CN110169828B - 一种伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法 - Google Patents

一种伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110169828B
CN110169828B CN201910395106.9A CN201910395106A CN110169828B CN 110169828 B CN110169828 B CN 110169828B CN 201910395106 A CN201910395106 A CN 201910395106A CN 110169828 B CN110169828 B CN 110169828B
Authority
CN
China
Prior art keywords
supporting rod
telescopic
friction
rod
connecting rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910395106.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110169828A (zh
Inventor
熊璟
刘勇
夏泽洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN201910395106.9A priority Critical patent/CN110169828B/zh
Publication of CN110169828A publication Critical patent/CN110169828A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110169828B publication Critical patent/CN110169828B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/50—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/50—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms
    • A61B2090/5025—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms with a counter-balancing mechanism
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/50—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms
    • A61B2090/506—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms using a parallelogram linkage, e.g. panthograph

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Abstract

本发明公开了伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑板的设计方法，所述伸缩支撑杆包括套接并可发生相对滑动的第一支杆和第二支杆，第一支杆内轴向设有一伸缩通道，伸缩通道内凹设有容置槽，第二支杆具有相对的第一端和第二端，第一端上设有摩擦块，第一端伸入伸缩通道内可使摩擦块与伸缩通道内壁摩擦接触，第二端伸出第一支杆，在第一支杆和第二支杆相对滑动过程中，摩擦块脱离或进入容置槽以改变第二支杆与第一支杆之间的摩擦力。本发明的伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法，由于采用多个摩擦块在不同位置与伸缩通道内壁交替接触，使支撑杆在不同伸缩位置上产生不同的摩擦力，可有效平衡被动远心机构的变化重力矩，达到随拉随停效果。

