一种导丝夹紧装置、导丝送丝结构及介入手术机器人的制作方法

1.本发明涉及手术机器人技术领域，具体而言，涉及一种导丝夹紧装置、导丝送丝结构及介入手术机器人。


背景技术：

2.心血管疾病的死亡率极高，微创介入手术机器人系统用于治疗心血管疾病，有着相当广泛的应用。其中，导丝介入必不可少，导丝介入包括有导丝夹紧输送、旋转及移动，现有导丝夹紧装置的导丝轮一般间隙固定，无法应用于不同尺寸导丝的送丝，适用性差。


技术实现要素：

3.本发明旨在提出一种导丝夹紧装置，以解决现有导丝夹紧装置的导丝轮无法输送不同尺寸导丝的技术问题。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样的：
5.一种导丝夹紧装置，包括调节旋钮、第一齿轮组、连杆机构、第一导轮及第二导轮，所述第一齿轮组与所述调节旋钮、所述连杆机构分别连接，所述第一导轮与所述连杆机构连接，所述第一齿轮组用于带动所述连杆机构移动，以使所述第一导轮相对所述第二导轮移动。
6.本发明所述的导丝夹紧装置，对第一调节旋钮施加旋转力，第一齿轮组转动，推动连杆机构移动，从而实现带动连杆机构上的第一导轮向靠近或远离第二导轮的方向运动，调节第一导轮与第二导轮之间的间隙，实现对不同尺寸导丝的夹紧与放松。
7.可选地，所述调节旋钮、所述连杆机构、所述第一导轮及所述第二导轮位于所述第一齿轮组的同一侧。
8.可选地，所述第一齿轮组包括依次啮合的第一齿轮、第三齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮的一端与所述调节旋钮连接，所述第二齿轮的一端与所述连杆机构连接。
9.可选地，所述连杆机构的一端设有第一螺纹结构，所述第一齿轮组上设有第二螺纹结构，所述第一螺纹结构与所述第二螺纹结构配合安装。
10.可选地，所述连杆机构包括第一连杆和第三连杆，所述第一螺纹结构位于所述第一连杆处，所述第一导轮与所述第三连杆连接，所述第一连杆用于推动所述第三连杆转动，以带动所述第一导轮相对所述第二导轮移动。
11.可选地，所述连杆机构还包括第二连杆，所述第二连杆设于所述第一连杆与所述第三连杆之间，所述第二连杆的两端分别与所述第一连杆及所述第三连杆转动连接，所述第二连杆相对所述第一连杆倾斜设置。
12.可选地，所述连杆机构还包括第一转轴，所述第一连杆的一端设有第一安装槽，所述第二连杆插入所述第一安装槽内并通过所述第一转轴与所述第一连杆转动连接；
13.和/或，所述连杆机构还包括第二转轴，所述第三连杆上设有第二安装槽，所述第二连杆插入所述第二安装槽并通过所述第二转轴与所述第三连杆转动连接。
14.可选地，所述连杆机构还包括导向座，所述导向座上形成有导向通道，所述第一连杆在远离所述第一齿轮组的一端穿过所述导向通道以与所述第二连杆转动连接。
15.本发明的另一目的是提供一种导丝送丝结构，包括盒体及上述的导丝夹紧装置，所述导丝夹紧装置设于所述盒体内。本发明所述导丝送丝结构相较于现有技术所具有的优势，不仅包括上述导丝夹紧装置所具有的所有优势，而且由于第一齿轮组的旋转运动转化成连杆机构的平移推动，利用动力传递与换向可实现更加合理的布局，缩短导丝送丝结构的长度，节省手术占用空间。
16.可选地，所述盒体内设有安装板，所述安装板的一侧与所述盒体的内壁之间围成容纳腔室，所述导丝夹紧装置的第一齿轮组及连杆机构位于所述容纳腔室内；所述导丝夹紧装置的调节旋钮、第一导轮及第二导轮位于所述安装板的另一侧。
17.可选地，所述第一导轮包括第一轮体及第一导向柱，所述第一轮体通过所述第一导向柱与所述连杆机构的第三连杆连接，所述安装板上设有弧形槽，所述第一导向柱位于所述弧形槽内。
18.可选地，该导丝送丝结构还包括第二齿轮组，所述第二齿轮组包括相互啮合的第四齿轮和第五齿轮，所述第四齿轮与所述第一导轮同轴设置，所述第四齿轮的两端分别与所述第三连杆及所述第一导向柱连接，所述第五齿轮的两端分别与所述第三连杆及所述安装板连接，所述第五齿轮的轴线、所述第三连杆转动的中心线及所述弧形槽的中心线三者重合，所述第五齿轮用于连接动力传输装置。
19.本发明的另一目的是提供一种介入手术机器人，包括上述的导丝送丝结构。所述介入手术机器人具备所述导丝夹紧装置的所有有益效果。
附图说明
