CN112494102A - 一种应用于血栓清除手术的微小机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于血栓清除手术的微小机器人及其控制方法。现有血栓清除机器人没有针对清除血栓的运动做出详细设计。本发明包括机器人操作端主体和外部控制传动端模块；机器人操作端主体包括头部展开机构、前后端撑开机构、中部撑开机构、套筒、刀具组件和多层心轴；外部控制传动端模块包括滑动基座组件、固定基座、伺服电机组件和五个驱动机构。本发明的刀具在运动过程中收拢，达到血栓位置后能展开，并能实现刀具沿血管方向前进和旋转运动同时进行，实现机械性清除血栓，刀具外端面为曲面，防止对血管内壁造成伤害；过滤网能单独控制收拢或展开，实现过滤网在运动过程中收拢，达到血栓位置后展开收集被清除的血栓，收集完毕后再收拢。

Description

一种应用于血栓清除手术的微小机器人及其控制方法

技术领域

本发明属于微型机器人技术领域，具体涉及一种应用于血栓清除手术的微小机器人及其控制方法。

背景技术

随着医学的发展，严重威胁人类生命健康的心脑血管疾病，尤其是血栓类疾病，成为了当代医学研究的重点和热点之一。血栓形成(thrombosis)是指在一定条件下，血液有形成分在血管内(多数为小血管)形成栓子，造成血管部分或完全堵塞，相应部位血液供应障碍的病理过程。现代医学针对血栓的治疗方式主要有药物溶栓和物理方式除栓两大类，而这两类的治疗方法也各有优劣，且具有针对不同情况的特殊性，往往在实际医疗过程中择情选择。传统血管开放手术中存在着许多待完善的问题，如开放性血栓清除手术对于高发患者群体(以老年人为主)来说，由于其手术存在较大的创口，不利于免疫力较低的老年人患者康复；较长的手术时间对暴露在显像射线下的施术者伤害较大。除了手术过程中的这些不足以外，手术对于施术者的操作要求也较高，精细的血管手术往往需要经验丰富的施术者来进行操作，符合条件的施术者相对于数量较大的患者显然太少，而微小机器人的应用可以大幅降低手术中医疗人员的操作难度。对于目前已有的微小血管机器人，多数主要提供了实现运动的方式和外形，并没有针对清除血栓的目标运动做出详细的设计。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种应用于血栓清除手术的自收束、自展开的具有具体清除血栓结构的微小机器人及其控制方法，通过将微小机器人技术与当前血管内手术技术相结合，在一定程度上降低了血管手术的风险。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种应用于血栓清除手术的微小机器人，包括机器人操作端主体和外部控制传动端模块。所述的机器人操作端主体包括头部展开机构、前后端撑开机构、中部撑开机构、套筒、刀具组件和多层心轴。

所述的头部展开机构包括固定轴、撑开件、热膨胀元件、支撑件和摆杆机构；所述的热膨胀元件和支撑件均与固定轴固定，支撑件与固定轴同轴设置；热膨胀元件内设有磁控元件；所述的撑开件固定在热膨胀元件一端；所述的摆杆机构包括摆杆和盖板；摆杆两端分别与撑开件和盖板中部铰接；盖板一端与支撑件铰接；三个以上摆杆机构沿撑开件周向均布，每相邻两个摆杆机构的盖板之间通过过滤网连接。

所述的前后端撑开机构由连杆连接件一、连杆连接件二和三个以上连杆机构组成，所述的中部撑开机构由连杆连接件一、连杆连接件二和三个以上连杆机构组成；所述的连杆机构包括连杆一、连杆二、连杆三和表面撑开盖；连杆二和连杆三一端均铰接在连杆连接件二上，另一端均与表面撑开盖铰接；连杆二和连杆三长度相等，且平行设置；连杆一一端铰接在连杆连接件一上，另一端铰接在连杆三上；连杆连接件二与连杆连接件一构成沿连杆连接件一轴向的滑动副；前后端撑开机构设有两个，设置在前部的前后端撑开机构的连杆连接件一与套筒构成滑动副；设置在后部的前后端撑开机构的连杆连接件二与中部撑开机构的连杆连接件一固定。