Description

一种伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法
技术领域
本发明医疗器械领域，具体涉及一种伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法。
背景技术
在微创外科手术过程中，医生借助远心机构夹持内窥镜或超声内镜等影像装置执行手术影像引导任务。所用的远心机构一般采用平行四边形结构，可用手力的拖拽实现远心点运动，包括前后俯仰转动、左右摆动、自旋和平移等运动，使影像装置达到从体内不同空间姿态拍照或成像的目的。这种用手力拖拽的平行四边形远心机构，也称为被动平行四边形远心机构或被动远心机构。
远心点在被动远心机构中的俯仰转动，一般是由一个能伸缩的伸缩支撑杆驱动实现，该支撑杆两端连接于平行四边形对角线上，当摩擦力杆伸长时可使被动远心机构向前转动，反之，当摩擦力杆缩短时可使被动远心机构的远心点向后转动。最常见伸缩支撑杆一般采用一个摩擦块产生摩擦力，而且在伸缩过程中大小保持不变，这就导致在拖拽前后俯仰转动时，经常会由于摩擦力杆的摩擦力过大而使操作变得困难，或者由于摩擦力杆的摩擦力较小而不能完全克服被动远心机构的重力而发生不平衡，或者由于摩擦力杆的摩擦力只能在行程中某一段能使被动远心机构的远心点处于平衡，而在其他行程位置则由于远心点的自由下落发生不平衡现象。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供为了一种伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法，以获得在不同行程位置上摩擦力可变的伸缩支撑杆，使被动远心机构在前后俯仰转动行程中始终处于平衡状态。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
在一个总体方面，本发明提供一种伸缩支撑杆，包括套接并可发生相对滑动的第一支杆和第二支杆，所述第一支杆内轴向设有一伸缩通道，所述伸缩通道内凹设有容置槽，所述第二支杆具有相对的第一端和第二端，所述第一端上设有摩擦块，所述第一端伸入所述伸缩通道内可使所述摩擦块与所述伸缩通道内壁摩擦接触，所述第二端伸出所述第一支杆，在所述第一支杆和所述第二支杆相对滑动过程中，所述摩擦块脱离或进入所述容置槽以改变所述第二支杆与第一支杆之间的摩擦力。
优选地，所述容置槽沿所述第一支杆的轴向至少间隔设有2个，所述摩擦块沿所述第二支杆的轴向至少间隔设有3个，在所述第一支杆和所述第二支杆具有最大重叠长度时，至少一所述摩擦块与所述伸缩通道摩擦接触，至少另一所述摩擦块位于所述容置槽内。
优选地，在所述第一支杆和所述第二支杆具有最大重叠长度时，仅远离所述第二端的一所述摩擦块与所述伸缩通道摩擦接触，其余所述摩擦块均位于对应的容置槽内。
优选地，位于容置槽内的两相邻摩擦块之间的距离介于两对应容置槽的间距与所述间距和相邻的一容置槽长度之和之间。
优选地，沿所述第一支杆的轴向，间隔设置的所述容置槽的长度依次增大或依次减小。
优选地，越靠近所述第二支杆的第二端的所述容置槽的长度越长。
在另一个总体方面，本发明还提供一种被动远心机构，包括机架、旋转臂组、移动臂组、影像装置及上述所述的伸缩支撑杆，所述旋转臂组包括平行设置的连接杆a和连接杆b，所述移动臂组包括平行设置的连接杆c和连接杆d，连接杆a、连接杆b的一端分别在铰点A、铰点C与机架铰接，另一端分别同时与连接杆c和连接杆d铰接，其中，所述连接杆d分别与连接杆a、连接杆b之间形成铰点B、铰点D，所述伸缩支撑杆的两端分别通过铰点A和铰点D与连接杆a和连接杆d铰接。
在又一个总体方面，本发明还提供一种上述所述的被动远心机构的支撑杆的设计方法，包括步骤：
A、测试未铰接伸缩支撑杆的被动远心机构在前后俯仰的转动行程过程中的重力矩曲线，得到重力矩大小随转动角度的变化关系；
B、计算铰接伸缩支撑杆的被动远心机构转动角度与伸缩支撑杆长度之间映射关系；
C、根据力平衡关系，由重力矩计算平衡摩擦力，将重力矩随转动角度变化曲线转化为伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线；
D、根据伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线，设置伸缩支撑杆中对应的摩擦块及容置槽，得到在不同伸缩支撑杆长度上产生的摩擦力，以实时保持所述远心机构处于平衡状态。
优选地，还包括：步骤C’、将连续变化的伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线离散成有限数量的阶梯直线，形成有效离散摩擦力随伸缩支撑杆长度的阶梯直线。
优选地，还包括对离散后的摩擦力增加20％的安全余量。
与现有技术相比，本发明的伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法，由于采用多个摩擦块在不同位置与伸缩通道内壁交替接触，使支撑杆在不同伸缩位置上产生不同的摩擦力，可有效平衡被动远心机构的变化重力矩，达到随拉随停效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明示例性的一种伸缩支撑杆的结构示意图；
图2(a)～图2(c)为本发明示例性的伸缩支撑杆中第一支杆与第二支杆的相对滑动过程示意图；
图3为本发明示例性的被动远心机构的结构示意图；
图4为本发明实施例5中被动远心机构的重力矩大小随转动角度的变化关系图；
图5为本发明实施例5中被动远心机构中的伸缩支撑杆与转动角度之间的关系示意图；
图6为本发明实施例5中伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线图；
