CN210697586U - 胶囊机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种胶囊机器人，胶囊机器人包括：壳体；运动装置，运动装置包括运动体和多个走行腿，多个走行腿铰接在运动体的周向，运动体设置于壳体内，走行腿的外端伸出壳体；轴向驱动装置，轴向驱动装置设置于壳体内，轴向驱动装置用于驱动运动体轴向移动；周向驱动装置，周向驱动装置设置于壳体内，周向驱动装置用于驱动运动体周向转动，以使得多个走行腿相对壳体伸缩，其中，轴向驱动装置和周向驱动装置交替工作。由此，通过运动装置、轴向驱动装置和周向驱动装置的配合，可以使得胶囊机器人在肠道内主动行走，从而可以提升胶囊机器人对肠道的观察和操作能力。

Description

胶囊机器人

技术领域

本实用新型涉及医工结合技术领域，尤其是涉及一种胶囊机器人。

背景技术

现代生活节奏的加快使慢性消化道疾病的发病率逐年提高，胃肠道是人体吸收营养物质的主要部位，也是病变高发的部位。传统胃肠镜会给病人身体和精神上带来不适，对医生操作的要求也比较高。随着微机电加工技术的发展，国内外许多机构都在进行微型医疗器械领域方面的研究，并且已经有一些基于微机电系统的微型医疗器械进入临床应用阶段。由于微型医疗器械可以实现无创或者微创地诊断和治疗，因此受到医生的高度重视。

我国每年应该做胃镜检查的人大约一个亿，但每年全国大概只做2000万例胃镜，有约8000万人因为各种原因选择不做胃镜，其中包括儿童、老年或心肺功能障碍、长期服用双抗药等因素无法耐受常规胃肠镜检查者，或是惧怕常规胃肠镜检查及麻醉风险，但希望进行消化道疾病筛查的体检人群。因此无线胶囊内镜机器人的出现正是为解决这一痛点的，目前其已成为国内外研究的热点。与传统内镜相比，胶囊内镜通过病人吞服进入胃肠道采集图像，可以大大减轻病人在胃肠道疾病诊断时的不适。

但是，现在已研发的胶囊机器人大部分用于胃部液体环境下的检查，抑或是只能依靠肠道的蠕动力实现被动移动，无法实现加速、停止、倒退等运动，限制了对肠道的观察与操作功能。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种胶囊机器人，该胶囊机器人在肠道内能够主动行走，这样可以提升其在肠道内的观察和操作能力。

根据本实用新型的胶囊机器人，包括：壳体；运动装置，所述运动装置包括运动体和多个走行腿，多个所述走行腿铰接在所述运动体的周向，所述运动体设置于所述壳体内，所述走行腿的外端伸出所述壳体；轴向驱动装置，所述轴向驱动装置设置于所述壳体内，所述轴向驱动装置用于驱动所述运动体轴向移动；周向驱动装置，所述周向驱动装置设置于所述壳体内，所述周向驱动装置用于驱动所述运动体周向转动，以使得多个所述走行腿相对所述壳体伸缩，其中，所述轴向驱动装置和所述周向驱动装置交替工作。

由此，通过运动装置、轴向驱动装置和周向驱动装置的配合，可以使得胶囊机器人在肠道内主动行走，从而可以提升胶囊机器人对肠道的观察和操作能力。

在本实用新型的一些示例中，所述运动体的周壁设置有旋转部；所述周向驱动装置包括：周向驱动件，所述周向驱动件固定在所述壳体内；旋转件，所述周向驱动件驱动所述旋转件转动，所述旋转件与所述旋转部配合。

在本实用新型的一些示例中，所述旋转部为设置在所述运动体周壁上的外齿，所述外齿位于相邻的两个所述走行腿之间，所述旋转件为齿轮。

在本实用新型的一些示例中，所述旋转件的厚度大于所述运动体的厚度。

在本实用新型的一些示例中，所述运动体的中心处设置有内螺纹；所述轴向驱动装置包括：轴向驱动件，所述轴向驱动件固定在所述壳体内；螺杆，所述轴向驱动件驱动所述螺杆转动，所述螺杆与所述运动体的内螺纹螺纹配合。

在本实用新型的一些示例中，所述走行腿包括：腿部，所述腿部的内端铰接在所述运动体上；脚部，所述脚部铰接在所述腿部的外端，所述脚部位于所述壳体外。

在本实用新型的一些示例中，所述脚部的外端面为平面。

在本实用新型的一些示例中，所述腿部上设置有减重孔。

在本实用新型的一些示例中，所述壳体为透明体，所述壳体留有供所述走行腿通过的腰形孔。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的胶囊机器人的立体图；

