CN109805884A - 用于微型机器人的径向扩张装置 - Google Patents

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颜国正
温桠妮
王志武
姜萍萍
刘大生
汪炜
孟一村
蒲鹏先
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Abstract

一种用于微型机器人的径向扩张装置，包括：基座机构和周向均布于基座机构上的若干径向扩张机构，基座机构与径向扩张机构相连并传递动力驱动径向扩张机构的伸缩；基座机构包括：底盘及主动齿轮；径向扩张机构包括：扩张臂、扩张齿轮和滑动支架。本发明采用了齿轮齿条传动方式来实现微型胃肠道机器人的径向扩张运动，三层结构的设计避免了齿条运动时相互之间的干扰，设计撑顶部用于增大与肠道的接触面积，同时也有利于扩张的稳定性，结构简单，安全可靠。

Description

用于微型机器人的径向扩张装置
技术领域
本发明涉及的是一种医疗机器人领域的技术，具体是一种用于微型机器人的径向扩张装置。
背景技术
现有的胶囊内窥镜绝大多数是被动运动，不能在肠道内驻留，不能对胃肠道进行径向扩张；而其中能够自主运动且能够进行有效径向扩张的微型胃肠道机器人存在的缺点包括齿条的行程范围有限，扩张直径偏小；移动机构在机构张开时，机构顶端与肠道是点接触而不是线接触，存在损伤肠道的风险；移动机构扩张状态下，与胃肠道多为两点接触，不能很好将胃肠道壁撑开，容易导致漏检。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于微型机器人的径向扩张装置，采用了齿轮齿条传动方式来实现微型胃肠道机器人的径向扩张运动，三层结构的设计避免了齿条运动时相互之间的干扰，设计撑顶部用于增大与肠道的接触面积，同时也有利于扩张的稳定性，结构简单，安全可靠。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：基座机构和周向均布于基座机构上的若干径向扩张机构，其中：基座机构与径向扩张机构相连并传递动力驱动径向扩张机构的伸缩。
所述的基座机构包括：底盘及主动齿轮，其中：主动齿轮设置于底盘中心并与各个径向扩张机构相啮合以传递动力。
所述的底盘上设有三个用于与径向扩张机构相配合的圆孔，其中：圆孔等距设置于圆孔旁并与滑动支架固定连接。
所述的径向扩张机构包括：扩张臂、扩张齿轮和滑动支架，其中：滑动支架设置于基座机构上并与扩张臂相接触，扩张齿轮转动设置于基座机构上并分别与主动齿轮和各自对应的扩张臂相啮合以传递动力。
所述的扩张臂包括：齿条和撑顶部，其中：齿条活动设置于滑动支架内，一端与撑顶部相连的同时与扩张齿轮相啮合。
优选地，当采用三个径向扩张机构时，所述的三个齿条厚度相同且长度均为底盘直径减去撑顶部厚度
优选地，所述的滑动支架的高度差以齿条厚度成倍增加，设置于其内的齿条层叠设置于主动齿轮中心上。
优选地，所述的底盘为圆形且当采用三个径向扩张机构时，三个撑顶部的弧长总和等于底盘的周长。
技术效果
与现有技术相比，本发明采用了齿轮齿条传动方式来实现微型胃肠道机器人的径向扩张运动，传动方式简单，传动效率和传动精度高；三层结构的设计避免了齿条运动时相互之间的干扰，同时减小了闭合状态下圆盘直径对最大扩张比的限制，使得扩张开闭半径比达到了2.58；撑顶部的设计，增大了与肠道的接触面积，确保肠道的安全性，同时也有利于扩张的稳定性。
附图说明
图1为本发明扩张结构示意图；
图2为本发明扩张臂与扩张齿轮配合结构示意图；
图3为基座机构示意图；
图4为本发明除去撑顶部俯视图；
图5为本发明实施示意图；
其中：a为收缩示意图，b为扩张过程示意图，c为最大扩张示意图；
图中：基座机构1、径向扩张机构2、扩张臂3、扩张齿轮4、滑动支架5、底盘6、主动齿轮7、圆柱8、圆孔9、齿条10、撑顶部11。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例涉及的一种微型胃肠道机器人的径向扩张装置，其中包含：基座机构1和周向均布于基座机构1上的若干径向扩张机构2，其中：径向扩张机构2覆盖基座机构1一周，基座机构1传递动力给径向扩张机构2并驱动径向扩张机构2扩张与收缩。
所述的径向扩张机构2包括：扩张臂3、扩张齿轮4和滑动支架5，其中：滑动支架5设置于扩张臂3上，扩张齿轮4设置于扩张臂3一侧并与扩张臂3啮合。
所述的基座机构1包括：底盘6、主动齿轮7和三个用于与径向扩张机构2相配合的圆柱8，其中：主动齿轮7设置于底盘6中心，圆柱8以中心对称均匀等距设置于底盘6上并设置于主动齿轮7外。
所述的底盘6上设有三个用于与径向扩张机构2相配合的圆孔9，其中：圆孔9等距设置于圆孔9旁并与滑动支架5固定连接。
所述的圆柱8与扩张齿轮4间隙配合。
所述的扩张臂3包括：齿条7和撑顶部11，其中：齿条4末端与撑顶部11中心相连，齿条4设置于滑动支架5内并与扩张齿轮4啮合。
所述的三个齿条4的厚度相同，长度为底盘6直径减去撑顶部11厚度，滑动支架5的高度差以齿条4厚度成倍增加，设置于其内的齿条4层叠设置于主动齿轮7中心上。
所述的三个撑顶部11长度为三分之一底盘6圆周，三个撑顶部11环绕底盘一周。
所述的主动齿轮7由电机转动轴驱动。
工作原理：电机转动带动主动齿轮转动，主动齿轮再带动三个扩张齿轮转动，扩张齿轮与齿条的传动使得齿条能够顺着底盘直径向外伸出。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (6)

1.一种用于微型机器人的径向扩张装置，其特征在于，包括：基座机构和周向均布于基座机构上的若干径向扩张机构，其中：基座机构与径向扩张机构相连并传递动力驱动径向扩张机构的伸缩；
所述的基座机构包括：底盘及主动齿轮，其中：主动齿轮设置于底盘中心并与各个径向扩张机构相啮合以传递动力；
所述的径向扩张机构包括：扩张臂、扩张齿轮和滑动支架，其中：滑动支架设置于基座机构上并与扩张臂相接触，扩张齿轮转动设置于基座机构上并分别与主动齿轮和各自对应的扩张臂相啮合以传递动力。
2.根据权利要求1所述的径向扩张装置，其特征是，所述的底盘上设有三个用于与径向扩张机构相配合的圆孔，其中：圆孔等距设置于圆孔旁并与滑动支架固定连接。
3.根据权利要求1所述的径向扩张装置，其特征是，所述的扩张臂包括：齿条和撑顶部，其中：齿条活动设置于滑动支架内，一端与撑顶部相连的同时与扩张齿轮相啮合。
4.根据权利要求3所述的径向扩张装置，其特征是，当采用三个径向扩张机构时，所述的三个齿条厚度相同且长度均为底盘直径减去撑顶部厚度。
5.根据权利要求3所述的径向扩张装置，其特征是，所述的滑动支架的高度差以齿条厚度成倍增加，设置于其内的齿条层叠设置于主动齿轮中心上。
6.根据权利要求3所述的径向扩张装置，其特征是，所述的底盘为圆形且当采用三个径向扩张机构时，三个撑顶部的弧长总和等于底盘的周长。
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