图7为本发明实施例5中伸缩支撑杆的有效离散摩擦力随伸缩支撑杆长度的阶梯直线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
实施例1
图1为本发明示例性的一种伸缩支撑杆的结构示意图。
参照图1所示，本发明示例性的伸缩支撑杆m包括套接并可发生相对滑动的第一支杆10和第二支杆20，第一支杆10内轴向设有一伸缩通道11，伸缩通道11内凹设有容置槽12，第二支杆20具有相对的第一端S1和第二端S2，第一端S1上设有摩擦块21，第一端S1伸入伸缩通道11内可使摩擦块21与伸缩通道11内壁摩擦接触，第二端S2伸出第一支杆10，在第一支杆10和第二支杆20相对滑动过程中，摩擦块21脱离或进入容置槽12以改变第二支杆20与第一支杆10之间的摩擦力。
优选的，为了便于连接伸缩支撑杆m对其进行拉/推实现相对滑动，第二支杆20的远离第一支杆10的末端连接有第一连接头30，第一支杆10的远离第二支杆20的末端连接有第二连接头40，第一支杆10的另一末端设有一螺塞50，第二支杆20的第一端S1穿过螺塞伸入第一支杆10的伸缩通道11内。
其中，容置槽12呈环形且与伸缩通道11同心设置，即容置槽12为环形凹槽，其内径大于伸缩通道11的内径，使得摩擦块21与伸缩通道11内壁之间的摩擦力大于摩擦块21进入容置槽12与容置槽12之间的摩擦力。但需要说明的是，摩擦块21进入容置槽12后其外壁可与容置槽12内壁接触产生一定的摩擦力，也可为了便于对摩擦力进行控制与设置，将容置槽12的内径设置大于摩擦块21的直径，使得摩擦块21进入容置槽12后仅是容置于容置槽12内，其外壁与容置槽12内壁并不接触，也就是说，摩擦块21的外壁与容置槽12的内壁无摩擦接触，具体可根据实际应用过程中所需进行设置，对此并不进行限定。
进一步还需说明的是，对于容置槽12与摩擦块21的设置数量、设置位置、设置长度及摩擦块21与伸缩通道11和容置槽12之间的摩擦关系可根据实际需要而进行设置。
参照图1，作为一种实施方式，容置槽12沿第一支杆10的轴向至少间隔设有2个，摩擦块21沿第二支杆20的轴向至少间隔设有3个，在第一支杆10和第二支杆20具有最大重叠长度时，即初始位置，也就是第一支杆10和第二支杆20之间未进行任何的相对滑动之前，至少一摩擦块21与伸缩通道11摩擦接触，至少另一摩擦块21位于容置槽12内。
为了在拉出第一支杆10的过程中获得持续增大的摩擦力，第一支杆10和第二支杆20具有最大重叠长度时，仅远离第二端S2的一摩擦块21与伸缩通道11摩擦接触，其余摩擦块21均位于对应的容置槽12内。另外在保证摩擦力持续增大之余，为了进一步使得摩擦块21依次脱离容置槽12，则位于容置槽12内的两相邻摩擦块21之间的距离d1介于两对应容置槽12的间距d2与间距d2和相邻的一容置槽12长度(d3/d4)之和之间，即d2＜d1＜(d2+d3/d2+d4)，且沿第一支杆10的轴向，间隔设置的容置槽12的长度依次增大或依次减小。优选的，越靠近第二支杆20的第二端S2的容置槽12的长度越长。
实施例2
本实施例基于实施例1的伸缩支撑杆m，提出一具体实施方式，参照图2所示，图2(a)～图2(c)为本实施例的伸缩支撑杆中第一支杆与第二支杆的相对滑动过程示意图。
具体地，参照图2(a)所示，本实施例容置槽12沿第一支杆10轴向间隔设有2个，分别为第一容置槽12a和第二容置槽12b，且第一容置槽12a和第二容置槽12b的长度依次增长。摩擦块21沿第二支杆20轴向间隔设有3个，分别为第一摩擦块21a、第二摩擦块21b及第三摩擦块21c。
继续参照图2(a)，在第一支杆10和第二支杆20具有最大重叠长度时，即初始位置时，第一摩擦块21a置于伸缩通道11内并与伸缩通道11的内壁摩擦接触，第二摩擦块21b容置于第一容置槽12a内，第三摩擦块21c容置于第二容置槽12b内，且第一容置槽12a的内径大于第二摩擦块21b的直径，第二容置槽12b的内径大于第三摩擦块21c的直径，使得第二摩擦块21b与第一容置槽12a的内壁无摩擦接触，第三摩擦块21c与第二容置槽12b的内壁无摩擦接触，此时的摩擦力F1为第一摩擦块21a与伸缩通道11之间的摩擦力。
参照图2(b)，拉动第二支杆20的第二端S2，第二支杆20相对滑出第一支杆10，此时原来容置于第一容置槽12a内的第二摩擦块21b脱离第一容置槽12a而进入伸缩通道11内，进入伸缩通道11内的第二摩擦块21b与伸缩通道11的内壁摩擦接触，此时的摩擦力F2变为第一摩擦块21a和第二摩擦块21b共同与伸缩通道11之间的摩擦力。
参照图2(c)，继续拉动第二支杆20的第二端S2，第二支杆20进一步滑出第一支杆10，此时原来容置于第二容置槽12b内的第三摩擦块21c继续脱离第二容置槽12b而进入伸缩通道11内，进入伸缩通道11内的第三摩擦块21c与伸缩通道11的内壁摩擦接触，此时的摩擦力F3变为第一摩擦块21a、第二摩擦块21b及第三摩擦块21c共同与伸缩通道11之间产生的摩擦力。
通过上述相对滑动，摩擦块21依次脱离容置槽12从而改变了第二支杆20与第一支杆10之间的摩擦力。
实施例3
本实施例提供一种包括上述实施例1或实施例2中的伸缩支撑杆的被动远心机构，图3为本实施例示例性的被动远心机构的结构示意图。
参照图3所示，本实施例的被动远心机构包括机架1、旋转臂组2、移动臂组3、影像装置4及上述实施例1或实施例2中的伸缩支撑杆m。旋转臂组2包括平行设置的连接杆a和连接杆b，移动臂组3包括平行设置的连接杆c和连接杆d，连接杆a、连接杆b的一端分别在铰点A、铰点C与机架1铰接，另一端分别同时与连接杆c和连接杆d铰接，其中，连接杆d分别与连接杆a、连接杆b之间形成铰点B、铰点D，伸缩支撑杆m的两端分别通过铰点A和铰点D与连接杆a和连接杆d铰接。
