專利名稱：用于可推進裝置的扭矩調(diào)整驅(qū)動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利文件大體來說涉及驅(qū)動機構(gòu)，且更具體來說涉及用于可推進裝置的扭矩調(diào) 整驅(qū)動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
驅(qū)動機構(gòu)可用于驅(qū)動各種對象。舉例來說，一些內(nèi)窺鏡系統(tǒng)利用幫助攜載內(nèi)窺鏡 或其它負載的可自推進裝置。這些自推進式裝置可通過驅(qū)動軸來驅(qū)動，所述驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)以 轉(zhuǎn)動可自推進裝置的驅(qū)動機構(gòu)內(nèi)的一個或一個以上齒輪來驅(qū)動所述裝置。然而，所述驅(qū)動 軸的旋轉(zhuǎn)可導(dǎo)致所述裝置上的不合意外部扭矩。

發(fā)明內(nèi)容
此概述打算提供對本專利申請案的標的物的概述。其并不打算提供本發(fā)明的排他 性或窮盡性解釋。包含詳細描述以提供關(guān)于本專利申請案的標的物的進一步信息。在實例1中，一種驅(qū)動機構(gòu)包含驅(qū)動組合件，其包含從動元件；第一驅(qū)動軸，其經(jīng) 配置以與所述驅(qū)動組合件嚙合，所述第一驅(qū)動軸經(jīng)配置以沿第一方向旋轉(zhuǎn)且使第一組合件 扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第一驅(qū)動扭矩與所述從動元件相關(guān)；及扭矩調(diào)整機構(gòu)，其 與所述驅(qū)動組合件以操作方式嚙合且經(jīng)配置以使在方向上與所述第一組合件扭矩相反的 第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)。在實例2中，實例1的扭矩調(diào)整機構(gòu)任選地包含第二驅(qū)動軸，其經(jīng)配置以沿與所 述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)且使所述第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第 二驅(qū)動扭矩與所述從動元件相關(guān)；及惰齒輪，其經(jīng)配置以與所述從動元件耦合，所述惰齒輪 經(jīng)配置以與所述第一驅(qū)動軸或所述第二驅(qū)動軸中的一者連通以反轉(zhuǎn)所述驅(qū)動扭矩的旋轉(zhuǎn) 方向，借此提供用于與所述從動元件相關(guān)的單向驅(qū)動扭矩。在實例3中，實例2的驅(qū)動機構(gòu)，其中與來自所述第一及第二驅(qū)動軸中的僅一者的 驅(qū)動扭矩的相關(guān)相比，與所述從動元件相關(guān)的動力量任選地是通過來自所述第一及第二驅(qū) 動軸的驅(qū)動扭矩的單向施加而增強的。在實例4中，實例2到3中任一者的驅(qū)動機構(gòu)，其中所述第一驅(qū)動軸及第二驅(qū)動軸 各自任選地具有至少部分地環(huán)繞相應(yīng)驅(qū)動軸的驅(qū)動軸外殼，且其中所述驅(qū)動軸與其相應(yīng)外 殼配置成組合形式以在沿從所述驅(qū)動軸的縱向軸線分岔的一個或一個以上軸線彎曲時產(chǎn) 生大致相等的彎曲剛度。在實例5中，實例1到4中任一者的驅(qū)動機構(gòu)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)任選地包含第二驅(qū)動軸，所述第二驅(qū)動軸經(jīng)配置以沿與所述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)且使所述第 二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第二驅(qū)動扭矩與所述從動元件相關(guān)，且其中所述 第一驅(qū)動軸或所述第二驅(qū)動軸中的一者的和所述第一與第二驅(qū)動軸之間的嚙合間隔開的 一部分與所述從動元件嚙合以使所述第一及第二驅(qū)動扭矩與所述從動元件單向相關(guān)。在實例6中，實例5的驅(qū)動機構(gòu)，其中與所述第一驅(qū)動扭矩或所述第二驅(qū)動扭矩中 的僅一者的相關(guān)相比，與所述從動元件相關(guān)的動力量任選地是通過來自所述第一及第二驅(qū) 動軸的所述第一及第二驅(qū)動扭矩的單向相關(guān)而增強的。在實例7中，實例1到6中任一者的驅(qū)動機構(gòu)，其中所述第一驅(qū)動軸及第二驅(qū)動軸 各自任選地具有至少部分地環(huán)繞所述相應(yīng)驅(qū)動軸的驅(qū)動軸外殼，且其中所述驅(qū)動軸與其相 應(yīng)外殼配置成組合形式以在沿從所述驅(qū)動軸的所述縱向軸線分岔的一個或一個以上軸線 彎曲時產(chǎn)生大致相等的彎曲剛度。在實例8中，實例1到7中任一者的驅(qū)動機構(gòu)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)任選地包含 至少部分地環(huán)繞所述第一驅(qū)動軸且附接到所述驅(qū)動組合件的框架的外殼，其中所述外殼經(jīng) 配置以不相對于所述第一驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，使得所述第二組合件扭矩包含通過所述外殼施加到 所述驅(qū)動組合件的非驅(qū)動扭矩。在實例9中，實例1到8中任一者的驅(qū)動機構(gòu)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)任選地包含 多個驅(qū)動軸，所述多個驅(qū)動軸經(jīng)配置以與所述驅(qū)動組合件嚙合。