基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的制作方法

本发明属于医疗器械和机器人技术领域，尤其涉及一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器。

背景技术：

清洁灌肠是肠道检查或肠道手术前的重要步骤。如果未能排清肠道则易造成肠道检查结果不准确，或者出现患者术中排便的情况。

我国大多数医院在实施清洁灌肠时仍使用人工灌肠方式。人工灌肠过程繁琐，导致医务人员的工作强度大。人工灌肠依靠患者走动带动肠道蠕动的方式实现灌肠液与粪便的混合，若想使二者混合均匀则需要较长的时间，导致灌肠效率较低；同时人工灌肠清洁肠道的效果不佳，必须进行多次灌肠操作才能使肠道清洁，此为灌肠效率低的又一重要原因。同时由于灌肠属于侵入性操作，多次插拔肛管易引发痔疮或肛门括约肌松弛等并发症。

灌肠液的温度、浓度、流量和流速等参数是决定肠道清洁程度的重要因素。若不能将这些参数控制在适用范围内，则会降低单次灌肠后肠道的清洁程度，同时还会引发其他并发症。灌肠液浓度过低或温度过高都会降低单次灌肠效果；灌肠液浓度过高会引发肝性脑病；灌肠液温度过低会刺激肠粘膜而使患者产生腹痛现象；灌肠液流量过小必然会增加单次灌肠时间，从而降低医护人员的工作效率，也给患者带来麻烦；灌肠液流量过大会增大对肠道的冲击力，刺激患者排便，也可能击穿肠壁较薄弱的老年患者的肠壁。

灌肠液与粪便混合的充分程度决定了单次灌肠后患者肠道清洁程度。灌肠液与粪便混合越充分越利于粪便排出体外，单次灌肠后肠道越清洁。灌肠液与粪便混合的充分程度决定于灌肠液在患者肠道内保留时间长短以及灌肠液与粪便混合的实现方式。人工灌肠依靠患者走动进而带动肠道蠕动的方式实现灌肠液与粪便的混合。该方式需要较长时间方能实现灌肠液与粪便的充分混合，是人工灌肠效率较低的主要原因。灌肠液在患者体内保留时间长短决定于患者对灌肠液的耐受程度。灌肠液在耐受程度较弱的患者体内保留时间较短，不能达到灌肠液与粪便的充分混合即排出体外，单次灌肠效果较差；尽管灌肠液在耐受程度较强的患者体内保存时间长，能使灌肠液与粪便充分混合，但是混合方式决定了灌肠效率低。

为了提高灌肠效率和灌肠效果，研究人员做了大量的研究与探索，包括灌肠方法的改善、灌肠设备的更新和灌肠药物的开发。无论方法如何改善，人工灌肠始终依靠患者走动带动肠道蠕动的方式实现灌肠液与粪便的混合，灌肠效率低，单次灌肠效果差；现阶段的灌肠设备某些能保证灌肠液的温度、浓度、流量和流速等参数，但是灌肠液与粪便的混合依然是依靠患者走动带动肠道蠕动的方式实现，单次灌肠效果差，灌肠整体效率仍较低；另有研究人员研制出让患者口服的灌肠药剂，在患者需要灌肠时口服药剂即可；但是该方法需要患者半夜就起来喝药，期间更是需要多次排便以达到清洁肠道的结果，而多次排便会导致患者虚脱，影响手术的进行。

中国专利公告(布)号为cn2617382y，公告(布)日为2004年5月26日，发明名称为“微机自控结肠灌注透析治疗机”，该案中提供了一款微机自控结肠灌注透析治疗机，该设备能自动控制药液的温度、浓度、流量和流速等参数，但是透析机的造价昂贵，更适合用于透析，若用于灌肠则必然造成医疗资源的浪费。使用该案的设备进行灌肠，事后仍然依靠患者走动带动肠道蠕动的方式实现灌肠液与粪便的混合，灌肠效率低。

李金秋在文献“电脑灌肠治疗仪应用于术前清洁灌肠的操作”，文献期刊来源《中华护理杂志》2005年1月第40卷第1期第2期61页，该案中提供了一种dgy-2型电脑灌肠治疗仪，该仪器采用高精度微压力传感元件，在微型计算机的控制下采用恒定压力将灌肠液推入病人体内。该仪器充分考虑了灌肠压力和流量对患者的影响，但是灌肠药液浓度依赖于医护人员的个人经验。

刘水平等在文献“基于模糊神经网络控制的结肠灌注透析治疗机”，文献期刊来源《计算机测量与控制》2005年第13卷第8期872-876页，该案中提供了一种基于模糊神经网络控制的结肠灌注透析治疗机，该设备具有温度,压力,流量,流速,容积,容量自动监测和控制；超温,超压,无液,无药,管路阻塞自动报警和控制；安全可靠的紧急关停开关设计。该设备没有考虑灌肠后灌肠液与粪便的混合充分程度对单次灌肠效果的影响。

林桂荣在文献“一次性特殊灌肠器的研制与应用”，文献期刊来源《中国实用护理杂志》2005年3月18日第21卷第3期下半月版71页，该案中提供了一种一次性特殊灌肠器，可掌握灌肠药液的剂量，但是该项研究无法控制灌肠液的浓度、温度、流量和流速等参数。

中国专利公告(布)号为cn204864276u，公告(布)日为2015年12月16日，发明名称为“一种智能恒温灌肠器”，该案中提供了一种智能恒温灌肠器，该仪器可避免交叉感染，将灌肠液温度控制在恒定值。但是该研究未涉及灌肠药液的浓度、流量和流速等参数，亦未涉及灌肠液与粪便混合充分程度对单次灌肠效果的影响。

随着医学技术的进步，外科手术能解决很多疾病，需要进行腹部手术的患者也越来越多，而保证肠道清洁又是进行腹部手术的必需环节，给医护人员带来了很大的工作压力，现有灌肠方法和灌肠设备又不能很好的解决以上问题，亟需一款能提高灌肠效率，缓解医护人员工作压力的设备，节省医疗资源。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服人工灌肠和现有灌肠设备灌肠效率低且易引发并发症的问题，提供一种可以提高灌肠效率且能降低引发并发症风险的高效灌肠仪器。

为了解决上述技术问题，本发明所采用如下技术方案实现的：所述的一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器具有配药系统和按摩系统；

所述的配药系统具有配重柜、工具箱和灌肠管；

所述的按摩系统具有配重支架、欠驱动机械手和微调装置；

所述的工具箱具有外壳、恒温系统、注药系统、流控系统、混药系统以及连接它们的第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路；

所述的配药系统摆放在房间的特定位置；所述的按摩系统根据患者的具体情况，由操作者完成位置移动和按摩球的高度微调；所述的工具箱通过螺栓连接固定在配重柜的上表面；所述的灌肠管通过螺纹连接安装在工具箱上；所述的欠驱动机械手通过螺栓连接安装在配重支架上；所述的微调装置通过轴承和螺纹连接安装在配重支架上。

技术方案中所述的配重柜为柜状结构件，用于限制配药系统的6个自由度和存储医疗设备；配重柜的顶部为厚板状结构件，其上设置有6个完全相同的外壳定位孔，为螺纹盲孔，用于定位和安装外壳。

技术方案中所述的外壳为箱体类结构件，用于防尘和固定内部元器件；外壳最外侧的6个板件形成一个长方体形的壳体；壳体内部由3个板件分割成6个柜体；最左侧的两个柜体自上而下分别称为第一柜体和第二柜体；最右侧的两个柜体自上而下分别称为为第五柜体和第六柜体；中间两个柜体自上而下分别称为第三柜体和第四柜体；外壳底部板件尺寸与配重柜顶部板件的尺寸相同，外壳的底部板件上设置有6个完全相同的外壳安装孔，为光通孔，与6个外壳定位孔相对应；

