CN112890956B - 柔性驱动器及驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柔性机器人技术领域，尤其涉及柔性驱动器及驱动系统。柔性驱动器包括柔性体，所述柔性体内部沿其轴向延伸设有第一空腔、第二空腔和至少一个第三空腔，所述第一空腔内容纳温控变刚度材料，所述第一空腔围绕所述第二空腔设置，所述第二空腔用于容纳温度调控介质，所述第三空腔用于通入控制驱动的流体。实现柔性体可精确控制的伸长、缩短与弯曲方向控制，同时可通过温度控制实现柔性体连续变刚度，提供手术器械操作所需刚度和弯曲自由度。

Description

柔性驱动器及驱动系统

技术领域

本发明涉及柔性机器人技术领域，尤其涉及柔性驱动器及驱动系统。

背景技术

多种医疗装置可以进入身体的狭窄病灶区域，以输送药剂、传输影像、实施外科治疗过程，如柔性内窥镜能够通过狭窄的人体自然通道(例如消化道和排泄管和气道)进入结肠、食道、胃、尿道、膀胱、输尿管、肾、肺、支气管、子宫和其他器官。这些装置通常穿过不断变窄的管道到达手术部位，所经路径可能是弯曲、螺旋甚至是绕回的，要求医疗装置必须是柔性的且允许弯曲，还要具有足够的裂断强度以防止在推动过程中发生屈服。在推进过程中可能期望医疗装置前端进行主动偏转，位姿可进行精细调整，目前多种医疗装置的插入部分相对于人体组织较为坚硬，插入体腔的主要方法为在患者体外施力推进，当插入部分在体腔深处遇到狭小、弯曲等复杂环境时，如果前端无法主动偏转、弯曲，与人体组织间作用较大，患者不适感较强烈，另一方面由于人体组织的柔韧性，外部推力一旦消失，插入部分会因组织反推力被推回，推进效果不佳。

发明内容

本发明提供一种柔性驱动器及驱动系统，用以解决现有技术中柔性机器人的刚度不可控，难以进行弯曲变形，导致操作不便的缺陷，实现柔性体可精确控制的伸长、缩短与弯曲方向控制，同时可通过温度控制实现柔性体连续变刚度，提供手术器械操作所需刚度和弯曲自由度。

本发明提供一种柔性驱动器，包括柔性体，所述柔性体内部沿其轴向延伸设有第一空腔、第二空腔和至少一个第三空腔，所述第一空腔内容纳温控变刚度材料，所述第一空腔靠近所述第二空腔设置，所述第二空腔用于容纳温度调控介质，所述第三空腔用于通入控制驱动的流体。

根据本发明提供的一种柔性驱动器，所述第三空腔的外壁或所述柔性体的外壁围设有约束件。

根据本发明提供的一种柔性驱动器，所述第一空腔与所述柔性体同轴设置。

根据本发明提供的一种柔性驱动器，所述第一空腔围绕所述第二空腔设置，或所述第二空腔围绕所述第一空腔设置。

根据本发明提供的一种柔性驱动器，所述第三空腔至少为三个，所述第三空腔靠近所述柔性体的边缘设置，且沿所述柔性体的周向均匀分布。

根据本发明提供的一种柔性驱动器，所述柔性体内部沿其轴向延伸设有贯穿的通道，所述通道用于通过作业器械。

根据本发明提供的一种柔性驱动器，还包括基座，多个所述柔性体依次串联与所述基座连接。

本发明还提供一种驱动系统，包括上位机、温度控制装置、流体驱动装置和如上所述的柔性驱动器，所述温度控制装置与所述第二空腔连接，所述流体驱动装置与所述第三空腔连通，所述流体驱动装置与所述上位机连接。

根据本发明提供的一种驱动系统，所述温度控制装置包括第一控制器、槽体和循环驱动件，所述槽体用于容纳所述温度调控介质，所述第一控制器与槽体连接，所述槽体与所述第二空腔通过管路连通，所述循环驱动件设置于所述管路上。

根据本发明提供的一种驱动系统，所述流体驱动装置包括第二控制器和与所述第二控制器连接的传感器和输送件，所述输送件通过流体管道与所述第三空腔连接，所述传感器设置于所述流体管道上，所述第二控制器与所述上位机连接。

