CN114617518A - 内窥镜镜体递送及旋转装置及内窥镜机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内窥镜镜体递送及旋转装置及内窥镜机器人。递送及旋转装置包括：驱动机构，包括三个滚轮，从三个方向夹紧内窥镜镜体；引导机构，用于引导所述内窥镜镜体穿过三个滚轮。所述驱动机构包括两个电机，所述三个滚轮包括两个麦克纳姆轮，每个电机驱动一个麦克纳姆轮。本发明的内窥镜镜体递送及旋转装置，采用三个滚轮接触镜体，使得摩擦力增加，递送不容易发生滑动。进一步地，通过两个麦克纳姆轮的转动方向及转动速度来控制内窥镜镜体的前进后退及旋转运动，控制更加简单。此外，本发明装置的组成零件围绕一根轴线(内窥镜镜体)分布，且仅有两部电机驱动，使得整体结构可以做到更小巧。

Description

内窥镜镜体递送及旋转装置及内窥镜机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及内窥镜镜体递送及旋转装置及内窥镜机器人。

背景技术

内窥镜检查通常属于一种无创检查，将软质的镜体经由人体口腔、***等自然通道进入体内进行诊视，具备痛苦小，诊断准确性高的特点，但是由医生手动操作内窥镜的多个功能，操作难度大，效率不高，对于自动化内窥镜机器人有更高的需求。

现有的方案采用滚轮搓动的方式实现内窥镜镜体的旋转，滚轮在搓动的时候，内窥镜软质的镜体容易偏离驱动的轴线，镜体内部有精密结构，长时间的使用容易损坏内窥镜。采用搓动的方式来旋转内窥镜镜体，旋转角度有限，内窥镜镜体直径较粗，这就使得如果需要进行360度或者更高度数的旋转操作时，容易超出滚轮高度，使得旋转受限。此外，采用两个滚轮进行驱动时，接触面不足(两个接触面)，与镜体之间容易发生相对滑动。

因此，本领域需要设计一种结构简单，能够实现内窥镜镜体递送及旋转的装置。

发明内容

本发明研发了一种用于内窥镜机器人软质内窥镜镜体的递送及旋转的执行机构，通过三个滚轮的运动配合实现内窥镜镜体的递送及旋转，避免了笨重的体积，且可以保证内窥镜镜体的递送与旋转可以同时进行，前进、后退运动与旋转运动之间互不干扰。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种内窥镜镜体递送及旋转装置，包括：

驱动机构，包括三个滚轮，从三个方向夹紧内窥镜镜体；

引导机构，用于引导所述内窥镜镜体穿过三个滚轮。

进一步地，所述驱动机构包括两个电机，所述三个滚轮包括两个麦克纳姆轮，每个电机驱动一个麦克纳姆轮。

进一步地，所述三个滚轮包括一个全向轮。

进一步地，还包括：

底座，所述驱动机构和引导机构设置在所述底座上；

第一支架和第二支架，设置在底座的两侧，分别用于安装所述麦克纳姆轮；

第三支架，设置在第一支架和第二支架之间，用于安装所述全向轮。

进一步地，所述第三支架为活动支架，一端铰接至所述底座，另一端安装所述全向轮，所述第三支架通过偏置装置被压向所述麦克纳姆轮。

进一步地，两个所述麦克纳姆轮和一个全向轮呈Y型分布。

进一步地，所述麦克纳姆轮的圆周设置有辊子，麦克纳姆轮的轮毂轴与辊子转轴呈45°角。

进一步地，所述全向轮的圆周设置有双排辊子，全向轮的轮毂轴与辊子转轴相互垂直。

进一步地，所述引导机构包括第一引导孔和第二引导孔，分别位于所述驱动机构的前后两侧。

根据本发明的另一方面，提供一种内窥镜机器人，包括所述的内窥镜镜体递送及旋转装置。

本发明的内窥镜镜体递送及旋转装置，采用三个滚轮接触镜体，使得摩擦力增加，递送不容易发生滑动。进一步地，通过两个麦克纳姆轮的转动方向及转动速度来控制内窥镜镜体的前进后退及旋转运动，控制更加简单。

此外，本发明装置的组成零件围绕一根轴线(内窥镜镜体)分布，且仅有两部电机驱动，使得整体结构可以做到更小巧。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例的内窥镜镜体递送及旋转装置的结构示意图。

图2是本发明实施例的底座的结构示意图。

图3是本发明实施例的底座的结构示意图。

图4是本发明实施例的三个滚轮的位置关系示意图。

图5是本发明实施例的三个滚轮与内窥镜镜体的位置关系示意图。

图6是本发明实施例的全向轮的结构示意图。

图7是本发明实施例的麦克纳姆轮的结构示意图。

图中：

底座1、第一滚轮支架2、第二滚轮支架3、第三滚轮支架4、轴套5、第二引导孔6、弹簧7、第一引导孔8、内窥镜镜体9、第一电机 10、第一滚轮11、第二滚轮12、第三滚轮13、第二电机14、第一辊子15、第二辊子16、连接耳17、摄像头18。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

