[发明专利]弹性杆导向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

1.一种弹性杆导向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，外部周向均布了导向槽（321），下盘螺母（32）与电机安装板（21）相对的表面为下盘螺母底面（322），顺着丝杆由第一端向第二端看，下盘螺母导向槽（321）与下盘螺母底面（322）之间的过渡，左半部被加工成圆弧过渡面（323），右半部仍保持为尖角过渡； 

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；

所述导向杆（41）具有第一端和第二端,并且导向杆(41)上靠近第一端为一小直径圆杆,小直径圆杆的末端加工有一小段外螺纹, 靠近第二端为较大直径圆杆, 是导向杆（41）的导向段；导向杆（41）小直径圆杆段与电机安装板(21)上的导向杆安装孔间隙配合，将导向杆（41）安装在电机安装板(21)上，导向杆(31)与丝杆（31）平行；复位压簧(42)套在丝杆(41)的小直径圆杆上，处于电机安装板(21)与导向杆(41)的大直径圆杆间, 螺母(43)则与导向杆（41）小直径圆杆末端的外螺纹配合，锁住导向杆使之不因复位压簧(42)的作用而脱开电机安装板(21)，同时也可微调导向杆（41）导向段伸出电机安装板(21)外的长度，起限位作用；复位压簧(42)始终处于受压状态，当导向杆(41)的第二端端面受压时，可压缩复位压簧(42)使导向杆(41)第二端向电机安装板（21）方向回缩，反之，当导向杆(41)的第二端端面释压时，导向杆（41）会在复位压簧(42)的作用下完全伸出；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（41）起导向作用时，其轴线位于上述导向槽（321）内；导向槽（321）内加工有导向槽圆弧过渡面（323）；

所述导向槽圆弧过渡面（323）结构为：将下盘螺母（32）上与电机安装板（21）正对的表面定义为下盘螺母底面（322），导向槽（321）与下盘螺母底面（322）之间一半为圆弧过渡面（323），一半仍保留为导向槽（321）加工后的尖角过渡，并且顺着导向杆（41）由第一端向第二端看向导向槽（321），尖角过渡到圆弧过渡按顺时针走向；  

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，下盘螺母（32）能脱开导向杆（41）的第二端，导向杆（41）不再起限位作用；

 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所述的弹性杆导向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；其导向槽（321）的圆弧过渡面（323）作用在导向杆（41）第二端的端面上，迫使导向杆（41）压缩复位弹簧（43）后回缩并从导向槽（321）经导向槽圆弧过渡面（323）滑出至下盘螺母底面（322），导向杆（41）不再起限位防转作用；

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，当导向杆（41）第二端端面滑至下盘螺母（32）的导向槽（321）位置时，由于复位弹簧（43）的作用，使导向杆（41）外伸而卡在下盘螺母（32）的导向槽（321）中，导向杆（41）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）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。