可彎轉(zhuǎn)可伸縮的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可彎轉(zhuǎn)可伸縮的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)。該連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)包括：遠端結(jié)構(gòu)體、近端結(jié)構(gòu)體，以及中部連接體。遠端結(jié)構(gòu)體包括遠端間隔體、遠端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨以及遠端運動鏈。近端結(jié)構(gòu)體包括近端間隔體、近端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨。其中，遠端結(jié)構(gòu)體經(jīng)由中部連接體與近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)骨一端固定于近端鎖緊盤，依次穿過近端間隔盤、中部連接體、遠端間隔盤，并固定于遠端鎖緊盤，使得當(dāng)驅(qū)動近端結(jié)構(gòu)體朝向任意方向彎轉(zhuǎn)和/或伸縮時，遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地朝向相反的方向彎轉(zhuǎn)和/或伸縮。本發(fā)明的連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)以極其簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了朝向任意方向的彎轉(zhuǎn)和/或伸縮，具有非常廣泛的用途。
【專利說明】可彎轉(zhuǎn)可伸縮的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械、工業(yè)自動化等領(lǐng)域，具體涉及用于醫(yī)療器械、工業(yè)自動化設(shè)備等的可彎轉(zhuǎn)可伸縮的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的可彎轉(zhuǎn)的機械結(jié)構(gòu)中，可控彎轉(zhuǎn)運動基本是通過相互鉸接的兩個剛性或柔性連桿通過在鉸接關(guān)節(jié)處的相對轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。通過此種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多個獨立彎轉(zhuǎn)運動的串聯(lián)時，由于傳動布置的困難，一般需要在每個鉸接關(guān)節(jié)處安裝驅(qū)動單元(如電機、液壓頂桿等)；因而遠端驅(qū)動單元成為了近端驅(qū)動單元的負載，這會使得此種功能的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)相對繁復(fù)、尺寸相對較大。
[0003]在醫(yī)療手術(shù)或工業(yè)深腔檢測等場合中，需要以極小外圍尺寸構(gòu)造多自由度多彎轉(zhuǎn)功能的器械，尤其在用于病人的微創(chuàng)手術(shù)或工業(yè)深腔檢測中，前述通過相互鉸接方式實現(xiàn)串聯(lián)的機械結(jié)構(gòu)的方案顯現(xiàn)出了諸多難以克服的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是發(fā)明一種機械結(jié)構(gòu)，該機械結(jié)構(gòu)可延接可彎轉(zhuǎn)可伸縮，可承受一定負載(扭矩、外力等)，能以極精簡的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多自由度的遠端靈活操作。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:
[0006]遠端結(jié)構(gòu)體，所述遠端結(jié)構(gòu)體包括遠端間隔盤、遠端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨；
[0007]近端結(jié)構(gòu)體，所述近端結(jié)構(gòu)體包括近端間隔盤、近端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨，且所述遠端結(jié)構(gòu)體上的結(jié)構(gòu)骨與所述近端結(jié)構(gòu)體上的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)骨固定連接或者為同一根結(jié)構(gòu)骨；以及
[0008]中部連接體，所述中部連接體包括管道固定板和管道；
[0009]其中，所述遠端結(jié)構(gòu)體經(jīng)由所述中部連接體與所述近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)骨一端固定于近端鎖緊盤，依次穿過近端間隔盤、中部連接體、遠端間隔盤，另一端固定于遠端鎖緊盤，使得當(dāng)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體朝向任意方向彎轉(zhuǎn)時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地朝向相反的方向彎轉(zhuǎn)，或者，當(dāng)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體伸長或縮短時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地縮短或伸長。
[0010]本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，所述遠端結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)骨和所述近端結(jié)構(gòu)體的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)骨為同一根結(jié)構(gòu)骨，且所述結(jié)構(gòu)骨長度可測量、可估算或恒定。
[0011]本發(fā)明還提供了另一種柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:
[0012]遠端結(jié)構(gòu)體，所述遠端結(jié)構(gòu)體包括遠端間隔盤、遠端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨；
[0013]近端結(jié)構(gòu)體，所述近端結(jié)構(gòu)體包括近端間隔盤、近端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨，且所述遠端結(jié)構(gòu)體上的結(jié)構(gòu)骨與所述近端結(jié)構(gòu)體上的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)骨固定連接或者為同一根結(jié)構(gòu)骨；
[0014]中部連接體，所述中部連接體包括管道固定板和管道；以及
[0015]驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體運動，所述驅(qū)動機構(gòu)由驅(qū)動鎖緊盤、驅(qū)動間隔盤、驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨和驅(qū)動固定盤組成，所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨一端固定在所述驅(qū)動鎖緊盤上，并依次穿過所述驅(qū)動間隔盤和驅(qū)動固定盤；
[0016]其中，所述遠端結(jié)構(gòu)體經(jīng)由所述中部連接體與所述近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)骨一端固定于近端鎖緊盤，依次穿過近端間隔盤、中部連接體、遠端間隔盤，另一端固定于遠端鎖緊盤；
[0017]所述驅(qū)動機構(gòu)與所述近端結(jié)構(gòu)體連接，使得驅(qū)動所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨時，所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體朝向任意方向彎轉(zhuǎn)，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地朝向相反的方向彎轉(zhuǎn)，或者，所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體伸長或縮短，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地縮短或伸長。
[0018]本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述遠端結(jié)構(gòu)體和所述近端結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)骨由彈性細桿或者彈性細管構(gòu)成，所述遠端鎖緊盤與所述遠端間隔盤、所述近端鎖緊盤與所述近端間隔盤分別具有相同的通孔布置，且均為剛性盤狀結(jié)構(gòu)。
[0019]本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述近端間隔盤之間以及近端間隔盤和近端鎖緊盤之間保持一定距離，且所述近端間隔盤作用為限定結(jié)構(gòu)骨的位置以及防止結(jié)構(gòu)骨在受到推力時失穩(wěn)。
[0020]本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述遠端間隔盤之間以及遠端間隔盤和遠端鎖緊盤之間保持一定距離，且所述遠端間隔盤作用為限定結(jié)構(gòu)骨的位置以及防止結(jié)構(gòu)骨在受到推力時失穩(wěn)。
[0021]本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述中部連接體由三根以上管道和2個以上管道固定板構(gòu)成，且所述連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨貫穿所述管道，一端伸至所述遠端結(jié)構(gòu)體內(nèi)，穿過所述遠端間隔盤固定于所述遠端鎖緊盤上，另一端伸至所述近端結(jié)構(gòu)體內(nèi)，穿過所述近端間隔盤固定于所述近端鎖緊盤上。
[0022]本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)延接有2節(jié)以上近端結(jié)構(gòu)體和2節(jié)以上遠端結(jié)構(gòu)體以獲得更高的運動靈活性。
