CN116327082A - 一种诊断装置及其五自由度机械助力臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种诊断装置及其五自由度机械助力臂，涉及胶囊式内窥镜姿态控制器技术领域，五自由度机械助力臂包括：机架；第一支架，其通过轴承设于机架的顶部，第一支架可绕竖直方向转动；第二支架，其通过轴承与第一支架连接，第二支架可绕水平方向转动进行俯仰动作；第三支架，其通过轴承与第二支架的一侧连接，第三支架可绕竖直方向转动；支撑架，其通过轴承与第三支架的一侧连接，支撑架可绕竖直方向转动；夹套，其通过轴承与支撑架连接，夹套可绕水平方向转动，夹套用于安装手持姿态控制器。通过使用本装置，可有效减轻医生操作姿态控制器的操作重量、降低医生的劳动强度。

Description

一种诊断装置及其五自由度机械助力臂

技术领域

本发明涉及胶囊式内窥镜姿态控制器技术领域，更具体地说，涉及一种五自由度机械助力臂。此外，还涉及一种包括上述的五自由度机械助力臂的诊断装置。

背景技术

相关技术中，手持姿态控制器是消化道胶囊式内窥镜系统的辅助装置，利用胶囊式内窥镜姿态控制器内的永磁体产生一个控制磁场，控制胶囊式内窥镜在胃腔内滚动、旋转和倾斜运动，实现对胶囊式内窥镜的运动控制和姿态调整。

在临床诊断过程中，受试者首先需要吞服胶囊，待胶囊进入胃部后，医生手持姿态控制器，在人体外部使其靠近被检测者胃部，并在胃部区域慢慢移动进行搜索胶囊，当姿态控制器靠近胶囊时，胶囊在外部磁场的作用下受到的磁力会越来越大，最终会使胶囊位置发生移动，胶囊中摄像头拍摄到的景象也会发生变化。然而，由于在整个临床诊断过程中，医生手持姿态控制器进行动作，整个姿态控制器的重量全部由医生承受，导致操作的医生劳动强度大、疲劳等问题。

综上所述，如何减轻医生操作姿态控制器的操作重量、降低医生的劳动强度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种五自由度机械助力臂，可有效减轻医生操作姿态控制器的操作重量、降低医生的劳动强度。本发明的另一目的是提供一种包括上述的五自由度机械助力臂的诊断装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种五自由度机械助力臂，包括：

机架；

第一支架，其通过轴承设于所述机架的顶部，所述第一支架可绕竖直方向转动；

第二支架，其通过轴承与所述第一支架连接，所述第二支架可绕水平方向转动进行俯仰动作；

第三支架，其通过轴承与所述第二支架的一侧连接，所述第三支架可绕竖直方向转动；

支撑架，其通过轴承与所述第三支架的一侧连接，所述支撑架可绕竖直方向转动；

夹套，其通过轴承与所述支撑架连接，所述夹套可绕水平方向转动，所述夹套用于安装手持姿态控制器。

优选的，所述机架的顶部设有回转安装座，所述回转安装座内设有回转轴承，所述第一支架通过所述回转轴承设于所述回转安装座内。

优选的，还包括用于安装配重块的配重安装座；

所述第一支架沿竖直方向设有两个第一轴承孔，所述配重安装座沿竖直方向设有两个第二轴承孔，两个所述第二轴承孔的中心距和两个所述第一轴承孔的中心距相等，所述配重安装座和所述第二支架可构成第一平行四边形结构，所述第一平行四边形结构绕水平方向转动进行俯仰动作；

所述第三支架包括沿竖直方向设有两个第三轴承孔的连杆座，两个所述第三轴承孔的中心距和两个所述第一轴承孔的中心距相等，所述连杆座和所述第二支架可构成第二平行四边形结构，所述第二平行四边形结构绕水平方向转动进行俯仰动作。