本发明提供的柔性驱动器，柔性体为柔性中空多腔管状结构，其内部设置沿轴向方向延伸的第一空腔、第二空腔和第三空腔，第一空腔作为材料填充腔内填充温控变刚度材料，第二空腔作为温度控制腔容纳用于加热或冷却温控变刚度材料的温度调控介质，第一空腔靠近第二空腔，便于第二空腔向第一空腔传递热量。第一空腔中的温控变刚度材料具有温度响应功能，在第二空腔的温度调控介质提供的不同温度下，温控变刚度材料可以实现从低刚度状态到高刚度状态的转变，从而改变柔性驱动器的刚度。第三空腔作为流体驱动腔用于通入控制驱动的流体，通过调节流体压强的变化，从而控制第三空腔的伸长或缩短，进而控制柔性体沿其轴向的伸长、缩短或弯曲。

本发明的柔性驱动器利用温控变刚度材料与流体驱动腔相结合，实现柔性体可精确控制的伸长、缩短与弯曲方向控制，同时可通过温度控制实现柔性体连续变刚度，提供手术器械操作所需刚度和弯曲自由度。在实际操作中，在推进过程中控制柔性体处于软质状态，以适应弯曲甚至绕回的推进路径，在到达指定位置时控制柔性体处于硬质状态，提供柔性体在目标体内的更好的控制性和操纵性，同时提高作业器械前端到达指定位置进行操作的精度和刚度，稳定作业器械的位置和操作。本发明在第二空腔的基础上可通过多种方式控制第一空腔内温控变刚度材料在硬质状态和软质状态之间的转换，缩短温控变刚度材料刚度变化所需的时间，提高柔性体与目标体交互的安全性和使用效率。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的柔性驱动器的结构示意图；

图2是本发明提供的柔性驱动器的横截面示意图之一；

图3是本发明提供的柔性驱动器的横截面示意图之二；

图4是本发明提供的柔性驱动器的横截面示意图之三；

图5是本发明提供的柔性驱动器的横截面示意图之四；

图6是本发明提供的柔性驱动器的伸长的结构示意图；

图7是本发明提供的柔性驱动器的弯曲的结构示意图；

图8是本发明提供的柔性驱动器的柔性体串联的结构示意图之一；

图9是本发明提供的柔性驱动器的柔性体串联的结构示意图之二；

图10是本发明提供的柔性驱动器的柔性体串联的结构示意图之三；

图11是本发明提供的柔性驱动器的柔性体串联的结构示意图之四；

图12是本发明提供的柔性驱动器的柔性体串联的结构示意图之五；

图13是本发明提供的柔性驱动器的应用于手术操作的结构示意图；

图14是本发明提供的驱动系统的结构示意图；

附图标记：

100：柔性体；110：第一空腔；120：第二空腔；130：第三空腔；140：通道；150：约束件；111：温控变刚度材料；131：第一流体驱动腔；132：第二流体驱动腔；133：第三流体驱动腔；

200：基座；300：上位机；

400：温度控制装置；410：第一控制器；420：槽体；430：循环驱动件；

500：流体驱动装置；510：第二控制器；520：传感器；530：输送件；

600：器官；700：病灶位置；800：手术器械。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1、图2和图13所示，本发明实施例提供的柔性驱动器，包括柔性体100，柔性体100内部沿其轴向延伸设有第一空腔110、第二空腔120和至少一个第三空腔130，第一空腔110内容纳温控变刚度材料111，第一空腔110靠近第二空腔120设置，第二空腔120用于容纳温度调控介质，第三空腔130用于通入控制驱动的流体。

本发明实施例的柔性驱动器，柔性体100为柔性中空多腔管状结构，其内部设置沿轴向方向延伸的第一空腔110、第二空腔120和第三空腔130，第一空腔110作为材料填充腔内填充温控变刚度材料111，第二空腔120作为温度控制腔容纳用于加热或冷却温控变刚度材料111的温度调控介质，第一空腔110包围或紧邻第二空腔120，便于第二空腔120向第一空腔110传递热量。第一空腔110中的温控变刚度材料111具有温度响应功能，在第二空腔120的温度调控介质提供的不同温度下，温控变刚度材料111可以实现从低刚度状态到高刚度状态的转变，从而改变柔性驱动器的刚度。第三空腔130作为流体驱动腔用于通入控制驱动的流体，通过调节流体压强的变化，从而控制第三空腔130的伸长或缩短，进而控制柔性体100沿其轴向的伸长、缩短或弯曲。