[0023]本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述中部連接體具有兩個管道固定板，所述管道的兩端分別固定在兩個管道固定板上，且連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的近端結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)骨可依次穿過兩個管道固定板中的一個、管道，以及另一個管道固定板，然后進入遠端結(jié)構(gòu)體。
[0024]本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述近端結(jié)構(gòu)體具有一個近端鎖緊盤、多個近端間隔盤；所述遠端結(jié)構(gòu)體具有一個遠端鎖緊盤、多個遠端間隔盤；所述近端結(jié)構(gòu)體和所述遠端結(jié)構(gòu)體共用多根結(jié)構(gòu)骨，結(jié)構(gòu)骨的長度可測量、可估算或恒定；以及所述結(jié)構(gòu)骨一端固定于所述遠端鎖緊盤，并依次穿過所述遠端間隔盤、所述中部連接體，以及所述近端間隔盤，然后固定于所述近端鎖緊盤，使得所述近端結(jié)構(gòu)體被驅(qū)動朝向任意方向彎轉(zhuǎn)和/或伸縮時，所述遠端結(jié)構(gòu)體朝向相反的方向彎轉(zhuǎn)和/或伸縮。
[0025]本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述近端結(jié)構(gòu)體的近端鎖緊盤為環(huán)狀，在環(huán)的外周側(cè)上設(shè)有多個沿徑向的驅(qū)動連接孔，用于將所述近端結(jié)構(gòu)體連接到驅(qū)動機構(gòu)上。
[0026]本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述結(jié)構(gòu)骨的彈性細桿或者彈性細管構(gòu)成，其數(shù)量大于或等于3根。
[0027]本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，驅(qū)動機構(gòu)具有一個驅(qū)動鎖緊盤、多個驅(qū)動間隔盤、多根驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨，以及一個驅(qū)動固定盤，所述驅(qū)動鎖緊盤與所述近端結(jié)構(gòu)體的近端鎖緊盤固定連接，所述驅(qū)動固定盤與所述中部連接體的固定板固定連接，使得當(dāng)驅(qū)動所述驅(qū)動機構(gòu)朝向任意方向彎轉(zhuǎn)和/或伸縮時，所述近端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地朝向任意方向彎轉(zhuǎn)和
/或伸縮。
[0028]本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨由彈性細桿或者彈性細管構(gòu)成，其數(shù)量大于或等于3根，并由人工或由自動控制的機電系統(tǒng)實現(xiàn)相應(yīng)推、拉運動。
[0029]本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，驅(qū)動機構(gòu)延接成為多節(jié)驅(qū)動機構(gòu)以實現(xiàn)對延接有多節(jié)近端結(jié)構(gòu)體和遠端結(jié)構(gòu)體的連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的驅(qū)動。
[0030]優(yōu)選地，所述近端間隔盤和所述遠端間隔盤為環(huán)狀，在環(huán)上設(shè)有多個供結(jié)構(gòu)骨穿過結(jié)構(gòu)骨孔。
[0031]優(yōu)選地，所述中部連接體的臨靠所述近端結(jié)構(gòu)體的管道固定板的外周側(cè)上設(shè)有多個沿徑向的驅(qū)動連接孔，用于與驅(qū)動機構(gòu)連接。
[0032]優(yōu)選地，所述的管道為任意形狀、剛性或柔性，但其長度須可測量、可估算或恒定。
[0033]本發(fā)明還提供了另一種柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:
[0034]遠端結(jié)構(gòu)體，所述遠端結(jié)構(gòu)體包括遠端間隔盤、遠端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨；
[0035]近端結(jié)構(gòu)體，所述近端結(jié)構(gòu)體包括近端間隔盤、近端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨，且所述遠端結(jié)構(gòu)體上的結(jié)構(gòu)骨與所述近端結(jié)構(gòu)體上的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)骨固定連接或者為同一根結(jié)構(gòu)骨；以及
[0036]中部連接體，所述中部連接體包括兩個以上固定板，所述固定板上設(shè)有多個供結(jié)構(gòu)骨穿過的孔；
[0037]其中，所述遠端結(jié)構(gòu)體經(jīng)由所述中部連接體與所述近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)骨一端固定于近端鎖緊盤，依次穿過近端間隔盤、中部連接體、遠端間隔盤，另一端固定于遠端鎖緊盤，使得當(dāng)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體朝向任意方向彎轉(zhuǎn)時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地朝向相反的方向彎轉(zhuǎn)，或者，當(dāng)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體伸長或縮短時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地縮短或伸長。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，包括:
[0039]遠端結(jié)構(gòu)體，所述遠端結(jié)構(gòu)體包括遠端間隔體、遠端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨；
[0040]遠端運動鏈，所述遠端運動鏈內(nèi)置于所述遠端結(jié)構(gòu)體內(nèi)并用于改變遠端結(jié)構(gòu)體剛度，且所述遠端運動鏈與所述遠端結(jié)構(gòu)體保持運動相容性；
[0041]近端結(jié)構(gòu)體，所述近端結(jié)構(gòu)體包括近端間隔體、近端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨，且所述遠端結(jié)構(gòu)體上的結(jié)構(gòu)骨與所述近端結(jié)構(gòu)體上的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)骨固定連接或者為同一根結(jié)構(gòu)骨；以及
[0042]中部連接體，所述中部連接體包括管道固定板和管道；
[0043]其中，所述遠端結(jié)構(gòu)體經(jīng)由所述中部連接體與所述近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)骨一端固定于近端鎖緊盤，依次穿過近端間隔體、中部連接體、遠端間隔體，另一端固定于遠端鎖緊盤，使得當(dāng)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體朝向任意方向彎轉(zhuǎn)時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地朝向相反的方向彎轉(zhuǎn)，或者，當(dāng)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體伸長或縮短時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地縮短或伸長。
[0044]—優(yōu)選實施例中，所述遠端結(jié)構(gòu)體和所述近端結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)骨由彈性細桿或者彈性細管構(gòu)成。
[0045]優(yōu)選地，遠端間隔體和近端間隔體分別由多個遠端間隔盤和多個近端間隔盤構(gòu)成，所述遠端鎖緊盤與所述遠端間隔盤、所述近端鎖緊盤與所述近端間隔盤分別具有相同的通孔布置，其均為剛性盤狀結(jié)構(gòu)。
[0046]—優(yōu)選實施例中，所述中部連接體由三根以上管道和2個以上管道固定板構(gòu)成，且所述連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨貫穿所述管道，一端伸至所述遠端結(jié)構(gòu)體內(nèi)，穿過所述遠端間隔體固定于所述遠端鎖緊盤上，另一端伸至所述近端結(jié)構(gòu)體內(nèi)，穿過所述近端間隔體固定于所述近端鎖緊盤上。
[0047]一優(yōu)選實施例中，柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)還包括驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)由驅(qū)動鎖緊盤、驅(qū)動間隔盤、驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨和驅(qū)動固定盤組成，所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨一端固定在所述驅(qū)動鎖緊盤上，并依次穿過所述驅(qū)動間隔盤和驅(qū)動固定盤；所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨由彈性細桿或者彈性細管構(gòu)成，其數(shù)量大于或等于3根，并由人工或由自動控制的機電系統(tǒng)實現(xiàn)相應(yīng)推、拉運動；以及所述驅(qū)動機構(gòu)與所述近端結(jié)構(gòu)體連接，使得驅(qū)動所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨時，所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體朝向任意方向彎轉(zhuǎn)，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地朝向相反的方向彎轉(zhuǎn)，或者，所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體伸長或縮短，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地縮短或伸長。
[0048]一優(yōu)選實施例中，所述遠端間隔體和所述近端間隔體是波紋管或螺旋彈簧或由多個間隔盤構(gòu)成，所述波紋管和所述螺旋彈簧上以及所述間隔盤設(shè)有供所述結(jié)構(gòu)骨穿過的孔。
[0049]一優(yōu)選實施例中，所述中部連接體上還設(shè)有保持環(huán)，用于將所述中部連接體的固定管道分成多束。