通过设计和布局伸缩支撑杆m中对应的摩擦块和容置槽，并在行程过程中进行合理组合，得到在不同伸缩支撑杆长度上产生的摩擦力，使被动远心机构在前后俯仰的转动行程中始终处于平衡状态，即达到随拉随停效果。
当然的是，上述实施1的伸缩支撑杆，除了应用于远心机构外，还可以用于其他需要摩擦力可变的应用情形。
实施例4
本实施例提供一种实施例3中所述的被动远心机构的支撑杆的设计方法，包括步骤：
A、测试未铰接伸缩支撑杆的被动远心机构在前后俯仰的转动行程过程中的重力矩曲线，得到重力矩大小随转动角度的变化关系。
B、计算铰接伸缩支撑杆的被动远心机构转动角度与伸缩支撑杆长度之间映射关系。
C、根据力平衡关系，由重力矩计算平衡摩擦力，将重力矩随转动角度变化曲线转化为伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线。
其中，为了简化伸缩支撑杆设计和制造，将连续变化的摩擦力曲线离散成有限数量的阶梯直线，还包括：步骤C’、将连续变化的伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线离散成有限数量的阶梯直线，形成有效离散摩擦力随伸缩支撑杆长度的阶梯直线。
同时为了增加被动远心机构平衡的可靠性，对离散后的摩擦力加一个安全余量，例如可对离散后的摩擦力增加20％的安全余量，得到有效离散摩擦力，有效离散摩擦力随伸缩支撑杆长度的阶梯直线。
D、根据伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线或有效离散摩擦力随伸缩支撑杆长度的阶梯直线，设置伸缩支撑杆中对应的摩擦块21及容置槽12，得到在不同伸缩支撑杆长度上产生的摩擦力，以实时保持远心机构处于平衡状态。
实施例5
基于实施例4的设计方法，本实施例提供一具体实施方式，具体的，本实施例的被动远心机构的伸缩支撑杆的设计方法，包括：
步骤A，测试未铰接伸缩支撑杆的被动远心机构在前后俯仰转动行程过程中的重力矩曲线，得到重力矩大小随转动角度的变化关系，图3中示意出了被动远心机构前后俯仰转动行程过程。
在图4中，重力矩大小随转动角度的变化而变化，不是一个恒定值，具体的，该步可借助计算机通过仿真模拟获得。
步骤B，计算铰接伸缩支撑杆的被动远心机构转动行程的角度与伸缩支撑杆伸缩后长度之间映射关系。
在图3中，在被动平行四边形远心机构中，平行四边形部分包括连接杆a、连接杆b、连接杆c和连接杆d，其中伸缩支撑杆m两端连接于连接杆a的铰点A和连接杆b的铰点D上。伸缩支撑杆m的伸长或缩短就会使转动角θ增大或缩小。具体计算示意图如图5所示，计算公式如下：
Figure BDA0002057919070000081
式1中，LAC表示铰点A和铰点C之间距离，LCD表示连接杆b两端铰点C和铰点D之间的长度，LAD表示铰点A和铰点D之间距离，即伸缩支撑杆m伸缩后的长度，L0表示伸缩支撑杆初始长度，ΔL表示伸缩支撑杆伸缩距离，θ表示转动角度。LAD，L0和ΔL三者之间关系：LAD＝L0+ΔL。在本实施例可变伸缩支撑杆例子中，上述参数取值：LAC＝26mm，LCD＝260mm，L0＝166mm，θ取值范围[50°,150°]。
步骤C，根据力平衡关系，由重力矩计算平衡摩擦力，将重力矩随转动角度变化曲线转化为伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线。
其中，由重力矩计算平衡摩擦力公式如下：
Figure BDA0002057919070000082
式2中，F为支撑杆产生的平衡摩擦力，M为重力矩。
进一步，根据上述式1和式2，将重力矩随转动角度变化曲线转化为伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线，如图6所示。
步骤C’，为了简化伸缩支撑杆设计和制造，将连续变化的摩擦力曲线离散成有限数量的阶梯直线，同时为了增加被动远心机构平衡的可靠性，对离散后的摩擦力加一个安全余量，比如20％等，得到有效离散摩擦力。于是，有效离散摩擦力随伸缩支撑杆长度的阶梯直线，如图7所示，在本实施例可变伸缩支撑杆例子中，阶梯直线由三段线段组成。
在图7中，F1、F2和F3分别表示有效离散摩擦力。在本实施例中F1＝0.88，F2＝-1.46，F3＝-4.99，单位：N，其中负号表示支撑杆压缩时产生的摩擦力，正值表示拉伸时产生摩擦力。
步骤D，根据有效离散摩擦力，设计和布局在伸缩支撑杆中对应的摩擦块，并在行程过程中进行合理组合，得到在不同伸缩支撑杆长度上产生的摩擦力，使被动远心机构在前后俯仰的转动行程中始终处于平衡状态，即达到随拉随停效果。
其中，本实施例的有效离散摩擦力与摩擦块组合关系示意图可进一步参照图2(a)～图2(c)所示。
在图2(a)中，有效离散摩擦力F1是由第一摩擦块21a与伸缩通道11摩擦产生，而第二摩擦块21b和第三摩擦块21c没有与伸缩通道11内壁接触，不参与摩擦；图2(b)中，有效离散摩擦力F2是由第一摩擦块21a和第二摩擦块21b共同与伸缩通道11摩擦产生，而第三摩擦块21c没有与伸缩通道11内壁接触，不参与摩擦；图2(c)中，有效离散摩擦力F3是由三个摩擦块一起产生，三个摩擦块都与伸缩通道11内壁接触。
本发明的伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法，由于采用多个摩擦块在不同位置与伸缩通道内壁交替接触，使支撑杆在不同伸缩位置上产生不同的摩擦力，可有效平衡被动远心机构的变化重力矩，达到随拉随停效果。
本发明所揭示的乃较佳实施例的一种或多种，凡是局部的变更或修饰而源于本发明的技术思想而为熟习该项技术的人所易于推知的，俱不脱离本发明的专利权范围。所给实施例都是在太赫兹波段工作，但完全可以推广到红外和可见光等波段。

