專利名稱：血管介入用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)蛙泳機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，更具體的說，涉及一種能夠在血管環(huán)境下使用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)蛙泳的機(jī)器人。
背景技術(shù)：
生活習(xí)慣導(dǎo)致的心腦血管疾病正越來越迅猛的奪取人們的生命，去除堆積在血管中的血栓，雖然不能從本質(zhì)上去除病癥，但是可以挽救生命，因此在臨床具有十分重要的意義。在臨床的血管介入技術(shù)方面，當(dāng)前主要關(guān)注的是血管介入治療時(shí)，使用機(jī)電控制技術(shù)有效、可靠、安全的操作導(dǎo)管、導(dǎo)絲以及血管支架的遙控操作，使用機(jī)器人輔助技術(shù)代替醫(yī)生在射線環(huán)境下工作，而很少有技術(shù)涉及到主動(dòng)進(jìn)入血管實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)動(dòng)、并全程可控的微型機(jī)器人。由于血管本身的生理解剖特性，例如纖細(xì)、空間非常有限、內(nèi)部充滿血液，使用主動(dòng)介入微型機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)入時(shí)具有一定的危險(xiǎn)性。這種情況就對(duì)進(jìn)入血管進(jìn)行自主牽引的微型機(jī)器人提出了一些特殊要求，例如體積微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、主動(dòng)可控等?，F(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)方法大都基于傳統(tǒng)的方法，例如專利CN03232608.4公布了一種微電機(jī)驅(qū)動(dòng)的搖擺尾巴泳動(dòng)的微機(jī)器人、專利CN99113465.6公布的電機(jī)驅(qū)動(dòng)利用反螺旋產(chǎn)生推進(jìn)力的微機(jī)器人，專利CN201010299445.6公布的射流驅(qū)動(dòng)的血管機(jī)器人，CN201110103184.0公布的利用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的血管介入微型機(jī)器人，這類機(jī)器人構(gòu)造復(fù)雜、體積很難微型化。體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)可控、具有較高的可靠性是對(duì)血管介入微型機(jī)器人的基本要求，目前的技術(shù)設(shè)計(jì)很難同時(shí)滿足這些要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種血管介入用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)蛙泳機(jī)器人，機(jī)器人由兩條蛙泳腿使用彈性鉸鏈連接，蛙泳腿由銷柱連接永磁體及尾翼形成，夕卜部磁場(chǎng)作用在磁極相反的永磁體上時(shí)，磁偶矩使娃泳腿產(chǎn)生閉合，在尾翼配合下實(shí)現(xiàn)娃泳
、產(chǎn).、rr.目U進(jìn)。本發(fā)明還提供了一種可以用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的仿生蛙泳運(yùn)動(dòng)方法，依靠外場(chǎng)使機(jī)器人在永磁體的作用產(chǎn)生蛙泳腿的撐腿和收腿動(dòng)作。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種血管介入用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)蛙泳機(jī)器人，包括:彈性鉸鏈、上永磁體、下永磁體、下銷柱、上銷柱、下尾翼和上尾翼，其中:彈性鉸鏈兩端粘結(jié)上永磁體和下永磁體，上永磁體和下永磁體的極性相反，下銷柱、上銷柱分別插入下永磁體、上永磁體的孔中，并分別連接下尾翼和上尾翼。 彈性鉸鏈兩端使用醫(yī)用強(qiáng)力膠粘結(jié)上永磁體和下永磁體，下銷柱和上銷柱分別以過盈配合方式插入下永磁體和上永磁體的軸心通孔中，下銷柱和上銷柱分別連接下尾翼和上尾翼，尾翼可繞銷柱的軸在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
所述上永磁體、下永磁體在安裝時(shí)，需要保證與彈性鉸鏈粘結(jié)端的極性相反，如上永磁體N極粘結(jié)，則下永磁體S極粘結(jié)，反之亦然，這樣在外場(chǎng)中，兩個(gè)永磁體將產(chǎn)生方向相反的磁偶矩，從而使彈性鉸鏈產(chǎn)生彎曲收緊和張開的動(dòng)作。