[0050]—優(yōu)選實施例中，所述遠端運動鏈由六個以上構(gòu)件組成，第一構(gòu)件的一端固定于遠端鎖緊盤或管道固定板上，另一端與第二個構(gòu)件的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第一旋轉(zhuǎn)接頭；第二個構(gòu)件的另一端與第三構(gòu)件的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第二旋轉(zhuǎn)接頭；第三構(gòu)件的另一端可伸縮地連接于第四構(gòu)件的一端構(gòu)成伸縮接頭；第四構(gòu)件的另一端與第五構(gòu)件的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第三旋轉(zhuǎn)接頭；第五構(gòu)件的另一端與第六構(gòu)件的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第四旋轉(zhuǎn)接頭，第六構(gòu)件的另一端固定于遠端鎖緊盤上，或者第六個構(gòu)件連接于第七個構(gòu)件，且最后一個構(gòu)件固定于遠端鎖緊盤上，各旋轉(zhuǎn)接頭和伸縮接頭的設(shè)置使得遠端運動鏈與遠端結(jié)構(gòu)體保持運動相容性，從而能夠隨所述遠端結(jié)構(gòu)體朝向各個方向彎轉(zhuǎn)和伸縮。
[0051]另一優(yōu)選實施例中，遠端運動鏈可包括連桿一、連桿二、連桿三以及設(shè)置在連桿一與管道固定板或遠端鎖緊盤之間的旋轉(zhuǎn)接頭、設(shè)置在連桿一與連桿二之間的伸縮接頭、設(shè)置在連桿二和連桿三之間的旋轉(zhuǎn)接頭，設(shè)置在連桿三與遠端鎖緊盤之間的旋轉(zhuǎn)接頭。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，包括:
[0053]遠端結(jié)構(gòu)體，所述遠端結(jié)構(gòu)體包括遠端間隔體、遠端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨；
[0054]遠端運動鏈，所述遠端運動鏈內(nèi)置于所述遠端結(jié)構(gòu)體內(nèi)并用于改變遠端結(jié)構(gòu)體剛度，且所述遠端運動鏈與所述遠端結(jié)構(gòu)體保持運動相容性；
[0055]近端結(jié)構(gòu)體，所述近端結(jié)構(gòu)體包括近端間隔體、近端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨，且所述遠端結(jié)構(gòu)體上的結(jié)構(gòu)骨與所述近端結(jié)構(gòu)體上的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)骨固定連接或者為同一根結(jié)構(gòu)骨；
[0056]中部連接體，所述中部連接體包括管道固定板和管道；以及
[0057]驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)內(nèi)置于所述近端結(jié)構(gòu)體內(nèi)；
[0058]其中，所述遠端結(jié)構(gòu)體經(jīng)由所述中部連接體與所述近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)骨一端固定于近端鎖緊盤，依次穿過近端間隔體、中部連接體、遠端間隔體，另一端固定于遠端鎖緊盤，使得當(dāng)所述近端結(jié)構(gòu)體在所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下朝向任意方向彎轉(zhuǎn)時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地朝向相反的方向彎轉(zhuǎn)，或者，當(dāng)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體伸長或縮短時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地縮短或伸長。
[0059]一優(yōu)選實施例中，所述驅(qū)動機構(gòu)由多根連桿，以及設(shè)置在連桿之間和連桿與近端鎖緊盤之間的伸縮接頭以及旋轉(zhuǎn)接頭構(gòu)成，所述伸縮接頭能夠驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體作伸縮運行，而所述旋轉(zhuǎn)接頭能夠驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體作彎轉(zhuǎn)運動。
[0060]一優(yōu)選實施例中，所述驅(qū)動機構(gòu)包括連桿一、連桿二、連桿三以及設(shè)置在所述連桿一與管道固定板之間的旋轉(zhuǎn)接頭、設(shè)置在連桿一與連桿二之間的伸縮接頭、設(shè)置在連桿二和連桿三之間的旋轉(zhuǎn)接頭，設(shè)置在連桿三與近端鎖緊盤之間的旋轉(zhuǎn)接頭，其中設(shè)置在連桿三與近端鎖緊盤之間的旋轉(zhuǎn)接頭為被動旋轉(zhuǎn)接頭，其余旋轉(zhuǎn)接頭和伸縮為主動接頭，所述旋轉(zhuǎn)接頭和所述伸縮接頭均由電機帶動運動，從而帶動所述近端結(jié)構(gòu)體作彎轉(zhuǎn)運動和/或伸縮運動。本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)以非常簡單、緊湊的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了在近端操作而控制遠端機構(gòu)朝向任意方向的彎轉(zhuǎn)和/或伸縮，在醫(yī)療領(lǐng)域，工業(yè)自動化設(shè)備方面具有非常廣泛的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]圖1是本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的第一實施例的立體圖；
[0062]圖2是本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的第一實施例的一個變形例的立體圖；
[0063]圖3是本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的第一實施例的另一變形例的立體圖；
[0064]圖4a_4b是本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的第一實施例的又一變形例的立體圖，其中圖4b是圖4a中A部分的局部放大圖；
[0065]圖5是本發(fā)明的連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0066]圖6是本發(fā)明的圓環(huán)形截面連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)裝配至驅(qū)動機構(gòu)后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0067]圖7是本發(fā)明的方環(huán)形截面連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)裝配至驅(qū)動機構(gòu)后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0068]圖8是本發(fā)明的非完整環(huán)形截面連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)裝配至驅(qū)動機構(gòu)后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0069]圖9是本發(fā)明的中部束縛的環(huán)形截面連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)裝配至驅(qū)動機構(gòu)后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0070]圖10是本發(fā)明的環(huán)形截面兩節(jié)連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0071]圖1la和Ilb是本發(fā)明的環(huán)形截面兩節(jié)連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的另一結(jié)構(gòu)示意圖,其中圖1lb是圖1la中B部分的局部放大圖；
[0072]圖12是本發(fā)明的連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)兩節(jié)驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0073]圖13是本發(fā)明的環(huán)形截面兩節(jié)連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)裝配至兩節(jié)驅(qū)動機構(gòu)后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0074]圖14是本發(fā)明的另一環(huán)形截面兩節(jié)連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)裝配至兩節(jié)驅(qū)動機構(gòu)后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0075]圖15是本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的第三實施例的立體圖；
[0076]圖16是圖15中的遠端結(jié)構(gòu)體的立體圖；
[0077]圖17a和17b分別是示出用于替代遠端結(jié)構(gòu)體和近端結(jié)構(gòu)體中的間隔盤的一實施例的立體圖和剖視圖；
[0078]圖18是示出用于替代遠端結(jié)構(gòu)體和近端結(jié)構(gòu)體中的間隔盤的另一實施例的立體圖；以及
[0079]圖19是本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)的另一實施例的立體圖。【具體實施方式】
[0080]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點。應(yīng)理解的是，附圖所示的實施例并不是對本發(fā)明范圍的限制，而只是為了說明本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)精神。說明書中，相同的附圖標記表示相同或相似的部件。
[0081]本發(fā)明提出了一種可延接可彎轉(zhuǎn)可伸縮的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)可控的彎轉(zhuǎn)及伸縮運動，并具有一定的負載承受能力，還可通過延接的方式實現(xiàn)多個彎轉(zhuǎn)、伸縮運動的串聯(lián)。該機械結(jié)構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)可與柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)分離，從而實現(xiàn)驅(qū)動機構(gòu)可更換且一副驅(qū)動機構(gòu)可驅(qū)動多副該柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)。
