柔性连续体引导装置和柔性连续体机器人制造方法及图纸

本发明专利技术涉及医疗设备技术领域，提供一种柔性连续体引导装置和柔性连续体机器人，所述柔性连续体引导装置包括：安装支架；多个旋转关节，多个旋转关节沿旋转关节的长度方向依次首尾转动连接；至少一个连接架，每一连接架对应连接于一个旋转关节的一侧，旋转架被配置为能够供柔性连续体活动穿设于其中；机械臂，包括多个依次首尾转动连接的旋转臂，机械臂的近端和靠近柔性连续体近端的旋转关节分别连接于安装支架，机械臂的远端和靠近柔性连续体远端的旋转关节连接。该柔性连续体引导装置能够使柔性连续体机器人在递送方向上的动力准确的通过柔性连续体传递到末端执行装置，提高机器人的控制精度。人的控制精度。人的控制精度。

【技术实现步骤摘要】
柔性连续体引导装置和柔性连续体机器人


[0001]本专利技术涉及医疗设备
，尤其涉及一种柔性连续体引导装置和柔性连续体机器人。

技术介绍

[0002]柔性连续体机构广泛应用于经人体自然腔道或微创开口的介入检查与治疗，其是由操作手柄、柔性连续体与末端执行装置构成的系统。通过操作手柄，可使柔性连续体自由弯折，以将位于其末端的执行装置递送到腹腔内狭小空间进行内部观察或操作。由于柔性连续体器械的操作难度大，且工作环境往往伴随电离辐射，给医生带来了巨大挑战，因此目前具有多项研究聚焦于不同种类柔性连续体的机器人化，以此实现远程或智能化辅助的器械操作。
[0003]相关技术中，在末端执行装置中设置递送电机，以保证动力能够准确作用在末端执行装置上，这使得系统的驱动结构复杂且分散。而为了保持机器人的紧凑性和控制系统一体化，将递送控制结构集中在手柄部分，这又导致机器人在递送方向上的动力往往难以直接传递到末端执行装置，降低了机器人的控制精度与适用性。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种柔性连续体引导装置和柔性连续体机器人，用以解决现有技术中柔性连续体机器人在递送方向上的动力往往难以直接传递到末端执行装置的问题。
[0005]本专利技术提供一种柔性连续体引导装置，包括：
[0006]安装支架；
[0007]多个旋转关节，多个所述旋转关节沿所述旋转关节的长度方向依次首尾转动连接；
[0008]至少一个连接架，每一所述连接架对应连接于一个所述旋转关节的一侧，所述旋转架被配置为能够供柔性连续体活动穿设于其中；
[0009]机械臂，包括多个依次首尾转动连接的旋转臂，所述机械臂的近端和靠近所述柔性连续体近端的所述旋转关节分别连接于所述安装支架，所述机械臂的远端和靠近所述柔性连续体远端的所述旋转关节连接。
[0010]根据本专利技术提供的一种柔性连续体引导装置，所述旋转关节具有前级关节部和后级关节部，每一所述旋转关节的所述前级关节部与相邻的另一个所述旋转关节的后级关节部转动连接，所述前级关节部和所述后级关节部的转动轴线相互正交。
[0011]根据本专利技术提供的一种柔性连续体引导装置，所述连接架包括：
[0012]一级旋转架，转动连接于所述旋转关节；
[0013]二级旋转架，转动连接于所述一级旋转架，所述二级旋转架设有用于穿设所述柔性连续体的导孔；
[0014]其中，所述一级旋转架相对所述旋转关节的第一转动轴线及所述二级旋转架相对
所述一级旋转架的第二转动轴线相互垂直，所述第一转动轴线与对应的所述旋转关节的轴线垂直，所述第二转动轴线与所述导孔的轴线垂直。
[0015]根据本专利技术提供的一种柔性连续体引导装置，所述连接架还包括：
[0016]万向球，至少三个所述万向球滚动设置于所述导孔的孔壁，并沿所述导孔的周向分布，所述万向球用于与所述柔性连续体滚动接触。
[0017]根据本专利技术提供的一种柔性连续体引导装置，所述连接架还包括：
[0018]连接组件，每一所述万向球通过所述连接组件连接于所述二级旋转架，所述连接组件包括螺纹连接件和螺母，所述万向球设于所述螺纹连接件的一端，所述螺纹连接件穿设于所述二级旋转架并通过所述螺母连接于所述二级旋转架。
[0019]根据本专利技术提供的一种柔性连续体引导装置，所述二级旋转架包括：
[0020]支座和盖体，所述支座与所述一级旋转架转动连接，所述盖体的第一端与所述支座的第一端转动连接，所述盖体的第二端与所述支座的第二端可拆卸连接，所述支座和所述盖体之间限定出所述导孔。
[0021]根据本专利技术提供的一种柔性连续体引导装置，所述连接架还包括：
[0022]轴套，所述支座的第二端通过第二转轴与所述一级旋转架转动连接，所述轴套沿其轴向活动套设于所述第二转轴；所述盖体的第二端设有限位部，在所述支座的第二端和所述盖体的第二端连接的情况下，所述轴套能够套设于所述限位部和所述第二转轴的外侧以限制所述盖体相对所述支座转动。
[0023]根据本专利技术提供的一种柔性连续体引导装置，所述一级旋转架包括：