优选的，所述第三支架包括相对所述连杆座水平设置的连杆件，所述连杆件的一端和所述连杆座通过轴承连接，使所述连杆件可绕竖直方向转动。

优选的，所述支撑架为倒U型，所述连杆件的另一端通过轴承和所述支撑架的水平部连接，使所述支撑架可绕竖直方向转动。

优选的，所述支撑架的两侧均通过轴承和所述夹套连接，所述夹套包括用于卡接所述手持姿态控制器的定位件，所述定位件为弹性材质件。

优选的，还包括位置调整杆，所述位置调整杆的一端通过轴承安装在两个所述第一轴承孔的中间位置，所述位置调整杆的另一端通过轴承安装在所述第二平行四边形结构上；

位置调整块滑动设于所述位置调整杆的沟槽内，且所述位置调整块可通过紧固件固定在所述沟槽内。

优选的，所述配重安装座包括用于支撑所述配重块的安装台和用于叠放多个所述配重块的导向柱，所述导向柱垂直设于所述安装台的中心处。

优选的，所述安装台和所述导向柱为一体式结构。

一种诊断装置，包括：手持姿态控制器和用于实现手持姿态控制器的空间移动的助力臂，所述助力臂为上述任一项所述的五自由度机械助力臂。

在使用本发明所提供的五自由度机械助力臂时，首先，可以将手持姿态控制器安装在夹套内，将夹套通过轴承与支撑架连接，以实现手持姿态控制器沿水平方向翻转；之后，将支撑架通过轴承与第三支架的一侧垂直连接，以使手持姿态控制器可沿竖直方向转动；然后，将第三支架的另一侧通过轴承与第二支架连接，以实现第三支架在水平面上的转动；随后，将第二支架通过轴承与第一支架连接，以实现第二支架和第三支架的俯仰运动，进而带动手持姿态控制器进行升降运动；最后，将第一支架通过轴承安装在机架的顶部，以实现第二支架和第三支架的周向旋转，进而带动手持姿态控制器在更大范围内进行周向旋转运动，以完成装置的装配操作。

使用过程中，操作人员只需带动支撑架或夹套运动，即可实现手持姿态控制器在空间内的五个自由度运动，也即手持姿态控制器可进行三维空间的直线运动、绕水平轴进行旋转运动以及绕竖直轴进行旋转运动等，以确保操作人员能够利用手持姿态控制器进行准确的检测操作。并且，手持姿态控制器的重量并非全部由操作人员承受，使得操作人员能够更为省力、高效的进行检测操作，有效降低操作医生劳动强度、节省体能，为更多病人进行诊断。

综上所述，本发明所提供的五自由度机械助力臂，可有效减轻医生操作姿态控制器的操作重量、降低医生的劳动强度。

此外，本发明还提供了一种包括上述的五自由度机械助力臂的诊断装置。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的五自由度机械助力臂的结构示意图。

图1中：

1为第一支架、11为回转安装座、12为第一轴承孔、13为位置调整杆、14为位置调整块、2为第二支架、21为第一平行四边形结构、22为第二平行四边形结构、3为第三支架、31为第三轴承孔、32为连杆座、33为连杆件、4为机架、5为支撑架、6为夹套、7为手持姿态控制器、8为配重安装座、81为第二轴承孔、82为配重块、83为安装台、9为床体。

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种五自由度机械助力臂，可有效减轻医生操作姿态控制器的操作重量、降低医生的劳动强度。本发明的另一核心是提供一种包括上述的五自由度机械助力臂的诊断装置。

请参考图1，图1为本发明所提供的五自由度机械助力臂的结构示意图。

本具体实施例提供了一种五自由度机械助力臂，包括：

机架4；

第一支架1，其通过轴承设于机架4的顶部，第一支架1可绕竖直方向转动；

第二支架2，其通过轴承与第一支架1连接，第二支架2可绕水平方向转动进行俯仰动作；

第三支架3，其通过轴承与第二支架2的一侧连接，第三支架3可绕竖直方向转动；

支撑架5，其通过轴承与第三支架3的一侧连接，支撑架5可绕竖直方向转动；

夹套6，其通过轴承与支撑架5连接，夹套6可绕水平方向转动，夹套6用于安装手持姿态控制器7。

需要说明的是，可以在手持姿态控制器7下方设置床体9，床体9用于供病人就诊时平摊使用。并且，机架4和床体9均可固定在地面上，以便于医生对患者进行检测操作。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对机架4、第一支架1、第二支架2、第三支架3、支撑架5以及夹套6的形状、结构、位置等进行确定。

在使用本发明所提供的五自由度机械助力臂时，首先，可以将手持姿态控制器7安装在夹套6内，将夹套6通过轴承与支撑架5连接，以实现手持姿态控制器7沿水平方向翻转；之后，将支撑架5通过轴承与第三支架3的一侧垂直连接，以使手持姿态控制器7可沿竖直方向转动；然后，将第三支架3的另一侧通过轴承与第二支架2连接，以实现第三支架3在水平面上的转动；随后，将第二支架2通过轴承与第一支架1连接，以实现第二支架2和第三支架3的俯仰运动，进而带动手持姿态控制器7进行升降运动；最后，将第一支架1通过轴承安装在机架4的顶部，以实现第二支架2和第三支架3的周向旋转，进而带动手持姿态控制器7在更大范围内进行周向旋转运动，以完成装置的装配操作。

使用过程中，操作人员只需带动支撑架5或夹套6运动，即可实现手持姿态控制器7在空间内的五个自由度运动，也即手持姿态控制器7可进行三维空间的直线运动、绕水平轴进行旋转运动以及绕竖直轴进行旋转运动等，以确保操作人员能够利用手持姿态控制器7进行准确的检测操作。并且，手持姿态控制器7的重量并非全部由操作人员承受，使得操作人员能够更为省力、高效的进行检测操作，有效降低操作医生劳动强度、节省体能，为更多病人进行诊断。

