一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂

文档序号:26139731发布日期:2021-08-03 14:23阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂,其特征在于,包括n段完全相同的子节段,每个子节段包括外部弯管组件、内部传动组件和弯管驱动单元三部分;

所述外部弯管组件包括固定外管(5)、外管连接套ⅰ(2)、柔性外管(1)、驱动镍钛丝(13)、支撑镍钛丝(12)和外管连接套ⅱ(6);

所述固定外管(5)为不可弯曲的套筒结构,其管壁上开有两侧对称的滑槽,滑槽一端延伸到固定外管(5)的端面;所述外管连接套ⅰ(2)为套筒结构,其一端设轴肩与固定外管(5)相连,另一端与柔性外管(1)相连;所述柔性外管(1)为单向可弯曲的套筒结构,其两端设轴肩分别与外管连接套ⅰ(2)和上一节段的外管连接套ⅱ(6)相连,柔性外管(1)管壁内有沿圆周均布的通孔,通孔分上下左右四组,其中左右两组安装所述支撑镍钛丝(12),上下两组任意一组安装所述驱动镍钛丝(13);所述支撑镍钛丝(12)和驱动镍钛丝(13)为具有超弹性的镍钛合金丝;所述外管连接套ⅱ(6)为内部设轴肩的套筒结构,其两端分别连接固定外管(5)和下一节段的柔性外管(1);

所述内部传动组件包括传动轴芯(8)、内管连接套(7)和柔性内管(11);

所述传动轴芯(8)为空心轴结构,其两端设内花键分别与内管连接套(7)相连;所述内管连接套(7)为套筒结构,其一端设外花键与传动轴芯(8)相连,一端与柔性内管(11)相连;所述柔性内管(11)为可灵活弯曲的空心轴结构,其两端通过轴铣平面结构与内管连接套(7)相连;

所述弯管驱动单元包括螺纹管(9)、法兰块(10)、螺纹套环(3)、环状滑块(4)和镍钛温控丝(14);

所述螺纹管(9)为内壁光滑的套筒结构,外部具有螺纹结构,与所述法兰块(10)依次套在传动轴芯(8)上;所述螺纹套环(3)套在螺纹管(9)外构成螺纹传动;所述环状滑块(4)内侧与螺纹套环(3)相互抱合固定所述驱动镍钛丝(13),环状滑块(4)耳部为凸块结构,可在所述固定外管(5)的滑槽内沿固定外管(5)轴向方向滑动。

2.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂,其特征在于,所述柔性外管(1)为可弯曲但不可扭转的镍钛合金管,其两侧开有对向间隔分布的槽口,用于提高柔性外管的弯曲性能。

3.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂,其特征在于,所述支撑镍钛丝(12)两端分别被外管连接套ⅰ(2)、上一节段的外管连接套ⅱ(6)卡在柔性外管(1)上,用于提高波形柔性外管的抗扭性能。

4.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂,其特征在于,所述驱动镍钛丝(13)一端被上一节段的外管连接套ⅱ(6)卡在柔性外管(1)上,另一端卡在螺纹套环(3)与环状滑块(4)之间,螺纹套环(3)与环状滑块(4)操纵驱动镍钛丝(13),实现柔性外管的弯曲。

5.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂,其特征在于,所述传动轴芯(8)管壁中开有若干布线通道,用于布置电线和镍钛温控丝(14)。

6.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂,其特征在于,所述传动轴芯(8)上设有可沿轴向产生微小位移的台阶,台阶上开有两个小孔,镍钛温控丝(14)从传动轴芯(8)管壁中引出,穿过小孔后回到传动轴芯(8)管壁中。

7.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂,其特征在于,所述柔性内管(11)为可弯曲但不可扭转的镍钛合金管,其两侧开有对向间隔分布的槽口,用于提高柔性内管的弯曲性能。

8.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂,其特征在于,所述法兰块(10)固定地套在传动轴芯(8)上,传动轴芯(8)在与法兰块(10)配合处设有两个小孔,用于从传动轴芯(8)管壁中引出温控镍钛丝(14),法兰块(10)与传动轴芯(8)连接可以实现镍钛温控丝(14)两端的固定。

9.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂,其特征在于,所述镍钛温控丝(14)为具有通电收缩性能的镍钛合金丝,可以带动传动轴芯(8)上的台阶沿轴向方向产生微小位移,使传动轴芯(8)与螺纹管(9)接触并通过摩擦力带动螺纹管(9)转动。


技术总结
本发明公开了一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂,该操作臂包括若干完全相同的子节段,每个子节段包括外部弯管组件、内部传动组件和弯管驱动单元三部分。本发明末端可连接爪钳、镊子、剪刀等末端执行机构,组成一种灵巧的微器械,安装在微创外科手术机器人系统的末端,辅助开展微创外科手术。本发明将操作臂关节模块化,并将每个关节的驱动独立出来,提高了操作臂的灵活性,可以实现将末端执行机构灵巧地送达病灶附近开展手术。

技术研发人员:杨克己;崔露航;王云江;朱永坚
受保护的技术使用者:浙江大学
技术研发日:2021.04.22
技术公布日:2021.08.03
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