[0082]具體來說，該柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)由一個遠端結(jié)構(gòu)體、一個近端結(jié)構(gòu)體和中部連接體組成。遠端結(jié)構(gòu)體經(jīng)由中部連接體與近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)。遠端結(jié)構(gòu)體由遠端間隔盤、遠端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨組成。近端結(jié)構(gòu)體由近端間隔盤、近端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨組成。中部連接體則由管道(較佳地是剛性管道)和管道固定板組成。
[0083]驅(qū)動機構(gòu)可與近端結(jié)構(gòu)體連接并可驅(qū)動近端結(jié)構(gòu)體，在驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下，近端結(jié)構(gòu)體可朝向任意方向彎轉(zhuǎn)和/或伸縮，并由此帶動遠端結(jié)構(gòu)體朝向任意方向彎轉(zhuǎn)和/或伸縮。
[0084]遠端結(jié)構(gòu)體內(nèi)結(jié)構(gòu)骨由彈性細桿或者彈性細管構(gòu)成，能夠承受拉力或推力，其數(shù)量和分布可根據(jù)需求設(shè)定。遠端鎖緊盤和遠端間隔盤為剛性盤狀結(jié)構(gòu)，具有相同的通孔布置，遠端間隔盤上孔徑略大于結(jié)構(gòu)骨外徑以保證結(jié)構(gòu)骨能夠從中自由穿過，而遠端鎖緊盤上孔徑則部分或全部略小于結(jié)構(gòu)骨外徑，使得部分或全部結(jié)構(gòu)骨無法相對于鎖緊盤滑動，或者也可通過另外的鎖緊裝置將部分或全部結(jié)構(gòu)骨鎖緊在遠端鎖緊盤上。遠端鎖緊盤和遠端間隔盤的形狀及其上孔的布置均可根據(jù)設(shè)計需求制定(一簡單實例為遠端鎖緊盤和遠端間隔盤均為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，沿圓周方向均勻分布若干個通孔)。間隔盤之間以及間隔盤和鎖緊盤之間保持一定距離，間隔盤所發(fā)揮作用為限定結(jié)構(gòu)骨的位置以及防止結(jié)構(gòu)骨在受到推力時失穩(wěn)。
[0085]近端結(jié)構(gòu)體內(nèi)結(jié)構(gòu)骨亦由彈性細桿或者彈性細管構(gòu)成，能夠承受拉力或推力，其數(shù)量可根據(jù)需求設(shè)定。近端鎖緊盤和近端間隔盤為剛性盤狀結(jié)構(gòu)，具有相同的通孔布置，近端間隔盤上孔徑略大于結(jié)構(gòu)骨外徑以保證結(jié)構(gòu)骨能夠從中自由穿過，而近端鎖緊盤上孔徑則部分或全部略小于結(jié)構(gòu)骨外徑，使得部分或全部結(jié)構(gòu)骨無法相對于鎖緊盤滑動。近端鎖緊盤和近端間隔盤的形狀及其上孔的布置均可根據(jù)設(shè)計需求設(shè)定(一簡單實例為近端鎖緊盤和近端間隔盤均為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，沿圓周方向均勻分布若干個通孔)。近端結(jié)構(gòu)體的間隔盤之間以及間隔盤和鎖緊盤之間保持一定距離，間隔盤所發(fā)揮作用為限定結(jié)構(gòu)骨的位置以及防止結(jié)構(gòu)骨在受到推力時失穩(wěn)。
[0086]中部連接體內(nèi)管道由兩片或兩片以上管道固定板固定，管道的形狀、指向、長度、彎曲情況、偏移情況均可任意設(shè)定。管道的數(shù)量可根據(jù)遠端結(jié)構(gòu)骨和近端結(jié)構(gòu)骨的數(shù)量設(shè)定。連續(xù)體結(jié)構(gòu)骨貫穿中部連接體中的管道；一端伸至遠端結(jié)構(gòu)體內(nèi)，穿過遠端間隔板固定于遠端鎖緊盤上；另一端伸至近端結(jié)構(gòu)體內(nèi)，穿過近端間隔板固定于近端鎖緊盤上。
[0087]當(dāng)中部連接體保持固定時，由于各結(jié)構(gòu)骨長度可測量、可估算或恒定，彎轉(zhuǎn)近端結(jié)構(gòu)體將使得遠端結(jié)構(gòu)體向相反方向彎轉(zhuǎn)，遠端結(jié)構(gòu)體的任意彎轉(zhuǎn)總可以通過近端結(jié)構(gòu)體的相應(yīng)彎轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。近端結(jié)構(gòu)體還可以通過驅(qū)動使得其長度增加，遠端結(jié)構(gòu)體的長度會則相應(yīng)縮短，反之亦然。總之，遠端結(jié)構(gòu)體向任意方向的彎轉(zhuǎn)和伸縮，均可由近端結(jié)構(gòu)體的相應(yīng)驅(qū)動來實現(xiàn)。遠端結(jié)構(gòu)體在外圍尺寸上可以比近端結(jié)構(gòu)體大、小或者近似，以適應(yīng)不同運動場合的性能需要。
[0088]此種柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)可依次延接成為多節(jié)連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，即可依次延接有多節(jié)近端結(jié)構(gòu)體和/或多節(jié)遠端結(jié)構(gòu)體。例如可依次延接有兩個近端結(jié)構(gòu)體和兩個遠端結(jié)構(gòu)體，其中，中間的近端結(jié)構(gòu)體和遠端結(jié)構(gòu)體構(gòu)成一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，而位于兩端的近端結(jié)構(gòu)體與遠端結(jié)構(gòu)體構(gòu)成二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，一號和二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)共用一個中部連接體。二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨先與二號連續(xù)體遠端鎖緊盤固連，穿過二號連續(xù)體遠端間隔盤，再依次穿過一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的遠端結(jié)構(gòu)體、共用的中部連接體中的管道和一號連續(xù)體的近端結(jié)構(gòu)體，穿過二號連續(xù)體近端間隔盤，固連至二號連續(xù)體近端鎖緊盤上。若一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)骨為細管，二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)骨可同心穿過一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨而連接至二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的遠端結(jié)構(gòu)體和近端結(jié)構(gòu)體內(nèi)。二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨亦可不與一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)構(gòu)成相對運動關(guān)系而直接穿過共用的中部連接體并連接至二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的遠端結(jié)構(gòu)體和近端結(jié)構(gòu)體內(nèi)。兩節(jié)連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的遠端結(jié)構(gòu)體的任意彎轉(zhuǎn)和伸縮，均可通過驅(qū)動這兩節(jié)連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的近端結(jié)構(gòu)體來實現(xiàn)。同理可延接多個連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)多個彎轉(zhuǎn)和伸縮運動的串聯(lián)，以獲得更高的運動靈活性。高強度的結(jié)構(gòu)骨(例如用鎳鈦合金或不銹鋼構(gòu)成)能使得此結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)靈活運動的同時具有承受負載的能力，此能力由連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)中各結(jié)構(gòu)骨的直徑、材料、根數(shù)、分布和長度等因素決定，此能力亦可通過控制連續(xù)體中結(jié)構(gòu)骨和間隔盤的相關(guān)參數(shù)進行調(diào)整，可實現(xiàn)具有很高的負載承載能力或者較低的負載承載能力但更易于在外力條件下被動變形以適應(yīng)周圍環(huán)境。
[0089]上述的用于對此種連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)進行驅(qū)動的驅(qū)動機構(gòu)中，驅(qū)動機構(gòu)可與該連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)分離，從而實現(xiàn)驅(qū)動機構(gòu)可更換并一副驅(qū)動機構(gòu)可驅(qū)動多副連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)。驅(qū)動機構(gòu)由驅(qū)動鎖緊盤、驅(qū)動間隔盤、驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨和驅(qū)動固定盤組成。
[0090]驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨由彈性細桿或者彈性細管構(gòu)成，能夠承受拉力或推力，其數(shù)量須大于或等于3根，可由人工或由自動控制的機電系統(tǒng)以實現(xiàn)相應(yīng)推、拉運動。驅(qū)動鎖緊盤和驅(qū)動間隔盤為剛性結(jié)構(gòu)(形狀可為圓形或非圓形)，具有相同的通孔布置，驅(qū)動間隔盤上孔徑略大于驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨外徑以保證驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨能夠從中自由穿過，而驅(qū)動鎖緊盤上孔徑則部分或全部略小于驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨外徑，使得部分或全部驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨無法相對于驅(qū)動鎖緊盤滑動。
