CN111658153A - 一种基于ur机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置，它包括手拉杆、转接盘、滑轨架、外壳、固定板、吊杆、弹簧、辊子、齿轮、扭矩传感器以及三维力传感器。改善了医生手动推进结肠镜及旋转镜体观察肠腔病灶进行结肠检查的方式，将医生从繁琐重复的劳动中解脱出来，此结肠镜输送装置可与医生配合完成对患者结肠检查操作的全部过程，并且该装置配有扭矩传感器以及力传感器感知结肠镜与肠壁之间的力作用大小，为肠道穿孔提供了保障。与传统医生结肠检查操作方式相比，本发明提供的结肠镜输送装置辅助医生进行结肠检查定位准确、灵活性强、可靠度高，应用在临床将提高诊断效率以及减少病患痛苦，同时，还将提供给医生更加安全的操作方式。
Description
技术领域
本发明属于内窥镜手术医疗机器人领域，特别是涉及医生进行结肠检查过程中结肠镜的操作方式。
背景技术
全球癌症统计全球185个国家36种癌症的发病率和死亡率，数据表明年新增病例约1810万例，癌症死亡960万人，其中结直肠癌发病率和死亡率分别占10.2％和9.2％，位列癌症排名的第三位和第二位。而80％的结直肠癌由良性结直肠息肉转化，如果能在早期发现并治疗结直肠癌，将显著提高的生存率。因此，预防结直肠癌的关键是尽快发现并清除息肉。
肠镜是用来检查、诊断、治疗结直肠肠壁粘膜以及粘膜下层的炎症溃疡、息肉、肿瘤等，是内窥镜的一种。结直肠疾病很难通过病史和体征得到准确、全面的诊断。目前，结直肠疾病及其他与消化系统相关的疾病在临床实践中主要采用内窥镜技术进行检查。
由于结肠镜检查需要经过人体自然腔道进行介入性手术操作，肠腔内部空间环境狭小、弯曲复杂、肠壁腹满褶皱并且具有一定的伸展特性，相比于其他手术具有环境复杂、操作难度大以及风险高的特点，因此对肠镜检查的医生提出了更高的要求，医生需要长时间重复性的单手控制大小拨轮旋转，配合另一只手来推进及旋转镜体观察肠腔病灶，频繁的操作会引起医生不适，分散注意力使手术难以达到最佳效果，同时，长时间的结肠检查操作，对医生的肩部造成很大的伤害。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置包括手拉杆、转接盘、滑轨架、外壳、固定板、吊杆、弹簧、辊子、齿轮、扭矩传感器以及三维力传感器。改善了医生手动推进结肠镜及旋转镜体观察肠腔病灶进行结肠检查的方式，将医生从繁琐重复的的劳动中解脱出来，同时不再需要助手的配合，此结肠镜机器人系统可与医生配合，由医生单独完成对患者的整个结肠检查操作全部过程，并且该装置配有扭矩传感器以及力传感器感知结肠镜与肠壁之间的力作用大小，为肠道穿孔提供了保障，与传统医生结肠检查操作方式相比，本发明提供的一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置辅助医生进行结肠检查定位准确、灵活性强、可靠度高，应用在临床将提高诊断效率以及减少病患痛苦，同时，还将提供给医生更加安全的操作方式。
发明内容
本发明的目的是为了在保证检查结果精确的情况下尽量让医生自主操作，减轻医生的负担而提出的一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置。
本发明的目的是这样实现的：包括手拉杆、转接盘、滑轨架、外壳、固定板、吊杆、弹簧、辊子、齿轮、扭矩传感器、三维力传感器，所述的外壳左右两侧均附有滑轨I、滑轨II、孔I和孔II，外壳的前后两侧附有孔III和孔IV，固定轴穿过外壳的孔I和孔II，滑动轴穿过外壳的滑轨I和滑轨II，齿轮保护架安装在外壳的左侧，三维力传感器放置在外壳的前端，其三维力传感器的中心与外壳上孔III的中心对齐，传感器固定架安装在外壳的前端，固定板安装在外壳的上端。
作为本技术方案的进一步优化，本发明所述的电机、辊子I、齿轮I依次安装在固定轴上，吊环I、扭矩传感器、辊子II、吊环II、齿轮II依次安装在滑动轴上，吊杆I一端安装在吊环I上，吊杆I的另一端穿过弹簧I、固定板的孔V后安装在手拉杆的一端，吊杆II一端安装在吊环II上，吊杆II的另一端穿过弹簧II、固定板的孔VI后安装在手拉杆的一端。
作为本技术方案的进一步优化，本发明所述的滑轨架附有滑轨，其滑轨内表面与滑动轴一端外表面贴合，滑轨架固定在外壳的右侧，转接盘固定在滑轨架上，其转接盘可固定在UR机械臂末端的旋转关节上。
本发明的有益效果为：
1、本装置的连接在UR机械臂的末端，可通过UR机械臂控制其位置以及旋转角度，通过辊子机构可实现结肠镜本体向人体肠道内部的输送，能够完美的替代医生的右手，解放医生的劳动强度。
2、将手拉杆抬起，上侧的辊子被抬起，结肠镜穿过外壳前后两侧的孔，可防止结肠镜先端受两辊子作用力产生弹性形变，弹簧的力作用下可将结肠镜有效的夹紧，防止产生打滑，保证结肠镜的输送精度。
3、齿轮啮合可保证电机输出的传动效率，同时根据滑动轴上的扭矩传感器感知结肠镜进入肠道时的受力情况，为结肠镜的输送提供安全保障，防止肠道受力过大导致穿孔。
附图说明
为了易于说明，本发明有下述的具体实施及附图作以下详细描述。
下面结合附图和具体实施方法对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置的总体结构示意图；
