本发明专利技术公开了一种医用主动式连续型内窥镜机器人。连续型内窥镜机器人由多个连续弯曲组件组成，每个连续弯曲组件又由多个连续弯曲关节组成，每个连续弯曲关节可实现曲率相同的弯曲动作，每个连续弯曲组件由3个伺服电机驱动，3个伺服电机通过带有不同直径凹槽的驱动轮带动驱动绳同步控制多个连续弯曲关节进行同步弯曲动作。在进行内窥镜检查时，机器人采用理想路径结合视觉导航与接触力反馈实施修正路径来进行自动检查，可实现全自动内窥镜检查。本发明专利技术通过同步控制多个连续节点动作，从而实现高精度的连续弯曲动作，解决传统欠驱动连续机器人可控性差、控制精度低的难题。控制精度低的难题。控制精度低的难题。
【技术实现步骤摘要】
一种医用主动式连续型内窥镜机器人
[0001]本专利技术涉及一种连续型机器人，尤其涉及一种医用主动式连续型内窥镜机器人。
技术介绍
[0002]据世界卫生组织国际癌症研究机构于2022年发布的全球最新癌症负担数据显示结肠癌带来的健康威胁日益严重，其发病率和死亡率逐年上升。结肠镜检查是目前消化道疾病诊断和治疗等主要方法之一，在结直肠癌的发现和治疗中起关键性作用。但由于结肠镜检查时一种侵入性操作，而目前软管式结肠镜不具有主动弯曲能力，被动式内窥镜机器人则依靠肠道生理蠕动被动行走，均不具有可控定位检查和执行微创手术等能力，可能导致消化道出血、穿孔、腹痛等一系列并发症，从而给患者带来巨大痛苦，导致腹痛、消化道出血，甚至穿孔，如不能及时发现和治疗可引起感染性休克、危及生命，并导致医疗纠纷。传统连续型机器人多为欠驱动设计，2个或3个伺服电机同时控制多个弯曲关节，存在关节不受控、运动平顺性差、控制精度低的缺点。
技术实现思路
[0003]针对现有医疗内窥镜机器人存在欠驱动、灵活性差、可控性差、控制精度低、弯曲半径较大，从而容易导致内镜检查效率低、被检人员体验差、检查过程自动化程度低的问题，即传统内窥镜和主、被动内窥镜机器人的缺点，本专利技术提供了一种采用连续体型结构的结肠内窥镜机器人。连续型内窥镜机器人为一种仿生机器人，其结构为仿照蛇的运动机理而设计的连续弯曲型结构，通过设有不同直径凹槽的驱动轮带动多根驱动绳按不同线速度动作，从而实现同步控制多个弯曲节点动作，每个连续弯曲关节可实现曲率相同的弯曲动作，其优点在于可通过较少的伺服电机实现高精度作业。该机器人具有优良的弯曲特性、可以柔顺而灵活地改变自身的形状，对管道、肠腔等工作空间狭小的非结构环境具有独特的适应能力，从而减少结肠镜检查造成的痛苦，改变现有内窥镜机器人在肠道内移动速度慢、在弯道处易出现折叠现象而无法前行的问题。连续型内窥镜机器人为一种仿生机器人，其结构为仿照蛇的运动机理而设计的连续弯曲型结构。
[0004]本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是：
[0005]本专利技术包括连续型内窥镜本体、驱动模块和水平滑台；
[0006]连续型内窥镜本体的控制端固定安装在驱动模块中，驱动模块固定安装在水平滑台上，驱动模块在水平滑台上滑动，使得连续型内窥镜本体的操作端前后推动。
[0007]所述连续型内窥镜本体包括多个连续弯曲组件、驱动绳组、内窥镜执行组件、医用橡胶套管；每个连续弯曲组件均与对应的驱动绳组的一端固定连接，每个驱动绳组的另一端向驱动模块方向穿过至少一个连续弯曲组件后与驱动模块相连，多个连续弯曲组件依次铰接后形成内窥镜臂，医用橡胶套管包覆在内窥镜臂外；内窥镜臂轴向中空，内窥镜执行组件沿轴向设置在内窥镜臂内，内窥镜执行组件的操作端设置在内窥镜臂远离驱动模块的一端部，内窥镜执行组件的控制端沿轴向穿过内窥镜臂内后与驱动模块相连。
