[发明专利]一种多自由度超声电机直驱的胶囊内窥镜及其操作方法

说明书

本发明公开了一种多自由度超声电机直驱的胶囊内窥镜及其操作方法，包括摄像头、胶囊头部、头部摆动系统、柔性包覆材料、胶囊本体。其中头部摆动系统包括底座固定架、第一柔性底座、第一定子、第一压电陶瓷、球转子、第二柔性底座、第二定子、第二压电陶瓷、第三柔性底座、第三定子、第三压电陶瓷。当不同的定子分别通电时可以实现胶囊头部绕不同的定子轴线摆动。这种紧凑的并联结构形式可以实现胶囊内窥镜镜头摆动，扩大镜头视角，实现镜头精确定位。

技术领域

本发明属于微创诊疗机器人技术领域，涉及一种多自由度超声电机直驱的胶囊内窥镜及其操作方法，具体地说，涉及一种基于球面接触副的多自由度超声电机直驱的镜头可摆动的胶囊内窥镜系统及其操作方法。

背景技术

目前胶囊内窥镜的镜头基本都是固定的，视野非常有限，同时肠道崎岖多变、蠕动和肠液也会导致镜头视野局限，无法精确定位，很难准确捕捉病灶部位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种多自由度超声电机直驱的胶囊内窥镜及其操作方法，以多自由度超声电机为致动器，驱动实现胶囊内窥镜镜头结构实现多自由度摆动和精准定位。

其技术方案如下：

一种多自由度超声电机直驱的胶囊内窥镜，包括摄像头1、胶囊头部2、头部摆动系统 3、柔性包覆材料4、胶囊本体5，其中，摄像头1与胶囊头部2固定连接，胶囊头部2与头部摆动系统3固定连接，头部摆动系统3与胶囊本体5固定连接。

进一步，所述头部摆动系统3包括底座固定架6、第一柔性底座7、第一定子8、第一压电陶瓷9、球转子10、第二柔性底座11、第二定子12、第二压电陶瓷13、第三柔性底座14、第三定子15、第三压电陶瓷16；其中，底座固定架6分别与第一柔性底座7、第二柔性底座11、和第三柔性底座14固定连接；其中第一柔性底座7、第二柔性底座11、和第三柔性底座14分别与第一定子8、第二定子12、第三定子15、通过螺纹连接。其中第一压电陶瓷9、第二压电陶瓷13、第三压电陶瓷16分别与第一定子8、第二定子12、第三定子15 通过环氧胶粘结。

进一步，所述第一柔性底座7、第二柔性底座11、和第三柔性底座14均包含柔性变形环面部分17和螺纹连接部分18。

进一步，所述球转子10表面分别与第一定子8、第二定子12、第三定子15接触摩擦。

本发明所述多自由度超声电机直驱的胶囊内窥镜的操作方法，包括以下步骤：当不同的定子组合通电时可以实现胶囊头部2不同方向的摆动。当第一定子8通电，第二定子12和第三定子15不通电时，胶囊头部2可绕第一定子8的定轴19实现方向22的摆动；当第二定子12通电，第一定子8和第三定子15不通电时，胶囊头部2可绕第二定子12的定轴20 实现方向23的摆动。当第三定子15通电，第一定子8和第二定子12不通电时，胶囊头部 2可绕第三定子15的定轴21实现方向24的摆动。

本发明的有益效果：

本发明涉及到的基于球面接触副的多自由度超声电机直驱的镜头可摆动的胶囊内窥镜系统，分别给三个定子通电，可实现胶囊内窥镜镜头绕着三个定子轴线摆动，从而扩大了胶囊内窥镜的视角范围，解决了目前胶囊内窥镜镜头均不可以摆动的问题。

本发明采用超声电机结构简单，反应灵敏，便于二次开发。以其为基础搭建的多自由度超声电机直驱的胶囊内窥镜镜头摆动系统彻底解决了目前胶囊内窥镜镜头无法摆动，视角小，胶囊系统传动机构复杂等诸多问题，实现结构紧凑、传动环节少、体积小、重量轻，灵敏度高，分辨率高的特点。

附图说明

图1为本发明多自由度超声电机直驱的胶囊内窥镜的结构示意图；

图2为本发明头部摆动系统的结构示意图；

图3为第一柔性底座的结构示意图；