第一柜体左侧板件上设置有4个完全相同的加热棒支架定位孔，为螺纹通孔；上部板件上设置有1个进水口，为光通孔；后侧板件上设置有4个完全相同的抽水泵定位孔，为螺纹通孔；

第一柜体和第二柜体之间的隔板上设置有1个恒温电机轴孔和4个完全相同的沿圆周均布的储水器定位孔，均为光通孔；

第二柜体底部板件上还设置有4个完全相同的恒温电机支架定位孔，为螺纹通孔；

第一柜体和第三柜体之间的隔板上设置有1个1号管路孔和4个完全相同的注射器支架定位孔；1号管路孔为光通孔；注射器支架定位孔为螺纹通孔；

第三柜体顶部板件上设置有1个注药丝杠安装孔和1个注药光杠安装孔，均为光通孔；

第三柜体和第四柜体之间的隔板上设置有1个注药光杠定位孔和1个注药丝杠定位孔；注药光杠定位孔为光通孔，注药丝杠定位孔为阶梯光通孔，且上部孔径大于下部孔径；

第四柜体的底部板件上还设置有4个完全相同的注药电机支架定位孔，为螺纹通孔；

第三柜体和第五柜体之间的隔板上设置有2号管路孔，为光通孔；

第五柜体后侧板件上设置有4个完全相同的抽药泵定位孔，为螺纹通孔；右侧板件上设置有1个3号管路孔和4个完全相同的压力缸支架定位孔，均为螺纹通孔；

第五柜体和第六柜体之间隔板上设置有混药大带轮定位孔、4号管路孔、5号管路孔、液位开关安装孔和6号管路孔；混药大带轮定位孔为上部孔径大于下部孔径的阶梯光通孔，其余均为光通孔。

第六柜体底部板件上还设置有4个完全相同的混药电机支架定位孔和4个完全相同的沿圆周均布的储药器定位孔；混药电机支架定位孔为螺纹通孔，储药器定位孔为上部孔径小于下部孔径的阶梯光通孔。

技术方案中所述的恒温系统具有恒温电机及其支架、储水器叶轮、储水器、加热棒、加热棒支架、抽水泵和第一管路；用于控制灌肠液的温度。

所述的恒温电机及其支架通过螺栓连接固定在第二柜体底板上表面的恒温电机支架定位孔上；所述的储水器叶轮通过键连接和螺纹连接安装在恒温电机轴的上端；所述的储水器通过螺栓连接固定在第一柜体与第二柜体之间隔板的储水器定位孔上；所述的加热棒通过加热棒安装孔，并安装在加热棒支架上；所述的加热棒支架通过螺栓连接固定在第一柜体左侧板件的加热棒支架定位孔上；所述的抽水泵安装在第一柜体后侧板的抽水泵定位孔上；所述的第一管路左端连接水源并经进水口进入壳体的第一柜体内，中部与抽水泵的两侧通过螺纹进行连接，右端进入储水器内；恒温电机轴穿过恒温电机轴孔进入到储水器内，恒温电机轴与储水器之间使用密封装置密封。

技术方案中所述的注药系统具有1号流量计、1号单向阀、注射器支架、储药盒、注射器固定片、注射器、注射器柄支架、注药电机及其支架、注药丝杠、注药光杠和第二管路；用于控制灌肠液的浓度。

所述注射器支架通过螺栓连接固定在第一柜体和第三柜体之间隔板的注射器支架定位孔上；所述储药盒上部与注射器的乳头通过软管进行连接；所述注射器的注射器筒柄放置于注射器筒柄定位槽内，通过注射器固定片与注射器筒柄定位槽之间的摩擦力以及二者之间的形状结构限制注射器筒柄的6个自由度，注射器柄置于注射器柄定位槽内，通过结构形状限制注射器柄的4个自由度，使之仅含有沿竖直方向的转动自由度和沿纵向的移动自由度；所述的注药电机及其支架通过螺栓连接固定在第四柜体底部板件的注药电机支架定位孔上；所述的注药丝杠上端穿过注药丝杠安装孔和轴承并安装在第三柜体的顶部板件上，下端穿过轴承和注药丝杠定位孔安装在第三柜体与第四柜体之间隔板上，并与注药电机轴通过联轴器连接；注药丝杠螺母穿过注射器柄支架的注药丝杠螺母通过孔并安装在注药丝杠螺母安装孔上；所述注药光杠上端穿过注药光杠安装孔并通过螺纹连接固定在第三柜体顶部板件上，中部穿过注射器柄支架的注药光杠通过孔，下端穿过注药光杠定位孔并通过螺纹连接固定在第三柜体与第四柜体之间的隔板上；所述的第二管路左端穿过1号管路孔并通过螺纹连接安装在储水器上，中部依次连接1号流量计、1号单向阀和储药盒，右端依次穿过2号管路孔和6号管路孔并置于储药器内。

技术方案中所述的流控系统具有1号溢流阀、抽药泵、压力缸、压力缸支架、2号流量计、流量微调手柄、出药口、2号单向阀、2号溢流阀、第三管路、第四管路和第五管路；用于控制灌肠液的流量和流速。

所述的抽药泵通过螺栓连接固定在第五柜体的后侧板件的抽药泵定位孔上；所述的压力缸安装在压力缸支架的压力缸安装孔内，依靠压力安装孔和装配在压力缸限位孔的限位螺栓限制压力缸的6个自由度；所述的压力缸支架通过螺栓连接固定在第五柜体右侧板件的压力缸支架定位孔上；所述的流量微调手柄通过螺纹连接安装在出药口上；旋转流量微调手柄的可调节出药口内流体的面积进而调节流量和流速；所述的第三管路左端经过4号管路孔置于储药器内，中部通过螺纹连接安装在抽药泵的两侧，右端通过螺纹连接安装在压力缸上；所述的第四管路的上端通过螺纹连接安装在压力缸上，而后依次连接2号溢流阀、2号单向阀和2号流量计并穿过3号管路孔到达第五柜体的外部，第四管路的下端通过螺纹连接固定在第五柜体右侧板件的外侧；第四管路位于第五柜体外侧的部分称为出药口；所述的第五管路右端与第四管路的中部连接，而后连接1号溢流阀，经5号管路孔到达储药器内部；2号流量计监测进入患者体内灌肠液的容积。

技术方案中所述的混药系统具有混药电机及其支架、混药小带轮、混药大带轮安装轴、混药大带轮、储药器、储药器叶轮和液位开关；用于将灌肠液混合均匀。

所述的混药大带轮安装轴为阶梯轴，中部轴径最大，靠近中部的两侧轴径其次，两端的轴径最小；两端均带有螺纹，下端带有键槽；靠近中部上侧的轴径上带有键槽和螺纹；

所述的混药电机及其支架安装在第六柜体底部板件的混药电机支架定位孔上；所述的混药小带轮通过螺纹连接和键连接固定在混药电机轴上端；所述的混药大带轮安装轴的上端穿过混药大带轮定位孔内的圆锥滚子轴承，并用轴承端盖卡住轴承的外圈，下部依次穿过混药大带轮的中心孔、储药器叶轮的中心孔和储药器底部中心孔内的轴承；所述的混药大带轮通过螺纹连接和键连接固定在混药大带轮安装轴的中部上侧；所述的储药器叶轮通过螺纹连接和键连接固定在混药大带轮安装轴的下端；所述液位开关置于储药器内，上端通过螺纹连接固定在第五柜体和第六柜体之间隔板的液位开关安装孔上，用以控制抽水泵的开启；混药大带轮安装轴的下端与储药器的底部中心孔之间使用密封装置密封。

