CN110145582A - 一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构 - Google Patents

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Abstract

一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构，它涉及一种驱动设备，它包括外壳、丝盘、固定件和驱动丝；丝盘的外周面上加工有两圈丝槽，外壳的周侧面开设两段弧形缝隙，外壳套在丝盘上，缝隙和丝槽相对应，丝槽上开设固定孔，固定件安装在固定孔内用于固定绕于丝槽中的驱动丝的一端，驱动丝的另一端从缝隙引出。本发明运行可靠，操作可控，结构简便。

Description

一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构
技术领域
本发明涉及一种驱动设备，特别涉及一种单自由度的用于丝驱动柔性体的双向驱动机构。
背景技术
目前，对于丝驱动的柔性体来讲，同一自由度使用两根拉力丝进行协同驱动，而如何保证运动过程中两根驱动丝的协同运动是保证柔性体正常工作至关重要的一环。目前的已有的驱动采用伺服协同为主，每根丝配置一套伺服驱动系统，这种结构增加了电机、执行机构的数目，同时传动累积误差不准确，造成两端平衡困难，可靠性降低。
发明内容
本发明是为克服现有技术的不足，提供一种运行可靠，操作可控，结构简便的用于丝驱动柔性体的双向驱动机构。
本发明的技术方案是：
一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构包括外壳、丝盘、固定件和驱动丝；
丝盘的外周面上加工有两圈丝槽，外壳的周侧面开设两段弧形缝隙，外壳套在丝盘上，缝隙和丝槽相对应，丝槽上开设固定孔，固定件安装在固定孔内用于固定绕于丝槽中的驱动丝的一端，驱动丝的另一端从缝隙引出。
进一步地，所述驱动丝为钢丝或钢丝绳或柔性绳。
进一步地，所述固定件为与固定孔相配合的阶梯式柱状结构，阶梯式柱状结构的大直径柱体顶面低于丝槽的顶部，驱动丝的一端固定于阶梯式柱状结构的大直径柱体端部。
进一步地，固定孔的小直径孔为内螺纹，固定孔的大直径孔为导通孔，阶梯式柱状结构的小直径柱外侧面加工有外螺纹，所述小直径柱与小直径孔通过螺纹连接，大直径柱布置在大直径孔内。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本发明采用一个旋转驱动同时控制两条驱动丝，通过机械方式保证了两根驱动丝相反方向的同步控制。当丝盘转动时，两根驱动丝时间与长度均同步的相反方向的伸长和收缩，保证了柔性体执行端对两根驱动丝同步相反方向移动的严格要求。相比现有通过增加电机、执行机构的数目来完成驱动，可靠性好，消除了传动累积误差。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3是沿图2中A-A线的剖视图；
图4为布置有驱动器的剖视图；
图5为丝盘的立体结构示意图；
图6为丝盘的主视图；
图7是沿图6中C-C线的剖视图；
图8为外壳的立体结构示意图；
图9为外壳的主视图；
图10为穿设有驱动丝的局部断面示意图；
图11为丝盘逆时针转动的工作状态图；
图12为丝盘顺时针转动的工作状态图。
具体实施方式
参见图1-图10说明，一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构，它包括外壳1、丝盘3、固定件2和驱动丝4；
丝盘3的外周面上加工有两圈丝槽31，外壳1的周侧面开设两段弧形缝隙11，外壳1套在丝盘3上，缝隙11和丝槽31相对应，丝槽31上开设固定孔32，固定件2安装在固定孔32内用于固定绕于丝槽31中的驱动丝4的一端，驱动丝4的另一端从缝隙11引出。
上述实施方式中，丝盘3和外壳1均为圆形结构，在一个可实施方式中，所述驱动丝4为钢丝或钢丝绳或柔性绳。使用方便可靠。在丝盘3转动过程中，套在丝盘3上的外壳1，在驱动丝4动作过程中，可以和丝盘3作相对旋转运动；
参见图3和图4所示，在另一个实施方式中，所述固定件2为与固定孔32相配合的阶梯式柱状结构，阶梯式柱状结构的大直径柱体顶面低于丝槽31的顶部，驱动丝4的一端固定于阶梯式柱状结构的大直径柱体端部。
较佳地，固定孔32的小直径孔为内螺纹，固定孔32的大直径孔为导通孔，阶梯式柱状结构的小直径柱外侧面加工有外螺纹，所述小直径柱与小直径孔通过螺纹连接，大直径柱布置在大直径孔内。如此设置，方便固定件2的安装使用，也便于驱动丝4的固定。
参见图9所示，再另一个实施方式中，圆弧形缝隙11对应的圆心角为β为80°-85°。如此设置，一定弧长的缝隙满足驱动丝4的引导，在丝盘3转动过程中，丝盘3和外壳1可以满足相对转动。
为便于取材和使用，所述外壳1和丝盘3均为塑料或不锈钢材质。
所述丝盘3的盘面上沿周向加工有用于与驱动源法兰盘连接的多个安装孔33。安装孔33的设置，便于丝盘3与外部驱动源法兰盘固定，实现丝盘3的转动，进而达到对柔性体实现单自由度双向驱动。所述用于的柔性体可为单孔腹腔镜手术的末端执行机构。
工作原理：图11和图12说明该用于丝驱动柔性体的双向驱动机构的工作原理，在丝盘3的两个并行丝槽31中分别沿相反方向缠绕两根驱动丝4，两根驱动丝4的一端通过图4和图10所示的固定件2固定于丝盘3上，另一端分别接柔性体执行端同一自由度。当丝盘3被驱动源法兰盘驱动转动时，造成两根驱动丝4时间与长度均同步的相反方向的伸长和收缩，保证了柔性体执行端对两根驱动丝4同步相反方向移动的严格要求。具体为：图11为从背离驱动源法兰盘的方向看，假设丝盘3为逆时针转动，图11中B点为固定件2上驱动丝4的固定点，图10中上端箭头向外对应的驱动丝4伸长放松(对应图11的左图)，上端箭头向内对应的驱动丝4拉紧缠绕(对应图11的右图)；
图12为从背离驱动源法兰盘的方向看，假设丝盘3为顺时针转动，图12中B点为固定件2上驱动丝4的固定点，图10中上端箭头向外对应的驱动丝4拉紧缠绕(对应图12的左图)，上端箭头向内对应的驱动丝4伸长放松(对应图12的右图)。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (7)