综上所述，本发明所提供的五自由度机械助力臂，可有效减轻医生操作姿态控制器的操作重量、降低医生的劳动强度。

在上述实施例的基础上，优选的，机架4的顶部设有回转安装座11，回转安装座11内设有回转轴承，第一支架1通过回转轴承设于回转安装座11内，以形成第一回转自由度，使得第一支架1可绕着竖直方向进行旋转。

优选的，还包括用于安装配重块82的配重安装座8；

第一支架1沿竖直方向设有两个第一轴承孔12，配重安装座8沿竖直方向设有两个第二轴承孔81，两个第二轴承孔81的中心距和两个第一轴承孔12的中心距相等，配重安装座8和第二支架2可构成第一平行四边形结构21，第一平行四边形结构21绕水平方向转动进行俯仰动作；

第三支架3包括沿竖直方向设有两个第三轴承孔31的连杆座32，两个第三轴承孔31的中心距和两个第一轴承孔12的中心距相等，连杆座32和第二支架2可构成第二平行四边形结构22，第二平行四边形结构22绕水平方向转动进行俯仰动作。

需要说明的是，配重安装座8和第二支架2可构成第一平行四边形结构21，且连杆座32和第二支架2可构成第二平行四边形结构22，可以是指在将均位于上方的第一轴承孔12、第二轴承孔81以及第三轴承孔31通过连接杆和轴承进行连接，将均位于下方的第一轴承孔12、第二轴承孔81以及第三轴承孔31通过另一连接杆和轴承进行连接，以构成第一平行四边形结构21和第二平行四边形结构22，且第一平行四边形结构21和第二平行四边形结构22均可绕水平方向转动，形成俯仰动作。

并且，俯仰过程中第一平行四边形结构21和第二平行四边形结构22均可保持平行四边形。上述结构类似于利用了杠杆原理，采用助力臂结构、并利用配重块82抵消部分的手持姿态控制器7的重量，使得医生只需带动支撑架5或者夹套6，即可实现手持姿态控制器7在空间的五个自由度运动，例如，手持姿态控制器7可以进行三维空间的直线运动、绕水平轴进行旋转运动以及绕竖直轴进行旋转运动等，本装置可有效降低医生的劳动强度，有效提高医生的诊断效率。

优选的，第三支架3包括相对连杆座32水平设置的连杆件33，连杆件33的一端和连杆座32通过轴承连接，以形成第三回转自由度，使得连杆件33可绕竖直方向转动。

优选的，支撑架5为倒U型，连杆件33的另一端通过轴承和支撑架5的水平部连接，以形成第四回转自由度，使得支撑架5可绕竖直方向转动。

优选的，支撑架5的两侧均通过轴承和夹套6连接，以形成第五回转自由度，使得夹套6可以绕着水平方向转动。夹套6包括用于卡接手持姿态控制器7的定位件，定位件为弹性材质件，以使手持姿态控制器7被有效固定、且手持姿态控制器7不会发生损坏现象。

在上述实施例的基础上，优选的，还包括位置调整杆13，位置调整杆13的一端通过轴承安装在两个第一轴承孔12的中间位置，位置调整杆13的另一端通过轴承安装在第二平行四边形结构22上；位置调整块14滑动设于位置调整杆13的沟槽内，且位置调整块14可通过紧固件固定在沟槽内。

需要说明的是，位置调整杆13安装在第二平行四边形结构22与第一支架1上，位置调整块14安装在位置调整杆13的沟槽内，拧松紧固件后，位置调整块14可在沟槽内自由滑动，当拧紧该紧固件后，位置调整块14可固定在沟槽的指定位置。使用过程中，可以根据实际情况，设置位置调整块14在沟槽内的位置，以限制第一平行四边形结构21和第二平行四边形结构22的运动范围，使手持姿态控制器7在合适的范围内运动，以防止设备损坏和人员受伤。

优选的，紧固件包括螺钉，以确保位置调整块14被稳定的锁紧在位置调整杆13上。也可以将紧固件设置为螺栓和螺母。

优选的，配重安装座8包括用于支撑配重块82的安装台83和用于叠放多个配重块82的导向柱，导向柱垂直设于安装台83的中心处。也即可以根据实际情况和实际需求，将所需的配重块82依次叠放至导向柱，从而有效抵消手持姿态控制器7的重量，便于医生省力的进行检测操作。

