、步进电机、冠齿轮、承托圆盘、四个轴承座、四个轴承A、四个轴承B、四根转轴、四个直齿轮、四个圆环形永磁铁；四个圆环形永磁铁一一对应地固定装配于四根转轴的侧面；所述执行子机构包括四根波纹管、四个圆盘形永磁铁；四个圆盘形永磁铁一一对应地固定嵌装于四根波纹管的尾端管口内。本发明专利技术适用于微型肠道检查机器人。本发明专利技术适用于微型肠道检查机器人。本发明专利技术适用于微型肠道检查机器人。

【技术实现步骤摘要】
一种基于永磁铁相互作用的肠道检查用微型柔性扩张机构


[0001]本专利技术涉及微型肠道检查机器人，具体是一种基于永磁铁相互作用的肠道检查用微型柔性扩张机构。

技术介绍

[0002]微型肠道检查机器人是一种能够在肠道中主动运动并进行医疗检查的机器人，其被认为是实现肠道疾病微创检查最具前景的器件。作为微型肠道检查机器人的重要组成部分，扩张机构起着撑张肠道和协助驻留的作用。在现有技术条件下，微型肠道检查机器人的扩张机构主要分为两种：第一种扩张机构是通过微型气泵对气囊充气来实现扩张功能，其存在的问题是：由于气囊充气时间较长，导致机构的动作执行时间较长，由此导致机构的动作执行效率较低。第二种扩张机构是通过电机带动连杆来实现扩张功能，其存在的问题是：由于连杆产生的变形为刚性变形，导致机构的扩张方式为刚性扩张，由此导致机构在扩张过程中会对肠道内壁造成较严重的刺激，从而使人体感到不适。基于此，有必要专利技术一种基于永磁铁相互作用的肠道检查用微型柔性扩张机构，以解决现有微型肠道检查机器人的扩张机构动作执行效率较低、在扩张过程中使人体感到不适的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决现有微型肠道检查机器人的扩张机构动作执行效率较低、在扩张过程中使人体感到不适的问题，提供了一种基于永磁铁相互作用的肠道检查用微型柔性扩张机构。
[0004]本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种基于永磁铁相互作用的肠道检查用微型柔性扩张机构，包括减速子机构、执行子机构；所述减速子机构包括筒形机箱、步进电机、冠齿轮、承托圆盘、四个轴承座、四个轴承A、四个轴承B、四根转轴、四个直齿轮、四个圆环形永磁铁；筒形机箱的上端壁中央贯通开设有装配孔A；筒形机箱的下端壁中央贯通开设有装配孔B；筒形机箱的侧壁上部贯通开设有四个沿周向等距排列的装配孔C；步进电机的输出轴朝上，且步进电机的输出轴转动贯穿装配孔A；步进电机的机座下端固定穿设于装配孔B内；冠齿轮固定装配于步进电机的输出轴侧面，且冠齿轮位于筒形机箱外；冠齿轮的齿面朝下；承托圆盘的端面中央贯通开设有装配孔D，且承托圆盘通过装配孔D固定装配于筒形机箱的外侧壁中部；四个轴承座沿周向等距排列固定于承托圆盘的上端面，且四个轴承座的座孔轴线均与筒形机箱的轴线垂直相交；每个轴承座的座孔均为首部细、尾部粗的台阶孔；四个轴承A一一对应地固定装配于四个装配孔C内；四个轴承B一一对应地固定装配于四个轴承座的座孔的细孔内；四根转轴均呈径向设置；四根转轴的首部一一对应地固定穿设于四个轴承A的内圈；四根转轴的尾部一一对应地固定穿设于四个轴承B的内圈；四个直齿轮一一对应地固定装配于四根转轴的侧面，且四个直齿轮均与冠齿轮啮合；四个圆环形永
磁铁一一对应地固定装配于四根转轴的侧面，且四个圆环形永磁铁一一对应地位于四个轴承座的座孔的粗孔内；每个圆环形永磁铁的N极区域和S极区域均呈左右对称设置；相邻两个圆环形永磁铁的相邻磁极区域极性相同；所述执行子机构包括四根波纹管、四个圆盘形永磁铁；四根波纹管均呈径向设置，且四根波纹管的首端一一对应地固定穿设于四个轴承座的座孔的粗孔内；四个圆盘形永磁铁一一对应地固定嵌装于四根波纹管的尾端管口内；每个圆盘形永磁铁的N极区域和S极区域均呈左右对称设置；相邻两个圆盘形永磁铁的相邻磁极区域极性相同。
[0005]工作时，本专利技术一方面可以实现扩张功能和收缩功能，另一方面可以达到平衡状态。具体过程如下：一、扩张功能：步进电机通过冠齿轮驱动四个直齿轮进行转动，四个直齿轮一一对应地通过四根转轴带动四个圆环形永磁铁进行转动，使得四个圆环形永磁铁的N极区域（S极区域）与四个圆盘形永磁铁的N极区域（S极区域）一一正对。此时，在四个圆环形永磁铁的斥力作用下，四个圆盘形永磁铁沿径向扩张，并一一对应地带动四根波纹管进行伸长，由此实现扩张功能，如图5所示。二、收缩功能：步进电机通过冠齿轮驱动四个直齿轮进行转动，四个直齿轮一一对应地通过四根转轴带动四个圆环形永磁铁进行转动，使得四个圆环形永磁铁的S极区域（N极区域）与四个圆盘形永磁铁的N极区域（S极区域）一一正对。此时，在四个圆环形永磁铁的吸力作用下，四个圆盘形永磁铁沿径向收缩，并一一对应地带动四根波纹管进行缩短，由此实现收缩功能，如图6所示。三、平衡状态：步进电机通过冠齿轮驱动四个直齿轮进行转动，四个直齿轮一一对应地通过四根转轴带动四个圆环形永磁铁进行转动，使得四个圆环形永磁铁的磁极区域与四个圆盘形永磁铁的磁极区域交叉相对。此时，四个圆盘形永磁铁既不沿径向扩张也不沿径向收缩，四根波纹管既不进行伸长也不进行缩短，由此达到平衡状态，如图7所示。
