[發明專利]一種基于反向絲杠的導管操縱裝置

有效

• 申請號: 201510059912.0
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104644270A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 孟偲;孫圣男
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;李新華

1.一種基于反向絲杠的導管操縱裝置，是機器人的末端執行器，其特征在于，采用一對主、從仿生指，該裝置包括雙指開合部件和雙指推拉/捻旋部件，其中雙指開合部件用于主、從仿生指夾緊或松開導管；雙指推拉/捻旋部件用于實現推拉導管沿軸向運動和捻旋導管沿周向旋轉以改變導管的前進方向。

2.根據權利要求1所述的一種基于反向絲杠的導管操縱裝置，其特征在于：所述雙指開合部件控制主、從仿生指的開合動作，主、從仿生指直接接觸導管，并能夠捻旋和推拉導管；雙指開合部件的開合由開合步進電機控制，開合步進電機直接帶動一主動傘齒輪轉動，主動傘齒輪與兩個對稱布置的從動傘齒輪相互嚙合，故能夠使得兩個從動傘齒輪同步反向轉動，兩個從動傘齒輪分別與兩個直齒輪固連，因此所述兩個直齒輪同步反向轉動，所述兩個直齒輪又分別和兩個安裝了主、從仿生指的兩個齒輪盤相互嚙合，進一步實現兩齒輪盤以絲杠為中心軸相對同步反向旋轉，最終實現主、從仿生指的開合動作。

3.根據權利要求2所述的一種基于反向絲杠的導管操縱裝置，其特征在于：所述雙指推拉/捻旋部件在實現推拉導管的功能時，采用直流伺服電機直接驅動主仿生指，需要推送導管向前運動時，直流伺服電機電機正轉，帶動主仿生指順時針旋轉，主、從仿生指在摩擦力的作用下反向同步轉動，從而推送導管向前運動；直流伺服電機電機反轉，主仿生指逆時針旋轉，從而拉動導管后退。

4.根據權利要求3所述的一種基于反向絲杠的導管操縱裝置，其特征在于：所述雙指推拉/捻旋部件在實現捻旋導管的功能時，動力來自于捻旋步進電機，通過帶傳動將動力傳至于反向絲杠，兩齒輪盤中間分別固定著左旋和右旋螺母，反向絲杠軸和兩齒輪盤構成了反向絲杠螺母機構，反向絲杠旋轉時，兩齒輪盤以雙指開合部件中的兩個直齒輪為導軌、并以反向絲杠為主軸上下同步相對直線運動，進一步實現主、從仿生指上下相對直線運動，通過摩擦方式最終實現捻旋導管的動作。

5.根據權利要求4所述的一種基于反向絲杠的導管操縱裝置，其特征在于：雙指開合部件通過控制開合步進電機的轉動方向，從而控制主、從仿生指夾緊或松開導管，方便地取放導管，通過控制開合步進電機的轉動角度以及輸出力矩而實現控制夾持不同型號導管以及夾緊導管力度的大小。

6.根據權利要求5所述的一種基于反向絲杠的導管操縱裝置，其特征在于：所述雙指推拉/捻旋部件在實現捻旋導管的功能時，動力來自于捻旋步進電機，電機通過帶傳動將電機的轉動轉化為反向絲杠的轉動，再通過反向絲杠螺母機構將反向絲杠的轉動轉化為左、右旋螺母的上下相對運動，最終實現主、從仿生指的上下相對運動，在摩擦力作用下，轉化為導管的周向旋轉運動；反向絲杠的行程有限，當螺母到達極限位置時，雙指開合部件松開導管，兩齒輪盤空行程返回，此時雙指開合部件再次夾緊導管，捻旋導管。

7.根據權利要求6所述的一種基于反向絲杠的導管操縱裝置，其特征在于：反向絲杠同時作為雙指開合時的轉動主軸，也用于構成推拉/捻旋部件實現捻旋導管時的反向絲杠螺母機構，用同一個零件實現雙重功能。

8.根據權利要求7所述的一種基于反向絲杠的導管操縱裝置，其特征在于：在開合部件進行開合動作時，開合部件中的兩個直齒輪作為傳動元件、將動力傳遞至齒輪盤；當推拉/捻旋部件進行捻旋導管動作時，兩個直齒輪在開合步進電機的靜力矩下鎖緊不動，兩個齒輪盤以兩個直齒輪此時與其嚙合的齒槽為導軌，上下相對運動，實現捻旋導管的動作。