[發明專利]可彎轉可伸縮的柔性連續體機械結構

有效

• 申請號: 201310753254.6
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103707322A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 汪雯
• 申請（專利權）人: 汪雯
• 主分類號: B25J18/04
• 分類號: B25J18/04
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 蔡繼清;翁霞

技術領域

本發明涉及醫療器械、工業自動化等領域，具體涉及用于醫療器械、工業自動化設備等的可彎轉可伸縮的柔性連續體機械結構。

背景技術

在現有的可彎轉的機械結構中，可控彎轉運動基本是通過相互鉸接的兩個剛性或柔性連桿通過在鉸接關節處的相對轉動來實現的。通過此種結構實現多個獨立彎轉運動的串聯時，由于傳動布置的困難，一般需要在每個鉸接關節處安裝驅動單元（如電機、液壓頂桿等）；因而遠端驅動單元成為了近端驅動單元的負載，這會使得此種功能的實現結構相對繁復、尺寸相對較大。

在醫療手術或工業深腔檢測等場合中，需要以極小外圍尺寸構造多自由度多彎轉功能的器械，尤其在用于病人的微創手術或工業深腔檢測中，前述通過相互鉸接方式實現串聯的機械結構的方案顯現出了諸多難以克服的缺陷。

發明內容

本發明的目的是發明一種機械結構，該機械結構可延接可彎轉可伸縮，可承受一定負載（扭矩、外力等），能以極精簡的結構實現多自由度的遠端靈活操作。

為實現上述目的，本發明提供了一種柔性連續體機械結構，其特征在于，包括：

遠端結構體，所述遠端結構體包括遠端間隔盤、遠端鎖緊盤和結構骨；

近端結構體，所述近端結構體包括近端間隔盤、近端鎖緊盤和結構骨，且所述遠端結構體上的結構骨與所述近端結構體上的對應的結構骨固定連接或者為同一根結構骨；以及

中部連接體，所述中部連接體包括管道固定板和管道；

其中，所述遠端結構體經由所述中部連接體與所述近端結構體關聯，結構骨一端固定于近端鎖緊盤，依次穿過近端間隔盤、中部連接體、遠端間隔盤，另一端固定于遠端鎖緊盤，使得當驅動所述近端結構體朝向任意方向彎轉時，所述遠端結構體相應地朝向相反的方向彎轉，或者，當驅動所述近端結構體伸長或縮短時，所述遠端結構體相應地縮短或伸長。

本發明的一優選實施例中，所述遠端結構體的結構骨和所述近端結構體的對應的結構骨為同一根結構骨，且所述結構骨長度可測量、可估算或恒定。

本發明還提供了另一種柔性連續體機械結構，其特征在于，包括：

遠端結構體，所述遠端結構體包括遠端間隔盤、遠端鎖緊盤和結構骨；

近端結構體，所述近端結構體包括近端間隔盤、近端鎖緊盤和結構骨，且所述遠端結構體上的結構骨與所述近端結構體上的對應的結構骨固定連接或者為同一根結構骨；

中部連接體，所述中部連接體包括管道固定板和管道；以及

驅動機構，用于驅動所述近端結構體運動，所述驅動機構由驅動鎖緊盤、驅動間隔盤、驅動結構骨和驅動固定盤組成，所述驅動結構骨一端固定在所述驅動鎖緊盤上，并依次穿過所述驅動間隔盤和驅動固定盤；

其中，所述遠端結構體經由所述中部連接體與所述近端結構體關聯，結構骨一端固定于近端鎖緊盤，依次穿過近端間隔盤、中部連接體、遠端間隔盤，另一端固定于遠端鎖緊盤；

所述驅動機構與所述近端結構體連接，使得驅動所述驅動結構骨時，所述驅動機構驅動所述近端結構體朝向任意方向彎轉，所述遠端結構體相應地朝向相反的方向彎轉，或者，所述驅動機構驅動所述近端結構體伸長或縮短，所述遠端結構體相應地縮短或伸長。

本發明的另一優選實施例中，所述遠端結構體和所述近端結構體的結構骨由彈性細桿或者彈性細管構成，所述遠端鎖緊盤與所述遠端間隔盤、所述近端鎖緊盤與所述近端間隔盤分別具有相同的通孔布置，且均為剛性盤狀結構。

本發明的另一優選實施例中，所述近端間隔盤之間以及近端間隔盤和近端鎖緊盤之間保持一定距離，且所述近端間隔盤作用為限定結構骨的位置以及防止結構骨在受到推力時失穩。

本發明的另一優選實施例中，所述遠端間隔盤之間以及遠端間隔盤和遠端鎖緊盤之間保持一定距離，且所述遠端間隔盤作用為限定結構骨的位置以及防止結構骨在受到推力時失穩。

本發明的另一優選實施例中，所述中部連接體由三根以上管道和2個以上管道固定板構成，且所述連續體機械結構的結構骨貫穿所述管道，一端伸至所述遠端結構體內，穿過所述遠端間隔盤固定于所述遠端鎖緊盤上，另一端伸至所述近端結構體內，穿過所述近端間隔盤固定于所述近端鎖緊盤上。

本發明的另一優選實施例中，所述柔性連續體機械結構延接有2節以上近端結構體和2節以上遠端結構體以獲得更高的運動靈活性。