在實例10中，一種系統(tǒng)包含可推進裝置；及驅(qū)動機構(gòu)，其經(jīng)配置以提供所述可 推進裝置的向前或向后前進中的至少一者，所述驅(qū)動機構(gòu)包含，驅(qū)動組合件，其包含從動元 件；第一驅(qū)動軸，其經(jīng)配置以與所述驅(qū)動組合件嚙合，所述第一驅(qū)動軸經(jīng)配置以沿第一方向 旋轉(zhuǎn)且使第一組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第一驅(qū)動扭矩與所述從動元件相關(guān)； 及扭矩調(diào)整機構(gòu)，其與所述驅(qū)動組合件以操作方式嚙合且經(jīng)配置以使在方向上與所述第一 組合件扭矩相反的第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)。在實例11中，實例10的系統(tǒng)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)任選地包含第二驅(qū)動軸，其 經(jīng)配置以沿與所述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)且使第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件 相關(guān)并使第二驅(qū)動扭矩與所述從動元件相關(guān)；及惰齒輪，其經(jīng)配置以與所述從動元件耦合， 所述惰齒輪經(jīng)配置以與所述第一驅(qū)動軸或所述第二驅(qū)動軸中的一者連通以反轉(zhuǎn)所述驅(qū)動 扭矩的旋轉(zhuǎn)方向，借此提供用于與所述從動元件相關(guān)的單向驅(qū)動扭矩。在實例12中，實例11的系統(tǒng)，其任選地包含耦合到所述第一及第二驅(qū)動軸且經(jīng)配 置以向每一驅(qū)動軸施加相等或約相等的扭矩量值的電控制單元。在實例13中，實例11的系統(tǒng)，其任選地包含具有用以將輸入遞送到電機控制電路 或軟件的旋轉(zhuǎn)控制輸入機構(gòu)的電控制單元，所述輸入包含用以同時控制包含所述第一及第 二驅(qū)動扭矩的凈值的所要推進驅(qū)動扭矩量值及包含所述第一及第二組合件扭矩的凈值的 所述可推進裝置的所要旋轉(zhuǎn)的指令。在實例14中，實例10到13中任一者的系統(tǒng)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)任選地包含 第二驅(qū)動軸，所述第二驅(qū)動軸經(jīng)配置以沿與所述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)且使所述第 二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第二驅(qū)動扭矩與所述從動元件相關(guān)，且其中所述 第一驅(qū)動軸或所述第二驅(qū)動軸中的一者的和所述第一與第二驅(qū)動軸之間的嚙合間隔開的 一部分與所述從動元件嚙合以使所述第一及第二驅(qū)動扭矩與所述從動元件單向相關(guān)。
在實例15中，實例14的系統(tǒng)，其任選地包含耦合到所述第一及第二驅(qū)動軸且經(jīng)配 置以向每一驅(qū)動軸施加相等或約相等的扭矩量值的電控制單元。在實例16中，實例14的系統(tǒng)，其任選地包含具有用以將輸入遞送到電機控制電路 或軟件的旋轉(zhuǎn)控制輸入機構(gòu)的電控制單元，所述輸入包含用以同時控制包含所述第一及第 二驅(qū)動扭矩的凈值的所要推進驅(qū)動扭矩量值及包含所述第一及第二組合件扭矩的凈值的 所述可推進裝置的所要旋轉(zhuǎn)的指令。在實例17中，實例10到16中任一者的系統(tǒng)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)任選地包含 至少部分地環(huán)繞所述第一驅(qū)動軸且附接到所述驅(qū)動組合件的框架的外殼，其中所述外殼經(jīng) 配置以不相對于所述第一驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，使得所述第二組合件扭矩包含通過所述外殼施加到 所述驅(qū)動組合件的非驅(qū)動扭矩。在實例18中，一種方法包含使第一驅(qū)動軸沿第一方向旋轉(zhuǎn)且借此向驅(qū)動組合件 的從動元件施加第一驅(qū)動扭矩并向所述驅(qū)動組合件施加第一組合件扭矩；及通過扭矩調(diào)整 機構(gòu)施加第二方向相反的組合件扭矩，所述扭矩調(diào)整機構(gòu)與所述驅(qū)動組合件以操作方式嚙 合且經(jīng)配置以使所述第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)。在實例19中，實例18的方法，其中通過所述扭矩調(diào)整機構(gòu)施加所述第二方向相反 的組合件扭矩任選地包含使用第二驅(qū)動軸，其經(jīng)配置以沿與所述第一方向相反的第二方 向旋轉(zhuǎn)且使所述第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第二驅(qū)動扭矩與所述從動元 件相關(guān)；及惰齒輪，其經(jīng)配置以與所述從動元件耦合，所述惰齒輪經(jīng)配置以與所述第一驅(qū)動 軸或所述第二驅(qū)動軸中的一者連通以反轉(zhuǎn)所述驅(qū)動扭矩的旋轉(zhuǎn)方向，借此提供用于與所述 從動元件相關(guān)的單向驅(qū)動扭矩。在實例20中，實例18的方法，其中通過所述扭矩調(diào)整機構(gòu)施加所述第二方向相反 的組合件扭矩任選地包含使用第二驅(qū)動軸，所述第二驅(qū)動軸經(jīng)配置以沿與所述第一方向相 反的第二方向旋轉(zhuǎn)且使所述第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第二驅(qū)動扭矩與 所述從動元件相關(guān)，且其中使所述第一驅(qū)動軸或所述第二驅(qū)動軸中的一者的和所述第一與第二驅(qū)動軸 之間的嚙合間隔開的一部分與所述從動元件嚙合以使所述第一及第二驅(qū)動扭矩與所述從 動元件單向相關(guān)。