本发明涉及一种传输装置，具体涉及一种柱状丝、管或线的连续操作分离式模块，以及包含该分离式模块的传输装置，属于机器人技术领域。
背景技术：
目前，有一定硬度柱状丝、管或线的连续旋转平移操作是现代精准医疗、智能制造、城市建设等领域的一项重要的操作任务，例如，在血管介入式手术方面，需要医生手工将柱状导丝或导管连续推送入病人的血管内，为了避免手术过程中射线对医生的辐射，通过自动传输装置实现导丝或导管的连续推送已成为机器人精准医疗领域重要的研究内容之一。此外，在智能制造领域，双绞线的制作需要绞线机的旋转和平移操作实现两根导线的相互缠绕；在城市建设领域，地下管线在管道内的敷设通常采用皮带夹着电缆实现自动推送。
由于血管介入式手术的柱状导丝或导管连续操作需要考虑方便消毒、快速安装拆卸、连续运动等问题，具有比智能制造、城市建设中的导线传输无法比拟的难点。
在血管介入式手术的柱状丝、管或线的连续旋转平移操作方面，专利申请cn201210510169.2发明了一种主从式遥操作血管介入手术机器人，具有主从机构较简单的优点，但也存在因从端驱动导管向前运动的电机处于旋转位置，导致不利于丝、管或线的快速安装拆卸。专利申请cn201110009371.2发明了一种用于血管内微创介入手术的导管机器人系统，具有结构较复杂的缺点。专利201410206956.7发明了一种主从微创血管介入手术辅助系统从操作器装置，具有导管向前运动用丝杠滑台实现，行程有限且不具备连续向前传输的能力。专利申请cn201610119761.8发明了一种主从微创血管介入手术机器人，也具有导管前进采用丝杠滑台，行程有限且前进不连续的缺点。
可见，目前的柱状丝、管或线的旋转平移装置还存在结构过于复杂，不能快速安装拆卸，无连续传输的问题。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种柱状丝、管或线的连续旋转平移操作分离式模块及传输装置，采用分离式的、简洁、快速安装拆卸的连续传输装置实现机器人领域柱状丝、管或线的连续精密传输。
根据本发明的第一方面，提供一种柱状丝、管或线的连续操作分离式驱动支撑模块，包括：壳体以及轴向驱动部件、旋转驱动部件、第一锥齿轮、第二锥齿轮、腔体、入线孔和出线孔，其中：
所述轴向驱动部件、所述旋转驱动部件、所述第一锥齿轮、所述第二锥齿轮、所述腔体设置于所述壳体中；
所述轴向驱动部件和所述旋转驱动部件分别安装于所述壳体的两侧，所述轴向驱动部件和所述旋转驱动部件的定子相对于所述壳体不运动，所述轴向驱动部件的转子和第一锥齿轮相连；所述旋转驱动部件的转子和第二锥齿轮相连；
所述轴向驱动部件、所述旋转驱动部件之间设有用于容纳可分离模块的腔体；所述壳体的两侧各设有一孔，作为入线孔和出线孔，丝、管或线穿过所述入线孔、所述腔体和所述出线孔。
优选地，所述轴向驱动部件的转子旋转时，驱动所述第一锥齿轮旋转；所述旋转驱动部件的转子旋转时，驱动所述第二锥齿轮旋转。
优选地，所述壳体上设有第三盖体，与所述腔体形成一个约束空间。
优选地，所述壳体中进一步设有轴向驱动部件安装板、旋转驱动部件安装板，所述轴向驱动部件安装板安装在所述壳体一侧上，所述轴向驱动部件安装在所述轴向驱动部件安装板上，所述旋转驱动部件安装板安装在所述壳体另一侧上，所述旋转驱动部件安装在所述旋转驱动部件安装板上。
根据本发明的第二方面，提供一种柱状丝、管或线的连续操作分离式旋转模块，包括：外壳以及设置于所述外壳内的蜗杆、蜗轮、第一齿轮、第二齿轮、驱动轮、随动轮、张紧弹簧、第一轴承、第二轴承、第一杆件以及第二杆件，其中：
所述外壳的两侧设有对称的第一孔、第二孔，丝、管或线从一侧的所述第一孔穿入并经所述第二孔后从所述外壳中伸出；所述丝、管或线与所述外壳上第一孔接触的外侧处设有第一支撑轮，所述第一支撑轮另一侧设置有第三锥齿轮，并且所述丝、管或线经所述第一支撑轮、所述第三锥齿轮后伸出；
