用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构的制作方法
【专利摘要】用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构，它涉及一种机器人自清洁和倾角调节传动机构。本发明为了解决现有腹腔内视觉机器人传动机构的体积大以及无法实现镜头表面自清洁的问题。本发明阻尼器和第二齿轮套装在固定轴上，第一齿轮套装在第二传动轴的一端，第二传动轴的另一端与连接轴的一端可转动连接，连接轴的另一端与第一传动轴的一端连接，第一带轮套装在第一传动轴上，第一传动轴与电机连接，第二带轮和转向带轮设在滑轨基座的低端面上，曲柄穿设在滑轨基座上，曲柄的上端与连杆的一端连接，连杆的另一端与滑块连接，滑块可滑动设置在滑槽内，连接杆的一端与滑块连接。本发明用于腹腔内视觉机器人中。
【专利说明】用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自清洁传动机构，具体涉及一种用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构。
【背景技术】
[0002]与传统手术相比，腹腔镜手术具有减轻手术疼痛，降低手术并发症，术后恢复速度快等优点，因而得到了快速的发展。外科医生希望通过进一步减少手术切口的数目来扩展腹腔镜手术的长处，从而诞生了单孔腹腔镜手术。单孔腹腔镜手术可以实现体表无明显的手术疤痕，这对于人们来说意义重大。另外，随着机器人学的不断进步，它正在向医学拓展。手术机器人消除震颤，实现运动缩放，可增加额外的关节来提高手术操作的灵活性等优点在一定程度上弥补了传统腹腔镜手术的不足。因此手术机器人具有很大的研究价值。
[0003]目前手术机器人的手术器械运动范围受到手术切口位置的限制非常严重，且手术器械之间会产生干涉等问题，为了克服这些缺点，又提出了腹腔内手术机器人的概念。其中的腹腔内视觉机器人单元实现的功能是提供照明和视觉反馈，为医生提供良好的手术视野。为了保证足够的手术 视野，需要视觉机器人单元能够调整自身的倾角；由于腹腔内外环境的差异，当视觉机器人单元进入腹腔内部后，在单元的镜头表面会形成水雾，从而影响成像质量，因此需要视觉机器人单元具有自清洁功能。
[0004]综上所述，现有腹腔内视觉机器人传动机构的体积大以及无法实现镜头表面自清洁的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决现有腹腔内视觉机器人传动机构的体积大以及无法实现镜头表面自清洁的问题。进而提供一种用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构。
[0006]本发明的技术方案是:用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构包括壳体，它还包括第一传动轴、第一带轮、连接轴、第二传动轴、第一齿轮、固定轴、阻尼器、第二齿轮、第二带轮、转向带轮、曲柄、连杆、滑块、连接杆、清洁头、电机、压板、皮带和滑轨基座，固定轴水平固定设置在壳体内，阻尼器套装在固定轴的一端并与壳体的内壁固定连接，第二齿轮套装在固定轴的另一端，且第二齿轮与第一齿轮相啮合，第二传动轴平行于固定轴可活动设置在壳体内，第一齿轮套装在第二传动轴的一端，第二传动轴的另一端与连接轴的一端可转动连接，连接轴的另一端与第一传动轴的一端连接，第一带轮套装在第一传动轴上，第一传动轴的另一端与电机连接，电机通过压板与壳体的内侧壁固定连接，滑轨基座固定设置在壳体内，且滑轨基座与电机相对设置，滑轨基座的上端设有滑槽，第二带轮和转向带轮由左至右依次设置在滑轨基座的低端面上，曲柄穿设在滑轨基座上，且曲柄的下端与第二带轮连接，曲柄的上端与连杆的一端连接，连杆的另一端与滑块连接，滑块可滑动设置在滑槽内，连接杆的一端与滑块连接，连接杆的另一端穿过壳体与清洁头连接，第一带轮、第二带轮和转向带轮之间通过皮带连接，
[0007]所述第一传动轴为阶梯轴，阶梯轴上靠近台肩位置处设有限位块，
[0008]所述连接轴包括空心轴、柱状轴和两个键，所述空心轴的一端为螺旋状端面，空心轴的另一端与柱状轴固定连接，两个键对称设置在柱状轴的外侧壁上，且两个键的一端与空心轴相抵，
