CN117442297A - 一种仿生机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医用仿生设备技术领域，具体涉及一种仿生机器人，包括支承体；以及可自动伸缩骨架，共线设置在所述支承体的两端，所述可伸缩骨架主要由多个相互嵌套的管体组成，多个所述管体间可实现自动张开或收缩。还包括柔韧材质的硅胶套体，其整体套设在所述支承体及可伸缩骨架的外侧，所述硅胶套体的外表面上靠近端部处设置有多个呈环状分布的吸盘，所述吸盘用于吸附固定在病人的器官通道的内壁上；其中，一侧的所述可伸缩骨架的端部设置有可开合的夹持咀，且所述夹持咀的中心处设置有摄像头；本发明旨在提供一种可以给患者带来极大的治疗方便，可以在无创伤，无痛感，无副作用的情况之下完成疾病的治疗或健康检查的产品。
Description
技术领域
本发明涉及医用仿生设备技术领域，具体涉及一种仿生机器人。
背景技术
现在世界上通用的肠道检查取样都是需要麻醉，风险大副作用也大。造成人们怕麻烦，担心副作用而放弃检查，等到症状明显的时候再去检查往往都是晚期。胃镜检查取样中现有的胃镜也是相对比较硬，检查时病人咽喉不适感强烈，主要表现为干呕，流泪。结石病人的传统治疗是药物排石，超声波碎石，手术。药物排石有不确定性和副作用，超声波和手术有创伤和康复期也长，对病人不利。传统的意外妊娠处理，也是药物和手术刮宫，也是副作用和创伤，甚至会导致妇科病或不孕不育。
综合以上，针对这些传统检查或取样的不足，我们研制了一种用于咽喉和肠胃检查取样的仿生机器人，也适用于肾结石，膀胱和尿道结石的取出，终止意外怀孕，胚胎的精准取出。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种仿生机器人，本发明旨在提供一种可以给患者带来极大的治疗方便，可以在无创伤，无痛感，无副作用的情况之下完成疾病的治疗或健康检查的产品。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明提供一种仿生机器人，包括支承体；
以及可自动伸缩骨架，共线设置在所述支承体的两端，所述可伸缩骨架主要由多个相互嵌套的管体组成，多个所述管体间可实现自动张开或收缩。
还包括柔韧材质的硅胶套体，其整体套设在所述支承体及可伸缩骨架的外侧，所述硅胶套体的外表面上靠近端部处设置有多个呈环状分布的吸盘，在所述仿生机器人移动过程中，所述吸盘可间歇式地吸附固定在病人的器官通道的内壁上；其中，一侧的所述可伸缩骨架的端部设置有可开合的夹持咀，且所述夹持咀的中心处设置有摄像头。
进一步地，所述支承体为内部空心的柱体结构，所述可伸缩骨架沿所述支承体的轴线设置。
进一步地，所述可伸缩骨架相邻的所述管体之间嵌套设置，可沿其轴线方向平移，所述管体之间通过螺旋副结构进行位移调节。
进一步地，所述管体呈空心的锥台结构，所述管体的内径自所述支承体向外侧逐渐减小。
进一步地，所述螺旋副结构包括多个相互螺旋配合螺管体，所述螺管体内部为螺旋腔，外部为螺旋凸起，其中，位于内侧的所述管体上的螺管体与外侧管体上的螺管体螺旋配合实现相邻管体间的距离调节。
进一步地，置于最内侧所述管体内的所述螺管体的端部连接有第一微型电机，其他所述管体内的螺管体沿其轴线固定设置。
进一步地，所述夹持咀包括夹爪、弹性支撑臂和直动机构，所述夹爪呈圆周均匀设置分布，所述夹爪的一端可伸出所述管体，另一端固定连接有所述弹性支撑臂，所述弹性支撑臂与所述直动机构的移动副铰接在一起，其中，最外侧的所述管体上开设有供所述夹爪伸出的槽口。
