一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它涉及一種自清潔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)有腹腔視覺(jué)機(jī)器人的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸大，占用空間大，使用不方便不靈活且不具有鏡頭自清洗功能的問(wèn)題，它包括殼體，它還包括電機(jī)、第一傳動(dòng)軸、連接軸、第二傳動(dòng)軸、第一齒輪、第二齒輪、固定軸、阻尼器、撥桿、滑環(huán)、凸輪、滾子、連桿、第一彈簧和清潔基體；固定軸水平安裝在殼體上，第一齒輪與第二齒輪嚙合，第二傳動(dòng)軸平行于固定軸并設(shè)置在殼體內(nèi)，第一齒輪套裝在第二傳動(dòng)軸的另一端，第一傳動(dòng)軸的另一端與電機(jī)連接；滑環(huán)安裝在殼體內(nèi)設(shè)置的滑環(huán)槽內(nèi)，滑環(huán)的另一端固裝有凸輪，連桿的一端裝有滾子。本發(fā)明用于腹腔視覺(jué)機(jī)器人。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自清潔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具體涉及一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的自清潔 和視場(chǎng)傾角調(diào)節(jié)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 微創(chuàng)手術(shù)（Minimally Invasive Surgery, MIS)的運(yùn)用使外科手術(shù)發(fā)生了革命性 變化。和傳統(tǒng)的開(kāi)放手術(shù)相比，微創(chuàng)手術(shù)通過(guò)采用小的切口進(jìn)行手術(shù)，對(duì)人體組織的結(jié)構(gòu)和 功能產(chǎn)生的干擾相對(duì)較小，手術(shù)后恢復(fù)周期短，恢復(fù)效果好，且減小了傷疤，因此腹腔手術(shù) 領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，由于手術(shù)過(guò)程中醫(yī)務(wù)人員需要長(zhǎng)時(shí)間操持手術(shù)器械通過(guò)內(nèi) 窺鏡對(duì)人體內(nèi)部進(jìn)行手術(shù)，醫(yī)務(wù)人員的精神狀態(tài)和疲勞程度都會(huì)在一定程度上影響手術(shù)的 效果。微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的出現(xiàn)能夠很好解決上述問(wèn)題。目前，針對(duì)腹腔鏡的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器 人需要通過(guò)幾個(gè)切口分別將手術(shù)器械、內(nèi)窺鏡和照明系統(tǒng)插進(jìn)人體腹腔進(jìn)行手術(shù)，在一定 程度上提高了手術(shù)的精度，改善了手術(shù)后傷疤的恢復(fù)效果。但是，手術(shù)器械受到戳卡的限制 靈活性較差，另外手術(shù)器械的龐大復(fù)雜使得手術(shù)臺(tái)的移動(dòng)性較差。因此研究可進(jìn)入人體內(nèi) 部的手術(shù)機(jī)器人對(duì)于改善手術(shù)的效果有著重要的意義。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的可進(jìn)入人體內(nèi)部的單孔腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人多以視覺(jué)機(jī)器 人為主。機(jī)器人進(jìn)入人體內(nèi)主要完成視頻的采集和傳輸，并且能隨時(shí)調(diào)整照明和攝像模塊 的角度，為醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行手術(shù)提供視野范圍。另外由于手術(shù)過(guò)程中，組織液和水蒸氣附著在 攝像頭上都會(huì)影響視野的清晰度，故照明攝像模塊具有自清洗功能對(duì)提高視野清晰度有著 重要的意義。
[0004] 現(xiàn)有的腹腔視覺(jué)機(jī)器人的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸大都偏大且不具有鏡頭的自清洗功能，申 請(qǐng)?zhí)枮?01410244729. 