技术方案中所述的配重支架具有刹车片、万向轮、配重块、支撑架和支撑盘；用于移动按摩系统和限制按摩系统的自由度。

所述的配重块为扁圆柱结构件，用于限制按摩系统底部的6个自由度；其上设置有4个完全相同的沿圆周分布的支撑架定位孔和4个完全相同的沿圆周分布的移动装置安装孔；前者为螺纹通孔，后者为光通孔且所沿圆周半径不同；

所述的支撑架为桁架结构；

所述的支撑盘为盘状结构，其上设置有4个完全相同的沿圆周分布的底座定位孔、4个完全相同的沿圆周分布的支撑架安装孔、1个按摩光杠定位孔和1个按摩丝杠定位孔；4个底座定位孔所沿圆周半径大于4个支撑架安装孔所沿圆周的半径；按摩光杠定位孔、按摩丝杠定位孔与两个相对圆心对称的底座定位孔在一条直线上；底座定位孔和支撑架安装孔为螺纹通孔；按摩光杠定位孔为光通孔；按摩丝杠定位孔为阶梯光通孔且上部孔径大于下部孔径。

所述的万向轮和刹车片均安装在万向轮支架上，构成移动装置；4组移动装置均通过螺纹连接固定在配重块下表面的移动装置安装孔上，用于移动按摩系统；所述的支撑架下端通过螺栓连接固定在配重块上表面的支撑架定位孔上，上端通过螺栓连接固定在支撑盘下表面的支撑架安装孔上。

技术方案中所述的欠驱动机械手具有底座、大臂、中臂电机、轴套、小臂电机、按摩小带轮、中臂、按摩大带轮、按摩大带轮安装轴、小臂、弹簧、小臂套、按摩球支架和按摩球；用于增加灌肠液在体内的保留时间和促进灌肠液与粪便混合的均匀程度。

所述的底座为倒置“t”字形的圆桶类结构件，下部边缘上设置有4个完全相同的沿圆周分布的底座安装孔，为光通孔，与支撑盘上的底座定位孔相对应；上部板件中心上设置有1个轴套通过孔；轴套通过孔两侧分别设置有1个按摩光杠安装孔和1个按摩丝杠安装孔，三者且在同一条直线上，前两者为光通孔，后者为上部孔径小于下部孔径的阶梯光通孔；

所述的大臂为倒置“圆桶”形结构件，其顶部板件中心设置有1个中臂电机轴孔，为光通孔；还设置有4个完全相同的以中臂电机轴孔为中心，沿圆周均布的中臂电机安装孔，为螺纹通孔；中臂电机轴孔的两侧还分别设置有1个按摩光杠通过孔和1个按摩丝杠螺母通过孔，三者均为光通孔且在同一直线上；还设置有4个完全相同的、以按摩丝杠螺母通过孔为中心均布的按摩丝杠螺母安装孔，为螺纹通孔；

所述的中臂为镂空的板状结构件，其左侧设置有1个小臂电机轴孔，为阶梯通孔且下部孔径大于上部孔径；还设置有4个完全相同的以小臂电机轴孔为中心沿圆周均布的小臂电机安装孔，为螺纹通孔；小臂电机轴孔和小臂电机安装孔的旁边还设置有1个中臂电机轴安装孔，为带键槽的光通孔；中臂的中部为由沿长方体的正面到后表面切去一个长方体和由上表面至下表面分别切去两个长方体而形成的镂空结构；中臂的右侧设置有1个小臂限位槽，小臂限位槽的高度与小臂厚度相同，用以限制小臂沿竖直方向的移动自由度、沿横向的转动自由度和沿纵向的转动自由度；中臂右端靠近小臂限位槽的上侧设置有1个按摩大带轮定位孔，为光通孔；中臂右端靠近小臂限位槽的下侧设置有1个小臂定位孔，为阶梯光通孔，上部孔径与按摩大带轮定位孔的孔径相同，且大于下部孔径；按摩大带轮定位孔与小臂定位孔同轴；

所述的按摩大带轮安装轴为阶梯轴，上端轴径最小且与按摩大带轮的中心孔径一致，上端带键槽和螺纹；紧靠下端部分轴径最大，与小臂安装孔的孔径一致，且带有键槽；靠近上端的轴径与下端轴径相同。

所述的小臂为“l”形结构件，其上部为板件，下部为圆柱形结构件；小臂左端设置有1个小臂安装孔，为带键槽的光通孔；下部设置有2个小臂套限位孔，为相对圆柱中心对称的圆锥盲孔。

所述的小臂套上部为“圆筒”形结构件，下部为阶梯轴；小臂套的“筒壁”上设置有2个对称的类似“普通平键”结构的导向槽，阶梯轴的下部轴径小于上部轴径。

所述的按摩球支架为“u”形结构板件，其上部板的中心设置有按摩球支架安装孔，为阶梯光通孔，靠近上部板件的上表面和下表面部分的孔径一致，大于中间部分的孔径，中间部分的孔径大小为轴承外圈安装尺寸；其两侧耳部板上均设置有1个按摩球安装孔，为光通孔。

所述的底座通过螺栓连接固定在支撑盘上表面的底座定位孔上；所述大臂置入底座内，大臂的外径与底座的内径形成过度配合，限制了大臂沿横向和纵向的转动自由度和移动自由度；按摩光杠和按摩丝杠限制了大臂沿竖直方向的转动自由度，此时大臂仅有1个沿竖直方向的移动自由度；所述的中臂电机通过螺栓连接固定在大臂顶部板件下表面的中臂电机安装孔上，中臂电机轴穿过中臂电机轴孔、轴套、轴承和中臂电机轴安装孔，并用螺栓连接和键连接固定在中臂上；所述的小臂电机通过螺栓连接固定在中臂下表面的小臂电机安装孔上，小臂电机轴穿过轴承、小臂电机轴孔和按摩小带轮的中心孔；所述的按摩小带轮通过螺纹连接和键连接安装在小臂电机轴的上端；所述的按摩大带轮通过螺纹连接和键连接安装在按摩大带轮安装轴的上端；按摩大带轮安装轴的下端依次穿过轴承端盖、轴承、按摩大带轮定位孔、小臂安装孔、轴承和小臂定位孔；所述的小臂左端安装在小臂限位槽内，下端套上弹簧并放入小臂套的上部“圆筒”内，限位销穿过导向槽安装在小臂下端部分的小臂套限位孔上；限位销限制弹簧上端的位置和小臂套沿竖直方向的转动自由度，小臂下端部分的结构形状和小臂套的结构形状限制小臂套沿横向和纵向的移动自由度和转动自由度，使得小臂套相对小臂的下端仅有1个沿竖直方向的移动自由度；所述小臂套的下端部分依次穿过轴承、按摩球支架安装孔和轴承，并用螺纹连接安装在按摩球支架上部板件上；按摩球通过螺纹连接，安装在按摩球支架的耳部。