Claims (8)

1.一种伸缩支撑杆，其特征在于，包括套接并可发生相对滑动的第一支杆和第二支杆，所述第一支杆内轴向设有一伸缩通道，所述伸缩通道内凹设有容置槽，所述第二支杆具有相对的第一端和第二端，所述第一端上设有摩擦块，所述第一端伸入所述伸缩通道内可使所述摩擦块与所述伸缩通道内壁摩擦接触，所述第二端伸出所述第一支杆，在所述第一支杆和所述第二支杆相对滑动过程中，所述摩擦块脱离或进入所述容置槽以改变所述第二支杆与第一支杆之间的摩擦力；其中，所述容置槽沿所述第一支杆的轴向至少间隔设有2个，所述摩擦块沿所述第二支杆的轴向至少间隔设有3个，在所述第一支杆和所述第二支杆具有最大重叠长度时，至少一所述摩擦块与所述伸缩通道摩擦接触，至少另一所述摩擦块位于所述容置槽内，其中，沿所述第一支杆的轴向，间隔设置的所述容置槽的长度依次增大或依次减小。
2.根据权利要求1所述的伸缩支撑杆，其特征在于，在所述第一支杆和所述第二支杆具有最大重叠长度时，仅远离所述第二端的一所述摩擦块与所述伸缩通道摩擦接触，其余所述摩擦块均位于对应的容置槽内。
3.根据权利要求2所述的伸缩支撑杆，其特征在于，位于容置槽内的两相邻摩擦块之间的距离介于两对应容置槽的间距与所述间距和相邻的一容置槽长度之和之间。
4.根据权利要求1所述的伸缩支撑杆，其特征在于，越靠近所述第二支杆的第二端的所述容置槽的长度越长。
5.一种被动远心机构，其特征在于，包括机架、旋转臂组、移动臂组、影像装置及如权利要求1～4任一所述的伸缩支撑杆，所述旋转臂组包括平行设置的连接杆a和连接杆b，所述移动臂组包括平行设置的连接杆c和连接杆d，连接杆a、连接杆b的一端分别在铰点A、铰点C与机架铰接，另一端分别同时与连接杆c和连接杆d铰接，其中，所述连接杆d分别与连接杆a、连接杆b之间形成铰点B、铰点D，所述伸缩支撑杆的两端分别通过铰点A和铰点D与连接杆a和连接杆d铰接。
6.一种权利要求5所述的被动远心机构的支撑杆的设计方法，其特征在于，包括步骤：
A、测试未铰接伸缩支撑杆的被动远心机构在前后俯仰的转动行程过程中的重力矩曲线，得到重力矩大小随转动角度的变化关系；
B、计算铰接伸缩支撑杆的被动远心机构转动角度与伸缩支撑杆长度之间映射关系；
C、根据力平衡关系，由重力矩计算平衡摩擦力，将重力矩随转动角度变化曲线转化为伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线；
D、根据伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线，设置伸缩支撑杆中对应的摩擦块及容置槽，得到在不同伸缩支撑杆长度上产生的摩擦力，以实时保持所述远心机构处于平衡状态。
7.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于，还包括：步骤C’、将连续变化的伸缩支撑杆的摩擦力随伸缩支撑杆长度的变化曲线离散成有限数量的阶梯直线，形成有效离散摩擦力随伸缩支撑杆长度的阶梯直线。
8.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于，还包括对离散后的摩擦力增加20％的安全余量。
CN201910395106.9A 2019-05-13 2019-05-13 一种伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法 Active CN110169828B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910395106.9A CN110169828B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 一种伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910395106.9A CN110169828B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 一种伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110169828A CN110169828A (zh) 2019-08-27
CN110169828B true CN110169828B (zh) 2021-06-04