3中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N用于腹腔視覺(jué)機(jī)器人單元的自清潔和傾角 調(diào)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，占用空間較大，其帶輪傳動(dòng)部分裝配較困難，工作時(shí)帶 的松緊很難把握，易出現(xiàn)打滑和卡死現(xiàn)象，需要調(diào)整皮帶輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)清洗，使用不方便不靈 活，因此實(shí)現(xiàn)腹腔機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化是縮小機(jī)器人尺寸的關(guān)鍵，同時(shí)讓機(jī)器人兼有攝 像鏡頭自清洗功能將提高手術(shù)的質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是為解決現(xiàn)有腹腔視覺(jué)機(jī)器人的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸大，占用空間大，使用不方 便不靈活且不具有鏡頭自清洗功能的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的撥桿滑 環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0006] 本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是：本發(fā)明的一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人 的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括殼體，它還包括電機(jī)、第一傳動(dòng)軸、連接軸、第二傳動(dòng)軸、 第一齒輪、第二齒輪、固定軸、阻尼器、撥桿、滑環(huán)、凸輪、滾子、連桿、第一彈簧和清潔基體；
[0007] 所述第一傳動(dòng)軸為階梯軸，階梯軸上靠近臺(tái)肩位置處設(shè)有限位塊，階梯軸的周側(cè) 面上加工有安裝拔桿的孔；
[0008] 所述連接軸包括空心軸、實(shí)心軸和兩個(gè)立柱鍵，所述空心軸的一端為螺旋狀端面； 空心軸的另一端與實(shí)心軸固接，兩個(gè)立柱鍵對(duì)稱(chēng)設(shè)置在實(shí)心軸的外側(cè)壁上；
[0009] 所述第二傳動(dòng)軸的一端為空心管，所述空心管上開(kāi)設(shè)有兩個(gè)鍵槽，所述兩個(gè)鍵槽 對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)；
[0010] 固定軸水平安裝在殼體上，阻尼器套裝在固定軸的一端并與殼體的內(nèi)壁固接，第 二齒輪套裝在固定軸的另一端，第二傳動(dòng)軸平行于固定軸并設(shè)置在殼體內(nèi)，第一齒輪套裝 在第二傳動(dòng)軸的另一端，第一齒輪與第二齒輪嚙合，連接軸的實(shí)心軸插裝在第二傳動(dòng)軸的 一端的鍵槽內(nèi)，第一傳動(dòng)軸的一端插裝在連接軸的空心軸內(nèi)且二者通過(guò)限位塊定位，第一 傳動(dòng)軸的另一端與電機(jī)連接；
[0011] 滑環(huán)為半圓形滑環(huán)，滑環(huán)安裝在殼體內(nèi)設(shè)置的滑環(huán)槽內(nèi)，撥桿的端部插裝在滑環(huán) 的一端內(nèi)，滑環(huán)的另一端固裝有凸輪，連桿安裝在殼體內(nèi)設(shè)置的連桿滑槽內(nèi)，連桿的一端裝 有滾子，凸輪的曲面頂靠滾子的周側(cè)面，連桿的另一端裝有清潔基體，且連桿的靠近滾子的 一端套裝有第一彈簧。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：
[0013] 一、本發(fā)明同時(shí)實(shí)現(xiàn)了腹腔鏡視覺(jué)機(jī)器人攝像鏡頭的自清洗和視場(chǎng)角度的調(diào)節(jié)， 第一齒輪和第二齒輪的嚙合，電機(jī)帶動(dòng)第二傳動(dòng)軸傳動(dòng)，最終帶動(dòng)殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了視場(chǎng) 傾角調(diào)節(jié)；滑環(huán)連同凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)頂靠滾子轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)清潔基體 對(duì)攝像頭的清潔。
[0014] 二、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的復(fù)用，即分別通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)上述的視場(chǎng)角度 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和攝像鏡頭自清潔機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中連接軸相對(duì)于第二傳動(dòng)軸只能做軸向的移 動(dòng)，而不能做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；連接軸的螺旋狀端面和第一傳動(dòng)軸的限位塊在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中能夠使 得第一傳動(dòng)軸只能相對(duì)于連接軸做單向轉(zhuǎn)動(dòng)，這是實(shí)現(xiàn)電機(jī)復(fù)用的基礎(chǔ)，而第一齒輪與第 二齒輪的傳動(dòng)比為1: 1，也是實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的必要條件。本發(fā)明正是充分利用電機(jī)的正反轉(zhuǎn) 來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的動(dòng)作，從而減小電機(jī)的使用數(shù)目，并且在超越離合器原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行變形， 進(jìn)一步減小徑向尺寸，從而滿足腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人單元對(duì)徑向尺寸的嚴(yán)格要求。
