[发明专利]软机器人牵拉器

说明书

相关申请

本申请要求于2014年11月13日提交的美国专利申请号62/079,302的优先权。上述申请的内容被援引纳入本文。

技术领域

本发明大体涉及机器人领域，特别涉及采用软机器人致动器的医疗牵拉器。

背景技术

机器人应用于许多行业，例如制造业、工业应用以及医疗应用等。软机器人是机器人的发展领域，其提供了软的、适形的以及自适应的抓持器和致动器以使机器人能够以与人相似的方式与物体相互作用。特别地，这样的机器人能够以与人手相同的方式操作物体。

软机器人已被用于机器人系统，用于抓持生产线上或仓库中的物体。例如，如果部件位于容器中、架子上、传送带上或者部件从架子被移到传送带上，末端执行器可以自适应地从各种方向对物体进行拾取，例如“侧面拾取”或“从上向下拾取”。在每一个任务中相同的抓持器也可以像人手一样自适应地改变物体。

发明内容

实施例采取了将软机器人致动器的内容应用于医疗领域的构思，具体说是将软机器人牵拉器提供到在外科手术期间和其它医疗操作中使用。软机器人致动器有许多优点，包括对给定空间自适形的能力和传统致动器相比减小了对被操作物体或周围结构造成损害的风险、传递力的变化的能力、由医学安全材料制成的能力以及可再用或一次性使用的可能性。

附图说明

图1A-1D示出了使用软机器人致动器的示例性切口牵拉器。

图2A-2D示出了使用软机器人致动器的示例性身体管腔牵拉器。

图3A-3C示出了示例性切口牵拉器和示例性身体管腔牵拉器在使用时的例子。

图4A-4E是更详细地示出了示例性切口牵拉器的各种立体图。

图5A-5E是更详细地示出了示例性身体管腔牵拉器的各种立体图。

图6是示出了用于使用切口牵拉器和身体管腔牵拉器的示例过程的流程图。

图7A-7H示出了执行图6所示步骤的示例性切口牵拉器和示例性身体管腔牵拉器。

具体实施方式

本发明现将参考附图在下文更全面地描述，在附图中示出了本发明的优选实施例。但本发明能以各种不同方式来实施且不应被视为被本文所述的实施例限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开充分且完善并充分向本领域技术人员传达本发明的范围。在附图中，相同的附图标记始终表示相同的零部件。

实施例提供了在医疗例如在手术或其它医疗操作中使用的软机器人致动器。根据一个实施例，提供了一种软机器人切口牵拉器。根据另一个实施例，提供了一种软机器人身体组织牵拉器。切口牵拉器和身体组织牵拉器可共同使用，例如通过使用切口牵拉器使切口保持打开，同时身体组织牵拉器通过该切口可操作生物物质或接触物体。所描述的实施例具有适形于给定空间的能力、相较于传统的牵拉器而言对周围结构的降低的损害风险、传递力的变化的能力、可由医学安全材料制成的能力、以及可再用的或一次性使用的可能性。

现在对软机器人致动器进行简要概述。

软机器人致动器

传统的机器人抓持器或致动器可能是价格昂贵的且不能在某些环境中操作，其中正被处理的物体在重量、尺寸和形状方面的不确定性和多样性导致无法采用如过去那样的自动化解决方案。本申请描述自适应性、价格便宜、重量轻、可定制和易使用的新型软机器人致动器的应用。

软机器人致动器可以由弹性材料例如橡胶形成。它们可以例如通过将一片或多片弹性材料成型为期望的形状来产生。软机器人致动器可以包括可填充有流体例如空气、水或盐水的中空内部以膨胀和致动该致动器。在致动时，致动器的形状或轮廓会改变。在手风琴式致动器的情况中(在下文中更加详述)，致动可以使致动器弯曲或拉直成预设的目标形状。处于完全未致动形状和完全致动形状之间的一个或多个中间目标形状可通过局部地膨胀致动器来获得。

致动还可以允许致动器在要被抓持或被推动的物体上施加力。但是，与传统的硬机器人致动器不同，软致动器在被致动时保持自适应性，以使软致动器可以部分地或完全地适形于要被抓持的物体的形状。此外，可以可控方式在整个大表面区域分散施加的力。通过这种方式，软机器人致动器可抓持物体且不对其造成损坏。

此外，软机器人致动器允许新类型的运动或运动(包括弯曲、扭转、拉伸、收缩)的组合，这可能难以或不可能用传统硬机器人致动器来实现。

实施例利用软机器人致动器的优点来提供适用于医疗应用的牵拉器，如下所述。