用于胃腸道的膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于胃腸道的膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人，包括上殼體，視覺元件，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，微型電池，控制及無線收發(fā)模塊和下殼體；所述上殼體內(nèi)部空心、質(zhì)輕，所述下殼體為實(shí)心、質(zhì)重，所述上殼體和下殼體密封安裝；所述視覺元件安裝在下殼體前部，所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在所述下殼體前段的左右兩側(cè)，所述微型電池安裝在下殼體中部，所述控制及無線收發(fā)模塊安裝在下殼體的后部。本發(fā)明整體構(gòu)件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，而且采用左右兩側(cè)振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使得膠囊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活、可控制性強(qiáng)。膠囊機(jī)器人的外殼為橢球狀，其與胃腸道的兼容性好，不易會(huì)對(duì)人體內(nèi)腔造成傷害，實(shí)現(xiàn)人體微創(chuàng)、無創(chuàng)檢查。
【專利說明】用于胃腸道的膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于胃腸道的膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]消化性潰瘍是一種常見的消化道疾病，其發(fā)病率高達(dá)10%~20%，同時(shí)也是導(dǎo)致上消化道出血的常見因素。內(nèi)窺設(shè)備可以幫助醫(yī)護(hù)人員檢查人體胃腸道情況，并進(jìn)行對(duì)癥治療。然而，傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡、胃腸鏡檢查給病人帶來諸多痛苦，傳統(tǒng)胃腸鏡通常是從口腔進(jìn)入病人體內(nèi)，而人體的消化道總長(zhǎng)度達(dá)幾米,這樣的檢查往往給病人的耐受能力帶來考驗(yàn)，同時(shí)也存在著交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，專利文獻(xiàn)號(hào)US 20050171418 Al，設(shè)計(jì)了一種膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。該機(jī)器人能夠拍攝人體器官內(nèi)部圖像，也能夠攜帶藥物并在人體內(nèi)釋放，具備體積小的特點(diǎn)。但由于缺乏驅(qū)動(dòng)元件，使得機(jī)器人無法在人體內(nèi)自主運(yùn)動(dòng)，只能依靠腸胃蠕動(dòng)來移動(dòng)，這種被動(dòng)驅(qū)動(dòng)方法缺乏運(yùn)動(dòng)自主性。同時(shí)，該機(jī)器人的移動(dòng)方式可能導(dǎo)致醫(yī)護(hù)人員對(duì)人體內(nèi)一些特定位置無法做到詳細(xì)反復(fù)的檢查。
[0004]中國專利CN101217912A公開了一種利用外磁場(chǎng)來引導(dǎo)內(nèi)窺機(jī)器人的系統(tǒng)，包括一個(gè)產(chǎn)生磁場(chǎng)的外部磁場(chǎng)系統(tǒng)，一個(gè)磁式膠囊機(jī)器人。外部磁系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)可對(duì)位于人或動(dòng)物器官內(nèi)的內(nèi)窺鏡機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航，同時(shí)，該系統(tǒng)也采用了障礙識(shí)別構(gòu)件，保證機(jī)器人能夠順利移動(dòng)到問題區(qū)域。但是由于外磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度與距離是非線性反比關(guān)系，導(dǎo)致機(jī)器人控制復(fù)雜，而且難以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)作的精確控制。
[0005]中國專利CN101188964A公開了一種膠囊式內(nèi)窺機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)，包含至少一個(gè)臂，在向前移動(dòng)時(shí)合攏，且在向后移動(dòng)時(shí)展開接觸器官壁。通過內(nèi)部的線性馬達(dá)實(shí)現(xiàn)內(nèi)圓筒的縱向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)并展開或者收縮在機(jī)構(gòu)中。當(dāng)臂露出抵住器官內(nèi)壁時(shí)，機(jī)器人整體前移，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前進(jìn)的動(dòng)作。但是由于運(yùn)動(dòng)需要，內(nèi)窺機(jī)器人內(nèi)有復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、減速機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致整體質(zhì)量重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、復(fù)雜轉(zhuǎn)向動(dòng)作難以控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種用于胃腸道的膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人，這是一種能在人體胃腸道主動(dòng)移動(dòng)的膠囊機(jī)器人，其外形為橢球形，無外伸支撐腿，更適合在胃腸道運(yùn)動(dòng)，同時(shí)不會(huì)對(duì)內(nèi)腔器官造成損傷。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種用于胃腸道的膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人，包括上殼體，視覺元件，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，微型電池，控制及無線收發(fā)模塊和下殼體；所述上殼體內(nèi)部空心、質(zhì)輕，所述下殼體為實(shí)心、質(zhì)重，所述上殼體和下殼體密封安裝；所述視覺元件安裝在下殼體前部，所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在所述下殼體前段的左右兩側(cè)，所述微型電池安裝在下殼體中部，所述控制及無線收發(fā)模塊安裝在下殼體的后部。
[0008] 下殼體體積比上殼體體積小，但質(zhì)量較大，以使膠囊機(jī)器人整體重心偏下,這樣易于使機(jī)器人維持一個(gè)豎直平衡位置。當(dāng)外力作用使其傾斜時(shí)，由于重力的作用，會(huì)使機(jī)器人產(chǎn)生一個(gè)恢復(fù)力矩，使其能恢復(fù)到原來平衡的位置。此機(jī)器人的橢球形外殼結(jié)構(gòu)具有始終保持平衡的特性。