所述的刀具组件主要由刀具架、刀具和刀具架挡板组成；刀具架和中部撑开机构中连杆连接件二的相对面均固定有磁性材料；刀具架上的磁性材料与中部撑开机构中连杆连接件二上固定的磁性材料相互吸附；所述的刀具设有两个，每个刀具内端与铰接在刀具架上的一个刀具传动齿轮固定；刀具架背向多层心轴中第三层传动轴的一端设有限位肩，刀具架挡板与刀具架朝向多层心轴中第三层传动轴的一端固定；

所述的多层心轴包括第一层传动心轴、第二层传动轴、第三层传动轴、第四层传动轴、第五层传动轴和第六层传动轴；所述的第一层传动心轴与头部展开机构的固定轴固定；所述的第二层传动轴套置在第一层传动心轴外，穿过设置在前部的前后端撑开机构的连杆连接件一，并与该前后端撑开机构的连杆连接件二构成螺旋副；所述的第三层传动轴套置在第二层传动轴外，并与套置在刀具组件外的套筒构成螺旋副；所述的第四层传动轴套置在第三层传动轴外，第四层传动轴的外圆面一端固定有两个齿条，每个齿条与刀具组件的一个刀具传动齿轮啮合；所述的第五层传动轴套置在第四层传动轴外，并穿过中部撑开机构的连杆连接件一与中部撑开机构的连杆连接件二构成螺旋副；所述的第六层传动轴套置在第五层传动轴外，穿过设置在后部的前后端撑开机构的连杆连接件一，并与设置在后部的前后端撑开机构的连杆连接件二构成螺旋副。所述的外部控制传动端模块驱动第一层传动心轴、第二层传动轴、第三层传动轴和第四层传动轴沿各自轴向平移，并驱动第二层传动轴、第三层传动轴、第四层传动轴、第五层传动轴和第六层传动轴绕各自中心轴线旋转。

优选地，所述的热膨胀元件采用单向纤维强化复合材料。

优选地，所述磁控元件的材料为铁或钢。

优选地，所述刀具的外端面为曲面。

优选地，所述的第一层传动心轴、第二层传动轴、第三层传动轴、第四层传动轴、第五层传动轴和第六层传动轴的材料均采用聚氨酯。

优选地，所述的连杆一、连杆二、连杆三和表面撑开盖的材料均采用钛合金或钴基合金。

优选地，所述的外部控制传动端模块包括导轨、滑动基座组件、固定基座、底座、伺服电机组件、驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三、驱动机构四和驱动机构五。两根导轨平行固定于底座上；固定基座固定在底座上；所述的滑动基座组件包括滑动基座一和滑动基座二；滑动基座一和滑动基座二均与两根平行导轨构成滑动副；滑动基座一和滑动基座二侧面均固定有齿条；所述的伺服电机组件包括伺服电机一和伺服电机二；伺服电机一和伺服电机二的壳体均固定在底座上，伺服电机一和伺服电机二的输出轴上均固定有直齿轮一；滑动基座一和滑动基座二上的齿条分别与伺服电机一和伺服电机二输出轴上的直齿轮一啮合；第一层传动心轴与滑动基座一构成滑动副，第二层传动轴与滑动基座一构成转动副，第三层传动轴与滑动基座二构成转动副，第四层传动轴和第五层传动轴均与固定基座构成滑动副。所述的驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三、驱动机构四和驱动机构五的结构完全相同，均包括减速电机、直齿轮二、直齿轮三、齿轮轴、锥齿轮一和锥齿轮二；减速电机的输出轴与锥齿轮二固定；锥齿轮二与固定在齿轮轴上的锥齿轮一啮合；齿轮轴上还固定有直齿轮三，直齿轮三与直齿轮二啮合；驱动机构一和驱动机构二中减速电机的壳体均固定在滑动基座一上，驱动机构三中减速电机的壳体固定在滑动基座二上，驱动机构四和驱动机构五中减速电机的壳体均固定在固定基座上；驱动机构一和驱动机构二的齿轮轴均与滑动基座一构成转动副，驱动机构三的齿轮轴与滑动基座二构成转动副，驱动机构四和驱动机构五的齿轮轴与固定基座构成转动副；驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三、驱动机构四和驱动机构五的直齿轮二分别与第二层传动轴、第三层传动轴、第四层传动轴、第五层传动轴和第六层传动轴固定。