本发明的柔性驱动器利用温控变刚度材料111与流体驱动腔相结合，实现柔性体100可精确控制的伸长、缩短与弯曲方向控制，同时可通过温度控制实现柔性体100连续变刚度，提供手术器械800操作所需刚度和弯曲自由度。在实际操作中，在推进过程中控制柔性体100处于软质状态，以适应弯曲甚至绕回的推进路径，在到达指定位置时控制柔性体100处于硬质状态，提供柔性体100在目标体内的更好的控制性和操纵性，同时提高作业器械前端到达指定位置进行操作的精度和刚度，稳定作业器械的位置和操作。本发明在第二空腔120的基础上可通过多种方式控制第一空腔110内温控变刚度材料111在硬质状态和软质状态之间的转换，缩短温控变刚度材料111刚度变化所需的时间，提高柔性体100与目标体交互的安全性和使用效率。

本发明的柔性驱动器可作为多种医疗装置的操作机械前端进入患者的身体通道。在医疗装置的操作机械前端推进过程中，通过温度控制装置400控制第二空腔120内容纳温度调控介质的温度，从而使第一空腔110内温控变刚度材料111转变为低刚度状态，柔性体100的刚度降低，可按照所经路径进行被动弯曲，适应患者身体通道弯曲、螺旋甚至绕回的路径，也可通过流体驱动装置500控制第三空腔130内流体压强，从而使柔性体100进行主动、多自由度、大角度的弯曲，适应患者身体通道弯曲、螺旋甚至绕回的路径，减少医疗装置与患者组织的相互作用，避开重要器官600。在医疗装置的操作机械前端到达病灶位置700时，通过温度控制装置400控制温控变刚度材料111转变为高刚度状态，柔性体100的刚度升高，提供医疗装置的操作机械前端操作所需要的刚度，便于医疗装置前端进行手术操作，提高医疗装置在患者体内的控制性和操纵性，稳定操作机械的位置和操作。

本实施例中，柔性体100为硅胶合成材料制成的柔性中空多腔管状结构。第三空腔130的截面形状可以为圆形、椭圆形、弧形、半圆形、矩形、扇形等，优选为弧形。流体可以采用气体、液体等。第一空腔110的形状可以采用圆形、椭圆形、圆弧形、半圆形、矩形、扇形、薄层形状等，优选为扇形、薄层形等。温控变刚度材料111包括所有受温度变化影响发生刚度改变的材料，可以采用低熔点合金、形状记忆合金、形状记忆聚合物等，当温控变刚度材料111为低熔点合金时，在不同温度下可以实现液态和固态的可逆相转变。容纳温度调控介质可以采用特定温度的循环液体、电阻丝、制冷半导体小块等。

根据本发明提供的一个实施例，第三空腔130的外壁或柔性体100的外壁围设有约束件150。本实施例中，利用约束件150均匀包裹在柔性体100的外壁或各第三空腔130的外壁，限定第三空腔130沿柔性体100的轴向伸长或收缩，而不发生径向膨胀，避免第三空腔130径向膨胀挤压第一空腔110，导致第一空腔110内的温控变刚度材料111发生断裂从而影响柔性体100各方向的刚度。约束件150可以为纤维、柔性弹簧、编织织物等具有良好的柔性和延展性的材料，其沿柔性体100的轴向的延展性远远大于沿柔性体100的径向的延展性，也可为电阻丝等导电材料。约束件150为电阻丝时，既可用于约束第三空腔130的径向膨胀，也可通过通电用于加热第一空腔110内的温控变刚度材料111，进一步辅助实现温控变刚度材料111的刚度变化。在其它实施例中，约束还可直接缠绕或套设在柔性体100的外壁上。

根据本发明提供的一个实施例，第一空腔110与柔性体100同轴设置。本实施例中，第二空腔120位于柔性体100的中心位置，第一空腔110与柔性体100同轴并环绕第二空腔120设置。在其它实施例中，第一空腔110与第二空腔120的位置相对于柔性体100并不固定，由于位置的改变，需满足第一空腔110容纳的温控变刚度材料111在刚性情况下，由于第一空腔110的形状足以提供较大的柔性驱动器整体刚度要求，也即相当于支撑架的作用。

根据本发明提供的一个实施例，第一空腔围110围绕第二空腔120设置。本实施例中，第一空腔110和第二空腔120有明确的位置关系，即第一空腔110包围第二空腔120，第一空腔110的外周环绕第二空腔120，第二空腔120容纳温度调控介质，位置上应该与第一空腔110紧邻，且热交换面积应该较大，以保证高效的热交换。在其它实施例中，也可根据实际需要调整第一空腔110的相对位置以及数量，相应的第二空腔120做配合调整，保证第一空腔110与第二空腔120紧邻，确保热量传递效率即可。各空腔的空间分布根据具体的设计可进行合理的排布。