所述第三锥齿轮通过所述第一支撑轮和所述蜗杆一端相连，所述蜗杆的另一端连接所述蜗轮，所述蜗轮同时和所述第一齿轮同轴相连，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合，同时所述第二齿轮和所述驱动轮同轴连接，所述丝、管或线夹在所述驱动轮和所述随动轮之间，所述随动轮通过所述张紧弹簧提供一定张力；
所述随动轮通过所述第一轴承和所述第二杆件相连，所述第二杆件通过所述第二轴承和所述第一杆件相连，所述张紧弹簧顶紧所述随动轮，通过调整所述张紧弹簧的弹力，可调节所述随动轮和所述驱动轮之间对所述丝、管或线的压力，从而改变摩擦力。
优选地，所述第三锥齿轮旋转时驱动所述蜗杆旋转，所述蜗杆带动蜗轮旋转，所述蜗轮带动所述第一齿轮旋转，所述第一齿轮带动所述第二齿轮旋转，所述第二齿轮带动所述驱动轮旋转，所述驱动轮和所述随动轮通过所述张紧弹簧带动中间的丝、管或线沿轴向运动，实现丝、管或线的直线传输操作。
优选地，当逆时针转动所述第一杆件时，所述第一杆件、所述第二杆件绕所述第二轴承逆时针旋转，从而使所述随动轮抬起，方便安装所述丝、管或线。
优选地，所述外壳为可拆卸结构。更优选地，所述外壳设有第一盖体，所述第一盖体位于所述第二支撑轮处；所述外壳设有第二盖体，所述第二盖体位于所述第一支撑轮处，所述第一盖体和所述第二盖体均为可拆卸、可组装结构。
更优选地，所述第三锥齿轮通过所述第一支撑轮和所述第二盖体相连。
更优选地，所述丝、管或线与所述外壳上所述第二孔接触的外侧设有所述第二支撑轮，所述第二支撑轮另一侧设置第四锥齿轮，并且所述丝、管或线经过所述第二支撑轮、所述第四锥齿轮后伸出；
更优选地，所述第四锥齿轮通过所述第二支撑轮和所述第一盖体相连，当所述第四锥齿轮旋转时带动分离式旋转模块整体旋转，从而实现丝、管或线的旋转操作。
根据本发明第三方面，提供一种柱状丝、管或线的连续旋转平移操作传输装置，包括：上述的分离式旋转模块和上述的驱动支撑模块，所述分离式旋转模块放置于所述驱动支撑模块的腔体中，丝、管或线穿过入线孔、腔体中分离式旋转模块和出线孔；所述驱动支撑模块的第一锥齿轮和所述分离式旋转模块的第三锥齿轮啮合，所述驱动支撑模块的第二锥齿轮和所述分离式旋转模块的第四锥齿轮啮合。
优选地，轴向驱动部件的转子旋转时，驱动第一锥齿轮旋转，第一锥齿轮旋转驱动第三锥齿轮旋转，第三锥齿轮旋转驱动蜗杆旋转，蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮带动第一齿轮旋转，第一齿轮带动第二齿轮旋转，第二齿轮带动驱动轮旋转，驱动轮和随动轮通过张紧弹簧带动中间的丝、管或线沿轴向运动，实现丝、管或线的直线传输操作。
优选地，所述分离式旋转模块装入驱动支撑模块中的腔体内时，分离式模块的第三锥齿轮、第四锥齿轮和驱动支撑模块的第一齿轮、第二锥齿轮分别啮合，盖上第三盖体，所述第一支撑轮、所述第二支撑轮与所述壳体、所述第三盖体滚动接触，形成空间约束。
优选地，通过控制所述轴向驱动部件的转子和旋转驱动部件的转子的转动方向和速度，可控制丝、管或线的正、反旋转方向和角速度，也可控制丝、管或线的轴向传输的方向和速度。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明将丝、管或线的旋转和平移操作相结合，结构简单，成本较低，实现模块化，可快速地将旋转模块分离，方便随时拆卸，有很高的实用性；
本发明运动的分离式旋转模块和固定的驱动支撑模块分离，并且二者没有电气连接，电机均安装在固定的驱动支撑模块上，从而方便了分离式旋转模块的快速拆卸，这对于介入式导管导丝在血管中的放置操作意义较大，可方便与导丝导管接触的分离式旋转模块的消毒操作。