[0006]基于上述过程，与现有微型肠道检查机器人的扩张机构相比，本专利技术所述的一种基于永磁铁相互作用的肠道检查用微型柔性扩张机构通过永磁铁相互作用实现了扩张功能，由此具备了如下优点：其一，与第一种扩张机构相比，本专利技术的动作执行时间更短，因此其动作执行效率更高。其二，与第二种扩张机构相比，本专利技术的扩张方式为柔性扩张，因此其在扩张过程中有效减少了对肠道内壁的刺激，从而使人体更加舒适。
[0007]本专利技术结构合理、设计巧妙，有效解决了现有微型肠道检查机器人的扩张机构动作执行效率较低、在扩张过程中使人体感到不适的问题，适用于微型肠道检查机器人。
附图说明
[0008]图1是本专利技术的结构示意图。
[0009]图2是本专利技术的工作状态参考图。
[0010]图3是本专利技术中减速子机构的结构示意图。
[0011]图4是本专利技术中执行子机构的结构示意图。
[0012]图5是本专利技术实现扩张功能的原理示意图。
[0013]图6是本专利技术实现收缩功能的原理示意图。
[0014]图7是本专利技术达到平衡状态的原理示意图。
[0015]图中：101
‑
筒形机箱，102
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步进电机，103
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冠齿轮，104
‑
承托圆盘，105
‑
轴承座，
106
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轴承A，107
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轴承B，108
‑
转轴，109
‑
直齿轮，110
‑
圆环形永磁铁，201
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波纹管，202
‑
圆盘形永磁铁。
具体实施方式
[0016]一种基于永磁铁相互作用的肠道检查用微型柔性扩张机构，包括减速子机构、执行子机构；所述减速子机构包括筒形机箱101、步进电机102、冠齿轮103、承托圆盘104、四个轴承座105、四个轴承A106、四个轴承B107、四根转轴108、四个直齿轮109、四个圆环形永磁铁110；筒形机箱101的上端壁中央贯通开设有装配孔A；筒形机箱101的下端壁中央贯通开设有装配孔B；筒形机箱101的侧壁上部贯通开设有四个沿周向等距排列的装配孔C；步进电机102的输出轴朝上，且步进电机102的输出轴转动贯穿装配孔A；步进电机102的机座下端固定穿设于装配孔B内；冠齿轮103固定装配于步进电机102的输出轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于永磁铁相互作用的肠道检查用微型柔性扩张机构，其特征在于：包括减速子机构、执行子机构；所述减速子机构包括筒形机箱（101）、步进电机（102）、冠齿轮（103）、承托圆盘（104）、四个轴承座（105）、四个轴承A（106）、四个轴承B（107）、四根转轴（108）、四个直齿轮（109）、四个圆环形永磁铁（110）；筒形机箱（101）的上端壁中央贯通开设有装配孔A；筒形机箱（101）的下端壁中央贯通开设有装配孔B；筒形机箱（101）的侧壁上部贯通开设有四个沿周向等距排列的装配孔C；步进电机（102）的输出轴朝上，且步进电机（102）的输出轴转动贯穿装配孔A；步进电机（102）的机座下端固定穿设于装配孔B内；冠齿轮（103）固定装配于步进电机（102）的输出轴侧面，且冠齿轮（103）位于筒形机箱（101）外；冠齿轮（103）的齿面朝下；承托圆盘（104）的端面中央贯通开设有装配孔D，且承托圆盘（104）通过装配孔D固定装配于筒形机箱（101）的外侧壁中部；四个轴承座（105）沿周向等距排列固定于承托圆盘（104）的上端面，且四个轴承座（105）的座孔轴线均与筒形机箱（101）的轴线垂直相交；每个轴承座（105）的座孔均为首部细、尾部粗的台阶孔；四个轴承A（106）一一对应地固定装配于四个装配孔C内；四个轴承B（107...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晋阳，周锦山，高晨，黄鹏，田思雨，张增磊，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：