优选的，安装台83和导向柱为一体式结构，以简化装置的安装过程。

还需要说明的是，本发明所提供的第二支架2、第三支架3、第一平行四边形结构21以及第二平行四边形结构22等可构成助力臂，本申请的助力臂结构简单，成本低廉，没有复杂的电气控制，通过使用简单的配重块82即可抵消手持姿态控制器7的重量。使用助力臂后，医生可以轻松操作手持姿态控制器7在水平和竖直方向进行移动或转动，很大程度的降低了劳动强度，节省医生的体能，从而为更多的病人进行准确的诊断操作。

除了上述的五自由度机械助力臂，本发明还提供了一种诊断装置，其包括：手持姿态控制器7和用于实现手持姿态控制器7的空间移动的助力臂，助力臂为上述任一项的五自由度机械助力臂。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一支架1和第二支架2以及第三支架3、第一平行四边形结构21和第二平行四边形结构22、第一轴承孔12和第二轴承孔81以及第三轴承孔31，其中，第一和第二以及第三只是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。

另外，还需要说明的是，本申请“上下”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系，是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述和便于理解，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的限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的诊断装置及其五自由度机械助力臂进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种五自由度机械助力臂，其特征在于，包括：

机架(4)；

第一支架(1)，其通过轴承设于所述机架(4)的顶部，所述第一支架(1)可绕竖直方向转动；

第二支架(2)，其通过轴承与所述第一支架(1)连接，所述第二支架(2)可绕水平方向转动进行俯仰动作；

第三支架(3)，其通过轴承与所述第二支架(2)的一侧连接，所述第三支架(3)可绕竖直方向转动；

支撑架(5)，其通过轴承与所述第三支架(3)的一侧连接，所述支撑架(5)可绕竖直方向转动；

夹套(6)，其通过轴承与所述支撑架(5)连接，所述夹套(6)可绕水平方向转动，所述夹套(6)用于安装手持姿态控制器(7)。

2.根据权利要求1所述的五自由度机械助力臂，其特征在于，所述机架(4)的顶部设有回转安装座(11)，所述回转安装座(11)内设有回转轴承，所述第一支架(1)通过所述回转轴承设于所述回转安装座(11)内。

3.根据权利要求1所述的五自由度机械助力臂，其特征在于，还包括用于安装配重块(82)的配重安装座(8)；

所述第一支架(1)沿竖直方向设有两个第一轴承孔(12)，所述配重安装座(8)沿竖直方向设有两个第二轴承孔(81)，两个所述第二轴承孔(81)的中心距和两个所述第一轴承孔(12)的中心距相等，所述配重安装座(8)和所述第二支架(2)可构成第一平行四边形结构(21)，所述第一平行四边形结构(21)绕水平方向转动进行俯仰动作；

所述第三支架(3)包括沿竖直方向设有两个第三轴承孔(31)的连杆座(32)，两个所述第三轴承孔(31)的中心距和两个所述第一轴承孔(12)的中心距相等，所述连杆座(32)和所述第二支架(2)可构成第二平行四边形结构(22)，所述第二平行四边形结构(22)绕水平方向转动进行俯仰动作。

4.根据权利要求3所述的五自由度机械助力臂，其特征在于，所述第三支架(3)包括相对所述连杆座(32)水平设置的连杆件(33)，所述连杆件(33)的一端和所述连杆座(32)通过轴承连接，使所述连杆件(33)可绕竖直方向转动。

5.根据权利要求4所述的五自由度机械助力臂，其特征在于，所述支撑架(5)为倒U型，所述连杆件(33)的另一端通过轴承和所述支撑架(5)的水平部连接，使所述支撑架(5)可绕竖直方向转动。

6.根据权利要求5所述的五自由度机械助力臂，其特征在于，所述支撑架(5)的两侧均通过轴承和所述夹套(6)连接，所述夹套(6)包括用于卡接所述手持姿态控制器(7)的定位件，所述定位件为弹性材质件。

7.根据权利要求3至6任一项所述的五自由度机械助力臂，其特征在于，还包括位置调整杆(13)，所述位置调整杆(13)的一端通过轴承安装在两个所述第一轴承孔(12)的中间位置，所述位置调整杆(13)的另一端通过轴承安装在所述第二平行四边形结构(22)上；

位置调整块(14)滑动设于所述位置调整杆(13)的沟槽内，且所述位置调整块(14)可通过紧固件固定在所述沟槽内。

8.根据权利要求3至6任一项所述的五自由度机械助力臂，其特征在于，所述配重安装座(8)包括用于支撑所述配重块(82)的安装台(83)和用于叠放多个所述配重块(82)的导向柱，所述导向柱垂直设于所述安装台(83)的中心处。

9.根据权利要求8所述的五自由度机械助力臂，其特征在于，所述安装台(83)和所述导向柱为一体式结构。

10.一种诊断装置，其特征在于，包括：手持姿态控制器(7)和用于实现所述手持姿态控制器(7)的空间移动的助力臂，所述助力臂为上述权利要求1-9任一项所述的五自由度机械助力臂。

Images