另外，两台电机通过锥齿轮驱动分离式旋转模块连续旋转，避免了以往丝杠滑台操作行程有限且不具备连续向前传输的缺点。
本发明所述柱状丝、管或线的连续旋转平移操作分离式传输装置结构紧凑、重量轻、更加灵活，因此具有优良的控制性、实用性和可操作性，可以用于多种场合，满足多种工作要求。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例的支撑模块结构示意图；
图2为本发明一实施例分离式旋转模块的示意图；
图3为本发明一实施例整体结构示意图；
图中：
1为壳体，2为轴向驱动电机安装板，3为旋转驱动电机，4为旋转驱动电机安装板，5为轴向驱动电机，6为第一锥齿轮，7为第二锥齿轮，8为腔体，9为上盖，10为入线孔，11为出线孔，12为第三锥齿轮，13为第四锥齿轮，14为管，丝或线，16为第一支撑轮，15为第二支撑轮，17为蜗杆，18为蜗轮，19为第一齿轮，20为第二齿轮，21为驱动轮，22为随动轮，23为张紧弹簧，24为第一轴承，25为第二轴承，26为前杆，27为后杆，28为左盖，29、30、31、32为螺丝，33为外壳，34为右盖。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1所示，为本发明一种柱状丝、管或线的连续操作分离式驱动支撑模块的优选实施例结构示意图，其中包括：壳体1以及轴向驱动电机5、旋转驱动电机3、第一锥齿轮6、第二锥齿轮7、腔体8、入线孔10和出线孔11。
所述轴向驱动电机5、旋转驱动电机3、第一锥齿轮6、第二锥齿轮7、腔体8设置于壳体1中；所述轴向驱动电机5和所述旋转驱动电机3分别安装与所述壳体的两侧，所述轴向驱动电机5和所述旋转驱动电机3的定子相对于所述壳体1不运动，所述轴向驱动电机5的转子和第一锥齿轮6相连；所述旋转驱动电机3的转子和第二锥齿轮7相连；所述轴向驱动电机5、旋转驱动电机3之间设有用于容纳可分离模块的腔体8；所述壳体1的两侧各设有一孔，作为入线孔10和出线孔11，丝、管或线14穿过入线孔10、腔体8和出线孔11。
所述轴向驱动电机5的转子旋转时，驱动所述第一锥齿轮6旋转；所述旋转驱动电机3的转子旋转时，驱动所述第二锥齿轮7旋转。
在部分优选实施例中，所述壳体1上设有第三盖体9，与所述腔体8形成一个约束空间。
在部分优选实施例中，所述壳体1中进一步设有轴向驱动电机安装板2、旋转驱动电机安装板4，所述轴向驱动电机安装板2安装在所述壳体1一侧上，所述轴向驱动电机5安装在所述轴向驱动电机安装板2上，所述旋转驱动电机安装板4安装在所述壳体1另一侧上，所述旋转驱动电机3安装在所述旋转驱动电机安装板4上。
参照图2所示，为本发明柱状丝、管或线的连续操作分离式旋转模块的较优实施例结构示意图，其中包括：外壳33以及设置于所述外壳33内的蜗杆17、蜗轮18、第一齿轮19、第二齿轮20、驱动轮21、随动轮22、张紧弹簧23、第一轴承(24)、第二轴承25、第一杆件26以及第二杆件27。
所述外壳33的两侧设有对称的第一孔、第二孔，丝、管或线14从一侧的所述第一孔穿入并经所述第二孔后从所述外壳中伸出；所述丝、管或线14与所述外壳上第一孔接触的外侧处设有第一支撑轮16，所述第一支撑轮16另一侧设置有第三锥齿轮12，并且所述丝、管或线14经所述第一支撑轮16、所述第三锥齿轮12后伸出；所述第三锥齿轮12通过所述第一支撑轮16和所述蜗杆17一端相连，所述蜗杆17的另一端连接所述蜗轮18，所述蜗轮18同时和所述第一齿轮19同轴相连，所述第一齿轮19和所述第二齿轮20啮合，同时所述第二齿轮20和所述驱动轮21同轴连接，所述丝、管或线14夹在所述驱动轮21和所述随动轮22之间，所述随动轮22通过所述张紧弹簧23提供一定张力；所述随动轮22通过所述第一轴承24和所述第二杆件27相连，所述第二杆件27通过所述第二轴承25和所述第一杆件26相连，所述张紧弹簧23顶紧所述随动轮22，通过调整所述张紧弹簧23的弹力，可调节所述随动轮22和所述驱动轮21之间对所述丝、管或线14的压力，从而改变摩擦力。