[0009]所述第二传动轴的一端为空心管，所述空心管上开设有两个键槽，所述两个键槽对称开设。
[0010]本发明与现有技术相比具有以下效果:
[0011]1.腹腔内视觉机器人单元需要实现的两个基本的动作分别为倾角调节和自清洁。本发明的传动机构通过一对啮合的第二齿轮与第一齿轮实现调节倾角，而清洁动作是通过连接杆带动清洁头的往复运动实现的。
[0012]2.本发明实现了电机的复用，即分别通过电机的正反转来驱动上述的倾角调节和自清洁。传动机构中连接轴相对于第二传动轴只能做轴向的移动，而不能做相对转动；连接轴的螺旋状端面和第一传动轴的限位块在转动过程中能够使得第一传动轴只能相对于连接轴做单向转动，这是实现电机复用的基础，而第二齿轮与第一齿轮的传动比为1:1，也是实现预期功能的必要条件。本发明正是充分利用电机的正反转来驱动不同的动作，从而减小电机的使用数目，并且在超越离合器原理的基础上进行变形，进一步减小径向尺寸，从而满足腹腔内视觉机器人单元对径向尺寸的严格要求。
[0013]3.本发明的运动切换主要依靠机械结构，从而降低了控制的难度，提高了自清洁和倾角调节的可靠性。
[0014]4.本发明的结构简单，零件相对比较规则，便于小尺寸加工。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的整体结构示意图；图2是去掉壳体后的结构示意图；图3是第一传动轴、第一带轮、连接轴和第二传动轴装配到一起的外部结构示意图；图4是在图3的基础上对第二传动轴局剖后的结构示意图；图5是第一传动轴的结构示意图；图6是连接轴的结构示意图；图7是第二传动轴的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一:结合图1-图7说明本实施方式，本实施方式的用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构包括壳体1，它还包括第一传动轴2、第一带轮3、连接轴4、第二传动轴5、第一齿轮6、固定轴7、阻尼器8、第二齿轮9、第二带轮10、转向带轮
11、曲柄12、连杆13、滑块14、连接杆15、清洁头16、电机17、压板18、皮带19和滑轨基座20，固定轴7水平固定设置在壳体I内，阻尼器8套装在固定轴7的一端并与壳体I的内壁固定连接，第二齿轮9套装在固定轴7的另一端，且第二齿轮9与第一齿轮6相啮合，第二传动轴5平行于固定轴7可活动设置在壳体I内，第一齿轮6套装在第二传动轴5的一端，第二传动轴5的另一端 与连接轴4的一端可转动连接，连接轴4的另一端与第一传动轴2的一端连接，第一带轮3套装在第一传动轴2上，第一传动轴2的另一端与电机17连接，电机17通过压板18与壳体I的内侧壁固定连接，滑轨基座20固定设置在壳体I内，且滑轨基座20与电机17相对设置，滑轨基座20的上端设有滑槽21，第二带轮10和转向带轮11由左至右依次设置在滑轨基座20的低端面上，曲柄12穿设在滑轨基座20上，且曲柄12的下端与第二带轮10连接，曲柄12的上端与连杆13的一端连接，连杆13的另一端与滑块14连接，滑块14可滑动设置在滑槽21内，连接杆15的一端与滑块14连接，连接杆15的另一端穿过壳体I与清洁头16连接，第一带轮3、第二带轮10和转向带轮11之间通过皮带19连接，
[0017]所述第一传动轴2为阶梯轴，阶梯轴上靠近台肩位置处设有限位块22，
[0018]所述连接轴4包括空心轴4-1、柱状轴4-2和两个键4_3，所述空心轴4_1的一端为螺旋状端面，空心轴4-1的另一端与柱状轴4-2固定连接，两个键4-3对称设置在柱状轴4-2的外侧壁上,且两个键4-3的一端与空心轴4-1相抵，
[0019]所述第二传动轴5的一端为空心管5-1，所述空心管5-1上开设有两个键槽23，所述两个键槽23对称开设。
[0020]为了保证连接轴4能够更加顺畅的工作，对连接轴4的螺旋状端面进行了专门的设计。设螺旋状端面的最大高度差为A，经过计算，发现螺旋状曲面形状满足公式
【权利要求】