[0008]所述内窥镜执行组件包括摄像机、光源、水气通道和器械通道；摄像机、光源、水气通道和器械通道分别间隔布置在内窥镜臂内。
[0009]每个所述连续弯曲组件均由多个连续弯曲关节依次铰接组成，每个连续弯曲关节靠近操作端的一端均与对应的多根驱动绳的一端固定连接，多根驱动绳的另一端向驱动模块方向穿过至少一个连续弯曲关节后与驱动模块相连，与每个连续弯曲关节相连的多根驱动绳沿圆周间隔地布置，每个连续弯曲组件中所有的驱动绳组成对应的驱动绳组；在连续弯曲组件中靠近驱动模块的连续弯曲关节截面中，多个连续弯曲关节对应的多根驱动绳设置在关节截面的多条径向线上，径向线的数量和与每个连续弯曲关节相连的驱动绳数量相同，每条径向线上的驱动绳数量与连续弯曲关节的数量相同。
[0010]所述每个连续弯曲关节由多个最小弯曲关节依次相连组成，靠近操作端的最小弯曲关节与对应的多根驱动绳固定连接；
[0011]每个最小弯曲关节结构相同，均包括关节盘、接环、连接耳、铆钉和接触压力传感器；关节盘的外圆周侧面沿圆周间隔地设置有多个连接耳，每个连接耳的一端与关节盘固定连接，每个连接耳的另一端通过铆钉与接环铰接，使得关节盘与接环铰接，相连两个连接耳之间的关节盘外圆周侧面中还固定安装有至少一个接触压力传感器；相连两个最小弯曲关节之间也通过连接耳、铆钉进行铰接，每个关节盘中开设有多圈通孔环，通孔环由多个沿圆周等间隔布置的通孔组成，每根驱动绳固定安装在关节盘对应的通孔中或者穿设在对应的通孔中。
[0012]所述驱动模块包括导向模块、驱动轮、伺服电机、电机安装板、电机控制器、前安装罩和后安装罩；
[0013]前安装罩和后安装罩的内部设置有电机安装板，内窥镜臂的控制端穿过前安装罩后与导向模块固定连接，导向模块固定安装在电机安装板的中部，导向模块外缘的电机安装板上沿圆周间隔地固定安装有多个驱动轮，多个驱动轮分别与对应的伺服电机同轴连接，每个伺服电机均与电机控制器相连；
[0014]每个驱动轮的结构相同，每个驱动轮上开设有多圈不同直径的槽，每个连续弯曲组件与多个驱动轮相连，驱动轮的数量与当前连续弯曲组件中每个连续弯曲关节对应的驱动绳数量相同；每个连续弯曲组件中，在同一条径向线上的驱动绳经导向模块后分别绕制在同一个驱动轮中不同直径的槽，在不同径向线上的驱动绳经导向模块后分别绕制在对应的多个驱动轮中，沿操作端到控制端布置的多个连续弯曲关节对应驱动绳绕制在驱动轮的槽直径依次减小，使得每个驱动轮的驱动同时带动当前连续弯曲组件中多个连续弯曲关节对应驱动绳运动，进而带动当前连续弯曲组件的多个连续弯曲关节同时沿对应角度弯曲，实现独立控制每个连续弯曲组件的弯曲运动，最终控制整个内窥镜臂的弯曲运动。
[0015]所述伺服电机与驱动轮的数量相同，是连续弯曲组件数量与每个连续弯曲关节对应的驱动绳数量的乘积。
[0016]所述每个驱动轮上的槽数与每个连续弯曲组件内的连续弯曲关节的数量相同。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]本专利技术通过同步控制多个连续节点动作，从而实现高精度的连续弯曲动作，解决传统欠驱动连续机器人可控性差、控制精度低的难题。进行内窥镜检查时，机器人采用理想路径结合视觉导航与接触力反馈实施修正路径来进行自动检查，利用内窥镜高精度连续弯
曲动作实现高精度的路径跟踪，尽可能的降低肠道壁对内窥镜本体的接触力，从而减轻被检者的不适，提高了内镜检查的自动化程度。
附图说明
[0019]图1是本专利技术一个实施例的整体示意图；
[0020]图2是本专利技术内窥镜执行组件一个实施例的示意图；
[0021]图3是本专利技术一个连续弯曲关节实施例的示意图；
[0022]图4是本专利技术中连续弯曲组件及其对应驱动装置的示意图；