20.图1为本发明实施例的导丝夹紧装置的结构示意图；
21.图2为本发明实施例的第一连杆、第二连杆及第二齿轮之间的安装结构示意图；
22.图3为本发明实施例的第三连杆与第一导轮的安装结构示意图；
23.图4为本发明实施例的导丝送丝结构去掉顶盖后的结构示意图；
24.图5本发明实施例的第一导轮、第二导轮与安装板之间的安装结构示意图。
25.附图标记说明：
26.1、盒体；11、安装板；111、弧形槽；2、调节旋钮；3、第一齿轮组；31、第一齿轮；32、第二齿轮；33、第三齿轮；4、连杆机构；41、第一连杆；411、第一安装槽；42、第二连杆；43、第三连杆；431、第二安装槽；432、第三安装槽；44、第二转轴；45、导向座；5、第一导轮；51、第一轮体；52、第一导向柱；6、第二导轮；7、第二齿轮组；71、第四齿轮；72、第五齿轮。
具体实施方式
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
28.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人
员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.另外，还需要说明的是，在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。
30.本文中设置有坐标系xyz，其中，x轴的正向代表左方向，x轴的反向代表右方向，y轴的正向代表前方，y轴的反向代表后方，z轴的正向代表上方向，z轴的反向代表下方向。
31.如图1所示，本发明实施例的一种导丝夹紧装置，包括调节旋钮2、第一齿轮组3、连杆机构4、第一导轮5及第二导轮6，所述第一齿轮组3与所述调节旋钮2、所述连杆机构4分别连接，所述第一导轮5与所述连杆机构4连接，所述第一齿轮组3用于带动所述连杆机构4移动，以使所述第一导轮5相对所述第二导轮6移动。
32.在本实施例中，所述导丝夹紧装置整体可置于盒体1内。所述第一导轮5及所述第二导轮6之间形成供导丝穿过的间隙，第一导轮5与第二导轮6的传动方向相反，第一导轮5与第二导轮6中有一个为主动轮，另一个为从动轮，另第一导轮5为主动轮，通过驱动第一导轮5以带动第二导轮6反向转动，使得导丝能够向前传输，送入人体，进行手术。
33.需要说明的是，根据不同的手术，需要使用不同尺寸的导丝，此时就要求第一导轮5与第二导轮6之间的间隙大小能够方便调整，当导丝直径较大时，增大第一导轮5与第二导轮6之间的距离，当导丝直径较小时，减小第一导轮5与第二导轮6之间的距离。
34.这里，第二导轮6固定不动，移动第一导轮5，以达到调整第一导轮5与第二导轮6间隙大小的目的。
35.当旋转调节旋钮2时，带动第一齿轮组3转动，第一齿轮组3驱动连杆机构4移动，实现将旋转作用力转化为直线力，连杆机构4在移动的过程中带动连杆机构4上的第一导轮5向靠近或远离第二导轮6的方向运动，通过力的传递与换向优化可实现更加合理地空间布局。
36.可选地，所述调节旋钮2、所述连杆机构4、所述第一导轮5及所述第二导轮6位于所述第一齿轮组3的同一侧。
37.在本实施例中，当调节旋钮2与连杆机构4位于第一齿轮组3的不同侧时，所述导丝夹紧装置的整体长度较大，占用手术空间大；将调节旋钮2设置在与连杆机构4同一侧，如图1所示，可在不增加或略微增加竖向高度的同时，减少设备整体长度，减少手术空间占用，避免干扰其他驱动设备。
38.可选地，如图1所示，所述第一齿轮组3包括依次啮合的第一齿轮31、第三齿轮33和第二齿轮32，所述第一齿轮31的一端与所述调节旋钮2连接，所述第二齿轮32的一端与所述连杆机构4连接。
39.在本实施例中，所述第一齿轮31、所述第二齿轮32及第三齿轮33的转动轴线均沿有y轴所示方向设置，且其后端均与盒体1转动连接，所述调节旋钮2通过第一齿轮31安装在所述盒体1的后侧壁上。转动所述调节旋钮2，可带动所述第一齿轮31、所述第二齿轮32及第三齿轮33绕y轴转动，此时，第一齿轮31的转动方向与第三齿轮33的转动方向相反，第一齿轮31与第二齿轮32的转动方向相同，而第二齿轮32又与连杆机构4连接，实现将调节旋钮2的转动力经第一齿轮31、第三齿轮33、第二齿轮32传递到连杆机构4。这种情况下，使用者对