[0015] 三、撥桿滑塊凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沿著殼體內(nèi)壁周向布置，增加了殼體內(nèi)部的空間， 減小機(jī)器人的整體尺寸，相比現(xiàn)有的自清潔和傾角調(diào)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，占用空間 小，避免了帶輪傳動(dòng)部分裝配較困難，工作時(shí)帶的松緊很難把握，易出現(xiàn)打滑和卡死現(xiàn)象的 問(wèn)題，不需要調(diào)整皮帶輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)清洗，使用方便靈活。本發(fā)明減少的空間可用于放置電子 器件。
[0016] 四、本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)切換主要依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而降低了控制的難度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1去掉殼體后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是第 一傳動(dòng)軸、連接軸和第二傳動(dòng)軸裝配的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是第二傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5 是第一傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是連接軸的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是凸輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]

【具體實(shí)施方式】一：結(jié)合圖1-圖7說(shuō)明，本實(shí)施方式的一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人 的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括殼體3,它還包括電機(jī)23、第一傳動(dòng)軸22、連接軸21、第 二傳動(dòng)軸20、第一齒輪19、第二齒輪18、固定軸2、阻尼器25、撥桿24、滑環(huán)16、凸輪15、滾 子13、連桿14、第一彈簧10和清潔基體9 ;
[0019] 所述第一傳動(dòng)軸22為階梯軸，階梯軸上靠近臺(tái)肩位置處設(shè)有限位塊22-2,階梯軸 的周側(cè)面上加工有安裝拔桿24的孔22-1 ;
[0020] 所述連接軸21包括空心軸21-1、實(shí)心軸21-2和兩個(gè)立柱鍵21-3,所述空心軸 21-1的一端為螺旋狀端面；空心軸21-1的另一端與實(shí)心軸21-2固接，兩個(gè)立柱鍵21-3對(duì) 稱(chēng)設(shè)置在實(shí)心軸21-2的外側(cè)壁上；
[0021] 所述第二傳動(dòng)軸20的一端為空心管20-1，所述空心管20-1上開(kāi)設(shè)有兩個(gè)鍵槽 20-2,所述兩個(gè)鍵槽20-2對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)；
[0022] 固定軸2水平安裝在殼體3上，阻尼器25套裝在固定軸2的一端并與殼體3的內(nèi) 壁固接，第二齒輪18套裝在固定軸2的另一端，第二傳動(dòng)軸20平行于固定軸2并設(shè)置在殼 體3內(nèi)，第一齒輪19套裝在第二傳動(dòng)軸20的另一端，第一齒輪19與第二齒輪18嚙合，連 接軸21的實(shí)心軸21-2插裝在第二傳動(dòng)軸20的一端的鍵槽20-2內(nèi)，第一傳動(dòng)軸22的一端 插裝在連接軸21的空心軸21-1內(nèi)且二者通過(guò)限位塊22-2定位，第一傳動(dòng)軸22的另一端 與電機(jī)23連接；
[0023] 滑環(huán)16為半圓形滑環(huán)，滑環(huán)16安裝在殼體3內(nèi)設(shè)置的滑環(huán)槽17內(nèi)，撥桿24的端 部插裝在滑環(huán)16的一端內(nèi)，滑環(huán)16的另一端固裝有凸輪15,連桿14安裝在殼體3內(nèi)設(shè)置 的連桿滑槽內(nèi)，連桿14的一端裝有滾子13,凸輪15的曲面頂靠滾子13的周側(cè)面，連桿14 的另一端裝有清潔基體9,且連桿14的靠近滾子13的一端套裝有第一彈簧10。
[0024] 本實(shí)施方式的滑環(huán)的一端加工有半開(kāi)的圓槽，撥桿的端部插裝在滑環(huán)16的半開(kāi) 的圓槽內(nèi)，本實(shí)施方式的清潔基體為現(xiàn)有技術(shù)。阻尼器可采用現(xiàn)有技術(shù)阻尼器。