技术方案中所述的微调装置具有按摩光杠、按摩丝杠和微调手柄，用于满足不同体态患者的具体按摩需求；

按摩光杠的上端通过螺纹连接固定在底座上表面的按摩光杠安装孔上，中部穿过大臂上部的按摩光杠通过孔，下端通过螺纹连接固定在支撑盘下表面的按摩光杠定位孔上；按摩丝杠上端通过轴承和弹性挡圈安装在底座顶部板件的按摩丝杠安装孔上，中部穿过按摩丝杠螺母，下端通过轴承并安装在支撑盘的按摩丝杠定位孔上；按摩丝杠螺母穿过大臂的按摩丝杠螺母通过孔并安装在按摩丝杠螺母安装孔上；微调手柄通过键连接和螺纹连接固定在按摩丝杠的下端；转动微调手柄可微调中臂和小臂的高度，使按摩球的高度更适合当前患者。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器采用普通元器件，造价低；

2.本发明所述的基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器可延长灌肠液在患者体内的保存时间，使得灌肠液与粪便的混合更加充分；同时用按摩的方式取代患者走动带动肠道蠕动的方式来促进灌肠液与粪便的充分混合，可提高单次灌肠效果，节省清洁肠道所需时间，提高工作效率。

3.本发明所述的基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器可明显减少肠道清洁所需要的灌肠次数，降低医护人员的工作强度，节省医疗资源，同时减少对患者的侵入性操作次数，降低引发并发症的风险；

4.本发明所述的一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器严格控制灌肠液的温度、浓度、流量和流速，并可根据患者自身耐受情况对流速进行微调，可减少对患者的伤害，降低引发并发症的风险；

5.本发明所述的一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器不仅可用于清洁肠道，也可治疗便秘。

综上，本发明所述的一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器具有较高的实用价值和广阔的应用前景，为欠驱动机器人、医疗器械等领域提供一种新的结构。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的总体框架图；

图2为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的配药系统组成的结构示意图；

图3为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的按摩系统组成的结构示意图；

图4为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的配重柜组成的轴测投影图；

图5为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的外壳组成的轴测投影图；

图6为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的加热棒支架组成的轴测投影图；

图7为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的注射器支架组成的轴测投影图；

图8为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的注射器固定片组成的轴测投影图；

图9为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的注射器柄支架组成的轴测投影图；

图10为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的压力缸支架组成的轴测投影图；

图11为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的配重块组成的轴测投影图；

图12为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的支撑盘组成的轴测投影图；

图13为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的底座组成的轴测投影图；

图14为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的大臂组成的轴测投影图；

图15为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的中臂组成的轴测投影图；

图16为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的小臂组成的轴测投影图；

图17为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的小臂套组成的轴测投影图；

图18为基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的按摩球支架组成的轴测投影图；

图中：1、配重柜，2、外壳，3、储水器叶轮，4、储水器，5、加热棒，6、加热棒支架，7、抽水泵，8、1号流量计，9、1号单向阀，10、注射器支架，11、储药盒，12、注射器固定片，13、注射器，14、注射器柄支架，15、注药丝杠，16、注药光杠，17、1号溢流阀，18、抽药泵，19、压力缸，20、压力缸支架，21、2号流量计，22、流量微调手柄，23、出药口，24、2号单向阀，25、2号溢流阀，26、混药小带轮，27、混药大带轮安装轴，28、混药大带轮，29、储药器，30、储药器叶轮，31、液位开关，32、刹车片、33、万向轮，34、配重块，35、支撑架，36、支撑盘，37、底座，38、大臂，39、按摩小带轮，40、中臂，41、按摩大带轮，42、按摩大带轮安装轴，43、小臂，44、小臂套，45、按摩球支架，46、按摩球，47、按摩光杠，48、按摩丝杠，49、微调手柄，50、外壳定位孔，51、恒温电机支架定位孔，52、恒温电机轴孔，53、储水器定位孔，54、加热棒支架定位孔，55、进水口，56、抽水泵定位孔，57、1号管路孔，58、注射器支架定位孔，59、注药丝杠安装孔，60、注药光杠安装孔，61、2号管路孔，62、抽药泵定位孔，63、压力缸支架定位孔，64、3号管路孔，65、混药电机支架定位孔，66、储药器定位孔，67、混药大带轮定位孔，68、4号管路孔，69、5号管路孔，70、液位开关安装孔，71、6号管路孔，72、注药光杠定位孔，73、注药丝杠定位孔，74、注药电机支架定位孔，75、外壳安装孔，76、加热棒支架安装孔，77、加热棒安装孔，78、注射器支架安装孔，79、注射器筒柄定位槽，80、注药丝杠螺母通过孔，81、注药丝杠螺母安装孔，82、注药光杠通过孔，83、注射器柄定位槽，84、压力缸限位孔，85、压力缸安装孔，86、压力缸支架安装孔，87、移动装置安装孔，88、支撑架定位孔，89、底座定位孔，90、支撑架安装孔，91、按摩光杠定位孔，92、按摩丝杠定位孔，93、按摩光杠安装孔，94、轴套通过孔，95、按摩丝杠安装孔，96、底座安装孔，97、按摩光杠通过孔，98、中臂电机轴孔，99、中臂电机安装孔，100、按摩丝杠螺母通过孔，101、按摩丝杠螺母安装孔，102、小臂电机安装孔，103、小臂电机轴孔，104、中臂电机轴安装孔，105、小臂限位槽，106、按摩大带轮定位孔，107、小臂定位孔，108、小臂安装孔，109、小臂套限位孔，110、导向槽，111、按摩球支架安装孔，112、按摩球安装孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参阅图1，本发明所述的一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器由配药系统和按摩系统组成。二者相互配合，实现高效的灌肠操作。配药系统摆放在房间的特定位置，按摩系统根据患者的具体情况，由操作者完成按摩系统的位置移动和按摩球46的高度调节。

配药系统由配重柜1、工具箱和灌肠管组成；

工具箱由外壳2、恒温系统、注药系统、流控系统、混药系统、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路组成；

按摩系统由配重支架、欠驱动机械手和微调装置组成；

恒温系统、注药系统、流控系统和混药系统安装在外壳2内部的相应位置，构成工具箱；工具箱通过螺栓连接固定在配重柜1的上表面；所述灌肠管通过螺纹连接安装在工具箱上；

欠驱动机械手通过螺栓连接安装在配重支架上；所述微调装置通过轴承和螺纹连接安装在配重支架上；

恒温系统根据热量损失和灌肠效果最佳温度范围(38～42℃)将储水器4内的水温控制在42～46℃的范围内；

注药系统根据1号流量计8的测量值供给定量的药液，使得到达储药器29的灌肠液浓度保持在最佳浓度范围(0.1％-0.2％)；并且使药液与水初步混合；

流控系统用于控制灌肠液的流量和流速，使之保持在最佳流速范围(80-100ml/min)内；

混药系统用于将初步混合的灌肠液混合均匀；

欠驱动按摩机械手用于在灌肠操作结束之后以逆时针方向按摩结肠的方式延长灌肠液在患者肠道内的保留时间、促进灌肠液与粪便的混合速度和充分程度，提高单次灌肠后肠道的清洁度。

配药系统可减少患者罹患并发症的风险；按摩系统可提高单次灌肠后肠道的清洁程度，以顺时针方向按摩结肠可加速粪便的排出，可用于治疗便秘。

参阅图2，所述的配药系统由配重柜1、外壳2、储水器叶轮3、储水器4、加热棒5、加热棒支架6、抽水泵7、1号流量计8、1号单向阀9、注射器支架10、储药盒11、注射器固定片12、注射器13、注射器柄支架14、注药丝杠15、注药光杠16、1号溢流阀17、抽药泵18、压力缸19、压力缸支架20、2号流量计21、流量微调手柄22、出药口23、2号单向阀24、2号溢流阀25、混药小带轮26、混药大带轮安装轴27、混药大带轮28、储药器29、储药器叶轮30、液位开关31、恒温电机及支架、注药电机及其支架、混药电机及其支架、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路组成。