[0091]驅(qū)動鎖緊盤和驅(qū)動固定盤中有大通孔，可容連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的近端結(jié)構(gòu)體通過。驅(qū)動鎖緊盤和驅(qū)動固定盤還可通過插銷分別與連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)中的近端鎖緊盤和中部連接體的管道固定板相連。驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨的協(xié)同推拉驅(qū)動可實現(xiàn)驅(qū)動機構(gòu)的任意彎轉(zhuǎn)和伸縮，驅(qū)動機構(gòu)中驅(qū)動鎖緊盤的運動則帶動該連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)中近端鎖緊盤的運動，從而實現(xiàn)近端結(jié)構(gòu)體的任意彎轉(zhuǎn)和伸縮，最終實現(xiàn)遠端結(jié)構(gòu)體的彎轉(zhuǎn)和伸縮。[0092]驅(qū)動機構(gòu)亦可延接成為多節(jié)驅(qū)動機構(gòu)以實現(xiàn)對延接后的連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的驅(qū)動。例如，當(dāng)連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)延接有兩個近端結(jié)構(gòu)體和兩個遠端結(jié)構(gòu)體時，相應(yīng)地，可設(shè)有兩節(jié)驅(qū)動機構(gòu)。延接后，二號驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨固連于二號驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動鎖緊盤，在穿過二號驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動間隔盤后，穿過一號驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動鎖緊盤和驅(qū)動間隔盤，通過人工或機電驅(qū)動，實現(xiàn)二號驅(qū)動機構(gòu)的彎轉(zhuǎn)和伸縮，從而帶動二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的近端結(jié)構(gòu)體的彎轉(zhuǎn)和伸縮，并最終實現(xiàn)二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的遠端結(jié)構(gòu)體的彎轉(zhuǎn)和伸縮。
[0093]實施例1
[0094]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的第一實施例的立體圖。如圖1，柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)100由遠端結(jié)構(gòu)體1、中部連接體2和近端結(jié)構(gòu)體3組成。遠端結(jié)構(gòu)體I包括遠端鎖緊盤4、遠端間隔盤5和結(jié)構(gòu)骨6，中部連接體2包括管道固定板7、9和管道8，近端結(jié)構(gòu)體3包括近端間隔盤10、近端鎖緊盤11和結(jié)構(gòu)骨6。本實施例中，遠端結(jié)構(gòu)體I上的結(jié)構(gòu)骨6和近端結(jié)構(gòu)體上的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)骨6為同一根結(jié)構(gòu)骨，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，遠端結(jié)構(gòu)體I上的結(jié)構(gòu)骨與近端結(jié)構(gòu)體上的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)骨6也可以不是同一根結(jié)構(gòu)骨，而是通過各種連接結(jié)構(gòu)而固定連接在一起。結(jié)構(gòu)骨6鎖緊于遠端鎖緊盤4上，并穿過遠端間隔盤5、管道8、近端間隔盤10，鎖緊于近端鎖緊盤11上。結(jié)構(gòu)骨6在該連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)中長度可測量、可估算或保持恒定。近端鎖緊盤11和管道固定板9上設(shè)有用于與驅(qū)動機構(gòu)連接的插銷孔112和92。
[0095]具體來說，遠端結(jié)構(gòu)體I具有一個遠端鎖緊盤4、多個遠端間隔盤5和多根結(jié)構(gòu)骨
6。遠端間隔盤的數(shù)量根據(jù)所需要的遠端結(jié)構(gòu)體的長度來設(shè)定，而結(jié)構(gòu)骨的數(shù)量根據(jù)所需要實現(xiàn)的負載和柔順 性來設(shè)定，圖1中所示實施例中設(shè)有8根結(jié)構(gòu)骨6，但也可以是3、4、5、6…19、20…根等。結(jié)構(gòu)骨可以是彈性細桿或彈性細管。遠端鎖緊盤4和遠端間隔盤5可以具有任何合適的環(huán)形或半環(huán)形形狀。圖1所示的實施例中，遠端鎖緊盤4為圓環(huán)狀，其上設(shè)有多個用于鎖緊結(jié)構(gòu)骨6的結(jié)構(gòu)骨鎖緊孔41，結(jié)構(gòu)骨鎖緊孔41是直徑略小于結(jié)構(gòu)骨的直徑。遠端間隔盤5的形狀與遠端鎖緊盤4的形狀相同，而其上的結(jié)構(gòu)骨孔51的直徑略大于結(jié)構(gòu)骨6的直徑，由此允許結(jié)構(gòu)骨6自由地穿過遠端間隔盤5。在組裝時，可在結(jié)構(gòu)骨6表面和間隔盤5之間設(shè)置彈性套，或者在間隔盤5外周包裹一層彈性套，使得各間隔盤5始終均勻分布，同時允許結(jié)構(gòu)骨6能夠相對于間隔盤5滑動。
[0096]近端結(jié)構(gòu)體3具有一個近端鎖緊盤11、多個近端間隔盤10和多根結(jié)構(gòu)骨6。近端間隔盤的數(shù)量根據(jù)所需要的近端結(jié)構(gòu)體的長度來設(shè)定，而結(jié)構(gòu)骨的數(shù)量取決于遠端結(jié)構(gòu)體中結(jié)構(gòu)骨的數(shù)量，圖1中所示實施例中設(shè)有8根結(jié)構(gòu)骨6。近端鎖緊盤11和近端間隔盤10可以具有任何合適的環(huán)形或半環(huán)形形狀。圖1所示的實施例中，近端鎖緊盤11為圓環(huán)狀，其上設(shè)有用于固定結(jié)構(gòu)骨6的結(jié)構(gòu)骨固定孔111，可通過粘接、焊接，或過盈配合等將結(jié)構(gòu)骨6固定到結(jié)構(gòu)骨固定孔111中?；蛘撸部稍诮随i緊盤上設(shè)有夾持機構(gòu)，從而將結(jié)構(gòu)骨6夾持固定在近端鎖緊盤11上。在近端鎖緊盤11的外周側(cè)上還設(shè)有4個沿徑向的驅(qū)動連接孔112 (可根據(jù)需要設(shè)置合適數(shù)量的驅(qū)動連接孔112)，用于與驅(qū)動機構(gòu)連接，下文將更詳細說明。近端間隔盤10的形狀與近端鎖緊盤11的形狀基本相同，而其上的結(jié)構(gòu)骨孔101的直徑略大于結(jié)構(gòu)骨6的直徑，由此允許結(jié)構(gòu)骨6自由地穿過近端間隔盤10。在組裝時，可在結(jié)構(gòu)骨6表面和間隔盤10之間設(shè)置彈性套，或者在間隔盤10外周包裹一層彈性套，使得各間隔盤10始終均勻分布，同時允許結(jié)構(gòu)骨6能夠相對于間隔盤10滑動。[0097]中部連接體2包括與遠端結(jié)構(gòu)體I連接的管道固定板7、管道8，以及與近端結(jié)構(gòu)體3連接的管道固定板9。管道固定板7和管道固定板9可以是其上設(shè)有供管道8和結(jié)構(gòu)骨穿過的孔的任何合適的結(jié)構(gòu)。圖1所示的實施例中，管道固定板7為矩形板狀件，其中部設(shè)有供管道8穿過的以等角度間隔分布的8個通孔71。管道固定板9為圓環(huán)狀件，其上設(shè)有供管道8穿過的以等角度間隔分布的8個通孔91。在管道固定板9的外周側(cè)上還設(shè)有4個沿徑向的驅(qū)動連接孔92 (可根據(jù)需要設(shè)置合適數(shù)量的驅(qū)動連接孔92)，用于與驅(qū)動機構(gòu)連接。管道8的兩端通過焊接、連接，或過盈配合等分布與管道固定板7和管道固定板9上的通孔71、91連接。需要指出的是管道8的形狀、指向、長度、彎曲情況、偏移情況均可任意設(shè)定。如圖4a所示，管道8被束縛后所占用的截面面積甚至可小于遠端結(jié)構(gòu)體I或近端結(jié)構(gòu)體3，下文將更詳細說明。另外，若使用時，管道固定板7和管道固定板9被固定住的話，則可以取消管道8，而管道固定板7和管道固定板9上設(shè)有多個供結(jié)構(gòu)骨穿過的孔。
[0098]組裝完成后結(jié)構(gòu)骨6的一端固定于遠端鎖緊盤4上，依次穿過遠端間隔盤5、管道固定板7、管道8、管道固定板9，以及近端間隔盤10，最后鎖固于近端鎖緊盤11上。當(dāng)通過電機或人工來驅(qū)使驅(qū)動機構(gòu)(圖1中未示出)朝向任意方向彎轉(zhuǎn)和/或伸縮時，近端結(jié)構(gòu)體3相應(yīng)地實現(xiàn)了任意方向的彎轉(zhuǎn)和伸縮。且由于結(jié)構(gòu)骨6的長度可測量、可估算或恒定，近端結(jié)構(gòu)體在也相應(yīng)地實現(xiàn)了任意的彎轉(zhuǎn)和伸縮，下文將更詳細闡述。
[0099]圖2_4b示出根據(jù)本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的第一實施例的三個變型例。圖2所示的變形例與圖1所示的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的不同之處在于遠端結(jié)構(gòu)體的遠端鎖緊盤、遠端間隔盤，近端結(jié)構(gòu)體的間隔盤，以及中部連接體的管道固定的形狀。其中，遠端鎖緊盤4和遠端間隔盤5為方環(huán)狀，其截面為多邊形形狀，在多邊形的各邊上設(shè)有供結(jié)構(gòu)骨6穿過的結(jié)構(gòu)骨孔。中部連接體的管道固定9形狀為盤狀。
[0100]圖3所示的變形例與圖1所示的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的不同之處在于遠端結(jié)構(gòu)體的遠端鎖緊盤和遠端間隔盤的形狀。本實施例中，遠端鎖緊盤和遠端間隔盤的截面形狀為帶有缺口的環(huán)形或稱弧形。其余相同，在此不再詳述。
[0101]圖4a-4b所示的變形例與圖1所示的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的不同之處在于中部連接體的結(jié)構(gòu)。如圖4a和4b所示，中部連接體2可在圖1所示的實施例的基礎(chǔ)上從管道固定7出再延伸出一段距離，并相應(yīng)地增加多個管道固定盤81和一個管道固定板7a。由此，可延長中部連接體的長度并改變中部連接體的形狀以適用于不同的需求。可根據(jù)需要設(shè)置管道固定盤的形狀及其管道孔的排列來滿足各種不同需求。圖4a所示的實施例中，管道固定盤81為圓環(huán)狀，其上的管道孔的排列為4行4列。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可根據(jù)需要設(shè)計任意形狀的管道固定盤和任意排列的管道固定孔。