当逆时针转动所述第一杆件26时，所述第一杆件26、所述第二杆件27绕所述第二轴承25逆时针旋转，从而使所述随动轮22抬起，方便安装所述丝、管或线14。
所述第三锥齿轮12旋转时驱动所述蜗杆17旋转，所述蜗杆17带动蜗轮18旋转，所述蜗轮18带动所述第一齿轮19旋转，所述第一齿轮19带动所述第二齿轮20旋转，所述第二齿轮20带动所述驱动轮21旋转，所述驱动轮21和所述随动轮22通过所述张紧弹簧23带动中间的丝、管或线14沿轴向运动，实现丝、管或线14的直线传输操作。
在部分优选实施例中，所述外壳33为可拆卸结构。更优选地，所述外壳33设有第一盖体28，所述第一盖体28位于所述第二支撑轮15处；所述外壳33设有第二盖体34，所述第二盖体34位于所述第一支撑轮16处，所述第一盖体28和所述第二盖体34均为可拆卸、可组装结构。
更优选地，所述第三锥齿轮12通过所述第一支撑轮16和所述第二盖体34相连。
进一步的，在部分优选实施例中，所述丝、管或线14与所述外壳33上所述第二孔接触的外侧设有所述第二支撑轮15，所述第二支撑轮15另一侧设置第四锥齿轮13，并且所述丝、管或线14经过所述第二支撑轮15、所述第四锥齿轮13后伸出。所述第四锥齿轮13通过所述第二支撑轮15和所述第一盖体28相连，当所述第四锥齿轮13旋转时带动分离式旋转模块整体旋转，从而实现丝、管或线14的旋转操作。
参照图3所示，为本发明的柱状丝、管或线的连续旋转平移操作分离式传输装置的一较优实施例结构示意图，包括上述的驱动支撑模块和分离式旋转模块，其中:
所述驱动支撑模块包括壳体1、轴向驱动电机安装板2、轴向驱动电机5、旋转驱动电机安装板4、旋转驱动电机3、第一锥齿轮6、第二锥齿轮7、腔体8、上盖9、入线孔10和出线孔11。所述轴向驱动电机安装板2安装在壳体1右侧上，轴向驱动电机5安装在轴向驱动电机安装板2上，旋转驱动电机安装板4安装在壳体1左侧上，旋转驱动电机3安装在旋转驱动电机安装板4上。轴向驱动电机5和旋转驱动电机3的定子相对于壳体1不运动。轴向驱动电机5的转子旋转时，驱动第一锥齿轮6旋转；旋转驱动电机3的转子旋转时，驱动第二锥齿轮7旋转。腔体8内安装分离式旋转模块。当壳体1盖上上盖9后，可把分离式旋转模块约束在壳体1内。有一定硬度的丝、管或线可穿过入线孔10、分离式旋转模块和出线孔11。
所述分离式旋转模块包括第三锥齿轮12、第四锥齿轮13、管、丝或线14、第一支撑轮16、第二支撑轮15、蜗杆17、蜗轮18、第一齿轮19、第二齿轮20、驱动轮21、随动轮22、张紧弹簧23、第一轴承24、第二轴承25、前杆26、后杆27、左盖28、外壳33和右盖34。所述的随动轮22通过第一轴承24和后杆27相连，后杆27通过第二轴承25和前杆26相连，张紧弹簧23顶紧随动轮22，通过调整张紧弹簧23的弹力，可调节随动轮22和驱动轮21之间对丝、管或线14的压力,从而改变摩擦力。当逆时针转动前杆26时，可使前杆26、后杆27绕第二轴承25逆时针旋转，从而使随动轮22抬起，方便安装丝、管或线14。
当分离式旋转模块安装入驱动支撑模块中的分离式模块腔体8内时，分离式模块的第三锥齿轮12、第四锥齿轮13和驱动支撑模块的第一锥齿轮6、第二锥齿轮7分别啮合，盖上上盖9，第一支撑轮16、第二支撑轮15与壳体1和上盖9滚动接触，形成空间约束。