调节旋钮2施加的作用力方向与第二齿轮32驱动连杆机构4的作用力方向相同，更加方便操作。
40.若没有第三齿轮33，采用直径较大的第一齿轮31直接与第二齿轮32啮合传动，第一齿轮31与第二齿轮32的转动方向相反，使用者对调节旋钮2施加的作用力方向与第二齿轮32驱动连杆机构4的作用力方向相反，虽然也可实现调节，但操作者需要反向思考，容易产生误操作。
41.在调节旋钮2及第二齿轮32位置保持不变的情况下，因第三齿轮33的设置，可将第一齿轮31与第三齿轮33的规格尺寸设计得小一些，这样能够避免干扰其他零部件(比如导丝输送及旋转装置)。
42.可选地，所述连杆机构4的一端设有第一螺纹结构，所述第一齿轮组3上设有第二螺纹结构，所述第一螺纹结构与所述第二螺纹结构配合安装。
43.在本实施例中，第一齿轮组3与连杆机构4螺纹连接，实现将第一齿轮组3输出端的旋转运动，变成对连杆机构4的直线进给驱动，带动连杆机构4移动，当移动到位后，第一齿轮组3与连杆机构4之间螺纹锁死，确保第一导轮5与第二导轮6的相对位置锁死，不会发生松动。
44.在其他的实施例中，也可采用诸如齿轮齿条啮合传动或者类似凸轮机构等实现将旋转运动变成直线运动；示例性地，当采用齿轮齿条传动时，可通过在第一齿轮组3的一侧设齿条，连杆机构4安装在齿条上，利用第一齿轮组3的传动带动齿条移动，提供给连杆机构4直线进给的驱动力；也可在第一齿轮组3靠近连杆机构4的一端设置一圈凸起，凸起的高度采用渐变式，当第一齿轮组3转动时，凸起跟随一起转动，以通过不同高度的凸起与连杆机构4接触，产生对连杆机构4的直线推力。
45.可选地，如图1所示，所述连杆机构4包括第一连杆41和第三连杆43，所述第一螺纹结构位于所述第一连杆41处，所述第一导轮5与所述第三连杆43连接，所述第一连杆41用于推动所述第三连杆43转动，以带动所述第一导轮5相对所述第二导轮6移动。
46.在本实施例中，所述第三连杆43在远离所述第一连杆41的一端与所述盒体1转动连接，所述第一连杆41及所述第三连杆43均布设在xy平面内，可在xy平面内移动或者绕z轴转动。所述第一连杆41在第二齿轮32的驱动下沿y轴所示方向移动，进而推动第三连杆43绕其与盒体1的转动轴线转动，第三连杆43做圆弧运动带动其上的第一导轮5也相应转动，实现第一导轮5与第二导轮6位置的调整。
47.这里，第一连杆41沿y轴所示方向设置，所述第一连杆41的右端设有螺纹，以与第二齿轮32螺纹连接。
48.在其他的实施例中，所述连杆机构4可仅包括一根连杆，通过第一齿轮组3与该连杆螺纹连接，带动连杆机构4沿y轴所示方向做直线运动，此种情况下可通过调整第一导轮5、第二导轮6沿y轴方向的距离来实现间隙调整。
49.可选地，所述连杆机构4还包括第二连杆42，所述第二连杆42设于所述第一连杆41与所述第三连杆43之间，所述第二连杆42的两端分别与所述第一连杆41及所述第三连杆43转动连接，所述第二连杆42相对所述第一连杆41倾斜设置。
50.在本实施例中，所述第二连杆42相对所述第一连杆41倾斜设置，二者的中心线不重合，所述第二连杆42对所述第三连杆43施加的作用力具有沿x轴、y轴方向的分量，通过第
二连杆42提供第三连杆43做圆弧运动的作用力，使得第三连杆43绕z轴转动，所述第三连杆43可呈l型。
51.可选地，如图1-3所示，所述连杆机构4还包括第一转轴，所述第一连杆41的一端设有第一安装槽411，所述第二连杆42插入所述第一安装槽411内并通过所述第一转轴与所述第一连杆41转动连接；
52.和/或，所述连杆机构4还包括第二转轴44，所述第三连杆43上设有第二安装槽431，所述第二连杆42插入所述第二安装槽431并通过所述第二转轴44与所述第三连杆43转动连接。
53.在本实施例中，所述第一安装槽411为u型槽，可限制第二连杆42在竖直方向跳动，保证连接的稳定性，同时水平方向又可自由转动；当然在其他的实施例中，所述第一安装槽411可采用半圆槽、方形槽等其他形状，在此不一一说明。所述第二安装槽431的设置形状与作用可参考所述第一安装槽411。
54.所述第一转轴、所述第二转轴44沿z轴所示方向设置，第一连杆41在xy平面内绕着第一转轴转动，第二连杆42在xy平面内绕着第二转轴44转动。