Family

ID=67690934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910395106.9A Active CN110169828B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 一种伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110169828B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0382483A2 (en) * 1989-02-10 1990-08-16 Thomas D. Petersen Coated gall-resistant surgical saw blades and the like
WO1997046791A1 (en) * 1996-06-07 1997-12-11 Bakke Oil Tools A/S Method and device for facilitating the insertion of a coiled tube into a well and for loosening stuck objects in a well
CN102773859A (zh) * 2012-05-21 2012-11-14 哈尔滨工程大学 一种机器人的摩擦伸缩装置
CN102943635A (zh) * 2012-11-21 2013-02-27 中国石油大学(北京) 变径、减磨钻柱扶正器
CN202875740U (zh) * 2012-09-20 2013-04-17 张家港市永发机器人科技有限公司 带力控制功能的手臂康复训练机器人
CN203789948U (zh) * 2014-02-17 2014-08-27 无锡祥生医学影像有限责任公司 显示屏位置可调的超声诊断仪
CN104723358A (zh) * 2015-03-31 2015-06-24 华南理工大学 一种可伸缩的机械臂
CN104959998A (zh) * 2015-06-30 2015-10-07 山东科技大学 机械手大臂支撑力可调平衡装置及其参数优化设计方法
CN207077445U (zh) * 2017-05-09 2018-03-09 深圳市罗伯医疗机器人研究所 一种多段式柔性机械臂与消化内镜
CN207139793U (zh) * 2017-08-31 2018-03-27 天津超众机器人科技有限公司 一种用于机器人的伸缩轴
CN207714980U (zh) * 2017-12-08 2018-08-10 潘教挺 闭门铰链的缓速调节机构
CN208219897U (zh) * 2018-05-21 2018-12-11 黄淮学院 一种箱式串联型sma摩擦复合阻尼器