进一步地，所述直动机构置于最外侧的所述管体，所述直动机构还包括螺杆和第二微型电机，所述移动副螺旋连接在所述螺杆上，所述螺杆转动连接在所述管体内，且端部与所述第二微型电机联动。
进一步地，所述摄像头用于采集实时图像，并通过5G无线技术将采集的图像信息传输到外部图像监视器。
进一步地，所述硅胶套体在相悖于设置有摄像头的一侧上连接有微型保险绳。
有益效果
本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
本产品的仿生机器人结合蚯蚓的外形和运动原理，外侧采用一体的硅胶套体，内置自动的可伸缩骨架，并通过硅胶套体外侧呈环状分布的吸盘结构，使得仿生机器人可轻松实现在病人器官通道内的移动和转弯，在利用端部功能区的摄像头和夹持咀实现检查、治疗或病灶取样等工作，使用本产品机器人可以给患者带来极大的治疗方便，可以在无创伤，无痛感，无副作用的情况之下完成疾病的治疗或健康检查，使用此发明可让患者减少身体伤害，减少治疗时的痛苦和恐惧，无任何副作用和创伤有利于人们可以及时体检，做到早发现早治疗，确保人民的身体健康。
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为本发明的仿生机器人整体外形示意图；
图2为本发明的可伸缩骨架与支承体连接示意图；
图3为本发明的仿生机器人端部示意图；
图4为本发明的A-A剖面示意图；
图5为本发明的仿生机器人主视内部透视图；
图中的标号分别代表：10、支承体；20、可伸缩骨架；21、管体；22、螺管体；23、第一微型电机；24、梁架；25、槽口；30、硅胶套体；31、吸盘；40、夹持咀；41、夹爪；42、弹性支撑臂；43、移动副；44、螺杆；45、第二微型电机；50、控制主板；60、摄像头；70、保险绳。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例一：
本发明提供一种仿生机器人，本产品的仿生机器人结合鳝鱼和蚯蚓的外形和运动原理，可用于人体的疾病治疗和健康检查。其中，不同的位置有不同的大小型号可选，可根据需要检查部位选择外接电源或根据需要选择电源无线传输，本产品可实施应用于咽喉，胃部，肠道无创检查与取样，也可以用于肾结石和输尿管结石的无创取石，也可以用于子宫无创检查和意外妊娠终止的取胚胎。
以下本实施例中，将以在肾结石和输尿管结石的无创取石方向应用进行产品说明，在无创取石中机器人的最大外径尺寸≤10mm：
参照图1-5，产品的主要结构包括一个主要的支承体10，本实施例中优选地支承体10为内部空心的柱体结构，支承体10轻质的钛合金材质，其内部的用于安装控制主板50和电子电源等部件。
以及在控制主板50指令下可自动伸缩骨架，可伸缩骨架20沿支承体10的轴线设置其前后两端，可伸缩骨架20主要由多个相互嵌套的管体21组成，多个管体21间可实现自动张开或收缩，可伸缩骨架20是实现本仿生机器人在病人器官通道内移动和转弯的主要动力源。
具体地，可伸缩骨架20相邻的管体21之间嵌套设置，可沿其轴线方向平移，本实施例中，管体21之间通过轴线上设置的导向槽和导向凸起的设计，限制管体21之间的相对转动。管体21之间通过螺旋副结构进行位移调节。而本实施例中优选地管体21呈空心的锥台结构，管体21的内径自支承体10向外侧逐渐减小，这样的结构设计，使得仿生机器人为一个两端细中部粗的“椭圆形”结构体，可以更好地完成在病人器官通道内移动和转弯工作。
进一步地，螺旋副结构包括多个相互螺旋配合螺管体2221，螺管体2221内部为螺旋腔，外部为螺旋凸起，其中，位于内侧的管体21上的螺管体2221与外侧管体21上的螺管体2221螺旋配合实现相邻管体21间的距离调节。