优选地，所述的外部交变磁场、伺服电机一、伺服电机二和减速电机均由外部控制器控制。

该应用于血栓清除手术的微小机器人的控制方法，具体步骤如下：

1)伺服电机一经直齿轮一和齿条驱动滑动基座一水平移动，从而带动头部展开机构和设置在前部的前后端撑开机构向前轴向运动；

2)驱动机构二驱动第三层传动轴转动，使得套筒向前移动，给刀具组件的展开腾出空间；

3)驱动机构一驱动第二层传动轴转动，驱动机构五驱动第六层传动轴转动，使得两个前后端撑开机构的连杆连接件二向前轴向运动，此时两个前后端撑开机构的连杆连接件一均保持不动，从而带动两个前后端撑开机构的连杆一、连杆二和连杆三，使得两个前后端撑开机构上各连杆机构的表面撑开盖向外展开，实现两个前后端撑开机构的展开；

4)驱动机构四驱动第五层传动轴转动，使得中部撑开机构的连杆连接件二和刀具组件同步向后轴向运动，此时中部撑开机构的连杆连接件一保持不动，从而带动中部撑开机构的连杆一、连杆二和连杆三，使得中部撑开机构上各连杆机构的表面撑开盖向外展开，实现中部撑开机构的展开；

5)外部交磁场使头部展开机构内的磁控元件产生感应电流发热，热膨胀元件受热膨胀后推动撑开件向前轴向移动，使得各摆杆机构的盖板展开，进而过滤网张开；

6)伺服电机二经直齿轮一和齿条驱动滑动基座二水平移动，由于刀具架上的磁性材料与中部撑开机构中连杆连接件二上的磁性材料吸附力作用，刀具架不动，而第四层传动轴上的齿条与刀具的刀具传动齿轮啮合，第四层传动轴的轴向运动转换为刀具的旋转运动，实现刀具展开；刀具展开到与刀具架的限位肩接触后，伺服电机二驱动滑动基座二水平移动和滑动基座二上驱动机构三驱动第四层传动轴转动共同进行，第四层传动轴向前轴向运动的同时具有旋转运动，此时，由于刀具受刀具架的限位肩作用下大于刀具架上的磁性材料与中部撑开机构中连杆连接件二上的磁性材料吸附力，刀具架与中部撑开机构的连杆连接件二脱离，实现刀具旋转运动和轴向运动的组合运动；

7)伺服电机二和驱动机构三的减速电机均反转，刀具组件向后运动，刀具架上的磁性材料与中部撑开机构中连杆连接件二上的磁性材料重新吸附，然后驱动机构三的减速电机停转，刀具在伺服电机二驱动下收拢；

8)撤去外部交变磁场，热膨胀元件降温使得撑开件复位，进而过滤网收回到各摆杆机构的盖板之间；

9)驱动机构四的减速电机反转，中部撑开机构收拢；

10)驱动机构一和驱动机构五的减速电机均反转，两个前后端撑开机构收拢；

11)驱动机构二的减速电机二反转，使得套筒向后移动复位；

12)伺服电机一反转，头部展开机构和设置在前部的前后端撑开机构向后轴向运动复位；至此，整个机器人操作端主体收束为最初的圆柱形，以便退出人体血管。

本发明具有的有益效果：

本发明是一种依靠外部动力传递，实现内部微小结构运动作业的微小机器人；是一种具有多层传动轴并独立控制的微小机器人；是一种可以根据手术实际需要完成自收束、自展开过程的微小机器人；是一种适用于血管内血栓清除手术的微小医学机器人。特别地，刀具在微小机器人运动过程中收拢，达到血栓位置后能展开，并能实现刀具沿血管方向前进和旋转运动同时进行，从而实现机械性清除血栓的目的，而且刀具外端面为曲面，防止对血管内壁造成伤害。另外，过滤网能单独控制收拢或展开，实现过滤网在微小机器人运动过程中收拢，达到血栓位置后展开收集被清除的血栓，收集完毕后再收拢。

附图说明

图1为本发明中机器人操作端主体收缩状态的结构立体图；

图2为本发明中机器人操作端主体收缩状态的二维结构示意图；

图3为本发明中机器人操作端主体收缩状态的剖视图；

图4为本发明中外部控制传动端模块的结构立体图；

图5为本发明中机器人操作端主体展开状态的结构立体图；

图6为本发明中头部展开机构展开状态的结构立体图；

图7为本发明中中部撑开机构展开状态的结构立体图；

图8为本发明中刀具组件展开状态的结构立体图；

图9为本发明中刀具组件收拢状态的剖视图；

图10为本发明中外部控制传动端模块的机构运动简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图4所示，一种应用于血栓清除手术的微小机器人，包括机器人操作端主体和外部控制传动端模块。