本发明是一种内窥镜递送及旋转装置，主要是用于内窥镜机器人的执行机构，用于控制内窥镜镜体的递送及旋转的执行器。

具体地，内窥镜镜体递送及旋转装置包括：驱动机构，包括三个滚轮，从三个方向夹紧内窥镜镜体；引导机构，用于引导所述内窥镜镜体穿过三个滚轮。

优选地，驱动机构包括两个电机，所述三个滚轮包括两个麦克纳姆轮，每个电机驱动一个麦克纳姆轮。还可以包括控制单元，电机与控制单元电性连接，通过控制单元向每个电机发送控制信号，实现每个电机的独立控制，从而单独驱动每个麦克纳姆轮。控制单元可以设置在内窥镜递送及旋转装置上，也可以是内窥镜机器人的控制单元。

本发明的内窥镜镜体递送及旋转装置采用三个滚轮，三个滚轮从三个方向夹紧内窥镜镜体，增加摩擦力。优选地，其中两个滚轮为主动的麦克纳姆轮，两个主动轮的运动互相独立，通过电机控制两个麦克纳姆轮的转动速度及转动方向，实现内窥镜镜体的旋转及伸缩运动，使得夹在中间的内窥镜镜体可以进行更大角度的旋转运动，在运动过程中也更稳定。

更优选地，采用三个圆周表面带有辊子的滚轮构成，其中两个滚轮为主动轮，另一个滚轮为从动轮，主动轮的辊子呈一定的角度倾斜排列，从动轮的圆周设置有两排辊子，辊子转轴沿从动轮切线方向，三个滚轮的转轴轴线在同一平面内，且三个滚轮轮缘两两相切，由三个滚轮轮缘围成一个有限的空间，内窥镜镜体由此空间内穿过。通过控制主动轮的旋转速度及旋转方向，实现内窥镜镜体前后伸缩及旋转运动。

具体地，三个滚轮包括两个麦克纳姆轮和一个全向轮，两个麦克纳姆轮和一个全向轮呈Y型分布，优选地，两个滚轮之间夹角为120 度。优选地，麦克纳姆轮的轮毂轴与辊子转轴呈45°角，全向轮的圆周设置有双排辊子，全向轮的轮毂轴与辊子转轴相互垂直。可选地，第三滚轮的辊子也可以是1排。优选地，第一滚轮、第二滚轮、第三滚轮的辊子数目在保证加工方便的前提下，辊子数目越多则滚轮转动越顺滑。

优选地，引导机构包括第一引导孔和第二引导孔，分别位于所述驱动机构的前后两侧，引导孔中心连线刚好通过三个滚轮缘的交点。具体地，内窥镜镜体穿过第二引导孔、三个滚轮轮缘围成的空间、第一引导孔，前端伸入患者腔体内。

具体地，内窥镜镜体递送及旋转装置包括底座，驱动机构和引导机构设置在所述底座上。具体而言，底座上设置有三个支架，其中第一支架和第二支架，设置在底座的两侧，分别用于安装麦克纳姆轮，第三支架设置在第一支架和第二支架之间，用于安装全向轮。

优选地，第三支架为活动支架，一端铰接至底座，另一端安装全向轮，第三支架通过偏置装置被压向所述麦克纳姆轮。可选地，采用拉簧，或者其他类型的弹性装置，将第三滚轮支架拉向底座，从而使得第三滚轮压紧于第一滚轮及第二滚轮。具体地，底座上成型有固定拉簧的连接耳，相应的支架上成型有中孔连接耳，拉簧固定于两处连接耳上。

具体地，第一支架和第二支架的一侧设置有电机安装孔，电机转轴与第一滚轮和第二滚轮的转轴轴线重合。第一电机转轴与第一转轮不旋转连接，第二电机转轴与第二转轮不旋转连接。第一电机及第二电机通过电机安装孔固接在底座上。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-7所示，本发明实施例的内窥镜镜体递送及旋转装置包括底座1，底座1为对称设计，第一滚轮支架2和第二滚轮支架3位于底座1的两侧，第三滚轮支架4铰接在底座1上，位于第一滚轮支架2和第二滚轮支架3之间。第一滚轮11、第二滚轮12、第三滚轮13分别安装在第一滚轮支架2、第二滚轮支架3、第三滚轮支架4上。三个滚轮呈放射状排列，第一滚轮11和第二滚轮12是麦克纳姆轮，辊子为倾斜设置。

第一滚轮11和第二滚轮12的圆周表面设置有第一辊子15，第一辊子15倾斜排列，第一辊子15可以绕偏转轴线自由旋转，第一滚轮 11和第二滚轮12互为镜像。第三滚轮13包含两排第二辊子16，第二辊子16转轴沿第三滚轮13的切线方向排列，第二辊子16可以绕辊子转轴自由旋转。