恒温电机安装在恒温电机支架上，注药电机安装在注药电机支架上，混药电机安装在混药电机支架上；外壳2底部板件上的6个外壳安装孔75与配重柜1上表面的6个外壳定位孔50相对应，通过螺栓连接将外壳2安装在配重柜1的上表面；外壳2内部安装其他元器件；灌肠管左端螺母通过螺纹连接安装在出药口23上，灌肠管右端与肛管固连。

恒温电机、储水器叶轮3、储水器4、加热棒5、加热棒支架6、抽水泵7和第一管路构成恒温系统。

储水器4通过螺栓连接安装在第一柜体与第二柜体之间隔板上表面的储水器定位孔53上；加热棒支架6左端通过螺栓连接将加热棒支架安装孔76固定在第一柜体左侧面的加热棒支架定位孔54上；加热棒5上端通过螺栓连接固定到加热棒支架6右侧加热棒安装孔77上；抽水泵7通过螺栓连接安装在第一柜体后侧面的抽水泵定位孔56上；恒温电机轴穿过恒温电机轴孔52和储水器4的底部中心孔，恒温电机轴与储水器4底部中心孔之间使用密封装置密封；恒温电机及其支架通过螺栓连接安装在第二柜体底部板件的恒温电机支架定位孔51上；储水器叶轮3通过键连接和螺纹连接固定在恒温电机轴上端；第一管路左端连接水源，中部经过进水口55进入到第一柜体内并与抽水泵7的两侧通过螺纹进行连接，右端进入到储水器4内。

抽水泵7受程序控制，每次抽取量为特定量的水；加热棒5上带有温度传感器，当水温低于42℃时加热棒5开始工作，同时恒温电机带动储水器叶轮3旋转，加速热量传递并使水受热均匀；当水温高于46℃时，加热棒5和恒温电机同时停止工作，使得储水器4中的水温始终保持在42—46℃，扣除热量损失，到达患者体内灌肠液温度保持在最佳温度范围(38—42℃)内。

注药电机、1号流量计8、1号单向阀9、注射器支架10、储药盒11、注射器固定片12、注射器13、注射器柄支架14、注药丝杠15、注药光杠16和第二管路组成注药系统。

注射器支架10通过螺栓连接安装在第一柜体与第三柜体之间隔板的注射器支架定位孔58上；注射器13的注射器筒柄安装在注射器支架10的注射器筒柄定位槽79内，注射器柄安装在注射器柄支架14的注射器柄定位槽83内为滑动连接；注射器13的乳头与储药盒11的上部通过软管连接；注药电机及其支架通过螺栓连接安装第四柜体底部板件的注药电机支架定位孔74上；注药电机轴上端与注药丝杠15下端通过联轴器连接；注药丝杠15上端穿过注药丝杠安装孔59和轴承安装在第三柜体上部板件上，下端穿过轴承和注药丝杠定位孔73安装在第三柜体与第四柜体之间隔板上；注药丝杠螺母局部穿过注射器柄支架14上的注药丝杠螺母通过孔80并安装在注射器柄支架14的注药丝杠螺母安装孔81上；注药光杠16上端穿过注药光杠安装孔60柄通过螺纹连接固定在第三柜体的上部板件上，中部穿过注射器柄支架14上的注药光杠通过孔82，下端穿过注药光杠定位孔72安装在第三柜体与第四柜体之间隔板上；第二管路左端穿过1号管路孔57，通过螺纹连接安装在储水器4上，中部通过螺纹连接依次连接1号流量计8、1号单向阀9和储药盒11，右端依次穿过2号管路孔61和6号管路孔71进入到储药器29内。

注射器筒柄定位槽79的高度与注射器筒柄的厚度一致，二者形成过渡配合，可限制注射器筒柄沿横向和纵向的2个转动自由度以及沿横向与竖直方向的2个移动自由度。注射器筒柄定位槽79与注射器固定片12配合后形成一个与注射器筒柄形状完全一致的孔，而且注射器固定片12与注射器筒柄定位槽79之间的静摩擦力足够大，在无人为参与的情况下，该孔形状不会发现改变，如此限制了注射器筒柄沿纵向的移动自由度和沿竖直方向的转动自由度。由此可知，在注射器筒柄定位槽79和注射器固定片12的联合作用下，注射器筒柄的6个自由度被完全限制。

注射器活塞与注射器筒之间为过盈配合，所以注射器柄仅有1沿竖直方向的移动自由度和沿其他方向轻微的晃动；在注射器柄装配到注射器柄定位槽83后，由于注射器柄的厚度与注射器柄定位槽83的高度一致，注射器柄仅剩1个沿竖直方向的转动自由度和1个沿纵向移动自由度；在注射器柄装配进注射器筒和注射器柄定位槽83之后，注射器柄仅剩1个沿竖直方向的转动自由度，在无外力扭转的情况下，只能跟随注射器柄支架14沿竖直方向移动。注药光杠16分担注药丝杠15受到的横向力并具有导向作用，与注药丝杠15共同作用限制注射器柄支架14的3个转动自由度和沿水平方向的2个移动自由度；注药丝杠15的转动使得注射器柄支架14沿竖直方向进给，实现注射器13内药液的供给。

注射器筒内径、注药丝杠15和注药电机的参数均为既定的，控制注药电机转数可实现注射器柄的行程控制，进而控制药物的供给量；1号流量计8会监测从储水器4内流出水的流量进而换算成水的体积；在水的体积和药液容积既定的情况下，可计算出灌肠液的浓度。按照灌肠液最佳浓度范围(0.1％-0.2％)设置注药系统各元器件的运行参数即可保证灌肠液的浓度。

在1号流量计8监测到有水流经过时，1号单向阀9开启，注药电机带动注射器13供给指定量的药液进入储药盒11并停止，依靠丝杠的自锁功能保持注射器柄的位置；储药盒11内的药液经水流冲刷将药液经第二管路流入到储药器29内；当1号流量计8监测所流过水的体积到达指定值时，1号单向阀9闭合。

混药电机、混药小带轮26、混药大带轮安装轴27、混药大带轮28、储药器29、储药器叶轮30和液位开关31组成混药系统。

混药大带轮安装轴27为阶梯轴，中部轴径最大，靠近中部的两侧轴径其次，两端的轴径最小；两端均带有螺纹，下端带有键槽；靠近中部上侧的轴径上带有键槽和螺纹；

混药电机及其支架安装在第六柜体底部板件的混药电机支架定位孔65上；所述的混药小带轮26通过螺纹连接和键连接固定在混药电机轴上端；所述的混药大带轮安装轴27的上端穿过混药大带轮定位孔67内的圆锥滚子轴承，并用轴承端盖卡住轴承的外圈，下部依次穿过混药大带轮28的中心孔、储药器叶轮3的中心孔和储药器29底部中心孔内的轴承；所述的混药大带轮28通过螺纹连接和键连接固定在混药大带轮安装轴27的中部上侧；所述的储药器叶轮30通过螺纹连接和键连接固定在混药大带轮安装轴27的下端；所述液位开关31置于储药器29内，上端通过螺纹连接固定在第五柜体和第六柜体之间隔板的液位开关安装孔70上，用以控制抽水泵7的开启；混药大带轮安装轴27的下端与储药器29的底部中心孔之间使用密封装置密封。

当液位开关31监测到储药器4内的水位到达指定值时，混药电机带动储药器叶轮30旋转，搅拌初步混合的灌肠液，使药液与水的混合更加均匀；当液位开关31监测到储药器29内的液面到临界点时启动1号单向阀9，重新配制灌肠液。