如图1、图2和图3所示，机器人操作端主体包括头部展开机构1、前后端撑开机构2、中部撑开机构3、套筒4、完成血栓清除工作的刀具组件5和中心用于传递力矩的多层心轴6。

如图5和图6所示，头部展开机构1包括固定轴、撑开件、热膨胀元件21(采用单向纤维强化复合材料，即热膨胀主要沿一个方向进行的纤维强化复合材料，本发明将热膨胀方向设计为沿热膨胀元件21轴向)、支撑件和摆杆机构；热膨胀元件21和支撑件均与固定轴固定，支撑件与固定轴同轴设置；热膨胀元件21内设有磁控元件(比如铁块或钢块)；磁控元件能在外部交变磁场(比如通交流电的金属线圈)作用下产生感应电流(涡流)，感应电流使磁控元件产生热效应；撑开件固定在热膨胀元件21一端；摆杆机构包括摆杆和盖板；摆杆两端分别与撑开件和盖板中部铰接；盖板一端与支撑件铰接；摆杆机构设有沿撑开件周向均布的六个，每相邻两个摆杆机构的盖板之间通过过滤网20连接。头部展开机构1为收集结构，在除栓过程中，通过磁控元件加热热膨胀元件21，热膨胀元件21受热后长径比改变，推动撑开件向前运动，从而撑开盖板，使得收束在相邻盖板之间的过滤网20张开，收集散落在血液中的微小颗粒，机器人工作结束后撤除外部交变磁场，过滤网20收拢将收集的血栓细块带出体外。

如图7所示，前后端撑开机构2由连杆连接件一24、连杆连接件二25和十二个连杆机构组成，中部撑开机构3由连杆连接件一24、连杆连接件二25和六个连杆机构组成；连杆机构包括连杆一23、连杆二26、连杆三27和表面撑开盖22；连杆二26和连杆三27一端均铰接在连杆连接件二25上，另一端均与表面撑开盖22铰接；连杆二26和连杆三27长度相等，且平行设置；连杆一23一端铰接在连杆连接件一24上，另一端铰接在连杆三27上；连杆连接件二25与连杆连接件一24构成沿连杆连接件一24轴向的滑动副；前后端撑开机构2设有两个，设置在前部的前后端撑开机构2的连杆连接件一24与套筒4构成滑动副；设置在后部的前后端撑开机构2的连杆连接件二25与中部撑开机构3的连杆连接件一24固定。

如图8和图9所示，刀具组件5主要由刀具架31、刀具30和刀具架挡板28组成；刀具架31和中部撑开机构3中连杆连接件二25的相对面均固定有磁性材料；刀具架31上的磁性材料与中部撑开机构3中连杆连接件二25上固定的磁性材料相互吸附；刀具30设有两个，每个刀具30内端与铰接在刀具架31上的一个刀具传动齿轮固定；刀具架31背向多层心轴6中第三层传动轴29的一端设有限位肩，用于限位刀具30展开的最大位置；刀具架挡板28与刀具架31朝向多层心轴6中第三层传动轴29的一端固定，限制刀具30的旋转角度，使刀具30在收拢时保持与第三层传动轴29平行，同时防止清除血栓过程中微小血栓块进入刀具组件内部产生影响。刀具30外端面为曲面，防止对血管内壁造成伤害。