所述彈性鉸鏈在自然無外場(chǎng)作用狀態(tài)下具有一定的彈性，可以克服上永磁體和下永磁體的磁極間的局部磁場(chǎng)引力，當(dāng)外場(chǎng)施加時(shí)，磁偶矩使之產(chǎn)生彎曲收緊或者舒張，具體動(dòng)作與磁極的布置有關(guān)，但是當(dāng)磁極布置固定時(shí)，外場(chǎng)方向的交替將產(chǎn)生彈性鉸鏈?zhǔn)站o和舒張的交替變化。
所述下尾翼和上尾翼在與下銷柱、上銷柱的轉(zhuǎn)軸連接處具有特殊的微結(jié)構(gòu)，在尾翼向內(nèi)收回的一側(cè)為圓弧形，當(dāng)蛙泳腿舒張時(shí)尾翼被動(dòng)收回，可以減少蛙泳腿的阻力，在尾翼舒展的一側(cè)具有矩形，當(dāng)蛙泳腿閉合推進(jìn)時(shí)尾翼被動(dòng)展開，矩形邊沿起到限位作用，可以增加蛙泳腿的推進(jìn)力。
本發(fā)明工作時(shí)，在血管切口將機(jī)器人導(dǎo)入，在無外加磁場(chǎng)時(shí)機(jī)器人的蛙泳腿在永磁體的吸引力作用下呈半收縮狀態(tài)，當(dāng)施加外場(chǎng)時(shí)，蛙泳腿一種可能的運(yùn)動(dòng)序列表現(xiàn)為，永磁體帶動(dòng)彈性鉸鏈張開，尾翼被動(dòng)向內(nèi)收縮，當(dāng)彈性鉸鏈張開到與外場(chǎng)產(chǎn)生的磁偶矩平衡并稍作停頓，然后改變外場(chǎng)方向，永磁體帶動(dòng)彈性鉸鏈?zhǔn)湛s，尾翼被動(dòng)張開并受限位邊的作用推動(dòng)液體產(chǎn)生推進(jìn)力，機(jī)器人前進(jìn)，重復(fù)上述動(dòng)作序列，則機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)的蛙泳游動(dòng)前進(jìn)，選擇性的如果永磁體的安裝方向不同，外場(chǎng)施加相同，則機(jī)器人的蛙泳腿會(huì)先產(chǎn)生收縮動(dòng)作，后產(chǎn)生張開動(dòng)作，但是后續(xù)的運(yùn)動(dòng)則完全相同，為周期性的蛙泳游動(dòng)。
本發(fā)明所提供的血管介入用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)蛙泳機(jī)器人，機(jī)器人由兩條蛙泳腿使用彈性鉸鏈連接，蛙泳腿由銷柱連接永磁體及尾翼形成，外部磁場(chǎng)作用在磁極相反的永磁體上時(shí)，磁偶矩使蛙泳腿產(chǎn)生閉合，在尾翼配合下實(shí)現(xiàn)蛙泳前進(jìn)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于微型化、可靠性高的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本發(fā)明所提供的機(jī)器人實(shí)施例包括:C型的彈性鉸鏈1、上永磁體2、下永磁體3、下銷柱4、上銷柱5、下尾翼6和上尾翼7。其連接關(guān)系為:C型的彈性鉸鏈I兩端使用醫(yī)用強(qiáng)力膠粘結(jié)上永磁體2和下永磁體3，上永磁體2和下永磁體3與彈性鉸鏈I的粘結(jié)端磁極相反，下銷柱4和上銷柱5分別以過盈配合方式插入下永磁體3和上永磁體2的軸心通孔中，下銷柱4和上銷柱5分別連接下尾翼6和上尾翼7，尾翼可繞銷柱的軸在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
上永磁體2、下永磁體3在安裝時(shí)，需要保證與彈性鉸鏈I粘結(jié)端的磁極極性相反，如上永磁體2的N磁極與之粘結(jié)，則下永磁3體的S磁極與之粘結(jié)，反之亦然，這樣在外場(chǎng)中，上永磁體2和下永磁體3將產(chǎn)生方 向相反的磁偶矩，從而使彈性鉸鏈I產(chǎn)生彎曲收緊和張開的動(dòng)作。彈性鉸鏈I在自然無外場(chǎng)作用狀態(tài)下具有一定的彈性，可以克服上永磁體2和下永磁體3的磁極間的局部磁場(chǎng)引力，當(dāng)外場(chǎng)施加時(shí)，磁偶矩使之產(chǎn)生彎曲收緊或者舒張，具體動(dòng)作與磁極的布置有關(guān)，但是當(dāng)磁極布置固定時(shí)，外場(chǎng)方向的交替將產(chǎn)生彈性鉸鏈I收緊和舒張的交替變化。下尾翼6和上尾翼7在與下銷柱4、上銷柱5的轉(zhuǎn)軸連接處具有特殊的微結(jié)構(gòu)，在下尾翼6和上尾翼7向內(nèi)收回的一側(cè)為圓弧形，當(dāng)娃泳腿舒張時(shí)下尾翼6和上尾翼7被動(dòng)收回，可以減少蛙泳腿的阻力，在下尾翼6和上尾翼7向外舒展的一側(cè)具有矩形，當(dāng)蛙泳腿閉合推進(jìn)時(shí)下尾翼6和上尾翼7被動(dòng)展開，矩形邊沿起到限位作用，可以增加蛙泳腿的推進(jìn)力。