[0009]所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為振動(dòng)電機(jī)，其內(nèi)部有偏心塊，當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)偏心塊旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生徑向的離心力，該離心力即為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。二個(gè)振動(dòng)電機(jī)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向:當(dāng)只有左側(cè)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人向左前方運(yùn)動(dòng)；當(dāng)只有左側(cè)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人向左后方運(yùn)動(dòng)；當(dāng)只有右側(cè)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人向右前方運(yùn)動(dòng)；當(dāng)只有右側(cè)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人向右后方運(yùn)動(dòng)；當(dāng)二個(gè)電機(jī)同時(shí)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人向前方運(yùn)動(dòng)；當(dāng)二個(gè)電機(jī)同時(shí)反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人向后方運(yùn)動(dòng)。
[0010]所述視覺元件用于采集胃腸道內(nèi)的圖像和內(nèi)腔檢查。所述微型電池為驅(qū)動(dòng)電機(jī)、視覺元件等提供電能。所述控制及無線收發(fā)模塊用于接收體外控制器的控制指令，并為驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以及接收視覺元件的視頻信號(hào)，經(jīng)過處理后發(fā)送給體外的接收器。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明利用振動(dòng)電機(jī)的離心力驅(qū)動(dòng)，省略了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和減速結(jié)構(gòu)，整體構(gòu)件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，而且采用左右兩側(cè)振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使得膠囊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活、可控制性強(qiáng)。膠囊機(jī)器人的外殼為橢球狀，其與胃腸道的兼容性好，不易會(huì)對(duì)人體內(nèi)腔造成傷害，實(shí)現(xiàn)人體微創(chuàng)、無創(chuàng)檢查。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人的立體示意圖。
[0013]圖2為膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人的主視圖。
[0014]圖3為膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明。
[0016]如圖1所示，一種用于胃腸道的膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人，包括上殼體1，視覺元件2，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)3，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)4，微型電池5，控制及無線收發(fā)模塊6和下殼體7 ;所述上殼體I內(nèi)部空心、質(zhì)輕，所述下殼體7為實(shí)心、質(zhì)重，所述上殼體I和下殼體7密封安裝；所述視覺元件2安裝在下殼體7前部，所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)3和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)4安裝在所述下殼體7前段的左右兩側(cè)，所述微型電池5安裝在下殼體7中部，所述控制及無線收發(fā)模塊6安裝在下殼體7的后部。
[0017]本實(shí)施例中，膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人的樣機(jī)尺寸Φ20Χ40πιπι。所述控制及無線收發(fā)模塊 6 選用 Microchip 公司的 PIC24FJ32GA102 芯片或 Silicon Laboratories 公司的 Si4421
-H-* I I
心/T O
[0018]本發(fā)明的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程如下:
當(dāng)給第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)3提供電信號(hào)使其正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人向左前方運(yùn)動(dòng)；當(dāng)給第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)3提供電信號(hào)使其反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人向左后方運(yùn)動(dòng)；當(dāng)給第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)4提供電信號(hào)使其正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人向右前方運(yùn)動(dòng)；當(dāng)給第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)4提供電信號(hào)使其反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人向右后方運(yùn)動(dòng)。當(dāng)同時(shí)給第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)3和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)4提供電信號(hào)使它們正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人向前方運(yùn)動(dòng)；當(dāng)同時(shí)給第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)3和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)4提供電信號(hào)使它們反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人 向后方運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于胃腸道的膠囊型內(nèi)窺機(jī)器人，其特征在于，包括上殼體(1)，視覺元件(2)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)，微型電池(5)，控制及無線收發(fā)模塊(6)和下殼體(7);所述上殼體(1)內(nèi)部空心、質(zhì)輕，所述下殼體(7)為實(shí)心、質(zhì)重，所述上殼體(1)和下殼體(7)密封安裝；所述視覺元件(2)安裝在下殼體(7)前部，所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4 )安裝在所述下殼體(7 )前段的左右兩側(cè)，所述微型電池(5 )安裝在下殼體(7 )中部，所述控制 及無線收發(fā)模塊(6)安裝在下殼體(7)的后部。
【文檔編號(hào)】A61B1/00GK104027060SQ201410247689
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】張健滔, 陳勰, 汪俊, 劉揚(yáng), 柳傳煒, 沈明 申請(qǐng)人:上海大學(xué)