[0102]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)200的第一實施例的立體圖。如圖5所示，柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)由驅(qū)動鎖緊盤13、驅(qū)動間隔盤14、驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15和驅(qū)動固定盤16組成。驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15固定于驅(qū)動鎖緊盤13上并能自由穿過驅(qū)動間隔盤14和驅(qū)動固定盤16。通過電機或人工推拉(直線運動)來致動各驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15，各驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15的運動組合可實現(xiàn)驅(qū)動機構(gòu)朝向任意方向彎轉(zhuǎn)和伸縮。在驅(qū)動鎖緊盤13和驅(qū)動固定盤16上分別設(shè)有用于與近端鎖緊盤11和管道固定板9連接的插銷孔132和161。
[0103]具體來說，驅(qū)動機構(gòu)具有一個驅(qū)動鎖緊盤13、多個驅(qū)動間隔盤14、多根驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15，以及一個驅(qū)動固定盤16。裝配后，驅(qū)動機構(gòu)形成有沿其軸線方向的通孔，以容納近端結(jié)構(gòu)體3。驅(qū)動間隔盤的數(shù)量根據(jù)近端結(jié)構(gòu)體的長度來設(shè)定，而驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15的數(shù)量根據(jù)所需要實現(xiàn)的負載來設(shè)定，但至少需要3根，圖5中所示實施例中設(shè)有4根驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15。驅(qū)動鎖緊盤13和驅(qū)動間隔盤14可以具有匹配近端結(jié)構(gòu)體的任何合適的形狀。圖5所示的實施例中，驅(qū)動鎖緊盤13為圓環(huán)狀，其上設(shè)有用于固定驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15的結(jié)構(gòu)骨固定孔131，可通過粘接、焊接，或過盈配合等將驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15固定到結(jié)構(gòu)骨固定孔131中?；蛘撸部稍隍?qū)動鎖緊盤上設(shè)有夾持機構(gòu)，從而將驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15夾持固定在驅(qū)動鎖緊盤13上。在驅(qū)動鎖緊盤13的外周側(cè)上還設(shè)有4個驅(qū)動連接孔132 (可根據(jù)需要設(shè)置合適數(shù)量的驅(qū)動連接孔132)，用于與近端結(jié)構(gòu)體連接。驅(qū)動間隔盤14的形狀與近端間隔盤10的形狀基本相同，而其上的驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨孔141的直徑略大于驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15的直徑，由此允許驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15自由地穿過驅(qū)動間隔盤14。在組裝時，可在驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15表面和驅(qū)動間隔盤14之間設(shè)置彈性套，或者在驅(qū)動間隔盤14外周包裹一層彈性套，使得各間隔盤14始終均勻分布，同時允許驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15能夠相對于驅(qū)動間隔盤14滑動。
[0104]圖6-9分別示出圖l_4b中的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)100裝配至圖5中的驅(qū)動機構(gòu)200后的結(jié)構(gòu)圖。如圖6-9所示，近端結(jié)構(gòu)體3容納在驅(qū)動機構(gòu)的所形成的通孔中，并通過近端結(jié)構(gòu)體上的驅(qū)動連接孔112和92分別與驅(qū)動機構(gòu)上的插銷孔132和161連接(通過插銷等)，而將柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)100裝配在驅(qū)動機構(gòu)200上。其中，近端鎖緊盤11與驅(qū)動鎖緊盤13固定連接，管道固定板9與驅(qū)動固定盤16固定連接。
[0105]裝配后，驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15的協(xié)同推拉驅(qū)動可使驅(qū)動鎖緊盤13向任意方向彎轉(zhuǎn)，還可同時使得驅(qū)動機構(gòu)的整體長度發(fā)生伸縮。由于驅(qū)動鎖緊盤13和驅(qū)動固定盤16分別與近端鎖緊盤11和管道固定板9由插銷相連，驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15的協(xié)同推拉驅(qū)動即使得近端結(jié)構(gòu)體3實現(xiàn)了任意方向的彎轉(zhuǎn)和伸縮，從而實現(xiàn)了遠端結(jié)構(gòu)體I的任意彎轉(zhuǎn)和伸縮。
[0106]實施例2
[0107]圖10示出根據(jù)本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的第二實施例的結(jié)構(gòu)圖。本實施例中，柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)可依次延接成為多節(jié)連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，即可依次延接有多節(jié)近端結(jié)構(gòu)體和/或多節(jié)遠端結(jié)構(gòu)體。圖10中所示的實施例延接有兩節(jié)近端結(jié)構(gòu)體和兩節(jié)遠端結(jié)構(gòu)體，它們共用一個中部連接體。其中，各近端結(jié)構(gòu)體、遠端結(jié)構(gòu)體，以及中部連接體的基本結(jié)構(gòu)與圖1所示的實施例相同，在此不再詳述。
[0108]如圖10所不,一號近端結(jié)構(gòu)體3和一號遠端結(jié)構(gòu)體I構(gòu)成一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，而二號近端結(jié)構(gòu)體19和二號遠端結(jié)構(gòu)體18構(gòu)成二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)。二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的遠端結(jié)構(gòu)體18會延接于一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的遠端結(jié)構(gòu)體1，而二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的近端結(jié)構(gòu)體19則延接于一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的近端結(jié)構(gòu)體3。二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨20先與二號連續(xù)體遠端鎖緊盤21固連，穿過二號連續(xù)體遠端間隔盤22，再依次穿過一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的遠端結(jié)構(gòu)體I (包括一號遠端鎖緊盤4和一號遠端間隔盤5)、共用的中部連接體2中的管道8 (管道8數(shù)目則大于或等于一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨6的數(shù)目加上二號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨20的數(shù)目)和一號連續(xù)體的近端結(jié)構(gòu)體3 (包括一號連續(xù)體近端鎖緊盤11和一號連續(xù)體近端間隔盤10)，穿過二號連續(xù)體近端間隔盤23，固連至二號連續(xù)體近端鎖緊盤24上。此時，一號連續(xù)體遠端鎖緊盤4和一號連續(xù)體近端鎖緊盤11上均在相應(yīng)位置處布置有通孔，二號連續(xù)體結(jié)構(gòu)骨20可靈活穿過這些通孔。二號連續(xù)體近端鎖緊盤24、一號連續(xù)體近端鎖緊盤11與管道固定板9上均設(shè)有用于與驅(qū)動機構(gòu)連接的插銷孔242、112和92。另外，根據(jù)需要，可設(shè)置任意數(shù)量的近端結(jié)構(gòu)體和任意數(shù)量的遠端結(jié)構(gòu)體來實現(xiàn)不同的伸縮和彎轉(zhuǎn)運動。
[0109]圖10中所示的多節(jié)連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)中的一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨6為彈性細桿。但是，一號連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨6也可以是彈性細管。如圖1la和Ilb所示，當(dāng)其為彈性細管時，二號連續(xù)體結(jié)構(gòu)骨20可從結(jié)構(gòu)骨6中貫穿。此外，一號連續(xù)體的結(jié)構(gòu)骨6亦可部分為彈性細桿、部分為彈性細管。中部連接體2中的管道8的數(shù)目則需滿足一號連續(xù)體結(jié)構(gòu)骨6和二號連續(xù)體結(jié)構(gòu)骨20的通過需求。
[0110]另外，雖然圖10和11中所示多節(jié)連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)中的鎖緊盤、間隔盤等截面為圓環(huán)狀，但其也可為任意形狀的截面。
