【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性机器人，更具体的说是涉及一种用于微创手术的柔性仿生手臂及其使用方法。
技术介绍
1、柔性仿生手臂能够根据环境障碍物的状况而改变自身形状，对于工作空间狭小的环境以及非结构环境具有独特的适应能力，在微创手术中能够避开神经组织，而且操作简便。近几十年来，医疗手术机器人系统发展极为迅速，传统的刚性医疗手术机器人系统因其自由度少，生物相容性较差不能满足目前的医疗手术需求，随着欧洲stiff-flop机械手概念的提出，人们把目光转移到柔性手臂这一领域，用于微创手术的柔性仿生手臂不仅能够提高手术器械的精度和灵活性，减少患者的创伤风险，加快术后的回复时间，还有望减少医生的经验积累周期。微创手术经历着由腹腔镜手术到单孔手术再到经自然腔道内窥镜手术的术式革新，经自然腔道内窥镜手术是将内窥镜手术机械臂沿着人体的自然腔道(如食道和支气管等)送入人体内部，当其末端到达病灶处时，再将末端手术操作器(如分离钳、抓钳、持针器、剪刀等等)沿内窥镜手术机械臂的内腔通道送达其末端并固定于末端以执行相关手术操作。
2、本专利技术的柔性仿生手臂让医生容易上手并且响应速度快，环境适应性强，在微创手术领域有很大的发展潜力。针对现有的柔性手臂专利中，存在以下问题，1、现有的柔性手臂不能调节多角度、多方向的弯曲，如 cn202120555627.9, 利用驱动绳的拉伸让柔性手臂弯曲，最多能够实现二个方向的弯曲，弯曲方向较少。2、现有的柔性手臂所使用的末端执行器大多数是通过驱动丝或者电机控制末端执行器完成动作，这种末端执行器精度较差且更为笨重，不适配
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术旨在提出一种用于微创手术的柔性仿生手臂，该柔性仿生手臂弯曲角度调节更加方便，能实现平面弯曲到空间弯曲的转换。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种用于微创手术的柔性仿生手臂，包括手术工作模块、仿生手臂模块，所述手术工作模块与仿生手臂模块通过螺纹连接。
4、作为优选，所述仿生手臂模块外表面有一层皱褶结构，避免仿生手臂的径向膨胀。
5、作为优选，所述手术工作模块包括驱动气缸、工作钳和连接组件，所述驱动气缸包括缸体、第一活塞、第二活塞、第一活塞杆、第二活塞杆、中间隔板、前端盖、后端盖，所述第一活塞和第二活塞形状均为半圆形，所述第一活塞杆和第二活塞杆沿着缸体的水平中心线，对称布置在中间隔板的两侧，且两个活塞杆的中心距为缸体直径的1/4，所述中间隔板设有气室连通气孔，所述气室连通气孔的数量为三个，所述中间隔板的上下设有限位挡块，所述后端盖设有缸体左气孔和缸体右气孔，所述缸体前端盖与四个钳子固定杆固接。
6、作为优选，所述工作钳包括上钳嘴、下钳嘴、中间轴、上钳嘴过渡杆、下钳嘴过渡杆、工作钳连接件，所述上钳嘴和下钳嘴通过中间轴实现铰接，所述中间轴两端分别与工作钳连接件固接，所述工作钳连接件的两端分别与钳子固定杆固接。
7、作为优选，所述连接组件包括第一连接组件和第二连接组件，其中第一连接组件包括第一活塞杆连接件和第一过渡杆连接件，所述第一活塞杆连接件与第一活塞杆固接，所述第一过渡杆连接件与上钳嘴过渡杆固接，所述第一活塞杆连接件和第一过渡杆连接件之间铰接，所述第二连接组件包括第二活塞杆连接件和第二过渡杆连接件，所述第二活塞杆连接件与第二活塞杆固接，所述第二过渡杆连接件与下钳嘴过渡杆固接，所述第二活塞杆连接件和第二过渡杆连接件之间铰接。
8、作为优选，所述仿生手臂模块包括第一弯曲模块、第二弯曲模块、第三弯曲模块和弯曲模块连接件，所述每个弯曲模块都由三个相同的气腔组成，所述每个弯曲模块的三个气腔沿周向均匀分布。
9、作为优选，所述柔性仿生手臂模块内部设有柔性模块中心通道。
10、作为优选，所述第一弯曲模块的第一气腔由气腔通道、气室构成，所述气腔通道直接与外部阀门连接，所述第一弯曲模块的第二气腔、第三气腔组成及气腔通道连接方式与第一气腔相同，所述第二弯曲模块的第一气腔由气腔通道、气室和气室连接通道组成，所述气腔通道通过柔性模块中心通道直接与外部阀门连接，所述第二弯曲模块的第二气腔、第三气腔的组成及气腔通道连接方式与气腔相同，所述第三弯曲模块的结构组成及连接方式与第二弯曲模块相同，所述第一弯曲模块和第二弯曲模块通过弯曲模块连接件连接，第一弯曲模块与外圈固接，第二弯曲模块与内圈固接，所述第二弯曲模块和第三弯曲模块的连接方式与第一弯曲模块和第二弯曲模块的连接方式相同，所述第三弯曲模块与手术工作模块固接。
