[发明专利]一种基于反向丝杠的导管操纵装置

权利要求书

1.一种基于反向丝杠的导管操纵装置，是机器人的末端执行器，其特征在于，采用一对主、从仿生指，该装置包括双指开合部件和双指推拉/捻旋部件，其中双指开合部件用于主、从仿生指夹紧或松开导管；双指推拉/捻旋部件用于实现推拉导管沿轴向运动和捻旋导管沿周向旋转以改变导管的前进方向。

2.根据权利要求1所述的一种基于反向丝杠的导管操纵装置，其特征在于：所述双指开合部件控制主、从仿生指的开合动作，主、从仿生指直接接触导管，并能够捻旋和推拉导管；双指开合部件的开合由开合步进电机控制，开合步进电机直接带动一主动伞齿轮转动，主动伞齿轮与两个对称布置的从动伞齿轮相互啮合，故能够使得两个从动伞齿轮同步反向转动，两个从动伞齿轮分别与两个直齿轮固连，因此所述两个直齿轮同步反向转动，所述两个直齿轮又分别和两个安装了主、从仿生指的两个齿轮盘相互啮合，进一步实现两齿轮盘以丝杠为中心轴相对同步反向旋转，最终实现主、从仿生指的开合动作。

3.根据权利要求2所述的一种基于反向丝杠的导管操纵装置，其特征在于：所述双指推拉/捻旋部件在实现推拉导管的功能时，采用直流伺服电机直接驱动主仿生指，需要推送导管向前运动时，直流伺服电机电机正转，带动主仿生指顺时针旋转，主、从仿生指在摩擦力的作用下反向同步转动，从而推送导管向前运动；直流伺服电机电机反转，主仿生指逆时针旋转，从而拉动导管后退。

4.根据权利要求3所述的一种基于反向丝杠的导管操纵装置，其特征在于：所述双指推拉/捻旋部件在实现捻旋导管的功能时，动力来自于捻旋步进电机，通过带传动将动力传至于反向丝杠，两齿轮盘中间分别固定着左旋和右旋螺母，反向丝杠轴和两齿轮盘构成了反向丝杠螺母机构，反向丝杠旋转时，两齿轮盘以双指开合部件中的两个直齿轮为导轨、并以反向丝杠为主轴上下同步相对直线运动，进一步实现主、从仿生指上下相对直线运动，通过摩擦方式最终实现捻旋导管的动作。

5.根据权利要求4所述的一种基于反向丝杠的导管操纵装置，其特征在于：双指开合部件通过控制开合步进电机的转动方向，从而控制主、从仿生指夹紧或松开导管，方便地取放导管，通过控制开合步进电机的转动角度以及输出力矩而实现控制夹持不同型号导管以及夹紧导管力度的大小。

6.根据权利要求5所述的一种基于反向丝杠的导管操纵装置，其特征在于：所述双指推拉/捻旋部件在实现捻旋导管的功能时，动力来自于捻旋步进电机，电机通过带传动将电机的转动转化为反向丝杠的转动，再通过反向丝杠螺母机构将反向丝杠的转动转化为左、右旋螺母的上下相对运动，最终实现主、从仿生指的上下相对运动，在摩擦力作用下，转化为导管的周向旋转运动；反向丝杠的行程有限，当螺母到达极限位置时，双指开合部件松开导管，两齿轮盘空行程返回，此时双指开合部件再次夹紧导管，捻旋导管。

7.根据权利要求6所述的一种基于反向丝杠的导管操纵装置，其特征在于：反向丝杠同时作为双指开合时的转动主轴，也用于构成推拉/捻旋部件实现捻旋导管时的反向丝杠螺母机构，用同一个零件实现双重功能。

8.根据权利要求7所述的一种基于反向丝杠的导管操纵装置，其特征在于：在开合部件进行开合动作时，开合部件中的两个直齿轮作为传动元件、将动力传递至齿轮盘；当推拉/捻旋部件进行捻旋导管动作时，两个直齿轮在开合步进电机的静力矩下锁紧不动，两个齿轮盘以两个直齿轮此时与其啮合的齿槽为导轨，上下相对运动，实现捻旋导管的动作。