在實例21中，實例18到20中任一者的方法，其中通過所述扭矩調(diào)整機構(gòu)施加所 述第二方向相反的組合件扭矩任選地包含使用至少部分地環(huán)繞所述第一驅(qū)動軸且附接到 所述驅(qū)動組合件的框架的外殼，其中所述外殼經(jīng)配置以不相對于所述第一驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，使 得所述第二組合件扭矩包含通過所述外殼施加到所述驅(qū)動組合件的非驅(qū)動扭矩。在實例22中，實例18到20中任一者的方法，其中任選地使用所述扭矩調(diào)整機構(gòu) 來控制由所述第一及第二組合件扭矩賦予所述驅(qū)動組合件的外部旋轉(zhuǎn)組合件扭矩，以便使 用遞送到所述驅(qū)動組合件的外部旋轉(zhuǎn)扭矩來至少部分地控制所述驅(qū)動組合件的位置。


圖式以實例方式而不以限制方式大體圖解說明本文中所論述的至少一個實施例。圖1圖解說明與可推進裝置一起使用的扭矩消除或其它扭矩調(diào)整驅(qū)動機構(gòu)的示 意圖的實例，所述驅(qū)動機構(gòu)可任選地配置以產(chǎn)生所要的外部裝置扭矩。
圖2圖解說明連接到電控制單元的可推進裝置的實例。圖3圖解說明與可推進裝置一起使用的扭矩消除或其它扭矩調(diào)整驅(qū)動機構(gòu)的第 二可能配置的實例的示意圖，所述驅(qū)動機構(gòu)可任選地配置以產(chǎn)生所要的外部裝置扭矩。圖4圖解說明附接到電控制單元的可推進裝置的實例，所述控制單元包含用于控 制傳輸?shù)剿鲅b置的一個或一個以上驅(qū)動扭矩的單獨元件。圖5圖解說明可推進裝置的實施例的實例，所述可推進裝置可部分地使用由遞送 到所述裝置的反旋轉(zhuǎn)驅(qū)動扭矩的不平衡產(chǎn)生的外部裝置扭矩來引導(dǎo)。圖6圖解說明在經(jīng)受彎曲應(yīng)力時展示出橫向偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)的實例。圖7圖解說明在經(jīng)受彎曲應(yīng)力時展示出很少橫向偏轉(zhuǎn)或不展示出橫向偏轉(zhuǎn)的結(jié) 構(gòu)的實例。
具體實施例方式圖1圖解說明由例如共同擁有的以下美國專利或申請案中所描述的可推進裝置 中的一者或一者以上的可推進裝置使用的扭矩消除或其它扭矩調(diào)整驅(qū)動機構(gòu)100的實例 標題為“用于內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的推進機構(gòu)(PROPULSION MECHANISM FOR ENDOSCOPIC SYSTEMS)” 的第6，971，990號美國專利、標題為“可自推進內(nèi)窺鏡設(shè)備及方法(SELF-PR0PELLABLE ENDOSCOPIC APPARATUS AND METHOD) ”的序列號為11/260，342的美國專利申請案及標題為 “可自推進內(nèi)窺鏡設(shè)備及方法(SELF-raOPELLABLE ENDOSCOPIC APPARATUS AND METHOD)” 的第11/825，528號美國專利申請案，所述美國專利或申請案中的每一者以全文引用的方 式并入本文中，包含其對可推進裝置的揭示內(nèi)容。在不同的實例中，前述專利文件中所描述的可推進裝置可包含可滲透或不可滲透 的自包封管，其經(jīng)確定大小及經(jīng)成形以裝配于例如人類體腔或動物體腔的腔內(nèi)并嚙合所述 腔。所述管可具有界定經(jīng)包封區(qū)域的內(nèi)表面及經(jīng)配置以向外轉(zhuǎn)動以嚙合所述腔的壁且向內(nèi) 轉(zhuǎn)動以包圍界定同心縱向路徑的中心區(qū)域的外表面。所述設(shè)備可進一步包含接近于所述管 耦合的附屬件。所述附屬件可經(jīng)配置以(例如)將負載(例如，附件)緊固于至少部分地 位于所述中心區(qū)域中的位置處。在緊固所述負載之后，可給所述管供應(yīng)動力以提供相對于 所述腔的移動，借此促進所述負載相對于所述腔在大體沿所述縱向路徑的正向或反向方向 中的至少一者上的移動。在例如圖1中所示的某些實例中，經(jīng)配置以用于給可推進裝置的管供應(yīng)動力的扭 矩消除或扭矩調(diào)整驅(qū)動機構(gòu)100可包含兩個柔性實心線驅(qū)動軸102、104，所述兩個柔性實 心線驅(qū)動軸例如用于在所述可推進裝置位于例如人類體腔的腔內(nèi)時將機械動力從外部位 置供應(yīng)到所述可推進裝置。在一些實例中，驅(qū)動軸102、104可包括也能夠遞送驅(qū)動扭矩的 一個或一個以上非實心柔性組件，例如卷繞的纜線。驅(qū)動機構(gòu)100還包含驅(qū)動組合件105， 所述驅(qū)動組合件包含框架126及從動元件110。驅(qū)動軸102、104以操作方式耦合到驅(qū)動組 合件105以向從動元件110施加推進驅(qū)動扭矩。圖2顯示連接到電控制單元204的包含圖1的驅(qū)動機構(gòu)的可推進裝置202。電控 制單元204可耦合到驅(qū)動軸102、104且可經(jīng)配置以向每一驅(qū)動軸施加相等的或約相等的驅(qū) 動扭矩量值但使其沿彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)。通過使驅(qū)動軸102、104沿相反的方向旋轉(zhuǎn)，可 消除、最小化或以其它方式降低驅(qū)動組合件105及從動可推進裝置202原本圍繞大體上平行于驅(qū)動軸102、104的軸線的軸線112旋轉(zhuǎn)的所得外部趨勢。因此，驅(qū)動組合件105及可 推進裝置202以及位于可推進裝置202內(nèi)或附接到其的任一負載可不經(jīng)受基于驅(qū)動的扭矩 的影響。