1号溢流阀17、抽药泵18、压力缸19、压力缸支架20、2号流量计21、流量微调手柄22、出药口23、2号单向阀24、2号溢流阀25、第三管路、第四管路和第五管路组成流控系统。

抽药泵18通过螺栓连接固定在第五柜体的后侧板件的抽药泵定位孔62上；压力缸19安装在压力缸支架20的压力缸安装孔85内；依靠压力缸安装孔85和装配在压力缸限位孔84的限位螺栓限制压力缸19的6个自由度；压力缸支架20通过螺栓连接固定在第五柜体右侧板件的压力缸支架定位孔63上；流量微调手柄22通过螺纹连接安装在出药口23上；旋转流量微调手柄22可调节出药口23内流体的面积进而调节流量和流速，使之满足耐受程度不同患者的需求。；第三管路左端经过4号管路孔68置于储药器29内，中部通过螺纹连接安装在抽药泵18的两侧，右端通过螺纹连接安装在压力缸19上；第四管路的上端通过螺纹连接安装在压力缸19上，而后依次连接2号溢流阀25、2号单向阀24和2号流量计21并穿过3号管路孔64到达第五柜体的外部，第四管路的下端通过螺纹连接固定在第五柜体右侧板件的外侧；第四管路位于第五柜体外侧的部分称为出药口23；第五管路右端与第四管路的中部连接，而后连接1号溢流阀17，经5号管路孔69到达储药器29内部；2号流量计21监测进入患者体内灌肠液的容积。

流经抽药泵18的灌肠液进入压力缸19中增压，增压后的灌肠液经2号溢流阀25减压，减压后经2号单向阀24、2号流量计21和流量微调手柄22流出出药口23进入灌肠管内；2号单向阀24将灌肠液的流速控制在最佳流速范围(80-100ml/min)内，多余的灌肠液经1号溢流阀17回流到储药器29中。

参阅图3，所述的按摩系统由刹车片32、万向轮33、配重块34、支撑架35、支撑盘36、底座37、大臂38、中臂电机、轴套、小臂电机、按摩小带轮39、中臂40、按摩大带轮41、按摩大带轮安装轴42、小臂43、弹簧、小臂套44、按摩球支架45、按摩球46、按摩光杠47、按摩丝杠48和微调手柄49组成。

刹车片32、万向轮33、配重块34、支撑架35、支撑盘36组成配重支架，用于移动按摩系统和限制按摩系统在无人为参与情况下的6个自由度。

万向轮33直接与地面接触，位于整个按摩系统的最下方；万向轮33和刹车片32均安装在万向轮支架上，构成移动装置；4组移动装置均通过螺纹连接固定在配重块34下表面的移动装置安装孔87上，用于移动按摩系统；所述的支撑架35下端通过螺栓连接固定在配重块34上表面的支撑架定位孔88上，上端通过螺栓连接固定在支撑盘36下表面的支撑架安装孔90上。

底座37、大臂38、中臂电机、轴套、小臂电机、按摩小带轮39、中臂40、按摩大带轮41、按摩大带轮安装轴42、小臂43、弹簧、小臂套44、按摩球支架45和按摩球46组成欠驱动机械手。

按摩大带轮安装轴42为阶梯轴，上端轴径最小且与按摩大带轮41的中心孔径一致，上端带键槽和螺纹；紧靠下端部分轴径最大，与小臂安装孔108的孔径一致，且带有键槽；靠近上端的轴径与下端轴径相同。

底座37通过螺栓连接固定在支撑盘36上表面的底座定位孔89上；大臂38置入底座37内，大臂38的外径与底座37的内径形成过度配合，限制了大臂38沿横向和纵向的转动自由度和移动自由度；按摩光杠47和按摩丝杠48限制了大臂沿竖直方向的转动自由度，此时大臂38仅有1个沿竖直方向的移动自由度；中臂电机通过螺栓连接固定在大臂38顶部板件下表面的中臂电机安装孔99上，中臂电机轴穿过中臂电机轴孔98、轴套、轴承和中臂电机轴安装孔104，并用螺纹连接和键连接固定在中臂40上；小臂电机通过螺栓连接固定在中臂40下表面的小臂电机安装孔102上，小臂电机轴穿过轴承、小臂电机轴孔103和按摩小带轮39的中心孔；按摩小带轮39通过螺纹连接和键连接安装在小臂电机轴的上端；按摩大带轮41通过螺纹连接和键连接安装在按摩大带轮安装轴42的上端；按摩大带轮安装轴42的下端依次穿过轴承端盖、轴承、按摩大带轮定位孔106、小臂安装孔108、轴承和小臂定位孔107；小臂43左端安装在小臂限位槽105内，下端套上弹簧并放入小臂套44的上部“筒壁”内，限位销穿过导向槽110安装在小臂43下端部分的小臂套限位孔109上；限位销限制弹簧上端的位置和小臂套44沿竖直方向的转动自由度，小臂43下端部分的结构形状和小臂套44的结构形状限制小臂套沿横向和纵向的移动自由度和转动自由度，使得小臂套44相对小臂43的下端仅有1个沿竖直方向的移动自由度；小臂套44的下端部分依次穿过轴承、按摩球支架安装孔111和轴承，并用螺纹连接安装在按摩球支架45上部板件上；按摩球46通过螺纹连接，安装在按摩球支架45的耳部。

中臂电机轴外设置有轴套，用以辅助支撑中臂40；中臂40左端实体右端镂空的结构形式以及小臂电机靠中臂电机轴左侧布置使得中臂电机轴左侧由自重产生的力矩与右侧由自重产生的力矩接近平衡，且左侧力矩小于右侧力矩。在欠驱动机械手按摩患者腹部时，由于患者平躺时腹部高度不一，按摩球46达到腹部较高位置时小臂套44内的弹簧会压缩并产生弹力，该弹力形成产生逆时针的力矩，此时中臂电机轴两侧的力矩处于近乎平衡的状态。

按摩光杠47、按摩丝杠48和微调手柄49组成微调装置，在根据患者体态的具体差异微调按摩球46高度；

按摩光杠47的上端通过螺纹连接固定在底座37上表面的按摩光杠安装孔93上，中部穿过大臂38上部的按摩光杠通过孔97，下端通过螺纹连接固定在支撑盘36下表面的按摩光杠定位孔91上；按摩丝杠48上端通过轴承和弹性挡圈安装在底座37顶部板件的按摩丝杠安装孔95上，中部穿过按摩丝杠螺母，下端通过轴承并安装在支撑盘36的按摩丝杠定位孔92上；按摩丝杠螺母穿过大臂38的按摩丝杠螺母通过孔100并安装在按摩丝杠螺母安装孔101上；微调手柄49通过键连接和螺纹连接固定在按摩丝杠48的下端；转动微调手柄49可微调中臂40和小臂43的高度，使按摩球46的高度更适合当前患者。

在按摩球46到达指定位置时医务人员踩下4个刹车片32使得按摩机械手不能挪动，然后靠机械手自重和配重块的重力所产生的摩擦力使得按摩机械手固定在地面上。根据患者的身高区间设置不同的按摩轨迹，显示在操作界面即为不同的档位；然后再根据患者的体态具体调节按摩球46的高度。

参阅图4，所述的配重柜1为柜状结构件，用于限制配药系统的6个自由度和存储医疗设备；配重柜1的顶部为厚板状结构件，其上设置有6个完全相同的外壳定位孔50，为螺纹盲孔，用于定位和安装外壳2