[0024]第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂的一端和所述第二连接臂的一端相互连接以限定出装配孔，所述旋转关节上设置有中间连接件，所述装配孔与所述中间连接件转动连接；所述二级旋转架分别与所述第一连接臂的另一端和所述第二连接臂的另一端转动连接。
[0025]根据本专利技术提供的一种柔性连续体引导装置，所述连接架还包括：
[0026]卡箍，每一所述一级旋转架通过所述卡箍连接于所述旋转关节，所述卡箍抱设在对应的所述旋转关节的外侧，所述一级旋转架与对应的所述卡箍转动连接。
[0027]根据本专利技术提供的一种柔性连续体引导装置，所述机械臂与所述安装支架转动连接，以形成由所述机械臂的近端向远端依次分布的第一摆动关节、第一转动关节、第二摆动关节、第三摆动关节、第二转动关节和第四摆动关节；
[0028]所述第一摆动关节的旋转轴线与所述第一转动关节的旋转轴线平行，所述第二摆动关节的旋转轴线与所述第一转动关节的旋转轴线相互垂直，所述第三摆动关节的旋转轴线与所述第二摆动关节的旋转轴线相互平行，所述第二转动关节的旋转轴线与所述第三摆动关节的旋转轴线相互垂直，所述第四摆动关节的旋转轴线与所述第二转动关节的旋转轴线垂直。
[0029]本专利技术还提供一种柔性连续体机器人，包括：操作手柄、柔性连续体、末端执行装置和上述任一种柔性连续体引导装置；所述柔性连续体穿设于所述连接架，并连接于所述操作手柄和所述末端执行装置之间。
[0030]本专利技术提供的柔性连续体引导装置和柔性连续体机器人，通过设置多个旋转关节，将多个旋转关节沿柔性连续体的递送方向依次首尾转动连接形成关节链，并在旋转关
节上设置用于穿设柔性连续体的连接架，形成对柔性连续体的路径引导机构。通过有限样本点定点控制、柔性连续体自身刚性以及与关节链并联的机械臂实现对路径引导机构和柔性连续体的位置约束。当需要调整柔性连续体末端位置时，可利用机械臂调整关节链远端的位置，从而改变关节链的空间姿态，实现对柔性连续体中间路径的调整。该柔性连续体引导装置能够使柔性连续体机器人在递送方向上的动力准确的通过柔性连续体传递到末端执行装置，提高机器人的控制精度。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术提供的柔性连续体引导装置与柔性连续体机构的安装结构示意图；
[0033]图2是图1中圈示的A部的局部放大图；
[0034]图3是本专利技术提供的柔性连续体引导装置中的旋转关节的结构示意图；
[0035]图4是本专利技术提供的柔性连续体引导装置中的旋转架和连接件连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性连续体引导装置，其特征在于，包括：安装支架；多个旋转关节，多个所述旋转关节沿所述旋转关节的长度方向依次首尾转动连接；至少一个连接架，每一所述连接架对应连接于一个所述旋转关节的一侧，所述旋转架被配置为能够供柔性连续体活动穿设于其中；机械臂，包括多个依次首尾转动连接的旋转臂，所述机械臂的近端和靠近所述柔性连续体近端的所述旋转关节分别连接于所述安装支架，所述机械臂的远端和靠近所述柔性连续体远端的所述旋转关节连接。2.根据权利要求1所述的柔性连续体引导装置，其特征在于，所述旋转关节具有前级关节部和后级关节部，每一所述旋转关节的所述前级关节部与相邻的另一个所述旋转关节的后级关节部转动连接，所述前级关节部和所述后级关节部的转动轴线相互正交。3.根据权利要求1所述的柔性连续体引导装置，其特征在于，所述连接架包括：一级旋转架，转动连接于所述旋转关节；二级旋转架，转动连接于所述一级旋转架，所述二级旋转架设有用于穿设所述柔性连续体的导孔；其中，所述一级旋转架相对所述旋转关节的第一转动轴线及所述二级旋转架相对所述一级旋转架的第二转动轴线相互垂直，所述第一转动轴线与对应的所述旋转关节的轴线垂直，所述第二转动轴线与所述导孔的轴线垂直。4.根据权利要求3所述的柔性连续体引导装置，其特征在于，所述连接架还包括：万向球，至少三个所述万向球滚动设置于所述导孔的孔壁，并沿所述导孔的周向分布，所述万向球用于与所述柔性连续体滚动接触。5.根据权利要求4所述的柔性连续体引导装置，其特征在于，所述连接架还包括：连接组件，每一所述万向球通过所述连接组件连接于所述二级旋转架，所述连接组件包括螺纹连接件和螺母，所述万向球设于所述螺纹连接件的一端，所述螺纹连接件穿设于所述二级旋转架并通过所述螺母连接于所述二级旋转架。6.根据权利要求3所述的柔性连续体引导装置，其特征在于，所述二级旋转架包括：支座和盖体，所述支座与所述一级旋转架转动连接，所述盖体的第一端与所述支座的第一端转动连接，所述盖体的第二端与所述支座的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢亿平，侯西龙，王双翌，
申请(专利权)人：中国科学院香港创新研究院人工智能与机器人创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：