[发明专利]一种骨架嵌套可控连续形变机构

说明书

本发明涉及一种骨架嵌套可控连续形变机构，包括柔性中心骨架、外骨架、支撑盘、端盘、第一驱动腱和第二驱动腱，支撑盘和端盘呈一线排列且两个端盘分设于最外侧两端，每个端盘与相邻支撑盘之间以及任意两个相邻支撑盘之间均设有外骨架，柔性中心骨架穿过各个支撑盘和各个外骨架，且所述柔性中心骨架两端分别与两侧最外端的端盘固连，第一驱动腱穿过近端的端盘后与任一支撑盘固连，且所述第一驱动腱穿过该支撑盘与所述近端端盘之间的所有支撑盘和外骨架，第二驱动腱穿过所述近端端盘、各个支撑盘和各个外骨架后与远端的端盘固连。本发明总体尺寸紧凑且具有灵巧的形变能力、良好的外部扭矩抵抗能力和轴向抗压缩能力，并可提供较强的末端载荷能力。

技术领域

本发明涉及一种骨架嵌套可控连续形变机构。

背景技术

连续形变机构在各行各业中的应用非常广泛，可灵活适应复杂的工作空间，比如在现代医学的诊疗过程中，为了实现手术创伤小、降低疼痛感、术后恢复快、外表美观等要求，需要使用连续的形变机构构成手术器械，并且其所具备的灵活自由度以及形变能力对手术微创效果以及手术操作的完成都具有决定意义。

对于应用于微创手术机器人的手术器械而言，末端操作器定位的准确性和稳定性与形变机构的力矩稳定性、调姿准确性与控制精准性有很大的关系，因此微创手术器械的形变机构首先需要保证末端器械控制的可控性，这要求形变机构具有灵活弯曲的特征，其次需要保证末端器械控制的准确性和稳定性，这要求形变机构的驱动腱运动需限制在要求的范围内，最后需要保证末端器械在操作过程中所承受的载荷应当尽可能避免影响形变机构的形态稳定性，这要求形变机构应能够有效抵御外部载荷的变形影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种骨架嵌套可控连续形变机构，总体尺寸紧凑且具有灵巧的形变能力、良好的外部扭矩抵抗能力和轴向抗压缩能力，并可提供较强的末端载荷能力。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种骨架嵌套可控连续形变机构，包括柔性中心骨架、外骨架、支撑盘、端盘、第一驱动腱和第二驱动腱，支撑盘和端盘呈一线排列且两个端盘分设于两端，每个端盘与相邻支撑盘之间以及任意两个相邻支撑盘之间均设有外骨架，柔性中心骨架穿过各个支撑盘和各个外骨架，且所述柔性中心骨架两端分别与两侧最外端的端盘连接，第一驱动腱穿过近端的端盘后与任一支撑盘连接，且所述第一驱动腱穿过该支撑盘与所述近端端盘之间的所有支撑盘和外骨架，第二驱动腱穿过所述近端端盘、各个支撑盘和各个外骨架后与远端的端盘连接。

所述柔性中心骨架采用超弹性管、单层多导密绕弹簧或多层反向密绕弹簧制成。

所述支撑盘和端盘中部均设有中通孔，所述支撑盘和端盘上均设有多个通孔。

所述外骨架中部设有中通道，所述外骨架上沿着圆周方向均布有多个腱通道。

所述外骨架由多个波形弹簧呈一线正反交错叠加制成，各个波形弹簧中部的通孔形成所述中通道，所述波形弹簧上沿着圆周方向均布有多个波形弹簧侧通孔，且各个波形弹簧上对应呈一直线的波形弹簧侧通孔形成所述腱通道。

所述外骨架由矩形弹簧制成，所述矩形弹簧中心通孔形成所述中通道，所述矩形弹簧上沿螺旋方向旋转均布多个矩形弹簧侧通孔，且对应呈一直线的矩形弹簧侧通孔形成所述腱通道。

所述外骨架由波纹管制成，所述波纹管中心通孔形成所述中通道，所述波纹管外侧的圆周翅片上均布有多个波纹管侧通孔，且各个圆周翅片上对应呈一直线的波纹管侧通孔形成所述腱通道。

所述外骨架由多个球面盘呈一线正反交错叠加制成，各个球面盘中部的球面盘中心孔形成所述中通道，每个球面盘上沿着圆周方向均布有多个球面盘侧通孔，且各个球面盘上对应呈一直线的球面盘侧通孔形成所述腱通道。