在所示的實例中且再次參考圖1，使驅(qū)動軸102或104中的一者沿第一方向旋轉(zhuǎn) 以使第一驅(qū)動扭矩與從動元件110相關(guān)。同時，驅(qū)動軸102或104使第一組合件扭矩與驅(qū) 動組合件105相關(guān)。使另一驅(qū)動軸102或104沿與第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)，此使第 二相反的組合件扭矩與驅(qū)動組合件105相關(guān)。可在將另一驅(qū)動軸102或104的相關(guān)聯(lián)驅(qū)動 扭矩施加到從動元件110之前通過惰齒輪108 (例如，位于所述可推進裝置處或接近所述可 推進裝置)來反轉(zhuǎn)另一另一驅(qū)動軸102或104的旋轉(zhuǎn)方向，所述惰齒輪可采取(例如)經(jīng) 配置以驅(qū)動所述可推進裝置的致動的圓柱形蝸輪的形式。因此，在此實例中，驅(qū)動軸102或 104中的一者及惰齒輪108充當經(jīng)配置以使第二驅(qū)動扭矩與從動元件110相關(guān)同時向驅(qū)動 組合件105施加第二相反的組合件扭矩的扭矩調(diào)整機構(gòu)。因此，驅(qū)動軸102、104兩者可在電控制單元204與可推進裝置202之間的位置處 沿相反的方向旋轉(zhuǎn)，以便對驅(qū)動組合件105施加選定的總體凈組合件扭矩，而兩者還可用 于將可推進裝置202處的單向驅(qū)動扭矩施加到從動元件110，例如用于增強(例如，加倍) 可以任一給定旋轉(zhuǎn)速度及相關(guān)聯(lián)驅(qū)動扭矩遞送到從動元件110的機械動力的量。在某些實 例中，驅(qū)動軸102、104沒必要具有相同的旋轉(zhuǎn)速率。而是，可使其所施加的驅(qū)動扭矩相等或 大致相等，以便抑制或防止基于驅(qū)動的扭矩對可推進裝置202或位于其內(nèi)或附接到其的負 載的任何顯著凈旋轉(zhuǎn)影響。在一些實例中，可僅具有一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸且通過例如環(huán)繞所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的外殼 116的非旋轉(zhuǎn)元件來施加驅(qū)動平衡的非驅(qū)動扭矩。例如，外殼116可附接到機器框架126， 可省略驅(qū)動軸102且可使驅(qū)動軸104沿一個方向旋轉(zhuǎn)以向從動元件110施加單驅(qū)動扭矩并 向驅(qū)動組合件105施加單組合件扭矩。在此實例中，可向外殼116施加相反的組合件扭矩 以取消或最小化由所述驅(qū)動扭矩導(dǎo)致的驅(qū)動組合件105及可推進裝置202的任何顯著凈旋 轉(zhuǎn)。因此，在此實例中，外殼116充當經(jīng)配置以使在方向上與所述驅(qū)動扭矩相反的第二扭矩 與驅(qū)動組合件105相關(guān)的扭矩調(diào)整機構(gòu)。在一些實例中，可在不使用惰齒輪108的情況下有效地反轉(zhuǎn)如從動元件110所接 收的驅(qū)動軸102、104中的一者的旋轉(zhuǎn)方向。一個此種實例顯示于圖3中。在此實例中，耦合到沿第一方向旋轉(zhuǎn)的第一驅(qū)動軸 102的第一從動齒輪118可與和沿第二方向(與第一方向相反)旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動軸104耦 合的第二從動齒輪120嚙合。第一 118或第二 120從動齒輪的遠離第一 118與第二 120從 動齒輪之間的嚙合某一距離的一部分可與從動元件110 (例如，圓柱形蝸輪)嚙合。因此，驅(qū)動軸102、104兩者可在電控制單元204 (參見圖2)和第一 118與第二 120 從動齒輪的嚙合之間的位置處沿相反的方向旋轉(zhuǎn)，而兩者可用于向從動元件110且因此向 可推進裝置202施加單向驅(qū)動扭矩，例如用于加強(例如，加倍)可以任一給定旋轉(zhuǎn)速度及 相關(guān)聯(lián)驅(qū)動扭矩遞送到從動元件110的機械動力的量。在某些實例中，再次參考圖1，可以不相加為零或大致為零的此方式控制由第一及 第二驅(qū)動軸102、104對驅(qū)動組合件105的旋轉(zhuǎn)扭矩所產(chǎn)生的凈外部裝置扭矩，使得從動可 推進裝置202在耦合到從動元件110時將圍繞大體上平行于驅(qū)動軸102、104的軸線112旋轉(zhuǎn)。可使用所得外部裝置扭矩除以驅(qū)動軸外殼組合件114、可推進裝置202到負載的連接性 結(jié)構(gòu)的扭矩剛度的向量和或所述兩者的和來控制可推進裝置202的旋轉(zhuǎn)角度?？衫么耸?控制的旋轉(zhuǎn)角度來引導(dǎo)可推進裝置202穿過腔?？墒褂抿?qū)動軸外殼組合件114 (例如)經(jīng)由驅(qū)動軸外殼116及驅(qū)動軸102、104將可 推進裝置202 (包含從動元件110)連接到驅(qū)動扭矩產(chǎn)生電控制單元204。如果電控制單元 204由經(jīng)配置而以可控方式調(diào)整所述驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)扭矩以提供或幫助提供所要的定向的控 制系統(tǒng)控制，那么此技術(shù)可提供驅(qū)動組合件105(及因此可推進裝置202)的受控制定向。圖4圖解說明電控制單元402，其包含允許操作者將電輸入遞送到電機控制電路 或軟件以指示可推進裝置202的所要旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)控制輸入機構(gòu)404。舉例來說，再次參考圖1，電控制單元402可經(jīng)配置以使得第一從動齒輪118經(jīng)由 惰齒輪108將由第一驅(qū)動軸102提供的驅(qū)動扭矩施加到從動元件110，借此在可推進裝置 202的機器框架126內(nèi)部反轉(zhuǎn)所施加驅(qū)動扭矩向量的符號，因此其匹配由第二驅(qū)動軸104及 其第二從動齒輪120供應(yīng)的驅(qū)動扭矩的方向。