[发明专利]软体机器人及其制造方法和控制系统

说明书

本发明公开了一种软体机器人，包括由超弹性硅胶制成的、细长圆筒状的主体。在主体的内部沿主体轴向布置的至少一个腔体，腔体的一端由主体的顶端封闭，腔体的另一端连接至气动管道并与该气动管道流体连通。主体的外圆周表面设置有螺纹。其中，主体的侧壁适于拉伸和弯曲，腔体内的气压适于可操作地改变，促使所述主体发生形变。本发明的软体机器人，采用超弹性硅胶制成其主体，利用压缩气体驱动的方式进行形变控制，可以顺利地穿过曲折狭小的空间，具有超高柔韧性、适应性强、制造简单、成本低、易于定制等特点。此外，还公开了该软体机器人的制造方法和控制系统。

技术领域

本发明涉及软体机器人领域，特别是涉及适用于内窥镜的、基于超弹性硅胶的软体机器人及其制造方法和控制系统。

背景技术

在手术中医疗器械与人体组织不可避免会发生接触，尽可能减少这种接触对人体产生的不良刺激或造成的物理损伤是很有必要的。例如，降低医疗器械的尺寸和刚度，缩小切口创伤等。作为手术中基本的设备，内窥镜被用来进入病人体内并实时反馈手术操作处的图像信息，因此这种设备通常需要具有细长的外形，易于被病人接受同时可以提供多个自由度。

然而，到目前为止，很少内窥镜系统能够完全实现上述所有特征。目前的内窥镜大多有着一个细长外形，其方位和插入的位置需要借助外部机器人系统或手动操作来实现。例如，美国专利US20130338434A1和US5515478分别公开了机器人辅助的内窥镜系统，然而这些系统相当笨重同时具有很高的刚性。再例如，美国专利US6837846、US20060178556A1、US5337732、US6858005和US20130310639A1分别公开了典型的线驱动的具有缩小的尺寸以及在人体内增强的可操作性的内窥镜机器人系统。尽管如此，在进入人体鼻腔的情况下，这些机器人仍然具有过大的体积及刚性。一部分基于其他智能或记忆合金材料的其他类型的内窥镜机器人系统也取得了进展，比如美国专利US6835173公开的电活性高分子薄膜EAP机器人、美国专利US5645520公开的记忆合金SMA机器人。然而，这些机器人设备不是太小，就是太软。由于在工作原理上的缺点，这些系统的应用范围是相当有限的。

发明内容

基于此，有必要针对现有存在的缺点，提供一种基于超弹性硅胶的软体机器人及其制造方法和控制系统。

根据本发明的一个方面，提出了一种软体机器人，包括：主体，其为细长圆筒状，由超弹性硅胶制成；以及至少一个腔体，其在所述主体的内部沿所述主体轴向布置，所述腔体的一端由所述主体的顶端封闭，所述腔体的另一端适于连接至气动管道并与该气动管道流体连通；其中，所述主体的侧壁适于拉伸和弯曲，所述腔体内的气压适于可操作地改变，促使所述主体发生形变。

在其中一个实施例中，所述软体机器人包括三个腔体，所述三个腔体绕所述主体的轴线周向等间隔布置。

优选地，所述三个腔体的轴线与所述主体的轴线的距离均为2mm。

在其中一个实施例中，所述主体的外圆周表面设置有螺纹，所述螺纹包括绕所述主体的轴线的连续的凸起部分。

优选地，所述凸起部分的间距为0.5mm。

在其中一个实施例中，所述软体机器人还包括螺纹弹簧，所述螺纹弹簧套设在所述主体的外表面。

在其中一个实施例中，所述软体机器人还包括有机硅胶表层，所述有机硅胶表层为长条状，粘附在所述主体的外表面的一侧，适于固定所述主体在该侧的长度。