所述轴向驱动电机5的转子和第一锥齿轮6相连；第一锥齿轮6和第三锥齿轮12啮合连接，第三锥齿轮12通过第一支撑轮16和蜗杆17相连，蜗杆17和蜗轮18相连，蜗轮18和第一齿轮19同轴相连，第一齿轮19和第二齿轮20啮合连接，第二齿轮20和驱动轮21同轴连接，丝、管或线14夹在驱动轮21和随动轮22之间。随动轮22通过张紧弹簧23提供一定张力。于是，当轴向驱动电机5的转子旋转时，驱动第一锥齿轮6旋转；第一锥齿轮6旋转时，驱动第三锥齿轮12旋转，第三锥齿轮12旋转时驱动蜗杆17旋转，蜗杆17带动蜗轮18旋转，蜗轮18带动第一齿轮19旋转，第一齿轮19带动第二齿轮20旋转，第二齿轮20带动驱动轮21旋转，驱动轮21和随动轮22通过张紧弹簧23带动中间的丝、管或线14沿轴向运动，实现丝、管或线14的直线传输操作。
所述旋转驱动电机3的转子和第二锥齿轮7相连；第二锥齿轮7和第四锥齿轮13啮合相连；第四锥齿轮13通过第二支撑轮15和分离式旋转模块的右盖34相连。于是，当旋转驱动电机3的转子旋转时，驱动第二锥齿轮7旋转；第二锥齿轮7旋转时驱动第四锥齿轮13旋转；第四锥齿轮13旋转时带动分离式旋转模块整体旋转，从而实现丝、管或线14相对于驱动支撑模块的旋转操作。
所述“丝、管或线14”的直线传输操作和旋转操作可以独立设计，即只保留直线传输操作而不要旋转操作，或者只保留旋转操作(参照图2旋转模块只有锥齿轮13、支撑轮15)，而不要直线传输操作。
上述实施例中，驱动支撑模块用来安装轴向驱动电机5和旋转驱动电机3，并用来支撑分离式旋转模块；当轴向驱动电机5运动时，可驱动丝、管或线在分离式旋转模块中沿着轴向传输；当旋转驱动电机3运动时，可驱动分离式旋转模块转动，从而控制丝、管或线发生旋转。进一步的，当打开驱动支撑模块的上盖9时，可把分离式旋转模块安装到驱动支撑模块中，盖上上盖9，即可控制丝、管或线的运动；当因需要消毒等原因，需要快速更换分离式旋转模块时，可打开上盖9，即可马上取出分离式旋转模块。轴向驱动电机5和旋转驱动电机3不安装在分离式旋转模块上，因此有利于丝、管或线的快速安装拆卸。
进一步的，可以通过控制所述的轴向驱动电机5的转子和旋转驱动电机3的转子的转动方向和速度，可控制丝、管或线14的正、反旋转方向和角速度，也可控制丝、管或线14的轴向传输的方向和速度。
进一步的，所述分离式旋转模块的左盖28可以通过螺丝129、螺丝230和外壳33的左侧相连，所述的分离式旋转模块的右盖34通过螺丝331、螺丝432和外壳33的右侧相连。为了方便安装分离式旋转模块的内部零件，可将分离式旋转模块的壳体根据需要进行分体设计，然后再进行组装。
进一步的，所述驱动支撑模块和分离式旋转模块可以由2台独立的轴向驱动电机5和旋转驱动电机3带动，2台电机均可以连续旋转，因而可以实现丝、管或线14的连续传输。
本发明上述创新的分离式旋转模块的结构，可方便实现丝、管或线14的旋转和平移2个自由度操作，丝、管或线14的直径可调节，包括0.014英寸直径的导丝。
本发明上述实施例的柱状丝、管或线的连续旋转平移操作的分离式传输装置，其机构不同于现有的传输装置，而是将柱状丝、管或线直接安装入中间的分离式旋转模块中，使用该传输装置可提供两个移动自由度，结构简单，易于实现，方便丝、管或线的安装、拆卸，结构紧凑，保证传输装置的灵活性，特别是如果用于血管介入式手术中时，导丝导管安装更为方便，中间分离式旋转模块更方便消毒处理，非常适合血管介入式手术中的导丝导管向病人血管中的安装。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。同样的，单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。
类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书中公开的所有特征以及如此公开的任何装置的所有过程或单元进行组合。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。