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0382483A2 (en) * 1989-02-10 1990-08-16 Thomas D. Petersen Coated gall-resistant surgical saw blades and the like
WO1997046791A1 (en) * 1996-06-07 1997-12-11 Bakke Oil Tools A/S Method and device for facilitating the insertion of a coiled tube into a well and for loosening stuck objects in a well
CN102773859A (zh) * 2012-05-21 2012-11-14 哈尔滨工程大学 一种机器人的摩擦伸缩装置
CN202875740U (zh) * 2012-09-20 2013-04-17 张家港市永发机器人科技有限公司 带力控制功能的手臂康复训练机器人
CN102943635A (zh) * 2012-11-21 2013-02-27 中国石油大学(北京) 变径、减磨钻柱扶正器
CN203789948U (zh) * 2014-02-17 2014-08-27 无锡祥生医学影像有限责任公司 显示屏位置可调的超声诊断仪
CN104723358A (zh) * 2015-03-31 2015-06-24 华南理工大学 一种可伸缩的机械臂
CN104959998A (zh) * 2015-06-30 2015-10-07 山东科技大学 机械手大臂支撑力可调平衡装置及其参数优化设计方法
CN207077445U (zh) * 2017-05-09 2018-03-09 深圳市罗伯医疗机器人研究所 一种多段式柔性机械臂与消化内镜
CN207139793U (zh) * 2017-08-31 2018-03-27 天津超众机器人科技有限公司 一种用于机器人的伸缩轴
CN207714980U (zh) * 2017-12-08 2018-08-10 潘教挺 闭门铰链的缓速调节机构
CN208219897U (zh) * 2018-05-21 2018-12-11 黄淮学院 一种箱式串联型sma摩擦复合阻尼器

Also Published As

Publication number Publication date
CN110169828A (zh) 2019-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110178452B (zh) 用于电子设备的可折叠铰链
Guo et al. Modelling of capsule–intestine contact for a self-propelled capsule robot via experimental and numerical investigation
CN108121450B (zh) 一种基于线管钢丝绳传动的磁流变力反馈数据手套
CN209712858U (zh) 一种可调观察角度的关节镜
WO2009011991A3 (en) Orientation sensing of a rod
CN110169828B (zh) 一种伸缩支撑杆、被动远心机构及其支撑杆的设计方法
TWM414932U (en) Slewing structure for handheld endoscope
CN105822658B (zh) 旋转连接装置及包括该旋转连接装置的电脑及电子设备
CN201912230U (zh) 一种手术室专用移动伸缩摇杆式摄录装置
Drory et al. Locomotion dynamics of a miniature wave-like robot, modeling and experiments
CN104723358B (zh) 一种可伸缩的机械臂
Wang et al. Frictional resistance model of capsule endoscope in the intestine
CN207486335U (zh) 可调节支架装置及其系统
Yan et al. Evaluating the resistant force of an endoscopic capsule self-propelling in the small intestine
Li et al. A robotic system for transanal endoscopic microsurgery: Design, dexterity optimization, and prototyping
CN108762402A (zh) 一种角度可调式计算机防尘显示器
CN209360631U (zh) 一种可多角度调节的内窥镜摄像头装置
Ikuta et al. Mobile virtual endoscope system with haptic and visual information for non-invasive inspection training
He et al. Frictional and viscous characteristics of an expanding–extending robotic endoscope in the intestinal environment
KR100934266B1 (ko) 소화기 내시경 수련 시뮬레이터용 햅틱장치
CN107645619B (zh) 一种基于物联网控制的3d扫描设备
CN206048186U (zh) 荧光导航蛇形机器人
CN113959359B (zh) 一种管道状连续机器人的形状测量装置和方法
CN102225018A (zh) 一种医用检耳镜
CN211155704U (zh) 一种一体化智能可视喉镜

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant