[发明专利]棘爪复位式胶囊內镜机器人驻停及位姿调整装置与方法

权利要求书

1.一种棘爪复位式胶囊內镜机器人驻停及位姿调整装置，安装于胶囊机器人的头部，其特征在于：

包括电机安装板（21）、驱动电机（22）、丝杆（31）、导向杆（41）、下盘螺母（32）、上盘（53）、n个短杆（51）、n个长杆（52）、弹性蒙皮（12）；

所述丝杆（31）具有第一端和第二端，并且丝杆（31）上靠近第一端为外螺纹段，采用左旋螺纹结构，靠近第二端为光杆段；

所述下盘螺母（32）内部为与所述丝杆（31）配合的螺纹，外部周向均布了棘轮凹槽（321）； 

其中电机安装板（21）固定于胶囊机器人上，驱动电机（22）固定于电机安装板（21）上，且驱动电机（22）的输出轴与胶囊机器人的中轴线重合，丝杆（31）的第一端通过连接套（23）与驱动电机（22）的输出轴同轴固定连接；导向杆（41）固定于电机安装板（21）上并与丝杆（31）平行；下盘螺母（32）安装在丝杆（31）和导向杆（41）上，且下盘螺母（32）的内螺纹与丝杆（31）的外螺纹段正好配合；上述导向杆轴线位于上述棘轮凹槽（321）内；

上述导向杆末端安装有棘爪（42），棘爪（42）与限位销（43）、弹簧销（44）、复位压簧（45）、棘爪轴（46）及上述下盘螺母（32）一起构成棘轮机构；其中棘爪轴（46）、弹簧销（44）、限位销（43）均固定于导向杆端部，且其回转轴均与导向杆平行，棘爪（42）套在棘爪轴（46）上可绕其摆动，沿着导向杆端部平面的负法线方向看，以棘爪轴（46）为中心，限位销（43）、棘爪爪尖、弹簧销（44）三者沿顺时针方向布置，且棘爪爪尖指向丝杆轴侧，棘爪具有顺时针旋向；复位压簧（45）一端套在弹簧销（44）上，另一端固定在棘爪（42）凹侧，用于棘爪（42）复位，而限位销（43）则用于压簧（45）具有最大伸长，棘爪（42）逆时针摆动时的限位；

 所述丝杆（31）的螺纹段长度是要求当下盘螺母（32）旋至螺纹段极限位置，即接触至丝杆光杆段时，安装于导向杆（41）末端的棘爪且好处于下盘螺母（32）的棘轮凹槽（321）中；

 上盘（53）通过轴承安装于丝杆（31）的第二端，n个长杆（52）和短杆（51）沿胶囊机器人的中轴线对称分布，其中长杆（52）第一端与上盘（53）铰接，短杆（51）的第一端与下盘螺母（32）铰接，短杆（51）的第二端与长杆（55）中间铰接；

胶囊机器人周向设有环形槽（111），上述弹性蒙皮（12）覆盖于长杆（52）外侧，弹性蒙皮（12）边缘通过安装于上述环形槽（111）内的滑环（13）与胶囊机器人连接。

2.根据权利要求1所述的棘爪复位式胶囊內镜机器人驻停及位姿调整装置的工作方式，其特征在于包括以下过程：

定义：以从丝杆（31）向驱动电机（22）的方向看，丝杆逆时针转动为正转、丝杆顺时针转动为反转；

胶囊机器人驻停：

当胶囊机器需要停留时，控制驱动电机（22）输出轴正转，带动丝杆（31）同向转动，由于下盘螺母（32）受导向杆（41）的限制，只能沿丝杆轴向第二端方向移动，带动铰接在螺母上短杆（51）摆动、短杆（51）带动长杆（52）向外侧展开，从而撑开弹性蒙皮（12），弹性蒙皮（12）作用在肠道内壁上实现驻停；

胶囊机器人驻停后的位姿调整：

控制驱动电机（22）继续正转，使丝杆（31）带动下盘螺母（32）旋至丝杆丝扣末端，弹性蒙皮（12）完全撑开，下盘螺母（32）脱开导向杆（41）的限制，下盘螺母（32）不再轴向移动而随丝杆（31）正转；此时棘爪凸面与下盘螺母的外侧周面相对滑动，棘爪不起限位防转作用；

此时，由于弹性蒙皮（12）已撑开作用在四周壁面上与四周壁面相对静止，所以丝杆（31）和下盘螺母（32）也与四周壁面相对静止；当驱动电机（22）继续工作时，由于接连套（23）的作用反而造成驱动电机（22）机身带动胶囊体（1）反转，实现其周向位置的调整；

胶囊机器人驻停或完成姿态调整后的弹性蒙皮收回：

控制驱动电机（22）输出轴反转，由于弹性蒙皮（12）已撑开作用在四周壁面上与四周壁面相对静止，所以丝杆（31）和下盘螺母（32）也与四周壁面相对静止；当驱动电机（22）工作时，由于接连套（23）的作用反而造成驱动电机（22）机身带动胶囊体（1）正转，导向杆（41）也正转并带动棘爪（42）卡在下盘螺母（32）的棘轮凹槽（321）中，棘爪（42）受到下盘螺母（32）的限制使胶囊体（1）不再转动，此后，驱动电机（22）输出轴反转将带动丝杆（31）反转，使得下盘螺母（32）先经棘爪（42）滑向导向杆（41），再由导向杆导向，沿丝杆轴向第一端方向移动，带动短杆（51）摆动、短杆（51）带动长杆（52）向内侧回收；下盘螺母（32）对短杆（51）的拉动加上肠道内壁弹性回复力的共同作用，使弹性蒙皮（12）逐步回收而最终从四周壁面脱离，弹性蒙皮（12）收回包裹于胶囊体侧，胶囊机器人可继续行进。