其中，置于最内侧管体21内的螺管体2221的端部连接有第一微型电机23，其他管体21内的螺管体2221沿其轴线固定设置。具体地通过在管体21大径端侧固定有梁架24，并将螺管体2221固定在梁架24上；动作时，通过第一微型电机23先带动与其相接的螺管体2221，而后依次通过螺管体2221间螺旋凸起与相邻螺旋腔的配合，再控制第一微型电机23实现可伸缩骨架20管体21间的展开与收缩。
还包括柔韧材质的硅胶套体30，其整体套设在支承体10及可伸缩骨架20的外侧，其中柔韧的硅胶套体30可以跟随可伸缩骨架20进行一定量弹性变形，硅胶套体30的外表面上靠近端部处设置有多个呈环状分布的吸盘31，吸盘31用于吸附固定在病人的器官通道的内壁上；硅胶套体30对支承体10及可伸缩骨架20全面包覆，提升了机器人在器官通道内移动的顺畅性和安全性，同时，外表面上吸盘31与硅胶套体30一体注塑成型，呈环状分布的吸盘31可将机器人吸附固定在病人的器官通道的内壁上，用于配合可伸缩骨架20完成仿生“蚯蚓”的移动特性，是保证连续移动的基础。
其中，吸盘31端面上形成有内凹的负压腔，在可伸缩骨架20展开时，管体21会撑开、并挤压硅胶套体30，使吸盘31负压吸附在器官通道上，增大摩擦反之，管体21回缩，吸盘31回复脱落。
仿生机器人在人体的尿道中运动时仿如蚯蚓和鳝鱼，机器人前进时采用伸缩方式，分为前后两端，前行时前端的第一微型电机23驱动可伸缩骨架20向前伸出、展开，并张开硅胶套体30，使吸盘31固定；之后后端第一微型电机23工作驱动后端的可伸缩骨架20收缩并收起吸盘31，当后端的可伸缩骨收缩完成后，其侧对应的吸盘31张开停住，由前端继续前行，如此反复，退出也用相同道理完成。
其中，在前端的可伸缩骨架20上设有执行治疗或检查动作的功能区，一侧的可伸缩骨架20的端部设置有可开合的夹持咀40，且夹持咀40的中心处设置有摄像头60。其中，摄像头60用于采集实时图像，并通过5G无线技术将采集的图像信息传输到外部图像监视器，控制主板50配备有相应的无线通信模块。摄像头60不仅可以提供良好的检查图像，同时，由于其置于夹持咀40中心位置的设计，在结石的手术应用中可以配合精准地引导夹持咀40含住结石。
本实施例中在对夹持咀40的结构上，设计夹持咀40包括夹爪41、弹性支撑臂42和直动机构，夹爪41呈圆周均匀设置分布，夹爪41的一端可伸出管体21，另一端固定连接有弹性支撑臂42，弹性支撑臂42与直动机构的移动副43铰接在一起，其中，最外侧的管体21上开设有供夹爪41伸出的槽口25。其中，弹性支撑臂42为弹性钢片，其用为夹爪41提供打开的弹力，使其可以进行弹性开合。另外，直动机构置于最外侧的管体21，直动机构还包括螺杆44和第二微型电机45，移动副43螺旋连接在螺杆44上，螺杆44转动连接在管体21内，且端部与第二微型电机45联动。在第二微型带动下，移动副43带动夹爪41伸出、并张开，夹爪41含住结石后，仿生机器人通过吸盘31固定不定，由第二微型电机45反转带动夹爪41回缩、夹紧结石，由仿生机器人倒退带出，完成取石。
另外本实施例中优选地，在硅胶套体30在相悖于设置有摄像头60的一侧上连接有微型保险绳70。万一仿生机器人故障，可以将其慢慢拉出，确保应用安全。其中，依附于保险绳70设有用于为仿生机器人的各部件进行外部供电的电源线。
本产品的仿生机器人结合蚯蚓的外形和运动原理，外侧采用一体的硅胶套体30，内置自动的可伸缩骨架20，并通过硅胶套体30外侧呈环状分布的吸盘31结构，使得仿生机器人可轻松实现在病人器官通道内的移动和转弯，在利用端部功能区的摄像头60和夹持咀40实现检查、治疗或病灶取样等工作，使用本产品机器人可以给患者带来极大的治疗方便，可以在无创伤，无痛感，无副作用的情况之下完成疾病的治疗或健康检查，使用此发明可让患者减少身体伤害，减少治疗时的痛苦和恐惧，无任何副作用和创伤有利于人们可以及时体检，做到早发现早治疗，确保人民的身体健康。