本發(fā)明工作時(shí)，在血管切口將機(jī)器人導(dǎo)入，在無外加磁場(chǎng)時(shí)機(jī)器人的蛙泳腿在永磁體的吸引力作用下呈半收縮狀態(tài)，當(dāng)施加外場(chǎng)時(shí)，蛙泳腿一種可能的運(yùn)動(dòng)序列表現(xiàn)為，上永磁體I和下永磁體2 帶動(dòng)彈性鉸鏈I張開，下尾翼6和上尾翼7被動(dòng)向內(nèi)收縮，當(dāng)彈性鉸鏈I張開到與外場(chǎng)產(chǎn)生的磁偶矩平衡并稍作停頓，然后改變外場(chǎng)方向，上永磁體I和下永磁體2帶動(dòng)彈性鉸鏈?zhǔn)湛s，下尾翼6和上尾翼7被動(dòng)張開并受限位邊的作用推動(dòng)液體產(chǎn)生推進(jìn)力，機(jī)器人前進(jìn)，重復(fù)上述動(dòng)作序列，則機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)的蛙泳游動(dòng)前進(jìn)，選擇性的如果上永磁體I和下永磁體2的安裝方向不同,外場(chǎng)施加相同,則機(jī)器人的娃泳腿會(huì)先產(chǎn)生收縮動(dòng)作，后產(chǎn)生張開動(dòng)作，但是后續(xù)的運(yùn)動(dòng)則完全相同，為周期性的蛙泳游動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種血管介入用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)娃泳機(jī)器人,其特征在于，主要由彈性鉸鏈(I)、上永磁體(2)、下永磁體(3)、下銷柱(4)、上銷柱(5)、下尾翼(6)和上尾翼(7)組成，其中彈性鉸鏈(I)兩端粘結(jié)上永磁體(2 )和下永磁體(3 )，上永磁體(2 )和下永磁體(3 )的極性相反，下銷柱(4)、上銷柱(5)分別插入下永磁體(3)、上永磁體(2)的孔中，并分別連接下尾翼(6)和上尾翼(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的血管介入用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)蛙泳機(jī)器人，其特征在于，所述下銷柱(4)和上銷柱(5)分別以過盈配合方式插入下永磁體(3)和上永磁體(2)的軸心通孔中，并分別連接下尾翼和上尾翼，尾翼可繞銷柱的軸在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的血管介入用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)蛙泳機(jī)器人，其特征在于，所述彈性鉸鏈(I)在自然狀態(tài)下具有一定的彈性，可以克服上永磁體(2)和下永磁體(3)的磁極間的吸引力，當(dāng)外場(chǎng)磁偶矩附加到永磁體上時(shí)，彈性鉸鏈可以產(chǎn)彎曲舒張的交替變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的血管介入用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)蛙泳機(jī)器人，其特征在于，所述下尾翼(6)和上尾翼(7)在與下銷柱(4)、上銷柱(5)的轉(zhuǎn)軸連接處，在尾翼向內(nèi)收回的一側(cè)為圓弧形，當(dāng)蛙泳腿舒張時(shí)尾翼收回，在尾翼舒展的一側(cè)具有矩形，當(dāng)蛙泳腿閉合推進(jìn)時(shí)尾翼展開，矩形邊沿起到限位作用，可以提升推進(jìn)力。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種血管介入用外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)蛙泳機(jī)器人，主要由彈性鉸鏈(1)、上永磁體(2)、下永磁體(3)、下銷柱(4)、上銷柱(5)、下尾翼(6)和上尾翼(7)組成，其中彈性鉸鏈(1)兩端粘結(jié)上永磁體(2)和下永磁體(3)，上永磁體(2)和下永磁體(3)的極性相反，下銷柱(4)、上銷柱(5)分別插入下永磁體(3)、上永磁體(2)的孔中，并分別連接下尾翼(6)和上尾翼(7)。本發(fā)明提供的能夠在外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)和控制下實(shí)現(xiàn)血管介入的微型蛙泳機(jī)器人，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于微型化、可靠性高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B17/22GK103251437SQ201310148728
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者王坤東 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)