1.一种用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构，它包括壳体(1)，其特征在于:它还包括第一传动轴(2)、第一带轮(3)、连接轴(4)、第二传动轴(5)、第一齿轮(6)、固定轴(7)、阻尼器(8)、第二齿轮(9)、第二带轮(10)、转向带轮(11)、曲柄(12)、连杆(13)、滑块(14)、连接杆(15)、清洁头(16)、电机(17)、压板(18)、皮带(19)和滑轨基座(20)，固定轴(7)水平固定设置在壳体(1)内，阻尼器(8)套装在固定轴(7)的一端并与壳体(1)的内壁固定连接，第二齿轮(9)套装在固定轴(7)的另一端，且第二齿轮(9)与第一齿轮(6)相哨合，第二传动轴(5)平行于固定轴(7)可活动设置在壳体(1)内，第一齿轮(6)套装在第二传动轴(5)的一端，第二传动轴(5)的另一端与连接轴(4)的一端可转动连接，连接轴(4)的另一端与第一传动轴(2)的一端连接，第一带轮(3)套装在第一传动轴(2)上，第一传动轴(2)的另一端与电机(17)连接，电机(17)通过压板(18)与壳体⑴的内侧壁固定连接，滑轨基座(20)固定设置在壳体(1)内，且滑轨基座(20)与电机(17)相对设置，滑轨基座(20)的上端设有滑槽(21)，第二带轮(10)和转向带轮(11)由左至右依次设置在滑轨基座(20)的低端面上，曲柄(12)穿设在滑轨基座(20)上，且曲柄(12)的下端与第二带轮(10)连接，曲柄(12)的上端与连杆(13)的一端连接，连杆(13)的另一端与滑块(14)连接，滑块(14)可滑动设置在滑槽(21)内，连接杆(15)的一端与滑块(14)连接，连接杆(15) 的另一端穿过壳体(1)与清洁头(16)连接，第一带轮(3)、第二带轮(10)和转向带轮(11)之间通过皮带(19)连接， 所述第一传动轴(2)为阶梯轴，阶梯轴上靠近台肩位置处设有限位块(22)， 所述连接轴(4)包括空心轴(4-1)、柱状轴(4-2)和两个键(4-3)，所述空心轴(4-1)的一端为螺旋状端面，空心轴(4-1)的另一端与柱状轴(4-2)固定连接，两个键(4-3)对称设置在柱状轴(4-2)的外侧壁上，且两个键(4-3)的一端与空心轴(4-1)相抵， 所述第二传动轴(5)的一端为空心管(5-1)，所述空心管(5-1)上开设有两个键槽(23)，所述两个键槽(23)对称开设。
2.根据权利要求1所述的用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构，其特征在于:所述自清洁传动机构还包括弹簧(24)，弹簧(24)设置在第二传动轴(5)内，且弹簧(24)的一端与柱状轴(4-2)相抵。
3.根据权利要求2所述的用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构，其特征在于:所述滑槽(21)为燕尾槽或梯形槽。
4.根据权利要求1或3所述的用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构，其特征在于:所述自清洁传动机构还包括两个轴承(25)，其中一个轴承(25)套装在第二传动轴(5)的左端部，另一个轴承(25)套装在阻尼器(8)和第二齿轮(9)之间的固定轴(7)上。
5.根据权利要求4所述的用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构，其特征在于:所述自清洁传动机构还包括多个螺钉(26)，第一传动轴(2)与电机(17)之间通过多个螺钉(26)连接。
6.根据权利要求1或5所述的用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构，其特征在于:所述第二齿轮(9)与第一齿轮(6)的传动比为1:1。
7.根据权利要求2所述的用于腹腔内视觉机器人单元的自清洁和倾角调节传动机构，其特征在于:所述弹簧(24)的外径为0.9mm,丝径为0.1mm。
【文档编号】A61B19/00GK103976792SQ201410244729
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】付宜利, 封海波, 潘博, 刘星洋, 吕毅 申请人:哈尔滨工业大学