如图3和图10所示，多层心轴6包括第一层传动心轴33、第二层传动轴34、第三层传动轴29、第四层传动轴32、第五层传动轴35和第六层传动轴36；第一层传动心轴33与头部展开机构1的固定轴固定；第二层传动轴34套置在第一层传动心轴33外，穿过设置在前部的前后端撑开机构2的连杆连接件一24，并与该前后端撑开机构2的连杆连接件二25构成螺旋副；第三层传动轴29套置在第二层传动轴34外，并与套置在刀具组件5外的套筒4构成螺旋副；第三层传动轴29旋转时套筒产生轴向位移，给刀具组件作业预留了更多空间；第四层传动轴32套置在第三层传动轴29外，第四层传动轴32的外圆面一端固定有两个齿条，每个齿条与刀具组件5的一个刀具传动齿轮啮合；通过将第四层传动轴32的轴向运动转换为刀具30的旋转运动实现刀具30的展开；刀具30展开后，第四层传动轴32轴向前进的同时具有旋转运动，带动整个刀具组件5沿血管方向运动实现机械性清除血栓的目的。第五层传动轴35套置在第四层传动轴32外，并穿过中部撑开机构3的连杆连接件一24与中部撑开机构3的连杆连接件二25构成螺旋副；第六层传动轴36套置在第五层传动轴35外，穿过设置在后部的前后端撑开机构2的连杆连接件一24，并与设置在后部的前后端撑开机构2的连杆连接件二25构成螺旋副。

如图4和图10所示，外部控制传动端模块包括导轨7、滑动基座组件8、固定基座9、底座10、伺服电机组件11、驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三、驱动机构四和驱动机构五。两根导轨7平行固定于底座10上；固定基座9固定在底座10上；滑动基座组件8包括滑动基座一8-1和滑动基座二8-2；滑动基座一8-1和滑动基座二8-2均与两根平行导轨7构成滑动副；滑动基座一8-1和滑动基座二8-2侧面均固定有齿条13；伺服电机组件11包括伺服电机一11-1和伺服电机二11-2；伺服电机一11-1和伺服电机二11-2的壳体均固定在底座10上，伺服电机一11-1和伺服电机二11-2的输出轴上均固定有直齿轮一14；滑动基座一8-1和滑动基座二8-2上的齿条13分别与伺服电机一11-1和伺服电机二11-2输出轴上的直齿轮一14啮合；第一层传动心轴33与滑动基座一8-1构成滑动副，第二层传动轴34与滑动基座一8-1构成转动副，第三层传动轴29与滑动基座二8-2构成转动副，第四层传动轴32和第五层传动轴35均与固定基座9构成滑动副。驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三、驱动机构四和驱动机构五的结构完全相同，均包括减速电机12(图10中用符号M表示)、直齿轮二15、直齿轮三16、齿轮轴17、锥齿轮一18和锥齿轮二19；减速电机12的输出轴与锥齿轮二19固定；锥齿轮二19与固定在齿轮轴17上的锥齿轮一18啮合；齿轮轴17上还固定有直齿轮三16，直齿轮三16与直齿轮二15啮合；驱动机构一和驱动机构二中减速电机12的壳体均固定在滑动基座一8-1上，驱动机构三中减速电机12的壳体固定在滑动基座二8-2上，驱动机构四和驱动机构五中减速电机12的壳体均固定在固定基座9上；驱动机构一和驱动机构二的齿轮轴17均与滑动基座一8-1构成转动副，驱动机构三的齿轮轴17与滑动基座二8-2构成转动副，驱动机构四和驱动机构五的齿轮轴17与固定基座9构成转动副；驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三、驱动机构四和驱动机构五的直齿轮二15分别与第二层传动轴34、第三层传动轴29、第四层传动轴32、第五层传动轴35和第六层传动轴36固定。可见，外部控制传动端模块根据多层心轴6对应层传动轴的运动需求，设计了合理的电机驱动方式：基于承载不同传动轴的滑动基座一8-1、滑动基座二8-2和固定基座9，通过伺服电机一11-1和伺服电机二11-2驱动的直齿轮一14和齿条啮合传动，实现了第一、二、三、四层传动轴的轴向运动；通过五个驱动机构驱动的齿轮组改变了传动方向，并将动力传递到第二、三、四、五、六层传动轴上实现了旋转运动。

外部交变磁场、伺服电机一11-1、伺服电机二11-2和减速电机12均由外部控制器控制。

该应用于血栓清除手术的微小机器人的控制方法，具体步骤如下：

1)预先将机器人操作端主体置于血管内，外部控制传动端模块置于人体外；伺服电机一11-1经直齿轮一14和齿条13驱动滑动基座一8-1水平移动，从而带动头部展开机构1和设置在前部的前后端撑开机构2向前轴向运动；

