本发明涉及手术器械,具体涉及一种可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构。
背景技术:
1、现有技术公开了一种基于多分段连续体串联结构的微创介入手术机器人,包括机械臂及末端执行器,末端执行器包括连续体机构、手爪驱动机构、单自由度驱动机构、双自由度驱动机构,连续体机构、手爪驱动机构、单自由度驱动机构、双自由度驱动机构均设置在架体上,架体与机械臂相连。
2、但是,由于连续体机构运动和变弯曲半径同时实现较为复杂,特别是在约束尺寸下,导致现有技术中尚未实现变弯曲半径功能;驱动机构与动力源不可实现快速切断功能,导致执行器驱动复杂。
技术实现思路
1、本发明提供了一种可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构,通过移动外套管即可改变弯曲部分的长度从而具有弯曲半径调节自由度,驱动机构的动力源可以快速切断设计实现了手术执行器术中的快速切换,增加了执行器的使用的便捷性。
2、本发明采用以下具体技术方案:
3、一种可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构,包括执行机构和驱动机构;
4、所述执行机构的前端用于安装手术工具且具有弯曲部分,后端与所述驱动机构连接;所述执行机构由连续体主体、第一驱动绳、第二驱动绳、外套管和支承管组成;所述支承管的一端安装于所述驱动机构;所述连续体主体的一端安装于所述支承管,另一端伸出所述支承管;所述第一驱动绳和所述第二驱动绳沿所述支承管的轴向延伸且沿所述支承管的轴心线对称设置;所述第一驱动绳和所述第二驱动绳的一端固定连接于所述连续体主体的末端,另一端与所述驱动机构固定连接;所述外套管的一端与所述驱动机构固定连接,另一端套设于所述支承管和所述连续体主体外周侧;
5、所述驱动机构利用磁力吸附实现与动力源之间的快速连接和切断,用于通过拉动所述第一驱动绳和所述第二驱动绳控制所述连续体主体弯曲具有弯曲自由度,通过驱动所述外套管沿其轴向的往复移动所述连续体主体的可弯曲部分的长度变化从而具有弯曲半径调节自由度,并通过驱动所述支承管绕其轴心线转动具有整体旋转自由度。
6、更进一步地,所述驱动机构包括支架、固定支撑件、旋转模块、第一驱动件、第二驱动件、第一直线运动模块、第二直线运动模块、第三直线运动模块以及第三驱动件;
7、所述支承管的一端固定安装于所述固定支撑件;所述固定支撑件能够转动地安装于所述支架;所述旋转模块固定安装于所述支架,用于驱动所述固定支撑件绕所述支承管的轴心线转动;
8、所述第一直线运动模块、所述第二直线运动模块以及所述第三直线运动模块均固定安装于所述支架;
9、所述第一驱动绳的一端固定连接于所述第一驱动件,所述第一驱动件能够沿所述外套管的轴向能够往复滑动地安装于所述第一直线运动模块;
10、所述外套管的一端固定连接于所述第二驱动件,所述第二驱动件能够沿所述外套管的轴向能够往复滑动地安装于所述第二直线运动模块;
11、所述第二驱动绳的一端固定连接于所述第三驱动件,所述第三驱动件能够沿所述外套管的轴向能够往复滑动地安装于所述第三直线运动模块。
12、更进一步地,所述支架设置有沿水平方向延伸且与所述支承管的轴向延伸的滑槽;
13、所述旋转模块用于将直线运动转化为旋转运动,并包括滑块、第一圆铁盘以及连接绳;
14、所述滑块滑动配合地安装于所述滑槽内;
15、所述第一圆铁盘位于所述支架外侧,并固定连接于所述滑块的底端;
16、所述连接绳的一端固定连接于所述固定支撑件的外圆面,另一端与所述滑块固定连接;
17、所述第一圆铁盘用于与第一电磁铁进行磁力吸附,通过所述连接绳将所述第一电磁铁的移动转变为所述固定支撑件的转动。
18、更进一步地,沿竖直方向,所述第二直线运动模块、所述第一直线运动模块以及所述第三直线运动模块从上到下依次间隔设置;
19、所述第一驱动件和所述第二驱动件均包括倾斜设置的斜板和竖直设置的竖板,所述斜板的底端与所述竖板的顶端固定连接;
20、所述第一驱动绳和所述外套管均与对应的竖板固定连接。
21、更进一步地,在竖板上固定连接有用于对应连接所述支承管和所述第一驱动绳的固定件。
22、更进一步地,所述第一直线运动模块、所述第二直线运动模块以及所述第三直线运动模块均包括固定安装于所述支架的导轨以及与所述导轨滑动配合的滑台;
23、所述第一驱动件、所述第二驱动件以及所述第三驱动件均与对应的滑台固定连接。
24、所述滑台上固定连接有与电磁铁进行磁力吸附的圆铁盘。
25、更进一步地,所述外套管穿过所述固定支撑件,并设置有开口;
26、所述固定支撑件穿过所述开口与所述支承管固定连接。
27、更进一步地,所述支承管为薄壁不锈钢管。
28、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
29、1、本发明可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构包括执行机构和驱动机构;执行机构的外套管一端与驱动机构固定连接,另一端套设于支承管和连续体主体外周侧;通过驱动机构驱动外套管沿其轴向移动即可控制连续体主体的可弯曲部分长度,从而具有弯曲半径调节自由度。执行机构的弯曲运动、旋转运动和变弯曲半径功能均由驱动机构实现。
30、2、执行器驱动简便,可实现动力快速接断。驱动机构利用磁力吸附实现与动力源之间的快速连接和切断,从而可以实现动力源与驱动机构的快速切断,实现了手术执行器术中的快速切换,增加了执行器使用的便捷性,解决了现有技术中驱动机构与动力源不可实现快速切断功能导致执行器驱动复杂的问题。
1.一种可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构,其特征在于,包括执行机构和驱动机构;
2.如权利要求1所述的可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构,其特征在于,所述驱动机构包括支架、固定支撑件、旋转模块、第一驱动件、第二驱动件、第一直线运动模块、第二直线运动模块、第三直线运动模块以及第三驱动件;
3.如权利要求2所述的可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构,其特征在于,所述支架设置有沿水平方向延伸且与所述支承管的轴向延伸的滑槽;
4.如权利要求2所述的可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构,其特征在于,沿竖直方向,所述第二直线运动模块、所述第一直线运动模块以及所述第三直线运动模块从上到下依次间隔设置;
5.如权利要求4所述的可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构,其特征在于,在竖板上固定连接有用于对应连接所述支承管和所述第一驱动绳的固定件。
6.如权利要求4所述的可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构,其特征在于,所述第一直线运动模块、所述第二直线运动模块以及所述第三直线运动模块均包括固定安装于所述支架的导轨以及与所述导轨滑动配合的滑台;
7.如权利要求2所述的可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构,其特征在于,所述外套管穿过所述固定支撑件,并设置有开口;
8.如权利要求1-7中任意一项所述的可调曲率的连续型手术执行器及其驱动机构,其特征在于,所述支承管为薄壁不锈钢管。