1.一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构，其特征在于：它包括外壳(1)、丝盘(3)、固定件(2)和驱动丝(4)；
丝盘(3)的外周面上加工有两圈丝槽(31)，外壳(1)的周侧面开设两段弧形缝隙(11)，外壳(1)套在丝盘(3)上，缝隙(11)和丝槽(31)相对应，丝槽(31)上开设固定孔(32)，固定件(2)安装在固定孔(32)内用于固定绕于丝槽(31)中的驱动丝(4)的一端，驱动丝(4)的另一端从缝隙(11)引出。
2.根据权利要求1所述一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构，其特征在于：所述驱动丝(4)为钢丝或钢丝绳或柔性绳。
3.根据权利要求2所述一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构，其特征在于：所述固定件(2)为与固定孔(32)相配合的阶梯式柱状结构，阶梯式柱状结构的大直径柱体顶面低于丝槽(31)的顶部，驱动丝(4)的一端固定于阶梯式柱状结构的大直径柱体端部。
4.根据权利要求3所述一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构，其特征在于：固定孔(32)的小直径孔为内螺纹，固定孔(32)的大直径孔为导通孔，阶梯式柱状结构的小直径柱外侧面加工有外螺纹，所述小直径柱与小直径孔通过螺纹连接，大直径柱布置在大直径孔内。
5.根据权利要求4所述一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构，其特征在于：所述圆弧形缝隙(11)对应的圆心角为(β)为80°-85°。
6.根据权利要求5所述一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构，其特征在于：所述外壳(1)和丝盘(3)均为塑料或不锈钢材质。
7.根据权利要求6所述一种用于丝驱动柔性体的双向驱动机构，其特征在于：所述丝盘(3)的盘面上沿周向加工有用于与驱动源法兰盘连接的多个安装孔(33)。
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