55.可选地，如图1所示，所述连杆机构4还包括导向座45，所述导向座45上形成有导向通道，所述第一连杆41在远离所述第一齿轮组3的一端穿过所述导向通道以与所述第二连杆42转动连接。
56.在本实施例中，所述导向座45固定安装在所述盒体1的底部，所述导向座45上的导向通道沿y轴所示方向设置，所述导向座45起到支撑并限制第一连杆41移动方向的作用，避免所述第一连杆41在移动过程中发生偏移。
57.如图4所示，本发明的另一实施例是提供一种导丝送丝结构，包括盒体1及所述的导丝夹紧装置，所述导丝夹紧装置设于所述盒体1内。
58.可选地，如图4所示，所述盒体1可为方形或柱形壳状结构，所述盒体1内设有安装板11，所述安装板11的一侧与所述盒体1的内壁之间围成容纳腔室，所述导丝夹紧装置的第一齿轮组3及连杆机构4位于所述容纳腔室内；所述导丝夹紧装置的调节旋钮2、第一导轮5及第二导轮6位于所述安装板11的另一侧。
59.在本实施例中，所述安装板11为水平板，所述安装板11的下表面与所述盒体1的底壁、侧壁之间形成容纳腔室，将第一齿轮组3及连杆机构4置于容纳腔室内，隐藏式安装，避免驱动部分裸露造成安全隐患；调节旋钮2及第一导轮5、第二导轮6均位于所述安装板11上方，当打开盒体1的顶盖之后，就可方便转动调节旋钮2，并可观察第一导轮5的移动方向，以及第一导轮5与第二导轮6之间的距离。
60.所述安装板11上第一导轮5与第二导轮6之间设有支撑块，所述支撑块上设有凹槽，用于承托导丝，导丝通过支撑块支撑后进入第一导轮5与第二导轮6之间，并在第一导轮5与第二导轮的驱动下向前输送。通过支撑块能够避免导丝在向前传输时从两导轮之间脱落。
61.可选地，如图5所示，所述第一导轮5包括第一轮体51及第一导向柱52，所述第一轮体51通过所述第一导向柱52与所述连杆机构4的第三连杆43连接，所述安装板11上设有弧形槽111，所述第一导向柱52位于所述弧形槽111内。
62.在本实施例中，所述第二导轮6包括第二轮体及第二导向柱，所述第二轮体通过所
述第二导向柱固定在所述盒体1的底壁，所述第一导向柱52及所述第二导向柱均沿z轴所示方向设置，所述第一轮体与所述第二轮体的周向侧壁为光滑面或凹凸不平面。
63.当第一轮体与第二轮体的周向侧壁为凹凸不平面时，可利用凹槽与凸起的配合提供给导丝夹紧力，使得导丝能够更加稳定地传输。
64.当调节旋钮2转动时，所述第一齿轮组3及所述连杆机构4运动以带动所述第一导向柱52沿所述弧形槽111滑动。
65.可选地，如图1、3、5所示，该导丝送丝结构还包括第二齿轮组7，所述第二齿轮组7包括相互啮合的第四齿轮71和第五齿轮72，所述第四齿轮71与所述第一导轮5同轴设置，所述第四齿轮71的两端分别与所述第三连杆43及所述第一导向柱52连接，所述第五齿轮72的两端分别与所述第三连杆43及所述安装板11连接，所述第五齿轮72的轴线、所述第三连杆43转动的中心线及所述弧形槽111的中心线三者重合，所述第五齿轮72用于连接动力传输装置。
66.在本实施例中，所述第四齿轮71与所述第一导轮5同轴设置，第五齿轮72的转轴位于第三连杆43与盒体1的转动中心线，在盒体1有限的内部空间下，合理布置导丝的夹紧驱动装置及导丝的传输装置，节省空间占用。
67.当需要输送导丝时，先转动调节旋钮2，带动第一齿轮组3及连杆机构4移动或转动，以调整第一导轮5与第二导轮6之间的间隙大小；之后，动力传输装置驱动第五齿轮72转动，带动第四齿轮71传动，以驱动第一导轮5、第二导轮6反向转动，将导丝向前拖动。
68.可选地，如图3所示，所述第三连杆43上设有第三安装槽432，所述第四齿轮71及所述第五齿轮72设于所述第三安装槽432内。
69.在本实施例中，所述第三连杆43上在远离所述第二安装槽431的一侧设有第三安装槽432，第三安装槽432的开口朝向水平方向，所述第三安装槽432的槽壁对所述第四齿轮71及所述第五齿轮72形成上下方向的约束力，提高安装的稳定性。
70.本发明又一实施例提供一种介入手术机器人，包括上述的导丝送丝结构。具备上述导丝送丝结构所具有的所有优势。
71.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。