参阅图5，所述的外壳2为箱体类结构件，用于防尘和固定内部元器件。外壳2最外侧的6个板件形成一个长方体形的壳体；壳体内部由3个板件分割成6个柜体；最左侧的两个柜体自上而下分别称为第一柜体和第二柜体；最右侧的两个柜体自上而下分别称为为第五柜体和第六柜体；中间两个柜体自上而下分别称为第三柜体和第四柜体；外壳2底部板件尺寸与配重柜1顶部板件的尺寸相同，外壳2的底部板件上设置有6个完全相同的外壳安装孔75，为光通孔，与6个外壳定位孔50相对应，即第二柜体、第四柜体和第六柜体的底部板件上均设置有2个外壳安装孔75，用于安装外壳2；

第一柜体左侧板件上设置有4个完全相同的加热棒支架定位孔54，为螺纹通孔，用于安装加热棒支架6；上部板件上设置有1个进水口55，为光通孔；后侧板件上设置有4个完全相同的抽水泵定位孔56，为螺纹通孔，用于安装抽水泵7；

第一柜体和第二柜体之间的隔板上设置有1个恒温电机轴孔52和4个完全相同的沿圆周均布的储水器定位孔53，均为光通孔；恒温电机轴孔52用于通过恒温电机轴，储水器定位孔53用于安装储水器4；

第二柜体底部板件上还设置有4个完全相同的恒温电机支架定位孔51，为螺纹通孔，用于安装恒温电机支架；

第一柜体和第三柜体之间的隔板上设置有1个1号管路孔57和4个完全相同的注射器支架定位孔58；1号管路孔57为光通孔；注射器支架定位孔58为螺纹通孔，用于安装注射器支架10；

第三柜体顶部板件上设置有1个注药丝杠安装孔59和1个注药光杠安装孔60，均为光通孔，用于安装注药光杠16和注药丝杠15的上端；

第三柜体和第四柜体之间的隔板上设置有1个注药光杠定位孔72和1个注药丝杠定位孔73；注药光杠定位孔72为光通孔，用于安装注药光杠16的下端；注药丝杠定位孔73为阶梯光通孔，且上部孔径大于下部孔径，用于安装注药丝杠的下端；

第四柜体的底部板件上还设置有4个完全相同的注药电机支架定位孔74，为螺纹通孔，用于安装注药电机支架；

第三柜体和第五柜体之间的隔板上设置有2号管路孔61，为光通孔；

第五柜体后侧板件上设置有4个完全相同的抽药泵定位孔62，为螺纹通孔，用于安装抽药泵18；右侧板件上设置有1个3号管路孔64和4个完全相同的压力缸支架定位孔63，均为螺纹通孔，用于安装压力缸支架20；

第五柜体和第六柜体之间隔板上设置有混药大带轮定位孔67、4号管路孔68、5号管路孔69、液位开关安装孔70和6号管路孔71；混药大带轮定位孔67为上部孔径大于下部孔径的阶梯光通孔，其余均为光通孔。混药大带轮定位孔67用于安装混药大带轮28，液位开关安装孔70用于安装液位开关31；

第六柜体底部板件上还设置有4个完全相同的混药电机支架定位孔65和4个完全相同的沿圆周均布的储药器定位孔66；混药电机支架定位孔65为螺纹通孔，用于安装混药电机支架；储药器定位孔66为上部孔径小于下部孔径的阶梯光通孔，用于安装储药器29。

参阅图6，所述的加热棒支架6为“l”形板状结构件，左侧的立板上设置有4个相同的加热棒支架安装孔76，与第一柜体左侧板件上的加热棒支架定位孔54相对应；加热棒支架安装孔76为光通孔，用于定位和安装加热棒支架6；加热棒支架6下方底板上设置有加热棒安装孔77，为光通孔；将加热棒5上端穿过加热棒安装孔77，然后用螺母将加热棒5的上端固定在加热棒支撑架6上。

参阅图7，所述的注射器支架10为“l”形板状结构件在底板上切去两个横截面为长方形顶端加半圆的拱形结构形成的结构件，其左侧立板上设置有4个完全相同的注射器支架安装孔78，为光通孔，与第一柜体与第三柜体之间隔板上的注射器支架定位孔58相对应，用于固定和安装注射器支架10；注射器支架10底板上设置有注射器筒柄定位槽79。

参阅图8，所述的注射器固定片12是横截面为“十”字形并在侧边缘切去注射器筒柄一半形成的橡胶结构件，注射器固定片12安装在注射器筒柄定位槽79内为过盈配合，靠橡胶的弹力和静摩擦力限制注射器筒的6个自由度。

参阅图9，所述的注射器柄支架14为“l”形板状结构件沿端面向“l”的拐角切除两个横截面为长方形顶端加半圆的拱形结构形成的结构件，其上设置有1个注药丝杠螺母通过孔80，为光通孔；还设置有4个以注药丝杠螺母通过孔80为中心，沿圆周均布的注药丝杠螺母安装孔81，为螺纹通孔，用于安装注药丝杠螺母；还设置有1个注药光杠通过孔82和1个注射器柄安装槽83；注药光杠通过孔82为光通孔；注射器柄安装槽83的高度与注射器柄的厚度一致。

参阅图10，所述的压力缸支架20为“凸”字形结构件，其上设置有1个压力缸限位孔84、1个压力缸安装孔85和4个完全相同的压力缸支架安装孔86；压力缸限位孔84为螺纹通孔，与限位螺栓配合，限制压力缸19沿纵向的转动自由度和移动自由度；压力缸安装孔85为光通孔且其孔径于压力缸19外径一致，形成过渡配合，限制压力缸19的沿横向和竖直方向的移动自由度和转动自由度；压力缸支架安装孔86为光通孔，与第五柜体右侧板件上的压力缸支架定位孔63相对应，用于定位和安装压力缸支架20。

参阅图11，所述的配重块34是扁圆柱形结构件，其上沿圆周方向分别设置有4个完全相同的支撑架定位孔88和4个完全相同的移动装置安装孔87；支撑架定位孔88和移动装置按摩孔87到配重块34上表面圆心的距离不同；支撑架定位孔88为螺纹通孔，用于定位和安装支撑架35；移动装置安装孔87为光通孔，用于定位和安装移动装置。

参阅图12，所述的支撑盘36为盘状结构件，其上设置有4个完全相同的沿圆周分布的底座定位孔89、4个完全相同的沿圆周分布的支撑架安装孔90、1个按摩光杠定位孔91和1个按摩丝杠定位孔92；4个底座定位孔89所沿圆周半径大于4个支撑架安装孔90所沿圆周的半径；按摩光杠定位孔91、按摩丝杠定位孔92与两个相对圆心对称的底座定位孔89在一条直线上；底座定位孔89和支撑架安装孔90为螺纹通孔，用于定位和安装底座37和支撑架35；按摩光杠定位孔91为光通孔，用于安装按摩光杠47；按摩丝杠定位孔92为阶梯光通孔且上部孔径大于下部孔径，用于定位和安装按摩丝杠48。

参阅图13，所述的底座37为倒置“t”字形的圆桶类结构件，下部边缘上设置有4个完全相同的沿圆周分布的底座安装孔96，为光通孔，与支撑盘36上的底座定位孔89相对应，用于将底座37安装在支撑盘36上；上部板件中心上设置有1个轴套通过孔94，为光通孔，用于通过轴套；轴套通过孔94两侧分别设置有1个按摩光杠安装孔93和1个按摩丝杠安装孔95，三者在同一条直线上；按光杠安装孔93为光通孔，用于安装按摩光杠47的上端；按摩丝杠安装孔95为上部孔径小于下部孔径的阶梯光通孔，用于安装按摩丝杠48的上端。