图2是根据本实用新型实施例的胶囊机器人的侧视图；

图3是根据本实用新型实施例的胶囊机器人的剖视图；

图4是根据本实用新型实施例的胶囊机器人的爆炸图；

图5是根据本实用新型实施例的胶囊机器人的运动过程示意图。

附图标记：

胶囊机器人100；

壳体10；腰形孔11；

运动装置20；运动体21；旋转部211；

走行腿22；腿部221；脚部222；减重孔223；

轴向驱动装置30；轴向驱动件31；螺杆32；

周向驱动装置40；周向驱动件41；旋转件42。

具体实施方式

下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的胶囊机器人100。

如图3和图4所示，根据本实用新型实施例的胶囊机器人100包括：壳体10、运动装置20、轴向驱动装置30和周向驱动装置40，运动装置20的一部分、轴向驱动装置30和周向驱动装置40设置在壳体10内。

如图1和图2所示，壳体10整体呈胶囊状，这样可以使得胶囊机器人100体积较小，而且可以有利于胶囊机器人100在肠道内行走。其中，壳体10可以分为多个部分，例如，壳体10可以包括两个头部和中间的身体，两个头部分布在身体的两端，又如，其中一个头部与身体为一体成型结构，另一个头部再安装在身体的敞开端部。其中，壳体10为透明体，透明体可以有利于观察内部结构，而且可以有利于内部检测部件检测肠道。

如图3和图4所示，运动装置20包括运动体21和多个走行腿22，运动体21可以在壳体10内运动，运动形式可以分为轴向移动和周向转动。多个走行腿22铰接在运动体21的周向，运动体21设置于壳体10内，走行腿22的外端伸出壳体10。换言之，每个走行腿22的内端铰接在运动体21的周壁上。其中，壳体10留有供走行腿22通过的腰形孔11，腰形孔11的长度延伸方向即轴向方向。

轴向驱动装置30用于驱动运动体21轴向移动，轴向移动的轴向即图1所示的左右方向，周向驱动装置40用于驱动运动体21周向转动，以使得多个走行腿22相对壳体10伸缩，其中，轴向驱动装置30和周向驱动装置40交替工作。

当多个走行腿22伸展开时，走行腿22的外端可以踩在肠壁上，然后走行腿22可以相对肠壁静止，此时，控制轴向驱动装置30工作，轴向驱动装置30可以驱动运动体21轴向移动，这样壳体10可以相对于运动体21移动，从而可以完成胶囊机器人100在肠道内的主动移动，进而可以提升胶囊机器人100对肠道的观察和操作能力。

具体地，如图5所示，胶囊机器人100在移动过程中共有五个状态：a)为初始状态，走行腿22基本位于壳体10内，仅有端部位于壳体10外；(b)为走行腿22向外伸展，周向驱动装置40驱动运动体21转动，预计转动72°左右，走行腿22将肠壁撑开；(c)表示轴向驱动装置30驱动走行腿22向后运动，而走行腿22在肠壁摩擦力作用下静止，故胶囊机器人100向前运动；(d)表示走行腿22向内回缩，走行腿22与肠壁分离，进入到壳体10内；(e)表示轴向驱动装置30驱动走行腿22重新运动到壳体10头部而本体保持不动。完成一个周期的胶囊机器人100有效位移为s，如此循环向前运动。

由此，通过运动装置20、轴向驱动装置30和周向驱动装置40的配合，可以使得胶囊机器人100在肠道内主动行走，从而可以提升胶囊机器人100对肠道的观察和操作能力。

需要说明的是，在轴向驱动装置30工作时，周向驱动装置40停止工作，并且此时周向驱动装置40起到限制运动体21周向转动的作用。

根据本实用新型的一个具体实施例，如图3和图4所示，运动体21的周壁设置有旋转部211，周向驱动装置40包括：周向驱动件41和旋转件42，周向驱动件41固定在壳体10内，周向驱动件41驱动旋转件42转动，旋转件42与旋转部211配合。可以理解的是，周向驱动件41可以通过旋转件42和旋转部211的配合驱动运动体21周向转动，如此设置的轴向驱动装置30驱动稳定，配合可靠。

具体地，如图3和图4所示，旋转部211为设置在运动体21周壁上的外齿，外齿位于相邻的两个走行腿22之间，旋转件42为齿轮。外齿和齿轮的配合方式稳定且简单，从而可以提高胶囊机器人100的工作稳定性。另外，通过将外齿设置在两个走行腿22之间，可以使得运动体21整体分布合理，而且可以使得胶囊机器人100结构更加紧凑。