第一滚轮支架2、第二滚轮支架3分别设有电机安装孔，第一电机 10和第二电机14分别安装在第一滚轮支架2和第二滚轮支架3上。电机通过螺丝固定于电机安装孔上，第一电机10转轴与第一滚轮11不旋转连接，第二电机14转轴与第二滚轮12不旋转连接。

第三滚轮支架4的一端铰接于底座的轴套5上，第三滚轮13可转动的设置于第三滚轮支架4上。第三滚轮支架4及底座1上分别设有带孔的连接耳17，弹簧7两端分别固定于两连接耳17处，弹簧7将第三滚轮支架4及第三滚轮13压紧于第一滚轮11及第二滚轮12的辊子上。

第二引导孔6和第一引导孔8直接成型或固接于底座1上，引导孔适配内窥镜镜体9，内窥镜镜体9可以在第二引导孔6和第一引导孔 8内滑动。

三个滚轮的转轴轴线在同一平面内，且三个滚轮轮缘两两相切，由三个滚轮轮缘围成一个有限的空间。内窥镜镜体9穿过第二引导孔 6、三个滚轮轮缘围成的空间和第一引导孔8，前端的摄像头18摄入患者腔体内。第一滚轮11及第二滚轮12为主动轮，第三滚轮13为从动轮，三个滚轮可以绕各自转轴转动，用于驱动内窥镜镜体9递送及旋转。

本实施例的内窥镜镜体递送及旋转装置工作方式如下：

1、装载内窥镜镜体9：首先向上拉起第三滚轮支架4，第三滚轮支架4和第三滚轮13与第一滚轮11及第二滚轮12分离，将内窥镜镜体9放置于第一滚轮11及第二滚轮12的结合处，并松开第三滚轮支架4通过第三滚轮13将内窥镜镜体9压紧在第一滚轮11及第二滚轮12上，此时内窥镜镜体9与三个滚轮紧密接触。

2、内窥镜镜体9的伸缩运动：第一电机10及第二电机14同相、同速运动，此时第一滚轮11及第二滚轮12的第一棍子15无侧向运动，内窥镜镜体9在第一电机10及第二电机14的带动下伸缩运动。

3、内窥镜镜体9的旋转运动：第一电机10及第二电机14运动方向相反，运动速度相同，第一滚轮11及第二滚轮12的轴向运动抵消，内窥镜镜体9沿轴向旋转，此时对调第一电机10及第二电机14的旋转方向，内窥镜镜体9的旋转方向也会反转，内窥镜镜体9的转动速度与电机的转动速度正相关。

4、内窥镜镜体9前伸同时旋转运动：第一电机10及第二电机14 转动方向与内窥镜镜体9的前伸方向相同，第一电机10及第二电机14 转动速度不同，内窥镜镜体9的旋转方向及旋转速度与电机的转速差相关。

5、内窥镜镜体9后缩同时旋转运动：第一电机10及第二电机14 转动方向与内窥镜镜体9的后缩方向相同，第一电机10及第二电机14 转动速度不同，内窥镜镜体9的旋转方向及旋转速度与电机的转速差相关。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种内窥镜镜体递送及旋转装置，其特征在于，包括：

驱动机构，包括三个滚轮，从三个方向夹紧内窥镜镜体；

引导机构，用于引导所述内窥镜镜体穿过三个滚轮。

2.根据权利要求1所述的内窥镜镜体递送及旋转装置，其特征在于，所述驱动机构包括两个电机，所述三个滚轮包括两个麦克纳姆轮，每个电机驱动一个麦克纳姆轮。

3.根据权利要求2所述的内窥镜镜体递送及旋转装置，其特征在于，所述三个滚轮包括一个全向轮。

4.根据权利要求3所述的内窥镜镜体递送及旋转装置，其特征在于，包括：

底座，所述驱动机构和引导机构设置在所述底座上；

第一支架和第二支架，设置在底座的两侧，分别用于安装所述麦克纳姆轮；

第三支架，设置在第一支架和第二支架之间，用于安装所述全向轮。

5.根据权利要求4所述的内窥镜镜体递送及旋转装置，其特征在于，所述第三支架为活动支架，一端铰接至所述底座，另一端安装所述全向轮，所述第三支架通过偏置装置被压向所述麦克纳姆轮。

6.根据权利要求3所述的内窥镜镜体递送及旋转装置，其特征在于，两个所述麦克纳姆轮和一个全向轮呈Y型分布。

7.根据权利要求2所述的内窥镜镜体递送及旋转装置，其特征在于，所述麦克纳姆轮的圆周设置有辊子，麦克纳姆轮的轮毂轴与辊子转轴呈45°角。

8.根据权利要求3所述的内窥镜镜体递送及旋转装置，其特征在于，所述全向轮的圆周设置有双排辊子，全向轮的轮毂轴与辊子转轴相互垂直。

9.根据权利要求1所述的内窥镜镜体递送及旋转装置，其特征在于，所述引导机构包括第一引导孔和第二引导孔，分别位于所述驱动机构的前后两侧。

10.一种内窥镜机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的内窥镜镜体递送及旋转装置。

Images