[0111]圖12示出根據(jù)本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的第二實施例的驅(qū)動機構(gòu)的立體圖。如圖12所示，驅(qū)動機構(gòu)由二號驅(qū)動鎖緊盤25、二號驅(qū)動間隔盤26、二號驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨27、一號驅(qū)動鎖緊盤13、一號驅(qū)動間隔盤14、一號驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15和驅(qū)動固定盤16組成。二號驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨27固定于二號驅(qū)動鎖緊盤25上并能自由穿過二號驅(qū)動間隔盤26、一號驅(qū)動鎖緊盤13、一號驅(qū)動間隔盤14和驅(qū)動固定盤16。一號驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15固定于一號驅(qū)動鎖緊盤13上并能自由穿過驅(qū)動間隔盤14和驅(qū)動固定盤16。二號驅(qū)動鎖緊盤25、一號驅(qū)動鎖緊盤13和驅(qū)動固定盤16上分別設(shè)有用于與二號近端鎖緊盤24、一號近端鎖緊盤11和管道固定板9連接的插銷孔252、插銷孔132，以及插銷孔161。
[0112]圖13示出圖10中的多節(jié)柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)裝配至圖12中的多節(jié)驅(qū)動機構(gòu)后的結(jié)構(gòu)圖。多節(jié)柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)套入多節(jié)驅(qū)動機構(gòu)中，并通過插銷等將多節(jié)柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)和多節(jié)驅(qū)動機構(gòu)固定在一起。裝配完成后，如圖13所示，二號驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨27和一號驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨15的協(xié)同推拉驅(qū)動(人工或機電實現(xiàn))可使二號驅(qū)動鎖緊盤25和一號驅(qū)動鎖緊盤13向任意方向彎轉(zhuǎn)，還可同時使得驅(qū)動機構(gòu)的兩節(jié)長度分別發(fā)生伸縮。由于二號驅(qū)動鎖緊盤25、一號驅(qū)動鎖緊盤13和驅(qū)動固定盤16分別與二號近端鎖緊盤24、一號近端鎖緊盤11和管道固定板9由插銷相連，驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨27、15的協(xié)同推拉驅(qū)動即使得二號近端結(jié)構(gòu)體19和一號近端結(jié)構(gòu)體3實現(xiàn)了任意方向的彎轉(zhuǎn)和伸縮，從而實現(xiàn)了一號遠端結(jié)構(gòu)體I和二號遠端結(jié)構(gòu)體18的任意彎轉(zhuǎn)和伸縮。
[0113]圖14示出圖1la中的多節(jié)柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)裝配至圖12中的多節(jié)驅(qū)動機構(gòu)后的結(jié)構(gòu)圖。其驅(qū)動運動原理與圖13中所示內(nèi)容一致，在此不再詳述。
[0114]實施例3
[0115]圖15-16示出根據(jù)本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的第三實施例的結(jié)構(gòu)圖。本實施例中，與實施例2主要不同之處在于,在一號遠端結(jié)構(gòu)體I’和二號遠端結(jié)構(gòu)體18’上還分別設(shè)有第一遠端運動鏈la’和第二遠端運動鏈18a’，分別用于增強一號遠端結(jié)構(gòu)體I’和二號遠端結(jié)構(gòu)體18’的剛性，尤其是抗扭強度。第一遠端運動鏈la’和第二遠端運動鏈18a’分別與一號遠端結(jié)構(gòu)體I’和二號遠端結(jié)構(gòu)體18’保持相容的運動能力或保持運動相容性，從而能夠隨其彎轉(zhuǎn)和伸縮。本文中，保持相容的運動能力或保持運動相容性指的是遠端運動鏈的植入不妨礙遠端結(jié)構(gòu)體的運動，即使會局部改變遠端結(jié)構(gòu)體的形狀。
[0116]具體地，第一遠端運動鏈la’的一端固定于管道固定板或一號遠端結(jié)構(gòu)體I’的第一遠端鎖緊盤11’上，另一端固定于一號遠端結(jié)構(gòu)體的端板12’上，從而一號遠端結(jié)構(gòu)體I’的運動能夠帶動第一遠端運動鏈la’進行相應(yīng)的運動。[0117]圖15-16所示的實施例中，第二遠端運動鏈18a’具有旋轉(zhuǎn)接頭一旋轉(zhuǎn)接頭一伸縮接頭一旋轉(zhuǎn)接頭一旋轉(zhuǎn)接頭構(gòu)造。具體地，第二遠端運動鏈18a’由至少六個構(gòu)件組成，第一構(gòu)件18al’的一端固定于第二遠端鎖緊盤181’上，另一端與第二個構(gòu)件18a2’的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第一旋轉(zhuǎn)接頭18aa’ ；第二個構(gòu)件18a2’的另一端與第三構(gòu)件18a3’的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第二旋轉(zhuǎn)接頭18ab’ ；第三構(gòu)件18a3’的另一端可伸縮地連接于第四構(gòu)件18a4’的一端構(gòu)成伸縮接頭18ac’;第四構(gòu)件的另一端與第五構(gòu)件18a5’的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第三旋轉(zhuǎn)接頭18ad’ ；第五構(gòu)件的另一端與第六構(gòu)件18a6’的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第四旋轉(zhuǎn)接頭18ae’，第六構(gòu)件的另一端固定于第一遠端鎖緊盤12’。各旋轉(zhuǎn)接頭和伸縮接頭的設(shè)置使得第二遠端運動鏈la’具有與二號遠端結(jié)構(gòu)體相容的運動能力，從而能夠隨二號遠端結(jié)構(gòu)體朝向各個方向彎轉(zhuǎn)和伸縮。應(yīng)指出，當(dāng)設(shè)有第七個以上構(gòu)件時，第六構(gòu)件的另一端連接于第七構(gòu)件，最后一個構(gòu)件固定于遠端鎖緊盤12’。
[0118]圖15-16所不實施例中，一號遠端結(jié)構(gòu)體I’上的第一遠端運動鏈la’與第二遠端運動鏈18a’相同。但應(yīng)理解，第一遠端運動鏈的結(jié)構(gòu)也可與第二遠端運動鏈不同。實際上，遠端運動鏈的結(jié)構(gòu)也可采用其他結(jié)構(gòu)形式，只要其能夠增強遠端連續(xù)體的剛度和/或抗扭強度，且不影響遠端連續(xù)體的彎轉(zhuǎn)和伸縮運動既可。另一實施例中，遠端運動鏈采用軟軸，該軟軸具有較高的抗扭強度，同時能夠易于彎曲。
[0119]另外，如圖15所示，當(dāng)中部連接體2’較長時，可設(shè)置保持環(huán)2a’用于將導(dǎo)管8捆扎成一束或一束以上以減小中部連接體2的占用空間。當(dāng)中部連接體的長度較短時，如圖1-14所示的第一和第二實施例，也可不需要保持環(huán)。
[0120]圖17a_17b和18示出用于替代遠端結(jié)構(gòu)體和近端結(jié)構(gòu)體中的間隔盤的兩種結(jié)構(gòu)，為便于說明，該結(jié)構(gòu)稱為間隔體。該間隔體能夠伸縮和彎轉(zhuǎn)，且其上設(shè)有供結(jié)構(gòu)骨穿過的孔。
[0121]如圖17a和17b所示，間隔體為波紋管500，波紋管500的外周設(shè)有供結(jié)構(gòu)骨穿過的孔501。間隔體也可為螺旋彈簧600，如圖18所示，螺旋彈簧上設(shè)有供結(jié)構(gòu)骨穿過的孔601。波紋管500和螺旋彈簧600的材料選擇成使其在能夠伸縮和彎轉(zhuǎn)的同時，具有所需要的抗扭強度，從而不需要增加額外遠端運動鏈。
[0122]圖19示出另一驅(qū)動機構(gòu)200’的結(jié)構(gòu)示意圖。為清楚起見，圖19中僅示出一號近端結(jié)構(gòu)體3’及其驅(qū)動機構(gòu)200’。二號近端結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)與一號近端結(jié)構(gòu)體基本相同，在此不再詳述。本實施例中，驅(qū)動機構(gòu)200’與圖5和圖12所示的驅(qū)動機構(gòu)不同之處在于，驅(qū)動機構(gòu)200’設(shè)置于近端連續(xù)體內(nèi)，構(gòu)成近端連續(xù)體的一部分。而圖5和圖12的驅(qū)動機構(gòu)是單獨的機構(gòu)，且結(jié)構(gòu)不同。
[0123]具體地，如圖19所示，驅(qū)動機構(gòu)200’由多根連桿，以及設(shè)置在連桿之間和連桿與近端鎖緊盤之間的伸縮接頭以及旋轉(zhuǎn)接頭構(gòu)成，伸縮接頭能夠驅(qū)動一號近端結(jié)構(gòu)體3’作伸縮運行，而旋轉(zhuǎn)接頭能夠驅(qū)動一號近端結(jié)構(gòu)體作彎轉(zhuǎn)運動。
[0124]一優(yōu)選實施例中，驅(qū)動機構(gòu)200’由連桿701、連桿702、連桿703以及設(shè)置在連桿701與管道固定板9’之間的旋轉(zhuǎn)接頭(圖未示)，設(shè)置在連桿701與連桿702之間的伸縮接頭801、設(shè)置在連桿702和連桿703之間的旋轉(zhuǎn)接頭802，設(shè)置在連桿703與近端鎖緊盤11’之間的旋轉(zhuǎn)接頭(圖未示)。其中，設(shè)置在連桿703與近端鎖緊盤11’之間的旋轉(zhuǎn)接頭為被動旋轉(zhuǎn)接頭，其余旋轉(zhuǎn)接頭為主動旋轉(zhuǎn)接頭，均由電機(圖未示)帶動旋轉(zhuǎn)。各旋轉(zhuǎn)接頭能夠按照圖中箭頭所指示的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，從而帶動一號近端結(jié)構(gòu)體3’作彎轉(zhuǎn)運動。伸縮接頭801也為主動接頭，由電機(圖未示)帶動，按照圖中所指示方向作伸縮運動，從而帶動一號近端結(jié)構(gòu)體3’作伸縮運動。
[0125]需要指出的是，內(nèi)置于近端結(jié)構(gòu)體的驅(qū)動機構(gòu)200’的具體結(jié)構(gòu)可根據(jù)需要來設(shè)定，而不限于圖中所示的結(jié)構(gòu)，只要其能夠驅(qū)動近端結(jié)構(gòu)體做伸縮和彎轉(zhuǎn)運動，并進而帶動遠端結(jié)構(gòu)體做相應(yīng)的運動。
[0126]也可通過將上述的驅(qū)動機構(gòu)200’各旋轉(zhuǎn)接頭和各伸縮接頭都設(shè)置成被動接頭而并內(nèi)置于遠端結(jié)構(gòu)體而用作遠端運動鏈。具體地，遠端運動鏈可包括連桿一、連桿二、連桿三以及設(shè)置在所述連桿一與管道固定板或遠端鎖緊盤之間的旋轉(zhuǎn)接頭、設(shè)置在連桿一與連桿二之間的伸縮接頭、設(shè)置在連桿二和連桿三之間的旋轉(zhuǎn)接頭，設(shè)置在連桿三與遠端鎖緊盤之間的旋轉(zhuǎn)接頭。