此使施加到從動元件110的驅(qū)動扭矩加倍。 在某些實例中，在機器框架126外部的位置處傳輸?shù)降谝粡膭育X輪118及第二從動齒輪120 的驅(qū)動扭矩可在量值上相等但在方向上相反。因此，在此類實例中，不產(chǎn)生框架126及因此 可推進裝置202的凈外部旋轉(zhuǎn)。電控制單元402的用戶可經(jīng)由旋轉(zhuǎn)控制輸入機構(gòu)404來改變由驅(qū)動軸102、104傳 輸?shù)呐ぞ?。如果所述扭矩?jīng)提供以使得其在量值上不相等，那么驅(qū)動組合件105及可推進 設(shè)備202將圍繞大致平行于驅(qū)動軸軸線的軸線112旋轉(zhuǎn)通過可確定為所得外部機器框架 126及可推進裝置202扭矩除以驅(qū)動軸外殼組合件114的扭矩剛度的角度。圖5圖解說明其中結(jié)合圖4描述的電控制機構(gòu)402可為有益的一個可能可推進裝 置應(yīng)用。此實例中所示的實例性可推進裝置502可用作用以使診斷或治療元件中的一者或 兩者前進穿過例如結(jié)腸或小腸等身體管腔的構(gòu)件。在此實例中，可推進裝置502包含環(huán)形自包封管503，其可由包含位于自包封管 503的經(jīng)包封區(qū)域內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)522及位于自包封管503的中心開放區(qū)內(nèi)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)532 的組合件推進。從動元件110包含嚙合驅(qū)動結(jié)構(gòu)532的輪530并使其旋轉(zhuǎn)的螺紋。位于支 撐結(jié)構(gòu)522上的滑撬或輪520被朝向輪530偏置，其中柔性材料的自包封管503夾在其間。 輪530的旋轉(zhuǎn)因此使所述柔性材料旋轉(zhuǎn)且可推進裝置502視需要而向前或向后移動。如上 文所論述，驅(qū)動軸102、104的旋轉(zhuǎn)將驅(qū)動扭矩提供到齒輪118、108、120(參見圖1)，而所述 齒輪又將驅(qū)動扭矩提供到從動元件110。如圖所示，可推進裝置502可安裝于含有前視相機及光元件的模塊504上方。連接 到模塊504的后部的可以是含有用以操作所述相機及光元件的導(dǎo)線的柔性電線束506及工 作通道512。另外，可存在柔性管508，其穿過模塊504使得其它裝置可從位于體腔外部的 第一端穿過管508到達且穿過模塊504的尖端處的開口。彎曲尖端元件510也可在其尖端 處附接到模塊504。此彎曲尖端元件510可起作用以引導(dǎo)裝置502，因為可經(jīng)由驅(qū)動軸102、 104到驅(qū)動組合件105及可推進裝置502使用上文所描述的差動驅(qū)動扭矩方法將所述尖端 扭轉(zhuǎn)到不同定向。以此方式，彎曲尖端元件510可經(jīng)引導(dǎo)以在所述裝置向體腔中前進且穿 過其時與此腔中的所要路徑對準。雖然圖1圖解說明可用作包含兩個驅(qū)動軸102、104的扭矩消除或扭矩調(diào)整驅(qū)動機構(gòu)100的實例，但本標的物并不受如此限制。舉例來說，在某些實例中，還可使用多于二的 數(shù)目個驅(qū)動軸，例如，使得由驅(qū)動扭矩產(chǎn)生的施加到驅(qū)動組合件105的外部扭矩的向量和 (量值及方向)大致等于零。如果驅(qū)動組合件105外部的此類外部扭矩相加大致為零，那么 大致不存在從動可推進裝置202的凈扭矩(及因此大致不存在凈旋轉(zhuǎn))。多個驅(qū)動軸可經(jīng) 配置以沿交替的方向旋轉(zhuǎn)、沿與第一驅(qū)動軸的方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)及/或沿與第一驅(qū) 動軸相同的方向旋轉(zhuǎn)。相信，在某些實例中，額外驅(qū)動軸(例如，超過兩個)可幫助(1)將 更多動力遞送到從動元件110 ； (2)允許針對給定動力杠桿使用更小直徑更柔性的驅(qū)動軸； 或(3)允許同時地或同步地執(zhí)行多個功能(例如，運動及切割)。柔性驅(qū)動軸102、104在其橫穿例如一個或一個以上人類或動物腔拐角的一個或 一個以上腔拐角時將總是經(jīng)受彎曲。此彎曲可導(dǎo)致驅(qū)動軸102、104的橫向偏轉(zhuǎn)，其可潛在 地導(dǎo)致人類或動物的不舒適或甚至損傷或?qū)α硪磺恢С薪Y(jié)構(gòu)的損壞。出于至少此原因，消 除或至少最小化在驅(qū)動軸102、104圍繞腔拐角或其它拐角彎曲時產(chǎn)生的橫向偏轉(zhuǎn)可為有 益的。在各種實例中，已發(fā)現(xiàn)可通過分布驅(qū)動機構(gòu)100組件的放置以使沿平面主軸的橫截 面機構(gòu)剛度相等來消除或至少最小化橫向驅(qū)動軸偏轉(zhuǎn)。當沿平面主軸的剛度不相等時，結(jié) 構(gòu)可在經(jīng)受彎曲力604時展示出橫向偏轉(zhuǎn)602，如圖6中所示。相反，當沿平面主軸的剛 度相等或大致相等時，結(jié)構(gòu)可在經(jīng)受彎曲力704時展示出很少橫向偏轉(zhuǎn)或不展示出橫向偏 轉(zhuǎn)，如圖7中所示。當考慮包含兩個或兩個以上驅(qū)動軸102、104的驅(qū)動機構(gòu)100的構(gòu)造時，在所述驅(qū) 動機構(gòu)的組件具有不同的物理性質(zhì)的情況下，可做出如何分布所述組件使得沿主軸的機構(gòu) 橫截面剛度相等或大致相等的仔細考慮。至少部分地由于不同的物理性質(zhì)，驅(qū)動機構(gòu)100 的幾何橫截面對稱性可能將未必導(dǎo)致相等橫截面剛度。在一些實例中，可使用彈性理論迭 代技術(shù)得出沿主軸具有相等或大致相等的橫截面剛度的驅(qū)動機構(gòu)100組件分布。在一些實 例中，可借助于3D計算機輔助設(shè)計(CAD)系統(tǒng)得出沿主軸具有相等或大致相等的橫截面剛 度的驅(qū)動機構(gòu)100組件分布。額外注釋以上具體實施方式