图2为本发明一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置安装在UR机械臂上的示意图；
图3为本发明一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置去掉壳体的结构示意图；
图4为本发明一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置的外壳结构示意图；
图5为本发明一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置去掉壳体的右侧结构示意图；
在上述附图中：1.手拉杆、2.固定板、3齿轮保护架、4.外壳、5.滑轨架、6.转接盘、7.三维力传感器、8.传感器固定架、9.弹簧I、10.弹簧II、11.吊杆II、12.吊杆I、13.吊环I、14.吊环II、15.辊子I、16.滑动轴、17.齿轮I、18.齿轮II、19.固定轴、20.辊子II、21.电机、22.扭矩传感器、23UR机械臂、4-1.滑轨II、4-2.滑轨I、4-3.孔II、4-4.孔I、4-5.孔IV、4-6.孔III、4-7.孔V、4-8.孔VI。
具体实施方式
下面结合图1、2、3、4、5说明本实施方式，本发明涉及内窥镜手术医疗机器人领域，特别是涉及医生进行结肠检查操作方式，包括1.手拉杆、2.固定板、3齿轮保护架、4.外壳、5.滑轨架、6.转接盘、7.三维力传感器、8.传感器固定架、9.弹簧I、10.弹簧II、11.吊杆II、12.吊杆I、13.吊环I、14.吊环II、15.辊子I、16.滑动轴、17.齿轮I、18.齿轮II、19.固定轴、20.辊子II、21.电机、22.扭矩传感器、23UR机械臂，装置结构简单，装置能够帮助医生完成结肠镜的定位以及结肠镜本体向患者肠道内输送等工作。准备工作先将转接盘6固定在UR机械臂23的末端，驱动UR机械臂23使本装置处于一个距离患者肛门处合适的位置，拉动手拉杆1，将结肠镜一次穿过外壳4的孔III4-6、辊子I15和辊子II20中间的空隙、外壳4的孔IV4-5，松开手拉杆1，此时弹簧I9和弹簧II10的作用下手拉杆1复位，辊子I15和辊子II16将结肠镜夹紧，医生通过驱动UR机械臂23的末端旋转关节将本装置旋转合适的驱动角度，然后让结肠镜先端达到患者肛门处，固定UR机械臂23，完成准备工作。由医生驱动电机21，固定轴19上的辊子II20和齿轮II18转动，齿轮II18和齿轮I17啮合，滑动轴16上的齿轮I17和辊子I15与固定轴19上的辊子II20和齿轮II18转动方向相反，进而辊子I15与辊子II20的转动时，依靠辊子I15和辊子II20与结肠镜本体之间的摩擦力的作用下，将结肠镜向患者肠道内部输送，扭矩传感器22可随时感知结肠镜的输送力情况，如果输送力过大，电机21会反向运动一段时间后停止运行，为避免肠道穿孔提供了安全保障，医生在操作结肠镜手柄时，三维力传感器7可感知结肠镜的弯曲作用在肠壁的力情况，若肠壁的受力过大，电机21仍会反向运动一段时间后停止运行，在一定程度上避免肠壁穿孔问题的出现。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置，包括手拉杆(1)、转接盘(6)、滑轨架(5)、外壳(4)、固定板(2)、吊杆I(12)、吊杆II(11)、辊子I(15)、辊子II(20)、齿轮I(17)、齿轮II(18)、扭矩传感器(22)、三维力传感器(7)，所述的外壳左右两侧均附有滑轨I(4-2)、滑轨II(4-1)、孔I(4-4)和孔II(4-3)，外壳的前后两侧附有孔III(4-6)和孔IV(4-5)，固定轴穿过外壳的孔I(4-4)和孔II(4-3)，滑动轴穿过外壳的滑轨I(4-2)和滑轨II(4-1)，齿轮保护架(3)安装在外壳(4)的左侧，三维力传感器(7)放置在外壳(4)的前端，其三维力传感器(7)的中心与外壳上孔III(4-6)的中心对齐，传感器固定架(8)安装在外壳(4)的前端，固定板(2)安装在外壳(4)的上端。
2.根据权利要求1所述的一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置，其特征在于：所述的电机(21)、辊子I(15)、齿轮I(17)依次安装在固定轴(19)上，吊环I(13)、扭矩传感器(22)、辊子II(20)、吊环II(14)、齿轮II(18)依次安装在滑动轴(16)上，吊杆I(12)一端安装在吊环I(13)上，吊杆I(13)的另一端穿过弹簧I(9)、固定板(2)的孔V(4-7)后安装在手拉杆(1)的一端，吊杆II(11)一端安装在吊环II(14)上，吊杆II(11)的另一端穿过弹簧II(10)、固定板(2)的孔VI(4-8)后安装在手拉杆(1)的一端。
3.根据权利要求1所述的一种基于UR机械臂的具有力感知的结肠镜输送装置，其特征在于：所述的滑轨架(5)附有滑轨，其滑轨内表面与滑动轴(16)一端外表面贴合，滑轨架(5)固定在外壳(4)的右侧，转接盘(6)固定在滑轨架(5)上，其转接盘(6)可固定在UR机械臂(23)末端的旋转关节上。
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