[发明专利]一种集成刚性铰链和双螺旋结构的柔性连续型内窥镜系统

说明书

本发明公开一种集成刚性铰链和双螺旋结构的柔性连续型内窥镜系统，包括微型相机、连续体、刚性臂体、弯曲驱动模块、机器人支架及图像显示模块；所述刚性臂体和所述弯曲驱动模块均安装在所述机器人支架上，所述连续体安装在所述刚性臂体的末端，所述连续体与所述弯曲驱动模块传动配合，所述连续体远离所述刚性臂体的一端安装有所述微型相机，所述微型相机与所述图像显示模块电性连接；连续体包括一双螺旋结构连续体和一刚性铰链连续体。本发明提供的一种集成刚性铰链和双螺旋结构的柔性连续型内窥镜系统，能够实现不同刚度的组合，避免了整段连续体弯曲曲率恒定的限制，连续体外形小，可变刚度，灵活性高，适用于经自然腔道的手术。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种集成刚性铰链和双螺旋结构的柔性连续型内窥镜系统。

背景技术

传统的刚性内窥镜系统是在刚性杆上装有内窥镜，通过开创口的方式将微型相机送进人体内进行观测。显然，刚性机器人进行人体内观测的难度较大，同时为满足精度与控制方面的要求，制造成本也比较高。人体内放入带有微型相机刚性机器人时，往往需要在人体表面开创口的方式投入，这会导致人体术后恢复缓慢。经自然腔道投入内窥镜，可大大减少了医疗观测的风险。利用手术机器人经自然腔道进行医疗观测可以在很大程度上解决传统内窥镜带来的风险，这就要求机器人的机构设计上拥有适应自然腔道到达病灶并且完成观测任务的能力。

目前机器人构型可以分为两类：一种是刚性的机械臂，另外一种的连续体构型。显然，刚性机器人的灵活度并不高，同时体积较大，并且无法满足狭长的自然腔道环境。而连续体机构拥有功能柔性的特点，能够适用于人体自然腔道复杂分布的环境，因此经自然腔道的医疗任务主要以连续体构型的手术机器人来完成。

目前连续体构型主要可以分为几种：柔性离散型、柔性铰链型和柔性连续型。其中柔性离散型的连续体机器人具有控制精度不高，且体积较大的缺陷，不适用于需要在狭长的自然腔道内进行高精度医疗观测作业，柔性铰链型的连续体机器人由多个刚性关节组成，具有功能性柔性，有较强的承受负载能力，但同时转向行程容易受加工因数影响。柔性连续型结构的连续体又具有良好的弯曲能力和灵活能力，承载能力较弱。

综合柔性铰链型连续体结构与柔性连续型结构的优点，本发明采用组合螺旋和铰链构建柔性连续型内窥镜，这样避免以上缺陷同时确保连续体机器人能够有更高的承载能力。其中螺旋结构属于柔性连续型结构的一种，螺旋结构加工方便，弯曲曲率一致性较好。因此本发明提出了一种具备主动控制、稳定可靠、可变刚度且尺寸微小的柔性组合结构的内窥镜系统，能够较好的实现体内观测作业。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成刚性铰链和双螺旋结构的柔性连续型内窥镜系统，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种集成刚性铰链和双螺旋结构的柔性连续型内窥镜系统，包括微型相机、连续体、刚性臂体、弯曲驱动模块、机器人支架及图像显示模块；所述刚性臂体和所述弯曲驱动模块均安装在所述机器人支架上，所述连续体安装在所述刚性臂体的末端，所述连续体与所述弯曲驱动模块传动配合，所述连续体远离所述刚性臂体的一端安装有所述微型相机，所述微型相机与所述图像显示模块电性连接。

优选的，所述机器人支架包括方形外壳，所述方形外壳的两端分别套设有前端盖和后端盖，所述方形外壳内部设置有舵机安装支架，所述舵机安装支架的两端分别与所述前端盖和所述后端盖可拆卸连接，所述弯曲驱动模块安装在所述舵机安装支架上，所述刚性臂体贯穿所述前端盖与所述弯曲驱动模块传动配合。

优选的，所述连续体包括一双螺旋结构连续体和一刚性铰链连续体，所述微型相机安装在所述刚性铰链连续体的前端；所述刚性铰链连续体的尾端与所述双螺旋结构连续体的尾端均设有尾部铰链，所述双螺旋结构连续体的前端设有第二卡扣结构，所述刚性铰链连续体上的所述尾部铰链与所述双螺旋结构连续体上的所述第二卡扣结构相适配，且所述尾部铰链与所述第二卡扣结构通过定位圆销限位配合；所述双螺旋结构连续体通过所述双螺旋结构连续体上的所述尾部铰链与所述刚性臂体铰接。