包含對形成具體實施方式
的一部分的附圖的參考。所述圖式以 圖解說明方式顯示其中可實踐本發(fā)明的具體實施例。這些實施例在本文中也稱為“實例”。 此類實例包含除了所示及所述的那些元件以外的元件。然而，本發(fā)明人還預(yù)期其中僅提供 所示及所述的那些元件的實例。本文件中所參考的所有公開案、專利及其它專利文件像個別地以引用方式并入一 樣以全文引用方式并入本文中。在本文件與以引用方式并入的那些文件之間的用法不一致 的情況下，應(yīng)將所并入的參考中的用法視為對本文件的用法的補充；對于不可協(xié)調(diào)的不一 致性，以本文件中的用法為準。在本文件中，使用術(shù)語“一”(如在專利文件中常用)以獨立于“至少一個”或“一 個或一個以上”的任何其它實例或用法而包含一個或多于一個。在本文件中，使用術(shù)語“或” 來指代非排他性或，使得“A或B”包含“A但非B”、“B但非A”以及“A及B”，除非另有指示。 在所附權(quán)利要求書中，使用術(shù)語“包含(including)”及“其中(in which) ”作為相應(yīng)術(shù)語 “包括(comprising)”及“其中(wherein) ”的易懂英語等效內(nèi)容。此外，在以上權(quán)利要求書 中，術(shù)語“包含(including) ”及“包括(comprising) ”為開放式，也就是說，包含除在權(quán)利要求中在此術(shù)語之后列出的那些元件之外的元件的系統(tǒng)、裝置、物件或過程仍被認為屬于 所述權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，在以上權(quán)利要求書中，術(shù)語“第一”、“第二”及“第三”等等 僅用作標簽，且并不打算對其對象施加數(shù)字要求。本文中所描述的方法實例可至少部分地為機器或計算機實施的。一些實例可包含 以可操作以配置電子裝置來執(zhí)行如上文實例中所描述的方法的指令編碼的計算機可讀媒 體或機器可讀媒體。此類方法的實施方案可包含例如微代碼、匯編語言代碼、高級語言代碼 等代碼。此代碼可包含用于執(zhí)行各種方法的計算機可讀指令。所述代碼可形成計算機程序 產(chǎn)品的部分。此外，所述代碼可在執(zhí)行期間或在其它時間有形地存儲于一個或一個以上易 失性或非易失性計算機可讀媒體上。這些計算機可讀媒體可包含但不限于硬磁盤、可裝卸 磁盤、可裝卸光盤(例如，緊致磁盤及數(shù)字視頻磁盤)、磁帶盒、存儲器卡或棒、隨機存取存 儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)等。以上描述既定為說明性而非限制性。舉例來說，上述實例(或其一個或一個以上 方面)可彼此組合使用。例如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在審閱以上描述后即可使用其它實施 例。此外，在以上具體實施方式
中，可將各種特征組合在一起以精簡本發(fā)明。此不應(yīng)解釋為 打算未主張的所揭示特征對任一權(quán)利要求均必不可少。而是，發(fā)明性標的物可在于少于特 定所揭示實施例的所有特征。因此，特此將以上權(quán)利要求書并入到具體實施方式
中，其中每 一權(quán)利要求獨立地作為單獨實施例。本發(fā)明的范圍應(yīng)參考所附權(quán)利要求書連同此權(quán)利要求 書所享有的等效內(nèi)容的全部范圍一起確定。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動機構(gòu)，其包括驅(qū)動組合件，其包含從動元件；第一驅(qū)動軸，其經(jīng)配置以與所述驅(qū)動組合件嚙合，所述第一驅(qū)動軸經(jīng)配置以沿第一方 向旋轉(zhuǎn)，且使第一組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第一驅(qū)動扭矩與所述從動元件相 關(guān)；及扭矩調(diào)整機構(gòu)，其與所述驅(qū)動組合件以操作方式嚙合，且經(jīng)配置以使在方向上與所述 第一組合件扭矩相反的第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動機構(gòu)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)包含第二驅(qū)動軸，其經(jīng) 配置以沿與所述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)，且使所述第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合 件相關(guān)，并使第二驅(qū)動扭矩與所述從動元件相關(guān)；及惰齒輪，其經(jīng)配置以與所述從動元件耦 合，所述惰齒輪經(jīng)配置以與所述第一驅(qū)動軸或所述第二驅(qū)動軸中的一者連通以使所述驅(qū)動 扭矩的旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)橄喾?，借此提供用于與所述從動元件相關(guān)的單向驅(qū)動扭矩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動機構(gòu)，其中與來自所述第一及第二驅(qū)動軸中的僅一者的 驅(qū)動扭矩的相關(guān)相比，與所述從動元件相關(guān)的動力的量通過來自所述第一及第二驅(qū)動軸的 驅(qū)動扭矩的單向施加被增強。