【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种活检机器人。
技术介绍
1、自胶囊内窥镜机器人问世以来，胶囊内窥镜机器人在胃肠道检查和治疗领域占据了十分重要的份额；胶囊机器人是一种胶囊状装置，按功能和集成度的不同，由不同的功能模块组成，这些功能模块主要有相机模块、驱动模块、活检模块和锚定模块；此外还包括电源模块、信号发射模块、控制模块和胶囊外壳等等；与现有内窥镜的侵入式检查不同，胶囊机器人因为其较小的体积可被患者吞服，从而进入消化道；在内部驱动装置或外部驱动装置的驱动下，胶囊机器人能在消化道内部移动，并利用相机模块捕获消化道内壁的图像信息，然后利用信号发射模块将捕获到的图片信息传输至外部的信号接收装置，从而实现对消化道的无线检查和疾病诊断；这种检查方式避免了侵入式检查给患者造成的巨大痛苦，同时胶囊机器人也可以检查到许多内窥镜由于长度限制而无法到达的区域；此外采用胶囊机器人进行消化道检查，还具有操作简单、视野范围大、无交叉感染，以及无需使用麻醉剂的优点；无线胶囊内窥镜可以作为胃肠道检查和治疗领域的新兴方法，有着光明的发展前景，被认为是内窥镜诊疗领域的重要研究方向。
2、虽然胶囊机器人相较于现有内窥镜拥有诸多优点，但现阶段的胶囊机器人仍然存在一些不足之处，这些不足主要包括以下几个方面：
3、1、现有胶囊机器人主动运动能力较弱。目前，大部分商用胶囊机器人只能依靠自身重力和消化道的蠕动被动地改变自身位置；这种被动运动的特性使得胶囊机器人的运动速度慢，检查时间长；同时，由于消化道的蠕动的随机性，使得胶囊机器人的位置和姿态难以控制，容易出现漏诊的
4、2、缺乏活检功能。由于体积的限制，现有的胶囊机器人难以集成多个功能模块，功能单一；例如，目前市面上大部分商用胶囊机器人仅具有图像采集功能，而有些疾病无法通过图像信息准确诊断，这时候仍然需要采用现有内窥镜进行活检取样，给患者带来了额外的不便和痛苦。
5、3、缺乏锚定功能。现有的胶囊机器人依靠自身重力和消化道蠕动被动运动，无法在感兴趣的区域停留，以做到长时间观察；同时胶囊机器人的活检工作通常也要求胶囊机器人在指定位置停留一段时间；故需要为胶囊机器人增设锚定机构，以克服消化道的蠕动，使胶囊机器人的位置保持相对固定。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有的胶囊机器人存在主动运动能力较弱，无法在胃肠道内长时间停留的问题，提出了一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人。
2、本专利技术所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，该机器人包括相机模块、活检模块、驱动模块、锚定模块和壳体；
3、相机模块、活检模块、驱动模块、锚定模块依次设置在壳体内；
4、锚定模块设置在壳体的尾部，并且锚定模块用于在工作模态下控制所述活检机器人在胃肠道内停留；
5、相机模块设置在壳体的头部，并且相机模块用于体内组织图像的采集；
6、活检模块用于在工作模态下对体内组织的拾取；
7、驱动模块设置在锚定模块与活检模块之间，同时，驱动模块具有驱动模态和工作模态；驱动模块处于驱动模态时，利用外部驱动磁铁激发驱动模块实现所述活检机器人的主动运动，以及对所述活检机器人俯仰角度和偏转角度进行调整；驱动模块处于工作模态时，通过外部驱动磁铁激发驱动模块向活检模块方向摆动，实现驱动活检模块进入工作模态；或者通过外部驱动磁铁激发驱动模块向锚定模块方向摆动，实现驱动锚定模块进入工作模态。
8、进一步的，所述驱动模块包括环形架、径向导轨、第一复位橡皮筋、受控磁铁、受控磁铁顶部限位壳、磁铁基座、磁铁转轴和径向滑块；
9、所述环形架为环状结构，并且环形架嵌套在壳体的内部；
10、所述径向导轨为两个，并且两个径向导轨沿环形架径向平行设置；
11、所述磁铁基座设置在两个径向导轨之间的底部；
12、所述受控磁铁的底端设置磁铁基座上，同时受控磁铁顶部限位壳嵌套在受控磁铁顶端；
13、所述磁铁转轴依次穿过径向滑块以及磁铁基座；同时，磁铁转轴与磁铁基座固定连接；磁铁转轴与径向滑块转动连接；
14、所述第一复位橡皮筋的一端钩挂在径向滑块上，第一复位橡皮筋的另一端钩挂在径向导轨上。
15、进一步的，环形架的顶部设计有限位孔；
16、在无外部驱动磁场或者外部驱动磁铁的磁场力小于第一复位橡皮筋的回复力时，受控磁铁顶部限位壳插入环形架的限位孔内部，使得受控磁铁被限位，无法向活检模块或锚定模块方向摆动，此时驱动模块处于驱动模态；
17、在外部驱动磁铁的磁场力大于第一复位橡皮筋的回复力时，受控磁铁随径向滑块沿径向导轨向下滑动，使得受控磁铁顶部限位壳脱离环形架的限位孔，受控磁铁限位解除，可以向活检模块或锚定模块方向摆动，此时驱动模块处于工作模态。
18、进一步的，所述锚定模块包括锚定滑块、第一橡皮筋挂钩、自锁机构、凸轮轴、第二复位橡皮筋和锚定腿机构；
19、所述锚定滑块前端设有斜面，通过锚定滑块的斜面将受控磁铁向锚定模块方向的摆动转换为自锁机构的单向转动；自锁机构可实现转动过程的反向自锁，并将单向转动传递给凸轮轴；
20、所述第一橡皮筋挂钩设置在锚定滑块上，第二复位橡皮筋的一端钩挂在第一橡皮筋挂钩上，第二复位橡皮筋的另一端钩挂在活检模块上；
21、所述锚定腿机构包括三个相位相差120度的锚定腿滑块、锚定腿导轨片和一个后端盖；