11、作为优选，所述弯曲模块连接件包括外圈、内圈、定位弹簧和定位钢球，所述外圈设有滚道，滚道上均匀分布三个外圈弧形凹槽，所述外圈弧形凹槽半径与定位钢球半径相同，所述内圈周向均匀分布三个内圈弧形凹槽，所述内圈弧形凹槽半径与定位钢球半径相同，所述内圈弧形凹槽底部开有弹簧孔，弹簧孔内装有定位弹簧，所述定位钢球嵌入内圈弧形凹槽内，内圈与外圈构成回转运动副。
12、作为优选，所述的一种用于微创手术的柔性仿生手臂的使用方法，根据柔性仿生手臂进入已知环境的空间为例，所述柔性仿生手臂的使用方法包括以下步骤：
13、步骤一：将柔性仿生手臂水平放置，仿生手臂模块和手术工作模块均未充气；
14、步骤二：仿生手臂模块初进入狭窄空间时第三弯曲模块中的气腔优先充气，随着仿生手臂模块进入，根据空间内的环境决定第三弯曲模块的哪个气腔缓慢充放气达到预弯曲的弯曲角度；
15、步骤三：随着第三弯曲模块进入空间，第二弯曲模块的气腔仿照第三弯曲模块的弯曲过程进入空间，第三弯曲模块根据新的空间环境改变气腔气压或者对其他气腔充放气，改变第三弯曲模块的弯曲方向；
16、步骤四：随着第二弯曲模块进入空间，第一弯曲模块的气腔仿照第二弯曲模块的弯曲过程进入空间，第二弯曲模块仿照步骤三第三弯曲模块的弯曲过程，第三弯曲模块根据新的空间环境做出相应的弯曲改变；
17、步骤五：随着仿生手臂模块进入空间并达到预工作地点，手术工作模块的驱动气缸通过缸体右气孔充气，第二活塞向前运动至限位挡块，第二活塞杆推动下钳嘴顺时针转动，随着第二活塞向前运动，右腔室内部气体从气室连通气孔进入左腔室推动第一活塞向后运动，第一活塞杆向后运动推动上钳嘴逆时针转动，工作钳张开，缸体左气孔充气，第一活塞向前运动至限位挡块，第一活塞杆推动上钳嘴顺时针转动，随着第一活塞向前运动，左腔室内部气体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于微创手术的柔性仿生手臂，包括手术工作模块（1）、仿生手臂模块（2），所述手术工作模块（1）与仿生手臂模块（2）通过螺纹连接；
2.基于权利要求书1所述的一种用于微创手术的柔性仿生手臂，其特征在于所述仿生手臂模块（2）包括第一弯曲模块（21）、第二弯曲模块（22）、第三弯曲模块（23）和弯曲模块连接件（24），所述每个弯曲模块都由三个相同的气腔组成，所述每个弯曲模块的三个气腔沿周向均匀分布；
3.基于权利要求书1所述的一种用于微创手术的柔性仿生手臂，其特征在于所述弯曲模块连接件（24）包括外圈（241）、内圈（242）、定位弹簧（243）和定位钢球（244），所述外圈（241）设有滚道（241-2），滚道上均匀分布三个外圈弧形凹槽（241-1），所述外圈弧形凹槽（241-1）半径与定位钢球（244）半径相同，所述内圈（242）周向均匀分布三个内圈弧形凹槽（242-1），所述内圈弧形凹槽（242-1）半径与定位钢球（244）半径相同，所述内圈弧形凹槽（242-1）底部开有弹簧孔（242-2），弹簧孔（242-2）内装有定位弹簧（243），所述定位钢
4.基于权利要求书1所述的一种用于微创手术的柔性仿生手臂的使用方法，其特征在于：根据柔性仿生手臂进入已知环境的空间为例，所述柔性仿生手臂的使用方法包括以下步骤：
5.根据权利要求书4所述的一种用于微创手术的柔性仿生手臂的使用方法，其特征在于：用户可以调节弯曲模块连接件（24）的内圈（241）和外圈（242）的角度，以达到改变不同弯曲模块中的气腔相对角度的目的，实现仿生手臂（2）平面弯曲到空间弯曲的相互转换，进一步提高仿生手臂模块（2）的环境适应性。
...【技术特征摘要】
1.一种用于微创手术的柔性仿生手臂，包括手术工作模块（1）、仿生手臂模块（2），所述手术工作模块（1）与仿生手臂模块（2）通过螺纹连接；
2.基于权利要求书1所述的一种用于微创手术的柔性仿生手臂，其特征在于所述仿生手臂模块（2）包括第一弯曲模块（21）、第二弯曲模块（22）、第三弯曲模块（23）和弯曲模块连接件（24），所述每个弯曲模块都由三个相同的气腔组成，所述每个弯曲模块的三个气腔沿周向均匀分布；
3.基于权利要求书1所述的一种用于微创手术的柔性仿生手臂，其特征在于所述弯曲模块连接件（24）包括外圈（241）、内圈（242）、定位弹簧（243）和定位钢球（244），所述外圈（241）设有滚道（241-2），滚道上均匀分布三个外圈弧形凹槽（241-1），所述外圈弧形凹槽（241-1）半径与定位钢球（244）半径相同，所述内圈（242）周向均匀分布...
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