实施例二
用于女性意外怀孕的妊娠终止，原理上和除石仿生机器人相似，只是使用的环境不同；可选用直径不超过20mm的仿生机器人，当妊娠者选择终止时，一般胚胎直径都在1.5厘米左右，仿生机器人顺着宫颈运动至胚胎着床处，将胚胎含于夹持咀40中后退出。
实施例三
用于人体肠胃检查取样，原理上与实施例一和实施例二基本相同，直径相对可以用到25mm左右，为了配合检查加取样的需要，本实施例中通过在仿生机器人的夹持咀40添加有刀片，刀片置于夹爪41前端内侧，刀片的长度只适用于病灶的表皮取样，不会带来伤害，工作时全程置于高清摄像头60之下完成，因肠道的缠绕，本实施例中的仿生机器人采用内置电子电池，由电池给控制主板50、微型电机和摄像头60供电。
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，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种仿生机器人，其特征在于，包括：
支承体；
可伸缩骨架，共线设置在所述支承体的两端，所述可伸缩骨架主要由多个相互嵌套的管体组成，多个所述管体间可实现自动张开或收缩；
硅胶套体，其整体套设在所述支承体及可伸缩骨架的外侧，所述硅胶套体的外表面上靠近端部处设置有多个呈环状分布的吸盘，在所述仿生机器人移动过程中，所述吸盘可间歇式地吸附固定在病人的器官通道的内壁上；
其中，一侧的所述可伸缩骨架的端部设置有可开合的夹持咀，且所述夹持咀的中心处设置有摄像头。
2.根据权利要求1所述的一种仿生机器人，其特征在于，所述支承体为内部空心的柱体结构，所述可伸缩骨架沿所述支承体的轴线设置。
3.根据权利要求2所述的一种仿生机器人，其特征在于，所述可伸缩骨架相邻的所述管体之间嵌套设置，可沿其轴线方向平移，所述管体之间通过螺旋副结构进行位移调节。
4.根据权利要求3所述的一种仿生机器人，其特征在于，所述管体呈空心的锥台结构，所述管体的内径自所述支承体向外侧逐渐减小。
5.根据权利要求3所述的一种仿生机器人，其特征在于，所述螺旋副结构包括多个相互螺旋配合螺管体，所述螺管体内部为螺旋腔，外部为螺旋凸起，其中，位于内侧的所述管体上的螺管体与外侧管体上的螺管体螺旋配合实现相邻管体间的距离调节。
6.根据权利要求5所述的一种仿生机器人，其特征在于，置于最内侧所述管体内的所述螺管体的端部连接有第一微型电机，其他所述管体内的螺管体沿其轴线固定设置。
7.根据权利要求1所述的一种仿生机器人，其特征在于，所述夹持咀包括夹爪、弹性支撑臂和直动机构，所述夹爪呈圆周均匀设置分布，所述夹爪的一端可伸出所述管体，另一端固定连接有所述弹性支撑臂，所述弹性支撑臂与所述直动机构的移动副铰接在一起，其中，最外侧的所述管体上开设有供所述夹爪伸出的槽口。
8.根据权利要求7所述的一种仿生机器人，其特征在于，所述直动机构置于最外侧的所述管体，所述直动机构还包括螺杆和第二微型电机，所述移动副螺旋连接在所述螺杆上，所述螺杆转动连接在所述管体内，且端部与所述第二微型电机联动。
9.根据权利要求1所述的一种仿生机器人，其特征在于，所述摄像头用于采集实时图像，并通过5G无线技术将采集的图像信息传输到外部图像监视器。
10.根据权利要求1所述的一种仿生机器人，其特征在于，所述硅胶套体在相悖于设置有摄像头的一侧上连接有微型保险绳。
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