[发明专利]基于分离针芯进给实现可控连续曲率的预弯针穿刺机构及其应用方法

权利要求书

1.基于分离针芯进给实现可控连续曲率的预弯针穿刺机构，其特征是，包括整体进给机构(1)、针旋转装置(2)、针进给装置(3)、固定平台(4)、基座(5)、设置于基座端部的挡板(6)、刚性针筒(7)、柔性针套(8)、预弯的柔性针芯(9)，所述挡板处设有针筒支撑(61)；所述整体进给机构(1)包括与基座相连的丝杠(11)、丝杠滑台(12)、第一电机(14)，所述第一电机与丝杠驱动连接，所述丝杠滑台与丝杠螺纹连接，并与基座滑动配合；所述固定平台固定于丝杠滑台上，所述针旋转装置、针进给装置分别置于固定平台；

所述柔性针芯套置于柔性针套内，所述柔性针套套置于刚性针筒内，所述刚性针筒的一端、柔性针套的一端均固定于固定平台顶部的针筒固定件(44)上，刚性针筒的另一端嵌套于挡板处的针筒支撑，柔性针芯的头部分别与针旋转装置、针进给装置配合，使柔性针芯实现旋转和进给；通过第一电机驱动丝杠，带动丝杠滑台在基座上进给，实现柔性针芯、柔性针套的整体进给。

2.根据权利要求1所述的基于分离针芯进给实现可控连续曲率的预弯针穿刺机构，其特征是，所述针旋转装置，包括用于驱动的第二电机(27)、齿轮传动装置、旋转轴(23)、六角轴(22)、夹持柔性针芯头部的针芯夹头(21)；所述第二电机安装于固定平台的中间平台(41)，通过齿轮传动装置连接旋转轴，所述旋转轴的两端分别支撑安装于固定平台顶部；所述旋转轴的一端设有与六角轴端相匹配的六角沉孔，所述六角轴一端通过六角沉孔与旋转轴配合，另一端与针芯夹头固定连接；所述六角轴、针芯夹头固定于固定平台顶部设置的第二滑块(45)上，该第二滑块与固定平台顶部滑动配合。

3.根据权利要求2所述的基于分离针芯进给实现可控连续曲率的预弯针穿刺机构，其特征是，所述针进给装置，包括用于驱动的第三电机(39)、齿轮齿条传动装置、锥齿轮传动装置；所述齿轮齿条传动装置包括齿轮(35)、齿条(36)，所述齿轮安装于齿轮轴(34)上，所述齿轮轴垂直布置，其一端穿过中间平台(41)与锥齿轮传动装置相连，另一端与齿条啮合，所述齿条的一端与第二滑块固定连接，另一端通过第一滑块(43)与固定平台顶部滑动配合；所述第三电机安装于固定平台底部，所述第三电机通过锥齿轮传动装置与齿轮轴相连，通过第三电机驱动齿轮齿条传动装置，由齿条带动针芯夹头位移，实现柔性针芯的进给。

4.根据权利要求3所述的基于分离针芯进给实现可控连续曲率的预弯针穿刺机构，其特征是，所述锥齿轮传动装置包括与第三电机驱动连接的锥齿轮轴(30)，所述锥齿轮轴上安装有小锥齿轮(31)，所述齿轮轴通过轴承(33)与中间平台相连，其底部设有大锥齿轮(32)，该大锥齿轮与小锥齿轮啮合。

5.根据权利要求4所述的基于分离针芯进给实现可控连续曲率的预弯针穿刺机构，其特征是，所述小锥齿轮、大锥齿轮、齿轮轴、齿轮分别有两个，两两对称安装，两个齿轮分别对称置于齿条的两边。

6.根据权利要求5所述的基于分离针芯进给实现可控连续曲率的预弯针穿刺机构，其特征是，所述小锥齿轮与大锥齿轮的传动比为：

式(1)中，t₁和ω₁分别为小锥齿轮的齿数和角速度，t₂和ω₂分别为大锥齿轮的齿数和角速度。

7.根据权利要求4所述的基于分离针芯进给实现可控连续曲率的预弯针穿刺机构，其特征是，所述预弯的柔性针芯(9)，预弯的轨迹为抛物线，针尖斜面角度为45°，预弯长度为15mm，柔性针芯末端圆心的轨迹公式为：

式(2)为以柔性针套末端圆心为原点的直角坐标系中的抛物线公式，其中x为针芯末端进给量；当针芯末端进给量x为x₀，0mm≤x₀≤15mm时，其对应的轨迹曲率半径R₀的范围为[62.9mm,187.4mm]。

8.根据权利要求4所述的基于分离针芯进给实现可控连续曲率的预弯针穿刺机构，其特征是，所述第一电机、第二电机、第三电机均与步进电机控制器相连，受其控制。