参阅图14，所述的大臂38为倒置“圆桶”形结构件，其顶部板件中心设置有1个中臂电机轴孔98，为光通孔，用于通过中臂电机轴；还设置有4个完全相同的以中臂电机轴孔98为中心，沿圆周均布的中臂电机安装孔99，为螺纹通孔，用于安装中臂电机；中臂电机轴孔98的两侧还分别设置有1个按摩光杠通过孔97和1个按摩丝杠螺母通过孔100，三者在同一直线上；按摩光杠通过孔97为光通孔，用于通过按摩光杠47的中部；按摩丝杠螺母通过孔100为光通孔，用于局部通过按摩丝杠螺母；还设置有4个完全相同的、以按摩丝杠螺母通过孔100为中心均布的按摩丝杠螺母安装孔101，为螺纹通孔，用于将按摩丝杠螺母安装在大臂38顶部板件上。

参阅图15，所述的中臂40为镂空的板状结构件。中臂40左侧设置有1个小臂电机轴孔103，为阶梯通孔且下部孔径大于上部孔径，用安装小臂电机轴和轴承；还设置有4个完全相同的以小臂电机轴孔103为中心沿圆周均布的小臂电机安装孔102，为螺纹通孔，用于安装小臂电机；小臂电机轴孔103和小臂电机安装孔102的旁边还设置有1个中臂电机轴安装孔104，为带键槽的光通孔，用于将中臂40安装在中臂电机轴的上端；中臂40的中部为由沿长方体的正面到后表面切去一个长方体和由上表面至下表面分别切去两个长方体而形成的镂空结构；中臂40的右侧设置有1个小臂限位槽105，小臂限位槽105的高度与小臂43厚度相同，用以限制小臂43沿竖直方向的移动自由度、沿横向的转动自由度和沿纵向的转动自由度；中臂40右端靠近小臂限位槽105的上侧设置有1个按摩大带轮定位孔106，为光通孔，用于安装按摩大带轮41、轴承和轴承端盖；中臂40右端靠近小臂限位槽105的下侧设置有1个小臂定位孔107，为阶梯光通孔，上部孔径与按摩大带轮定位孔106的孔径相同，且大于下部孔径，用于安装小臂43、按摩大带轮安装轴42下端和轴承；按摩大带轮定位孔106与小臂定位孔107同轴。

参阅图16，所述的小臂43为勺子形结构件，其左侧设置有小臂安装孔108，为光通孔，用于安装小臂43；小臂43右侧设置有小臂套限位孔109，为光通孔，用于安装限制小臂套44位置的销轴。小臂43为“l”形结构件，其上部为板件，下部为圆柱形结构件；小臂43左端设置有1个小臂安装孔108，为带键槽的光通孔，用于将小臂43安装在按摩大带轮安装轴42上；下部设置有2个小臂套限位孔109，为相对圆柱中心对称的圆锥盲孔，与限位圆柱销配合，限制小臂套44沿竖直方向的转动自由度和沿纵向的移动自由度。

参阅图17，所述的小臂套44上部为“圆筒”形结构件，下部为阶梯轴；小臂套44的“筒壁”上设置有2个对称的类似“普通平键”结构的导向槽110，用于安装限位销和导向；阶梯轴的下部轴径小于上部轴径，用于安装和定位按摩球支架45。

参阅图18，所述的按摩球支架45为“u”形结构板件，其上部板的中心设置有按摩球支架安装孔111，为阶梯光通孔，靠近上部板件的上表面和下表面部分的孔径一致，大于中间部分的孔径，中间部分的孔径大小为轴承外圈安装尺寸，用于安装轴承和小臂套44的下部阶梯轴；其两侧耳部板上均设置有1个按摩球安装孔112，为光通孔，用于安装按摩球46的旋转轴，旋转轴通过轴承与按摩球46连接，实现结肠按摩。

本发明所述的一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器的工作原理：

本发明所述的一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器在需要执行灌肠操作时，抽水泵7按照系统指令抽取特定量的水进入到储水器4中备用；加热棒5上带有温度传感器，可实时监测水温；当监测到储水器4内的水温低于42℃时，加热棒5开始工作，系统开启恒温电机，带动储水器叶轮3搅拌储水器4中水，加速热量传递并使水受热均匀；当水温高于46℃时加热棒5停止工作；灌肠液在管路中流通会产生热量损失，计算热量损失后，到达患者体内的灌肠液温度保持在最佳温度范围38—42℃之内。

当系统接收到灌肠开始的指令时1号单向阀9开启，利用液面高度差将水途经注药系统流入到储药器29内；在水流经1号流量计8时，系统开启注药电机，带动注药丝杠15旋转进而带动注射器柄向下移动，将药液推送到储药盒11内，利用水流的冲刷将药液与水初步混合并输送到储药器29内。当储药器29内液位开关31监测到有药液进入到储药器29内时，混药电机工作，带动储药器叶轮30旋转，进而将药液与水混合均匀。可从1号流量计8中得知储药器29内水的容积，可根据电机转数计算注射器柄的位移进而计算药液的容积，如此可得到灌肠液的浓度。在设定好水的容积与电机转数的换算关系后，即可将灌肠液的浓度设定在最佳浓度范围80-100ml/min之内。

药液依次经过抽药泵18、压力缸19、2号溢流阀25、2号单向阀24和2号流量计21达到出药口23；调节元器件的参数即可将灌肠液流速设定在最佳流速范围80-100ml/min之内。由于流量正比于流速，根据出药口23的直径即可得到进入到患者肠道内的灌肠液流量。同时，医务人员还可根据患者自身的耐受程度，使用流量微调手柄22微调灌肠液的流速，使之达到患者舒适的要求。

在完成灌肠操作后患者无需移动，医务人员放开刹车片32即可移动欠驱动机械手并根据患者的身高特征选择适合患者的按摩档位。欠驱动机械手的按摩档位对应不同的按摩轨迹，根据患者的身高进行设定，医务人员只需观察患者的身高即可选择，还可根据患者的体态和感觉，使用微调手柄49进行按摩球46高度的微调。

患者平躺在病床上时，腹部的高度是无规则变化的，靠近胸腔的位置较其他地方高，靠近身体两侧的位置较低；在按摩球46由较低位置按摩到较高位置时，必须调节按摩球46的高度，否则将无法通行或者强行压迫患者的腹部器官通行，若使用正常按摩机械手必须具有3个以上的自由度方能实现。但是腹部高度无规则变化导致了按摩球46的按摩轨迹规划异常困难。本发明使用由小臂43和小臂套44以及内部的弹簧构成的欠驱动关节实现竖直方向的移动自由度。当按摩球46遇到阻力时，欠驱动按摩机械手小臂套44内的弹簧受力压缩，实现按摩球46竖直方向的移动自由度，此时只需规划按摩球46水平方向的按摩轨迹即可，而且不会对患者造成伤害。

肠道蠕动带动粪便沿顺时针方向移动，在灌肠结束后，欠驱动按摩机械手沿逆时针方向对患者的腹部进行按摩，一方面可促进灌肠液与粪便的混合速度，另一方面也促进灌肠液逆时针流动，使得灌肠液在体内的保留时间加长，有足够的时间来促进灌肠液与粪便混合的充分程度。

欠驱动按摩机械手顺时针方向按摩可促进粪便在体内的流通速度，使得便秘患者的症状得以治愈或缓解。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。