[0023]图5是本专利技术一个最小弯曲关节实施例的示意图；
[0024]图6是本专利技术一个驱动机构实施例的示意图；
[0025]图7为本专利技术中连续弯曲组件的放大示意图。
[0026]图中：连续型内窥镜本体101、驱动模块102、水平滑台103；内窥镜执行组件201本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种医用主动式连续型内窥镜机器人，其特征在于，包括连续型内窥镜本体(101)、驱动模块(102)和水平滑台(103)；连续型内窥镜本体(101)的控制端固定安装在驱动模块(102)中，驱动模块(102)固定安装在水平滑台(103)上，驱动模块(102)在水平滑台(103)上滑动，使得连续型内窥镜本体(101)的操作端前后推动。2.根据权利要求1所述的一种医用主动式连续型内窥镜机器人，其特征在于，所述连续型内窥镜本体(101)包括多个连续弯曲组件(401)、驱动绳组、内窥镜执行组件(201)、医用橡胶套管(206)；每个连续弯曲组件(401)均与对应的驱动绳组的一端固定连接，每个驱动绳组的另一端向驱动模块(102)方向穿过至少一个连续弯曲组件(401)后与驱动模块(102)相连，多个连续弯曲组件(401)依次铰接后形成内窥镜臂，医用橡胶套管(206)包覆在内窥镜臂外；内窥镜臂轴向中空，内窥镜执行组件(201)沿轴向设置在内窥镜臂内，内窥镜执行组件(201)的操作端设置在内窥镜臂远离驱动模块(102)的一端部，内窥镜执行组件(201)的控制端沿轴向穿过内窥镜臂内后与驱动模块(102)相连。3.根据权利要求1所述的一种医用主动式连续型内窥镜机器人，其特征在于，所述内窥镜执行组件(201)包括摄像机(202)、光源(203)、水气通道(204)和器械通道(205)；摄像机(202)、光源(203)、水气通道(204)和器械通道(205)分别间隔布置在内窥镜臂内。4.根据权利要求2所述的一种医用主动式连续型内窥镜机器人，其特征在于，每个所述连续弯曲组件(401)均由多个连续弯曲关节依次铰接组成，每个连续弯曲关节靠近操作端的一端均与对应的多根驱动绳(302)的一端固定连接，多根驱动绳(302)的另一端向驱动模块(102)方向穿过至少一个连续弯曲关节后与驱动模块(102)相连，与每个连续弯曲关节相连的多根驱动绳(302)沿圆周间隔地布置，每个连续弯曲组件(401)中所有的驱动绳(302)组成对应的驱动绳组；在连续弯曲组件(401)中靠近驱动模块(102)的连续弯曲关节截面中，多个连续弯曲关节对应的多根驱动绳(302)设置在关节截面的多条径向线上，径向线的数量和与每个连续弯曲关节相连的驱动绳(302)数量相同，每条径向线上的驱动绳(302)数量与连续弯曲关节的数量相同。5.根据权利要求4所述的一种医用主动式连续型内窥镜机器人，其特征在于，所述每个连续弯曲关节由多个最小弯曲关节(301)依次相连组成，靠近操作端的最小弯曲关节(301)与对应的多根驱动绳(302)固定连接；每个最小弯曲关节(301)结构相同，均包括关节盘(501)、接环(502)、连接耳(503)、铆钉(504)和接触压力传感器(505)；关节盘(501)的外圆周侧面沿圆周间隔地设置有...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亦凯，郑超，王程，于翔，王声遥，周巧，谢怡，戴思奇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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