2)驱动机构二驱动第三层传动轴29转动，使得套筒4向前移动，给刀具组件5的展开腾出空间；

3)驱动机构一驱动第二层传动轴34转动，驱动机构五驱动第六层传动轴36转动，使得两个前后端撑开机构2的连杆连接件二25向前轴向运动，此时两个前后端撑开机构2的连杆连接件一24均保持不动，从而带动两个前后端撑开机构2的连杆一23、连杆二26和连杆三27，使得两个前后端撑开机构2上各连杆机构的表面撑开盖22向外展开，实现两个前后端撑开机构2的展开(起到撑开血管内壁及固定机器人操作端主体的功能)；

4)驱动机构四驱动第五层传动轴35转动，使得中部撑开机构3的连杆连接件二25和刀具组件5同步向后轴向运动，此时中部撑开机构3的连杆连接件一24保持不动，从而带动中部撑开机构3的连杆一23、连杆二26和连杆三27，使得中部撑开机构3上各连杆机构的表面撑开盖22向外展开，实现中部撑开机构3的展开(起到撑开血管内壁的功能)；

5)外部交磁场使头部展开机构1内的磁控元件产生感应电流发热，热膨胀元件21受热膨胀后推动撑开件向前轴向移动，使得各摆杆机构的盖板展开，进而过滤网20张开；

6)伺服电机二11-2经直齿轮一14和齿条13驱动滑动基座二8-2水平移动，由于刀具架31上的磁性材料与中部撑开机构3中连杆连接件二25上的磁性材料吸附力作用，刀具架31不动，而第四层传动轴32上的齿条与刀具30的刀具传动齿轮啮合，第四层传动轴32的轴向运动转换为刀具30的旋转运动，实现刀具30展开；刀具30展开到与刀具架31的限位肩接触后，伺服电机二11-2驱动滑动基座二8-2水平移动和滑动基座二8-2上驱动机构三驱动第四层传动轴32转动共同进行，第四层传动轴32向前轴向运动的同时具有旋转运动，此时，由于刀具30受刀具架31的限位肩作用下大于刀具架31上的磁性材料与中部撑开机构3中连杆连接件二25上的磁性材料吸附力，刀具架31与中部撑开机构3的连杆连接件二25脱离，实现刀具30旋转运动和轴向运动的组合运动(达到清除血栓的目的)；

7)伺服电机二11-2和驱动机构三的减速电机12均反转，刀具组件5向后运动，刀具架31上的磁性材料与中部撑开机构3中连杆连接件二25上的磁性材料重新吸附，然后驱动机构三的减速电机12停转，刀具30在伺服电机二11-2驱动下收拢；

8)撤去外部交变磁场，热膨胀元件21降温使得撑开件复位，进而过滤网20收回到各摆杆机构的盖板之间；

9)驱动机构四的减速电机12反转，中部撑开机构3收拢；

10)驱动机构一和驱动机构五的减速电机均反转，两个前后端撑开机构2收拢；

11)驱动机构二的减速电机二12-2反转，使得套筒4向后移动复位；

12)伺服电机一11-1反转，头部展开机构1和设置在前部的前后端撑开机构2向后轴向运动复位；至此，整个机器人操作端主体收束为最初的圆柱形，以便退出人体血管。

Claims (9)

1.一种应用于血栓清除手术的微小机器人，包括机器人操作端主体和外部控制传动端模块，其特征在于：所述的机器人操作端主体包括头部展开机构、前后端撑开机构、中部撑开机构、套筒、刀具组件和多层心轴；

所述的头部展开机构包括固定轴、撑开件、热膨胀元件、支撑件和摆杆机构；所述的热膨胀元件和支撑件均与固定轴固定，支撑件与固定轴同轴设置；热膨胀元件内设有磁控元件；所述的撑开件固定在热膨胀元件一端；所述的摆杆机构包括摆杆和盖板；摆杆两端分别与撑开件和盖板中部铰接；盖板一端与支撑件铰接；三个以上摆杆机构沿撑开件周向均布，每相邻两个摆杆机构的盖板之间通过过滤网连接；