22、所述锚定腿滑块以径向滑动的方式设置在锚定腿导轨片上；
23、所述凸轮轴上对应锚定腿滑块的位置设有三个凸起，用于推动三个锚定腿滑块的伸出与缩回；
24、当有转矩输入至凸轮轴时，利用凸轮轴、锚定腿滑块和锚定腿导轨片将单向转动转变为锚定腿滑块的周期性伸缩运动；
25、当凸轮轴由0°转至180°时，锚定腿滑块处于伸出过程，且凸轮轴转至180°时，锚定腿滑块伸出至最远；当凸轮轴由180°转至360°时，锚定腿滑块处于缩回过程，且凸轮轴转至360°时，锚定腿滑块完全缩回，从而完成一个0°～360°的伸出与缩回周期。
26、进一步的，所述自锁机构包括锚定基座、自锁棘轮、棘轮顶盖、传动棘轮、第一复位销、第二复位销和复位弹簧；
27、所述凸轮轴的一端依次沿轴向穿过锚定基座、自锁棘轮、棘轮顶盖以及传动棘轮；
28、所述锚定腿固定在凸轮轴的另一端；凸轮轴的横截面为非圆形；自锁棘轮的中心通孔和传动棘轮的中心通孔与凸轮轴的横截面形状相同；锚定基座中心通孔与棘轮顶盖的中心通孔均为圆形；
29、所述传动棘轮包括第一行星轮、第一内轮、第一限位片和第一弹性柱；其中，第一行星轮设有内齿，第一行星轮与第一内轮同轴设置，第一限位片轴连在第一内轮上，并且第一限位片的端部在第一弹性柱的支撑下与第一行星轮的内齿接触；
30、所述自锁棘轮包括第二行星轮、第二内轮、第二限位片和第二弹性柱；其中，第二行星轮设有内齿，第二行星轮与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，该机器人包括相机模块、活检模块、驱动模块、锚定模块和壳体；
2.根据权利要求1所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，所述驱动模块包括环形架(1)、径向导轨(2)、第一复位橡皮筋(3)、受控磁铁(4)、受控磁铁顶部限位壳(5)、磁铁基座(6)、磁铁转轴(7)和径向滑块(8)；
3.根据权利要求2所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，环形架(1)的顶部设计有限位孔；
4.根据权利要求1所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，所述锚定模块包括锚定滑块(15)、第一橡皮筋挂钩(16)、自锁机构、凸轮轴(20)、第二复位橡皮筋(31)和锚定腿机构；
5.根据权利要求4所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，所述自锁机构包括锚定基座(9)、自锁棘轮(10)、棘轮顶盖(12)、传动棘轮(13)、第一复位销(14)、第二复位销(17)和复位弹簧(30)；
6.根据权利要求5所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，
7.根据权利要求4所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，所述壳体包括胶囊外壳(32)和前端盖(23)；
8.根据权利要求7所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，所述活检模块包括活检针(27)、第二橡皮筋挂钩(28)和活检滑块(29)；
9.根据权利要求7所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，所述相机模块包括电路板(26)和微型相机(24)；
10.根据权利要求9所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，所述相机模块还包括LED灯(25)；
...【技术特征摘要】
1.一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，该机器人包括相机模块、活检模块、驱动模块、锚定模块和壳体；
2.根据权利要求1所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，所述驱动模块包括环形架(1)、径向导轨(2)、第一复位橡皮筋(3)、受控磁铁(4)、受控磁铁顶部限位壳(5)、磁铁基座(6)、磁铁转轴(7)和径向滑块(8)；
3.根据权利要求2所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，环形架(1)的顶部设计有限位孔；
4.根据权利要求1所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，所述锚定模块包括锚定滑块(15)、第一橡皮筋挂钩(16)、自锁机构、凸轮轴(20)、第二复位橡皮筋(31)和锚定腿机构；
5.根据权利要求4所述的一种外磁场驱动的胶囊型锚定活检机器人，其特征在于，所述自锁机构包括锚定基座(9)、自...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢晖，张号，付子亮，孟祥和，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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