根据本发明提供的一个实施例，第二空腔120围绕第一空腔110设置。本实施例中，第二空腔120包围第一空腔110，第二空腔120的外周环绕第一空腔110，第二空腔120容纳温度调控介质，位置上应该与第一空腔110紧邻，且热交换面积应该较大，以保证高效的热交换。在其它实施例中，也可根据实际需要调整第二空腔120的相对位置以及数量，相应的第一空腔110做配合调整，保证第二空腔120与第一空腔110紧邻，确保热量传递效率即可。各空腔的空间分布根据具体的设计可进行合理的排布。

根据本发明提供的一个实施例，第三空腔130至少为三个，第三空腔130沿柔性体100的周向均匀分布。本实施例中，第三空腔130位于第二空腔120的外侧，并呈包围第二空腔120状态，沿柔性体100的周向均匀分布，通过控制各第三空腔130内流体压强的变化，三个以上的第三空腔130能够使柔性体110获得周向范围内的自由度。当第三空腔130为三个以上，沿柔性体110圆周均匀分布时，各第三空腔130内流体压强相等时，柔性体100伸长或缩短；当各第三空腔130内流体压强不相等时，柔性体100弯曲。

在一个实施例中，柔性体100内包括三个第三空腔130和两个第一空腔110，两个第一空腔110形成环状围设在第二空腔120的四周，三个第三空腔130设置在环状第一空腔110的外侧。如图3所示，三个第三空腔130分别为第一流体驱动腔131、第二流体驱动腔132和第三流体驱动腔133。第一流体驱动腔131、第二流体驱动腔132和第三流体驱动腔133沿柔性体100周向均匀分布，流体驱动装置500的各路驱动单元分别与第一流体驱动腔131、第二流体驱动腔132和第三流体驱动腔133通过流体管道连接，供应流体压强，从而控制柔性体100的伸长、缩短、弯曲状态。第一流体驱动腔131、第二流体驱动腔132和第三流体驱动腔133的不同伸长、缩短状态对应柔性体100的不同伸长、缩短、弯曲状态。

第一流体驱动腔131、第二流体驱动腔132和第三流体驱动腔133同时伸长，对应柔性体100伸长；第一流体驱动腔131、第二流体驱动腔132和第三流体驱动腔133同时缩短，对应柔性体100缩短；第一流体驱动腔131保持不动或缩短，第二流体驱动腔132和第三流体驱动腔133同时伸长，对应柔性体100向第一流体驱动腔131所在的方向弯曲；第二流体驱动腔132保持不动或缩短，第一流体驱动腔131和第三流体驱动腔133同时伸长，对应柔性体100向第二流体驱动腔132所在的方向弯曲；第三流体驱动腔133保持不动或缩短，第一流体驱动腔131和第二流体驱动腔132同时伸长，对应柔性体100向第三流体驱动腔133所在的方向弯曲。

在一个实施例中，三个第一空腔110分别对应三个第三空腔130设置，第一空腔110为扇形，围绕在第三空腔130的外侧设置，或设置在靠近柔性件中心的一侧，或设置在靠近柔性件边缘的一侧，但三个第三空腔130均保持围绕第二空腔120的均匀分布状态。

在一个实施例中，当第一空腔110靠近第三空腔130或环绕在第三空腔130的周围时，约束件150优选为电阻丝等导电材料缠绕在第三空腔130的外壁上，既可用于约束第三空腔130的径向膨胀，也可通过通电用于加热温控变刚度材料111，实现温控变刚度材料111的刚度变化。当第一空腔110远离第三空腔130时，约束层优选为纤维、柔性弹簧、编织织物等具有良好延展性的柔性材料。

如图3所示，在一个实施例中，第一空腔110为扇形，各第一空腔110围出环状结构，且扇形的短弧侧靠近第二空腔120，第一空腔110的围出的环状结构与第二空腔120为同轴分布。如图4所示，在另一个实施例中，第一空腔110为扇形，且扇形的短弧侧靠近第三空腔130，扇形的长弧侧靠近第二空腔120。