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一權(quán)利要求所述的驅(qū)動機構(gòu)，其中所述第一驅(qū)動軸及第二 驅(qū)動軸各自具有至少部分地環(huán)繞相應(yīng)驅(qū)動軸的驅(qū)動軸外殼，且其中所述驅(qū)動軸與其相應(yīng)外殼配置成組合形式，以在沿從所述驅(qū)動軸的縱向軸線分叉 的一個或一個以上軸線彎曲時產(chǎn)生大致相等的彎曲剛度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的驅(qū)動機構(gòu)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)包含 第二驅(qū)動軸，所述第二驅(qū)動軸經(jīng)配置以沿與所述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)，且使所述 第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第二驅(qū)動扭矩與所述從動元件相關(guān)，且其中所述第一驅(qū)動軸或所述第二驅(qū)動軸中的一者的和所述第一與第二驅(qū)動軸之間的 嚙合間隔開的一部分，與所述從動元件嚙合，以使所述第一及第二驅(qū)動扭矩與所述從動元 件單向相關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動機構(gòu)，其中與所述第一驅(qū)動扭矩或所述第二驅(qū)動扭矩中 的僅一者的相關(guān)相比，與所述從動元件相關(guān)的動力的量通過來自所述第一及第二驅(qū)動軸的 所述第一及第二驅(qū)動扭矩的單向相關(guān)被增強。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求所述的驅(qū)動機構(gòu)，其中所述第一驅(qū)動軸及第二 驅(qū)動軸各自具有至少部分地環(huán)繞所述相應(yīng)驅(qū)動軸的驅(qū)動軸外殼，且其中所述驅(qū)動軸與其相應(yīng)外殼配置成組合形式，以在沿從所述驅(qū)動軸的所述縱向軸線 分叉的一個或一個以上軸線彎曲時產(chǎn)生大致相等的彎曲剛度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的驅(qū)動機構(gòu)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)包含 至少部分地環(huán)繞所述第一驅(qū)動軸且附接到所述驅(qū)動組合件的框架的外殼，其中所述外殼經(jīng) 配置以不相對于所述第一驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，使得所述第二組合件扭矩包含通過所述外殼施加到 所述驅(qū)動組合件的非驅(qū)動扭矩。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的驅(qū)動機構(gòu)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)包含 多個驅(qū)動軸，所述多個驅(qū)動軸經(jīng)配置以與所述驅(qū)動組合件嚙合。
10.一種系統(tǒng)，其包括可推進裝置；及驅(qū)動機構(gòu)，其經(jīng)配置以提供所述可推進裝置的向前或向后前進中的至少一者，所述驅(qū) 動機構(gòu)包含，驅(qū)動組合件，其包含從動元件；第一驅(qū)動軸，其經(jīng)配置以與所述驅(qū)動組合件嚙合，所述第一驅(qū)動軸經(jīng)配置以沿第一方 向旋轉(zhuǎn)，且使第一組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第一驅(qū)動扭矩與所述從動元件相 關(guān)；及扭矩調(diào)整機構(gòu)，其與所述驅(qū)動組合件以操作方式嚙合，且經(jīng)配置以使在方向上與所述 第一組合件扭矩相反的第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)包含第二驅(qū)動軸，其經(jīng)配置 以沿與所述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)，且使第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)， 并使第二驅(qū)動扭矩與所述從動元件相關(guān)；及惰齒輪，其經(jīng)配置以與所述從動元件耦合，所述 惰齒輪經(jīng)配置以與所述第一驅(qū)動軸或所述第二驅(qū)動軸中的一者連通以使所述驅(qū)動扭矩的 旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)橄喾?，借此提供用于與所述從動元件相關(guān)的單向驅(qū)動扭矩。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其進一步包含耦合到所述第一及第二驅(qū)動軸且經(jīng)配 置以向每一驅(qū)動軸施加相等或大約相等的扭矩量值的電控制單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其進一步包含具有用以將輸入遞送到電機控制電路 或軟件的旋轉(zhuǎn)控制輸入機構(gòu)的電控制單元，所述輸入包含用以同時控制包含所述第一及第 二驅(qū)動扭矩的凈值的所需的推進驅(qū)動扭矩量值，及包含所述第一及第二組合件扭矩的凈值 的所述可推進裝置的所需的旋轉(zhuǎn)的指令。