所述的前后端撑开机构由连杆连接件一、连杆连接件二和三个以上连杆机构组成，所述的中部撑开机构由连杆连接件一、连杆连接件二和三个以上连杆机构组成；所述的连杆机构包括连杆一、连杆二、连杆三和表面撑开盖；连杆二和连杆三一端均铰接在连杆连接件二上，另一端均与表面撑开盖铰接；连杆二和连杆三长度相等，且平行设置；连杆一一端铰接在连杆连接件一上，另一端铰接在连杆三上；连杆连接件二与连杆连接件一构成沿连杆连接件一轴向的滑动副；前后端撑开机构设有两个，设置在前部的前后端撑开机构的连杆连接件一与套筒构成滑动副；设置在后部的前后端撑开机构的连杆连接件二与中部撑开机构的连杆连接件一固定；

所述的刀具组件主要由刀具架、刀具和刀具架挡板组成；刀具架和中部撑开机构中连杆连接件二的相对面均固定有磁性材料；刀具架上的磁性材料与中部撑开机构中连杆连接件二上固定的磁性材料相互吸附；所述的刀具设有两个，每个刀具内端与铰接在刀具架上的一个刀具传动齿轮固定；刀具架背向多层心轴中第三层传动轴的一端设有限位肩，刀具架挡板与刀具架朝向多层心轴中第三层传动轴的一端固定；

所述的多层心轴包括第一层传动心轴、第二层传动轴、第三层传动轴、第四层传动轴、第五层传动轴和第六层传动轴；所述的第一层传动心轴与头部展开机构的固定轴固定；所述的第二层传动轴套置在第一层传动心轴外，穿过设置在前部的前后端撑开机构的连杆连接件一，并与该前后端撑开机构的连杆连接件二构成螺旋副；所述的第三层传动轴套置在第二层传动轴外，并与套置在刀具组件外的套筒构成螺旋副；所述的第四层传动轴套置在第三层传动轴外，第四层传动轴的外圆面一端固定有两个齿条，每个齿条与刀具组件的一个刀具传动齿轮啮合；所述的第五层传动轴套置在第四层传动轴外，并穿过中部撑开机构的连杆连接件一与中部撑开机构的连杆连接件二构成螺旋副；所述的第六层传动轴套置在第五层传动轴外，穿过设置在后部的前后端撑开机构的连杆连接件一，并与设置在后部的前后端撑开机构的连杆连接件二构成螺旋副；所述的外部控制传动端模块驱动第一层传动心轴、第二层传动轴、第三层传动轴和第四层传动轴沿各自轴向平移，并驱动第二层传动轴、第三层传动轴、第四层传动轴、第五层传动轴和第六层传动轴绕各自中心轴线旋转。

2.根据权利要求1所述一种应用于血栓清除手术的微小机器人，其特征在于：所述的热膨胀元件采用单向纤维强化复合材料。

3.根据权利要求1所述一种应用于血栓清除手术的微小机器人，其特征在于：所述磁控元件的材料为铁或钢。

4.根据权利要求1所述一种应用于血栓清除手术的微小机器人，其特征在于：所述刀具的外端面为曲面。

5.根据权利要求1所述一种应用于血栓清除手术的微小机器人，其特征在于：所述的第一层传动心轴、第二层传动轴、第三层传动轴、第四层传动轴、第五层传动轴和第六层传动轴的材料均采用聚氨酯。

6.根据权利要求1所述一种应用于血栓清除手术的微小机器人，其特征在于：所述的连杆一、连杆二、连杆三和表面撑开盖的材料均采用钛合金或钴基合金。

7.根据权利要求1所述一种应用于血栓清除手术的微小机器人，其特征在于：所述的外部控制传动端模块包括导轨、滑动基座组件、固定基座、底座、伺服电机组件、驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三、驱动机构四和驱动机构五；两根导轨平行固定于底座上；固定基座固定在底座上；所述的滑动基座组件包括滑动基座一和滑动基座二；滑动基座一和滑动基座二均与两根平行导轨构成滑动副；滑动基座一和滑动基座二侧面均固定有齿条；所述的伺服电机组件包括伺服电机一和伺服电机二；伺服电机一和伺服电机二的壳体均固定在底座上，伺服电机一和伺服电机二的输出轴上均固定有直齿轮一；滑动基座一和滑动基座二上的齿条分别与伺服电机一和伺服电机二输出轴上的直齿轮一啮合；第一层传动心轴与滑动基座一构成滑动副，第二层传动轴与滑动基座一构成转动副，第三层传动轴与滑动基座二构成转动副，第四层传动轴和第五层传动轴均与固定基座构成滑动副；所述的驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三、驱动机构四和驱动机构五的结构完全相同，均包括减速电机、直齿轮二、直齿轮三、齿轮轴、锥齿轮一和锥齿轮二；减速电机的输出轴与锥齿轮二固定；锥齿轮二与固定在齿轮轴上的锥齿轮一啮合；齿轮轴上还固定有直齿轮三，直齿轮三与直齿轮二啮合；驱动机构一和驱动机构二中减速电机的壳体均固定在滑动基座一上，驱动机构三中减速电机的壳体固定在滑动基座二上，驱动机构四和驱动机构五中减速电机的壳体均固定在固定基座上；驱动机构一和驱动机构二的齿轮轴均与滑动基座一构成转动副，驱动机构三的齿轮轴与滑动基座二构成转动副，驱动机构四和驱动机构五的齿轮轴与固定基座构成转动副；驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三、驱动机构四和驱动机构五的直齿轮二分别与第二层传动轴、第三层传动轴、第四层传动轴、第五层传动轴和第六层传动轴固定。