如图5所示，在一个实施例中，第一空腔110为扇形，且扇形的短弧侧靠近第三空腔130，扇形的长弧侧靠近柔性体100的边缘。

如图7和图8所示，根据本发明提供的一个实施例，柔性体100内部沿其轴向延伸设有贯穿的通道140，通道140用于通过作业器械。本实施例中，柔性体100内部设置沿轴向贯穿的通道140，多个通道140沿柔性体100周向均匀分布。通过集成设计通道140，可在柔性体100内容纳一个或多个手术器械800，便于在手术过程中更换或增加多种手术器械800，实现多种复杂的手术操作。

根据本发明提供的一个实施例，本发明实施例的柔性驱动器还包括基座200，多个柔性体100依次串联与基座200连接。本实施例中，柔性驱动器可通过柔性体100串联的形式组成自由度更高，弯曲角度更大柔性操作臂，用狭窄曲折环境下的操作或探查。串联的柔性体100中各柔性体100可形成不同的刚度，通过分段式刚度控制模式，可以形成不同的组合，形成复杂的动作和同时保证整体操作臂的稳定性，内部的器械通道140可用于部署微小型器械，实现复杂环境中的高效操作。

如图8所示，基座200上串联的五段柔性体100均处于高刚度状态；如图9所示，基座200上串联的五段柔性体100，在远离基座200的一段柔性体100为低刚度弯曲状态，其余四段柔性体100为高刚度状态；如图10所示，基座200上串联的五段柔性体100，与基座200直接连接的一段柔性体100以及中间两段柔性体100为高刚度状态，其余两段柔性体100为低刚度弯曲状态；如图11所示，基座200上串联的五段柔性体100，间隔设置的三段柔性体100为低刚度弯曲状态；其余两段柔性体100为高刚度状态；如图12所示，基座200上串联的五段柔性体100均处于低刚度弯曲状态。

如图14所示，本发明实施例还提供一种驱动系统，包括上位机300、温度控制装置400、流体驱动装置500和如上述实施例的柔性驱动器，温度控制装置400与第二空腔120连接，流体驱动装置500与第三空腔130连通，流体驱动装置500与上位机300连接。

本发明实施例的驱动系统，通过温度控制装置400对第二空腔120中温度调控介质的温度进行调节，从而控制第一空腔110中温控变刚度材料111的刚度，通过流体驱动装置500向第三空腔130输送一定压强的流体，并实现流体压力的精准控制，从而对柔性体100的伸长、收缩和弯曲进行精准控制。上位机300对流体驱动装置500进行反馈控制。

根据本发明提供的一个实施例，温度控制装置400包括第一控制器410、槽体420和循环驱动件430，槽体420用于容纳温度调控介质，第一控制器410与槽体420连接，槽体420与第二空腔120通过管路连通，循环驱动件430设置于管路上。本实施例中，采用特定温度的循环液体作为第二空腔120的温度调控介质。循环液体设置在槽体420内，第一控制器410与槽体420相连，通过设置加热/冷却模式和对应温度，控制槽体420内循环液体的温度，循环驱动件430与槽体420内液体通过管路相通，并与第二空腔120相连通，实现循环液体的循环连续流动。循环驱动件430可控制输送的循环液体的启停、流动方向和流动速度。循环驱动件430可采用循环泵等。

在一个实施例中，槽体420可分为冷液槽和热液槽，循环驱动件430对应冷液槽和热液槽分别为冷液循环驱动件和热液循环驱动件，分别通过对冷循环液体和热循环液体的不同输送配比达到所需的不同温度，可完成冷热流体供应的快速切换。

在其它实施例中，温度控制装置400还可通过其它方式控制温控变刚度材料111在硬质状态和软质状态之间的转换，缩短温控变刚度材料111刚度变化所需的时间，提高驱动系统与患者组织交互的安全性和使用效率。

根据本发明提供的一个实施例，流体驱动装置500包括第二控制器510和与第二控制器510连接的传感器520和输送件530，输送件530通过流体管道与第三空腔130连接，传感器520设置于流体管道上，第二控制器510与上位机300连接。本实施例中，流体驱动装置500包括多路驱动单元，每路驱动单元均包括传感器520、输送件530和第二控制器510，各路驱动单元分别与各第三空腔130通过流体管道对应连接，用于供应一定压强的流体。传感器520为流体压力传感器520，与输送件530通过流体管道相连，测量流体管道与第三空腔130内流体压力，测量得到流体压强根据反馈算法进行运算，输出控制输送件530启停、运转方向的信号，控制输送件530供应流体压强，从而控制柔性体100的伸长、缩短、弯曲状态。接收各传感器520信号可以通过上位机300的控制界面进行设置，进而通过第二控制器510进行控制。输送件530可采用泵体等。

