[發(fā)明專利]可實現(xiàn)姿態(tài)反饋的柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106217345B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐凱;趙江然;戴正晨;劉歡;陽志雄
• 申請（專利權(quán)）人: 北京術(shù)銳技術(shù)有限公司
• 主分類號: B25J1/02
• 分類號: B25J1/02;B25J19/02
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,何家鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可應(yīng)用于醫(yī)療器械、工業(yè)自動化設(shè)備等的可實現(xiàn)姿態(tài)反饋的柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

相較傳統(tǒng)的通過在關(guān)節(jié)處相互轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)彎轉(zhuǎn)運動的剛性運動鏈，柔性連續(xù)體機構(gòu)通過其近端結(jié)構(gòu)變形實現(xiàn)遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)的彎轉(zhuǎn)變形。在柔性連續(xù)體機構(gòu)中，其結(jié)構(gòu)主體同時成為驅(qū)動的傳遞結(jié)構(gòu)，因此可在小尺寸空間范圍內(nèi)實現(xiàn)極高的自由度配置。柔性連續(xù)體機構(gòu)具備結(jié)構(gòu)緊湊、靈活度高、柔性安全接觸保證等特點，因而被廣泛應(yīng)用于柔性操作臂、內(nèi)窺鏡、可控導(dǎo)管等醫(yī)療器械，以及工業(yè)用深腔探測內(nèi)窺鏡、柔性機械臂等新型特種裝備的研發(fā)。

在醫(yī)療或工業(yè)領(lǐng)域中，柔性連續(xù)體機構(gòu)的遠(yuǎn)端多用于伸入彎曲復(fù)雜的深腔環(huán)境中，其遠(yuǎn)端多呈不可見或者部分可見狀態(tài)，因此，柔性連續(xù)體機構(gòu)的姿態(tài)反饋是保證其使用可靠性及安全性的重要保障。然而，以結(jié)構(gòu)骨為主體的柔性連續(xù)體機構(gòu)中，其彎轉(zhuǎn)運動通過推拉結(jié)構(gòu)骨實現(xiàn)；而該彎轉(zhuǎn)運動沒有明確的彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，使得柔性連續(xù)體機構(gòu)的彎轉(zhuǎn)姿態(tài)的反饋不能采用剛性運動鏈中設(shè)置于關(guān)節(jié)處的角度傳感器來直接實現(xiàn)，同時，目前并沒有特別針對于柔性連續(xù)體機構(gòu)的姿態(tài)反饋傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種可實現(xiàn)姿態(tài)反饋的柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種可實現(xiàn)姿態(tài)反饋的柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)本體和姿態(tài)反饋機構(gòu)；所述柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)本體包括遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體、近端結(jié)構(gòu)體和中部連接體；所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體包括遠(yuǎn)端間隔盤、遠(yuǎn)端固定盤和遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨；所述近端結(jié)構(gòu)體包括近端間隔盤、近端固定盤和近端結(jié)構(gòu)骨；所述近端結(jié)構(gòu)骨與所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨一一對應(yīng)緊固連接或為同一根結(jié)構(gòu)骨；所述中部連接體包括近端通道固定板、遠(yuǎn)端通道固定板和結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道，所述結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道緊固連接在所述近端通道固定板和遠(yuǎn)端通道固定板之間；所述結(jié)構(gòu)骨的一端與所述近端固定盤緊固連接，另一端依次穿過所述近端間隔盤、結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道、遠(yuǎn)端間隔盤后與遠(yuǎn)端固定盤緊固連接；所述姿態(tài)反饋機構(gòu)包括同姿態(tài)反饋結(jié)構(gòu)體、第一比例反饋結(jié)構(gòu)體和第二比例反饋結(jié)構(gòu)體中的一個或多個；所述同姿態(tài)反饋結(jié)構(gòu)體包括第二遠(yuǎn)端間隔盤、第二遠(yuǎn)端固定盤、第二遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨、第二近端結(jié)構(gòu)骨以及第二結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道；所述第二結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道緊固連接在所述近端通道固定板和遠(yuǎn)端通道固定板之間，所述第二近端結(jié)構(gòu)骨與第二遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨一一對應(yīng)緊固連接或為同一根第二結(jié)構(gòu)骨，所述第二結(jié)構(gòu)骨的一端與所述近端固定盤緊固連接，另一端依次穿過所述近端間隔盤、第二結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道、第二遠(yuǎn)端間隔盤后與第二遠(yuǎn)端固定盤緊固連接；所述第二遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨與所述第二近端結(jié)構(gòu)骨分布半徑之比，和所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨與所述近端結(jié)構(gòu)骨分布半徑之比一致；所述同姿態(tài)反饋結(jié)構(gòu)體與所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體的長度一致；所述第一比例反饋結(jié)構(gòu)體包括第三遠(yuǎn)端間隔盤、第三遠(yuǎn)端固定盤、第三遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨、第三近端結(jié)構(gòu)骨以及第三結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道；所述第三結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道緊固連接在所述近端通道固定板和遠(yuǎn)端通道固定板之間，所述第三近端結(jié)構(gòu)骨與第三遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨一一對應(yīng)緊固連接或為同一根第三結(jié)構(gòu)骨，所述第三結(jié)構(gòu)骨的一端與所述近端固定盤緊固連接，另一端依次穿過所述近端間隔盤、第三結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道、第三遠(yuǎn)端間隔盤后與第三遠(yuǎn)端固定盤緊固連接；所述第三遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨與所述第三近端結(jié)構(gòu)骨分布半徑之比，和所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨與所述近端結(jié)構(gòu)骨的分布半徑之比不同；所述第二比例反饋結(jié)構(gòu)體包括第四遠(yuǎn)端間隔盤、第四遠(yuǎn)端固定盤、第四遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨、第四近端結(jié)構(gòu)骨以及第四結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道；所述第四結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道緊固連接在所述近端通道固定板和遠(yuǎn)端通道固定板之間，所述第四近端結(jié)構(gòu)骨與第四遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨一一對應(yīng)緊固連接或為同一根第四結(jié)構(gòu)骨，所述第四結(jié)構(gòu)骨的一端與所述近端固定盤緊固連接，另一端依次穿過所述近端間隔盤、第四結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道、第四遠(yuǎn)端間隔盤后與第四遠(yuǎn)端固定盤緊固連接；具有連接關(guān)系的每根所述第四遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)骨與相應(yīng)的所述第四近端結(jié)構(gòu)骨之間在圓周上具有間隔角，各所述間隔角的角度相同。

所述柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)本體還包括鉸接驅(qū)動鏈，所述鉸接驅(qū)動鏈包括旋轉(zhuǎn)基座和驅(qū)動手柄，所述旋轉(zhuǎn)基座轉(zhuǎn)動連接在所述近端通道固定板的中心，其轉(zhuǎn)軸垂直于所述近端通道固定板；所述驅(qū)動手柄為桿結(jié)構(gòu)且前端與所述旋轉(zhuǎn)基座轉(zhuǎn)動連接，其轉(zhuǎn)軸平行于所述近端通道固定板，所述驅(qū)動手柄可滑動且可轉(zhuǎn)動地從所述近端固定盤的中心穿過。

所述中部連接體還包括剛性管體，所述剛性管體緊固連接在所述遠(yuǎn)端通道固定板靠近所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體的一側(cè)，所述剛性管體中設(shè)置有與所述結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道連通的腔道，所述結(jié)構(gòu)骨從所述腔道中穿過。