14.根據(jù)權(quán)利要求10到13中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)包含第 二驅(qū)動軸，所述第二驅(qū)動軸經(jīng)配置以沿與所述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)，且使所述第 二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第二驅(qū)動扭矩與所述從動元件相關(guān)，且其中所述第一驅(qū)動軸或所述第二驅(qū)動軸中的一者的和所述第一與第二驅(qū)動軸之間的 嚙合間隔開的一部分，與所述從動元件嚙合，以使所述第一及第二驅(qū)動扭矩與所述從動元 件單向相關(guān)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其進一步包含耦合到所述第一及第二驅(qū)動軸且經(jīng)配 置以向每一驅(qū)動軸施加相等或約相等的扭矩量值的電控制單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其進一步包含具有用以將輸入遞送到電機控制電路 或軟件的旋轉(zhuǎn)控制輸入機構(gòu)的電控制單元，所述輸入包含用以同時控制包含所述第一及第 二驅(qū)動扭矩的凈值的所需要的推進驅(qū)動扭矩量值及包含所述第一及第二組合件扭矩的凈 值的所述可推進裝置的所需要的旋轉(zhuǎn)的指令。
17.根據(jù)權(quán)利要求10到16中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述扭矩調(diào)整機構(gòu)包含至 少部分地環(huán)繞所述第一驅(qū)動軸且附接到所述驅(qū)動組合件的框架的外殼，其中所述外殼經(jīng)配 置以不相對于所述第一驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，使得所述第二組合件扭矩包含通過所述外殼施加到所 述驅(qū)動組合件的非驅(qū)動扭矩。
18. 一種方法，其包括使第一驅(qū)動軸沿第一方向旋轉(zhuǎn)，且借此向驅(qū)動組合件的從動元件施加第一驅(qū)動扭矩， 并向所述驅(qū)動組合件施加第一組合件扭矩；及通過扭矩調(diào)整機構(gòu)施加第二方向相反的組合件扭矩，所述扭矩調(diào)整機構(gòu)與所述驅(qū)動組 合件以操作方式嚙合，且經(jīng)配置以使所述第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中通過所述扭矩調(diào)整機構(gòu)施加所述第二方向相反 的組合件扭矩包含使用第二驅(qū)動軸，其經(jīng)配置以沿與所述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)， 且使所述第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)，并使第二驅(qū)動扭矩與所述從動元件相 關(guān)；及惰齒輪，其經(jīng)配置以與所述從動元件耦合，所述惰齒輪經(jīng)配置以與所述第一驅(qū)動軸或 所述第二驅(qū)動軸中的一者連通，以使所述驅(qū)動扭矩的旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)橄喾矗璐颂峁┯糜谂c 所述從動元件相關(guān)的單向驅(qū)動扭矩。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中通過所述扭矩調(diào)整機構(gòu)施加所述第二方向相反 的組合件扭矩包含使用第二驅(qū)動軸，所述第二驅(qū)動軸經(jīng)配置以沿與所述第一方向相反的第 二方向旋轉(zhuǎn)，且使所述第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)，并使第二驅(qū)動扭矩與所述 從動元件相關(guān)，且其中使所述第一驅(qū)動軸或所述第二驅(qū)動軸中的一者的和所述第一與第二驅(qū)動軸之間 的嚙合間隔開的一部分，與所述從動元件嚙合，以使所述第一及第二驅(qū)動扭矩與所述從動 元件單向相關(guān)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18到20中任一權(quán)利要求所述的方法，其中通過所述扭矩調(diào)整機構(gòu)施 加所述第二方向相反的組合件扭矩包含，使用至少部分地環(huán)繞所述第一驅(qū)動軸且附接到所 述驅(qū)動組合件的框架的外殼，其中所述外殼經(jīng)配置以不相對于所述第一驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，使得 所述第二組合件扭矩包含通過所述外殼施加到所述驅(qū)動組合件的非驅(qū)動扭矩。
22.根據(jù)權(quán)利要求18到20中任一權(quán)利要求所述的方法，其中使用所述扭矩調(diào)整機構(gòu)來 控制通過所述第一及第二組合件扭矩施加至所述驅(qū)動組合件的外部旋轉(zhuǎn)組合件扭矩，以便 使用傳遞到所述驅(qū)動組合件的外部旋轉(zhuǎn)扭矩來至少部分地控制所述驅(qū)動組合件的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動機構(gòu)，其包含驅(qū)動組合件，其包含從動元件；第一驅(qū)動軸，其經(jīng)配置以與所述驅(qū)動組合件嚙合，所述第一驅(qū)動軸經(jīng)配置以沿第一方向旋轉(zhuǎn)且使第一組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)并使第一驅(qū)動扭矩與所述從動元件相關(guān)；及扭矩調(diào)整機構(gòu)，其與所述驅(qū)動組合件以操作方式嚙合且經(jīng)配置以使在方向上與所述第一組合件扭矩相反的第二組合件扭矩與所述驅(qū)動組合件相關(guān)。
文檔編號G02B23/24GK102006814SQ200980113017
公開日2011年4月6日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者約翰·J·艾倫, 蒂莫西·P·謝里登 申請人:富士膠片株式會社