通过流体驱动装置500分别控制第三空腔130内的流体压强，可以精确控制柔性驱动器的伸长、缩短、弯曲，实现多自由度和大角度的可控柔性弯曲，保证柔性驱动器与外界操作环境与操作对象交互时有高安全性，减少柔性体100与患者组织的相互作用，提高柔性体100机器人在推进过程中的灵活性和可控性。

本实施例以特定温度的循环液体作为第二空腔120的温度调控介质为例，对本实施例的驱动系统中柔性体100驱动器变刚度方法如下：

S1，将一个或多个手术器械800置于柔性体100的通道140内，将温度控制装置400与柔性体100的第二空腔120通过管路连接，将流体驱动装置500与柔性体100的第三空腔130通过流体管道连接。

S2，通过温度控制装置400中的第一控制器410设定加热/冷却模式和需要达到的温度。当设定为加热并启动温度控制装置400中的循环驱动件430时，温度控制装置400向柔性体100中的第二空腔120输送加热到特定温度的循环液体并形成循环，加热第一空腔110中的温控变刚度材料111，使温控变刚度材料111发生相变，从而使柔性体100的刚度降低；当设定为冷却并启动温度控制装置400中的循环驱动件430时，温度控制装置400向柔性体100中的第二空腔120输送冷却到特定温度的循环液体并形成循环，冷却第一空腔110中的温控变刚度材料111，使温控变刚度材料111发生相变，从而使柔性体100的刚度提高。

S3，通过上位机300的控制界面设置流体驱动装置500中各路驱动单元供应的流体的压强，传感器520测量得到的流体压强传输到流体驱动装置500对应的驱动单元的第二控制器510，再由第二控制器510传输流体压强到上位机300，上位机300比较传感器520测量得到的流体压强与设定压强，根据反馈算法进行运算，输出命令到第二控制器510，第二控制器510根据命令输出控制输送件530启停、运转方向的信号，控制输送件530供应到各第三空腔130的流体压强在设定压强的误差范围内，从而控制柔性体100的伸长、缩短、弯曲状态。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种柔性驱动器，其特征在于：包括柔性体，所述柔性体内部沿其轴向延伸设有第一空腔、第二空腔和至少一个第三空腔，所述第一空腔内容纳温控变刚度材料，所述第一空腔靠近所述第二空腔设置，所述第二空腔用于容纳温度调控介质，所述第三空腔用于通入控制驱动的流体；所述第三空腔的外壁或所述柔性体的外壁围设有约束件；所述约束件为电阻丝；所述柔性体内部沿其轴向延伸设有贯穿的通道，所述通道用于通过作业器械，多个所述通道沿所述柔性体周向均匀分布；所述第一空腔与所述第三空腔一一对应设置；所述第二空腔位于柔性体的中心位置，所述第一空腔围绕所述第二空腔设置；所述第三空腔靠近所述柔性体的边缘设置，所述第三空腔位于所述第二空腔的外侧，并呈包围所述第二空腔状态。

2.根据权利要求1所述的柔性驱动器，其特征在于：所述第一空腔与所述柔性体同轴设置。

3.根据权利要求1所述的柔性驱动器，其特征在于：所述第三空腔至少为三个，且沿所述柔性体的周向均匀分布。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的柔性驱动器，其特征在于：还包括基座，多个所述柔性体依次串联与所述基座连接。

5.一种驱动系统，其特征在于：包括上位机、温度控制装置、流体驱动装置和如权利要求1至4任意一项所述的柔性驱动器，所述温度控制装置与所述第二空腔连接，所述流体驱动装置与所述第三空腔连通，所述流体驱动装置与所述上位机连接。

6.根据权利要求5所述的驱动系统，其特征在于：所述温度控制装置包括第一控制器、槽体和循环驱动件，所述槽体用于容纳所述温度调控介质，所述第一控制器与槽体连接，所述槽体与所述第二空腔通过管路连通，所述循环驱动件设置于所述管路上。

7.根据权利要求5所述的驱动系统，其特征在于：所述流体驱动装置包括第二控制器和与所述第二控制器连接的传感器和输送件，所述输送件通过流体管道与所述第三空腔连接，所述传感器设置于所述流体管道上，所述第二控制器与所述上位机连接。

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