其中，如图3所示，旋转件42的厚度大于运动体21的厚度。厚度方向即上述的轴向方向，如此设置的旋转件42可以在运动体21轴向移动之后仍与其配合，从而可以防止出现移动后配合出现错误的问题，进而可以提升胶囊机器人100的工作稳定性。

可选地，如图3和图4所示，走行腿22包括：腿部221和脚部222，腿部221的内端铰接在运动体21上，脚部222铰接在腿部221的外端，脚部222位于壳体10外。脚部222可以用于支撑和踩在肠壁上，这样可以通过摩擦力与肠壁保持静止，而腿部221可以有效带动脚部222伸缩，如此设置的走行腿22结构简单，工作稳定。

其中，如图1和图2所示，脚部222的外端面为平面。平面可以有效增加脚部222和肠壁之间的接触面积，可以提高两者之间的摩擦力，可以有利于胶囊机器人100在肠道内行走的稳定。

可选地，如图4所示，腿部221上设置有减重孔223。减重孔223可以有效降低胶囊机器人100的重量，可以使得胶囊机器人100更轻，更加有利于其在肠道内行走。

具体地，如图2所示，走行腿22为三个，三个走行腿22以非均分的方式设置在运动体21的外周，其中两个走行腿22之间的夹角较小，而且该两个走行腿22与另一个走行腿22的夹角相同且大于该两个走行腿22之间的夹角，这样可以具有一定的对称性，而且可以便于在壳体10内放下三个走行腿22。三个走行腿22同步运动，三个走行腿22可以保证胶囊机器人100在肠道内的稳定性。当然，走行腿22的数量还可以根据实际情况进行调整。

还有，如图3和图4所示，运动体21的中心处设置有内螺纹，轴向驱动装置30包括：轴向驱动件31和螺杆32，轴向驱动件31固定在壳体10内，轴向驱动件31驱动螺杆32转动，螺杆32与运动体21的内螺纹螺纹配合。螺杆32和运动体21的螺纹配合，可以将螺杆32的转动转化为轴向移动，而且运动体21的轴向移动稳定性好。

其中，上述的周向驱动件41和轴向驱动件31均可以为电机。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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实用新型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一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种胶囊机器人，其特征在于，包括：

壳体；

运动装置，所述运动装置包括运动体和多个走行腿，多个所述走行腿铰接在所述运动体的周向，所述运动体设置于所述壳体内，所述走行腿的外端伸出所述壳体；

轴向驱动装置，所述轴向驱动装置设置于所述壳体内，所述轴向驱动装置用于驱动所述运动体轴向移动；

周向驱动装置，所述周向驱动装置设置于所述壳体内，所述周向驱动装置用于驱动所述运动体周向转动，以使得多个所述走行腿相对所述壳体伸缩，其中，

所述轴向驱动装置和所述周向驱动装置交替工作。

2.根据权利要求1所述的胶囊机器人，其特征在于，所述运动体的周壁设置有旋转部；

所述周向驱动装置包括：

周向驱动件，所述周向驱动件固定在所述壳体内；

旋转件，所述周向驱动件驱动所述旋转件转动，所述旋转件与所述旋转部配合。

3.根据权利要求2所述的胶囊机器人，其特征在于，所述旋转部为设置在所述运动体周壁上的外齿，所述外齿位于相邻的两个所述走行腿之间，所述旋转件为齿轮。

4.根据权利要求2所述的胶囊机器人，其特征在于，所述旋转件的厚度大于所述运动体的厚度。

5.根据权利要求1所述的胶囊机器人，其特征在于，所述运动体的中心处设置有内螺纹；

所述轴向驱动装置包括：

轴向驱动件，所述轴向驱动件固定在所述壳体内；

螺杆，所述轴向驱动件驱动所述螺杆转动，所述螺杆与所述运动体的内螺纹螺纹配合。

6.根据权利要求1所述的胶囊机器人，其特征在于，所述走行腿包括：

腿部，所述腿部的内端铰接在所述运动体上；

脚部，所述脚部铰接在所述腿部的外端，所述脚部位于所述壳体外。

7.根据权利要求6所述的胶囊机器人，其特征在于，所述脚部的外端面为平面。

8.根据权利要求6所述的胶囊机器人，其特征在于，所述腿部上设置有减重孔。

9.根据权利要求1所述的胶囊机器人，其特征在于，所述壳体为透明体，所述壳体留有供所述走行腿通过的腰形孔。

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