[0025] 為了保證連接軸21能夠更加順暢的工作，對(duì)連接軸21的螺旋狀端面進(jìn)行了專(zhuān) 門(mén)的設(shè)計(jì)。設(shè)螺旋狀端面的最大高度差為A，經(jīng)過(guò)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)螺旋狀曲面形狀滿足公式

【權(quán)利要求】
1. 一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它包括殼體（3)，其特 征在于：它還包括電機(jī)（23)、第一傳動(dòng)軸（22)、連接軸（21)、第二傳動(dòng)軸（20)、第一齒輪 (19)、第二齒輪（18)、固定軸（2)、阻尼器（25)、撥桿（24)、滑環(huán)（16)、凸輪（15)、滾子（13)、 連桿（14)、第一彈簧（10)和清潔基體（9); 所述第一傳動(dòng)軸（22)為階梯軸，階梯軸上靠近臺(tái)肩位置處設(shè)有限位塊（22-2)，階梯軸 的周側(cè)面上加工有安裝拔桿（24)的孔（22-1); 所述連接軸（21)包括空心軸（21-1)、實(shí)心軸（21-2)和兩個(gè)立柱鍵（21-3)，所述空心 軸（21-1)的一端為螺旋狀端面；空心軸（21-1)的另一端與實(shí)心軸（21-2)固接，兩個(gè)立柱 鍵（21-3)對(duì)稱(chēng)設(shè)置在實(shí)心軸（21-2)的外側(cè)壁上； 所述第二傳動(dòng)軸（20)的一端為空心管（20-1)，所述空心管（20-1)上開(kāi)設(shè)有兩個(gè)鍵槽 (20-2)，所述兩個(gè)鍵槽（20-2)對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)； 固定軸（2)水平安裝在殼體（3)上，阻尼器（25)套裝在固定軸（2)的一端并與殼體 (3)的內(nèi)壁固接，第二齒輪（18)套裝在固定軸（2)的另一端，第二傳動(dòng)軸（20)平行于固定 軸（2)并設(shè)置在殼體（3)內(nèi)，第一齒輪（19)套裝在第二傳動(dòng)軸（20)的另一端，第一齒輪 (19)與第二齒輪（18)嚙合，連接軸（21)的實(shí)心軸（21-2)插裝在第二傳動(dòng)軸（20)的一端 的鍵槽（20-2)內(nèi)，第一傳動(dòng)軸（22)的一端插裝在連接軸（21)的空心軸（21-1)內(nèi)且二者 通過(guò)限位塊（22-2)定位，第一傳動(dòng)軸（22)的另一端與電機(jī)（23)連接； 滑環(huán)（16)為半圓形滑環(huán)，滑環(huán)（16)安裝在殼體（3)內(nèi)設(shè)置的滑環(huán)槽（17)內(nèi)，撥桿（24) 的端部插裝在滑環(huán)（16)的一端內(nèi)，滑環(huán)（16)的另一端固裝有凸輪（15)，連桿（14)安裝在 殼體（3)內(nèi)設(shè)置的連桿滑槽內(nèi)，連桿（14)的一端裝有滾子（13)，凸輪（15)的曲面頂靠滾子 (13)的周側(cè)面，連桿（14)的另一端裝有清潔基體（9)，且連桿（14)的靠近滾子（13)的一 端套裝有第一彈簧（10)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 其特征在于：所述撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括第二彈簧（26)，第二彈簧（26)設(shè)置在 第二傳動(dòng)軸（20)內(nèi)，且第二彈簧（26)的一端與柱狀軸（21-2)相抵。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)，其特征在于：第一彈簧（10)的外徑為3mm，絲徑為0· 2mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 其特征在于：所述滑環(huán)槽（17)為燕尾槽或梯形槽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述第二齒輪（18)與第一齒輪（19)的傳動(dòng)比為1:1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 其特征在于：撥桿（24)的長(zhǎng)度（L)為4. 8mm，滑環(huán)（16)的一端具有凸起部（16-1)，撥桿 (24)的端部插裝在滑環(huán)（16)的靠近凸起部（16-1)的一端內(nèi)，滑環(huán)（16)的凸起部（16-1) 的高度⑶為3. 7mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6所述的一種用于腹腔內(nèi)視覺(jué)機(jī)器人的撥桿滑環(huán)凸輪往復(fù)傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述的凸輪（15)的曲面呈/形，凸輪（15)的升角（β)為45°。
【文檔編號(hào)】B08B1/00GK104146779SQ201410418522
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】封海波, 付宜利, 馬騰飛, 潘博, 劉星洋 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)