8.根据权利要求7所述一种应用于血栓清除手术的微小机器人，其特征在于：所述的外部交变磁场、伺服电机一、伺服电机二和减速电机均由外部控制器控制。

9.根据权利要求8所述一种应用于血栓清除手术的微小机器人的控制方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

1)伺服电机一经直齿轮一和齿条驱动滑动基座一水平移动，从而带动头部展开机构和设置在前部的前后端撑开机构向前轴向运动；

2)驱动机构二驱动第三层传动轴转动，使得套筒向前移动，给刀具组件的展开腾出空间；

3)驱动机构一驱动第二层传动轴转动，驱动机构五驱动第六层传动轴转动，使得两个前后端撑开机构的连杆连接件二向前轴向运动，此时两个前后端撑开机构的连杆连接件一均保持不动，从而带动两个前后端撑开机构的连杆一、连杆二和连杆三，使得两个前后端撑开机构上各连杆机构的表面撑开盖向外展开，实现两个前后端撑开机构的展开；

4)驱动机构四驱动第五层传动轴转动，使得中部撑开机构的连杆连接件二和刀具组件同步向后轴向运动，此时中部撑开机构的连杆连接件一保持不动，从而带动中部撑开机构的连杆一、连杆二和连杆三，使得中部撑开机构上各连杆机构的表面撑开盖向外展开，实现中部撑开机构的展开；

5)外部交磁场使头部展开机构内的磁控元件产生感应电流发热，热膨胀元件受热膨胀后推动撑开件向前轴向移动，使得各摆杆机构的盖板展开，进而过滤网张开；

6)伺服电机二经直齿轮一和齿条驱动滑动基座二水平移动，由于刀具架上的磁性材料与中部撑开机构中连杆连接件二上的磁性材料吸附力作用，刀具架不动，而第四层传动轴上的齿条与刀具的刀具传动齿轮啮合，第四层传动轴的轴向运动转换为刀具的旋转运动，实现刀具展开；刀具展开到与刀具架的限位肩接触后，伺服电机二驱动滑动基座二水平移动和滑动基座二上驱动机构三驱动第四层传动轴转动共同进行，第四层传动轴向前轴向运动的同时具有旋转运动，此时，由于刀具受刀具架的限位肩作用下大于刀具架上的磁性材料与中部撑开机构中连杆连接件二上的磁性材料吸附力，刀具架与中部撑开机构的连杆连接件二脱离，实现刀具旋转运动和轴向运动的组合运动；

7)伺服电机二和驱动机构三的减速电机均反转，刀具组件向后运动，刀具架上的磁性材料与中部撑开机构中连杆连接件二上的磁性材料重新吸附，然后驱动机构三的减速电机停转，刀具在伺服电机二驱动下收拢；

8)撤去外部交变磁场，热膨胀元件降温使得撑开件复位，进而过滤网收回到各摆杆机构的盖板之间；

9)驱动机构四的减速电机反转，中部撑开机构收拢；

10)驱动机构一和驱动机构五的减速电机均反转，两个前后端撑开机构收拢；

11)驱动机构二的减速电机二反转，使得套筒向后移动复位；

12)伺服电机一反转，头部展开机构和设置在前部的前后端撑开机构向后轴向运动复位；至此，整个机器人操作端主体收束为最初的圆柱形，以便退出人体血管。

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