[0127]本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)以非常簡單、緊湊的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了在近端操作而控制遠端機構(gòu)朝向任意方向的彎轉(zhuǎn)和/或伸縮，在醫(yī)療領(lǐng)域，工業(yè)自動化設(shè)備方面具有非常廣泛的應(yīng)用。
[0128]以上已詳細描述了本發(fā)明的較佳實施例，但應(yīng)理解到，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改。這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 遠端結(jié)構(gòu)體，所述遠端結(jié)構(gòu)體包括遠端間隔體、遠端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨； 遠端運動鏈，所述遠端運動鏈內(nèi)置于所述遠端結(jié)構(gòu)體內(nèi)并用于改變遠端結(jié)構(gòu)體剛度，且所述遠端運動鏈與所述遠端結(jié)構(gòu)體保持運動相容性； 近端結(jié)構(gòu)體，所述近端結(jié)構(gòu)體包括近端間隔體、近端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨，且所述遠端結(jié)構(gòu)體上的結(jié)構(gòu)骨與所述近端結(jié)構(gòu)體上的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)骨固定連接或者為同一根結(jié)構(gòu)骨；以及 中部連接體，所述中部連接體包括管道固定板和管道； 其中，所述遠端結(jié)構(gòu)體經(jīng)由所述中部連接體與所述近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)骨一端固定于近端鎖緊盤，依次穿過近端間隔體、中部連接體、遠端間隔體，另一端固定于遠端鎖緊盤，使得當(dāng)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體朝向任意方向彎轉(zhuǎn)時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地朝向相反的方向彎轉(zhuǎn)，或者，當(dāng)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體伸長或縮短時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地縮短或伸長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述遠端結(jié)構(gòu)體和所述近端結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)骨由彈性細桿或者彈性細管構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述中部連接體由三根以上管道和兩個以上管道固定板構(gòu)成，且所述連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨貫穿所述管道，一端伸至所述遠端結(jié)構(gòu)體內(nèi)，穿過所述遠端間隔體固定于所述遠端鎖緊盤上，另一端伸至所述近端結(jié)構(gòu)體內(nèi)，穿過所述近端間隔體固定于所述近端鎖緊盤上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于:還包括驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)由驅(qū)動鎖緊盤、驅(qū)動間隔盤、驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨和驅(qū)動固定盤組成，所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨一端固定在所述驅(qū)動鎖緊盤上，并依次穿過所述驅(qū)動間隔盤和驅(qū)動固定盤；所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨由彈性細桿或者彈性細管構(gòu)成，其數(shù)量大于或等于3根，并由人工或由自動控制的機電系統(tǒng)實現(xiàn)相應(yīng)推、拉運動；以及所述驅(qū)動機構(gòu)與所述近端結(jié)構(gòu)體連接，使得驅(qū)動所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)骨時，所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體朝向任意方向彎轉(zhuǎn)，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地朝向相反的方向彎轉(zhuǎn)，或者，所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體伸長或縮短，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地縮短或伸長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述遠端間隔體和所述近端間隔體是波紋管或螺旋彈簧或由多個間隔盤構(gòu)成，所述波紋管和所述螺旋彈簧以及所述間隔盤上設(shè)有供所述結(jié)構(gòu)骨穿過的孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述中部連接體上還設(shè)有保持環(huán)，用于將所述中部連接體的固定管道分成多束。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述遠端運動鏈由六個以上構(gòu)件組成，第一構(gòu)件的一端固定于遠端鎖緊盤或管道固定板上，另一端與第二個構(gòu)件的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第一旋轉(zhuǎn)接頭；第二個構(gòu)件的另一端與第三構(gòu)件的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第二旋轉(zhuǎn)接頭；第三構(gòu)件的另一端可伸縮地連接于第四構(gòu)件的一端構(gòu)成伸縮接頭；第四構(gòu)件的另一端與第五構(gòu)件的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第三旋轉(zhuǎn)接頭；第五構(gòu)件的另一端與第六構(gòu)件的一端可轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成第四旋轉(zhuǎn)接頭，第六構(gòu)件的另一端固定于遠端鎖緊盤上，或者第六個構(gòu)件連接于第七個構(gòu)件，且最后一個構(gòu)件固定于遠端鎖緊盤上，各旋轉(zhuǎn)接頭和伸縮接頭的設(shè)置使得遠端運動鏈與遠端結(jié)構(gòu)體保持運動相容性，從而能夠隨所述遠端結(jié)構(gòu)體朝向各個方向彎轉(zhuǎn)和伸縮。
8.—種柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 遠端結(jié)構(gòu)體，所述遠端結(jié)構(gòu)體包括遠端間隔體、遠端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨； 遠端運動鏈，所述遠端運動鏈內(nèi)置于所述遠端結(jié)構(gòu)體內(nèi)并用于改變遠端結(jié)構(gòu)體剛度，且所述遠端運動鏈與所述遠端結(jié)構(gòu)體保持運動相容性； 近端結(jié)構(gòu)體，所述近端結(jié)構(gòu)體包括近端間隔體、近端鎖緊盤和結(jié)構(gòu)骨，且所述遠端結(jié)構(gòu)體上的結(jié)構(gòu)骨與所述近端結(jié)構(gòu)體上的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)骨固定連接或者為同一根結(jié)構(gòu)骨； 中部連接體，所述中部連接體包括管道固定板和管道；以及 驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)內(nèi)置于所述近端結(jié)構(gòu)體內(nèi)； 其中，所述遠端結(jié)構(gòu)體經(jīng)由所述中部連接體與所述近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)骨一端固定于近端鎖緊盤，依次穿過近端間隔體、中部連接體、遠端間隔體，另一端固定于遠端鎖緊盤，使得當(dāng)所述近端結(jié)構(gòu)體在所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下朝向任意方向彎轉(zhuǎn)時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地朝向相反的方向彎轉(zhuǎn)，或者，當(dāng)驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體伸長或縮短時，所述遠端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地縮短或伸長。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述驅(qū)動機構(gòu)由多根連桿，以及設(shè)置在連桿之間和連桿與近端鎖緊盤之間的伸縮接頭以及旋轉(zhuǎn)接頭構(gòu)成，所述伸縮接頭能夠驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體作伸縮運行，而所述旋轉(zhuǎn)接頭能夠驅(qū)動所述近端結(jié)構(gòu)體作彎轉(zhuǎn)運動。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柔性連續(xù)體機械結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述驅(qū)動機構(gòu)包括連桿一、連桿二、連桿三以及設(shè)置在所述連桿一與管道固定板之間的旋轉(zhuǎn)接頭、設(shè)置在連桿一與連桿二之間的伸縮接頭、設(shè)置在連桿二和連桿三之間的旋轉(zhuǎn)接頭，設(shè)置在連桿三與近端鎖緊盤之間的旋轉(zhuǎn)接頭，其中設(shè)置在連桿三與近端鎖緊盤之間的旋轉(zhuǎn)接頭為被動旋轉(zhuǎn)接頭，其余旋轉(zhuǎn)接頭和伸縮為主動·接頭，所述旋轉(zhuǎn)接頭和所述伸縮接頭均由電機帶動運動，從而帶動所述近端結(jié)構(gòu)體作彎轉(zhuǎn)運動和/或伸縮運動。
【文檔編號】B25J18/04GK103707322SQ201310753254
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】汪雯 申請人:汪雯