Пространственный механизм для захвата, удержания и перемещения объектов

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена, и может быть использовано, в частности, в медицине при проведении лапароскопических операций. Механизм содержит стойку, кривошип, винтовой шатун, гайку с жестко установленным на ней стержнем и коромысло. Механизм снабжен дополнительными шатуном и коромыслом, образующими между собой вращательную кинематическую пару, и выходным звеном с приспособлением для захвата и удержания объекта, входящим в поступательную кинематическую пару с дополнительным шатуном и в сферическую кинематическую пару со стержнем, жестко установленным на гайке. Причем оси кинематических пар между выходным звеном и дополнительным шатуном, дополнительными коромыслом и шатуном, стойкой и дополнительным коромыслом пересекаются в одной точке. При этом дополнительные шатун и коромысло выполнены сферическими. Кроме этого приспособление для захвата и удержания объектов выполнено в виде схвата. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена, и может быть использовано, в частности, в медицине при проведении лапароскопических операций.

Известна роботизированная хирургическая система «da Vinci» [А.В. Федоров, А.Г. Кригер, С.В. Берелавичус, М.Г. Ефанов, Д.С. Горин. Робот-ассистированные операции в абдоминальной хирургии. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова, 2010, №1, С. 16-21]. Данная система применяется при проведении ряда хирургических операций. Ее недостатком является достаточно большой вес (около 500 кг) и наличие множества приводов, что усложняет контроль данного робота и может привести к сбоям в его работе.

Известен также механизм для воспроизведения пространственных кривых [Патент RU №2309051 МПК B43L 11/00, опубл. 27.10.2007], включающий стойку, кривошип, шатун, выполненный в виде винта, гайку с жестко установленным на ней элементом, воспроизводящим пространственную кривую, и коромысло. Кинематические пары между стойкой и кривошипом, кривошипом и шатуном, стойкой и коромыслом выполнены вращательными с параллельными осями, а кинематическая пара между гайкой и коромыслом выполнена вращательной с осью, расположенной в перпендикулярной плоскости к осям остальных вращательных кинематических пар и совпадающей с продольной осью шатуна, образующего винтовую кинематическую пару с гайкой. Механизм обладает одной степенью подвижности, движения всех его звеньев контролируются единственным приводом. Механизм позволяет воспроизводить пространственную винтовую траекторию с криволинейной осью.

Данный механизм является наиболее близким к заявляемому изобретению и принимается за прототип предлагаемого устройства. Недостатком прототипа является то, что выходным звеном в нем является гайка. В связи с тем, что расстояние от вращательной пары кривошип-шатун до гайки в процессе работы механизма является переменным, это требует выполнения элемента, воспроизводящего пространственную кривую, достаточно длинным для того, чтобы исключить пересечение воспроизводимой кривой с шатуном. Вместе с тем, увеличение длины элемента будет способствовать увеличению его веса и может привести к дополнительным инерционным нагрузкам. Недостатком данного механизма также является невозможность его применения при выполнении хирургических операций в связи с винтовым движением выходного звена.

Технической проблемой, решаемой предлагаемым изобретением, является расширение функциональных возможностей прототипа путем введения в его состав дополнительных подвижных звеньев с целью получения требуемого движения выходного звена.

Данная проблема решается тем, что, предложен пространственный механизм для захвата, удержания и перемещения объектов, включающий стойку, кривошип, винтовой шатун, гайку и коромысло, в котором кинематические пары между стойкой и кривошипом, кривошипом и винтовым шатуном, стойкой и коромыслом выполнены вращательными с параллельными осями, а кинематическая пара между гайкой и коромыслом выполнена вращательной с осью, лежащей в перпендикулярной плоскости к этим осям и совпадающей с продольной осью винтового шатуна, образующего с гайкой винтовую кинематическую пару, согласно изобретению, механизм снабжен дополнительными шатуном и коромыслом, образующими между собой вращательную кинематическую пару, и выходным звеном с приспособлением для захвата и удержания объекта, входящим в поступательную кинематическую пару с дополнительным шатуном и в сферическую кинематическую пару со стержнем, жестко установленным на гайке, причем оси кинематических пар между выходным звеном и дополнительным шатуном, дополнительными коромыслом и шатуном, стойкой и дополнительным коромыслом пересекаются в одной точке, при этом дополнительные шатун и коромысло выполнены сферическими. Кроме этого, приспособление для захвата и удержания объектов выполнено в виде схвата.

Технический эффект, получаемый при реализации изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей прототипа путем введения в его состав дополнительных подвижных звеньев, шатуна и коромысла, с целью получения требуемого движения выходного звена. Кроме этого, появляется возможность применения данного механизма при выполнении хирургических операций, так как траектория движения выходного звена не пересекается с траекторией движения подвижных звеньев.

Предлагаемое изобретение проиллюстрировано чертежом, где на фигуре 1 показан пространственный механизм для захвата, удержания и перемещения объектов, а на фигуре 2 - приспособление для захвата и удержания объекта, выполненного в виде схвата.

Механизм для захвата, удержания и перемещения объектов состоит из стойки 1, кривошипа 2, винтового шатуна 3, гайки 4 с жестко установленным на ней стержнем 5, коромысла 6, выходного звена 7, дополнительных шатуна 8 и коромысла 9.

Кинематические пары звеньев 1-2, 2-3 и 5-6 выполнены вращательными с параллельными осями. Кинематическая пара звеньев 4-6 выполнена вращательной с осью, лежащей в перпендикулярной плоскости к осям пар звеньев 1-2, 2-3 и 5-6 и совпадающей с продольной осью шатуна 3, образующего винтовую кинематическую пару звеньев 3-4 с гайкой 4. Кинематическая пара звеньев 5-7 выполнена сферической, пара звеньев 7-8 выполнена поступательной, а пары звеньев 8-9 и 9-1 выполнены вращательными.

На конце выходного звена 7 установлено приспособление для захвата и удержания объектов, выполненное в виде схвата.

Дополнительные шатун 8 и коромысло 9 выполнены сферическими, а оси кинематических пар звеньев 7-8, 8-9 и 9-1 пересекаются в одной точке. Данная конструктивная особенность предлагаемого механизма имеет принципиальное значение и обеспечивает работоспособность механизма.

Принцип работы механизма заключается в следующем. Задавая вращение кривошипу 2, винтовой шатун 3 начнет вкручиваться в гайку 4, тем самым, приводя ее в движение. При этом длина между кинематическими парами 2-3 и 3-4 будет переменной. Стержень 5, жестко соединенный с гайкой 4, передаст движение выходному звену 7 через кинематическую пару звеньев 5-7. Выходное звено 7, ориентируемое в пространстве элементом 5, дополнительным шатуном 8 и дополнительным коромыслом 9, будет направлять приспособление для захвата и удержания объекта по заданной пространственной траектории.

Изобретение может быть использовано при проведении операций по перемещению объектов по заданным траекториям, в том числе применяться при выполнении хирургических операций. При этом выходное звено перемещается по траектории, которая не пересекается другими звеньями механизма в процессе его работы.

1. Пространственный механизм для захвата, удержания и перемещения объектов, включающий стойку, кривошип, винтовой шатун, гайку и коромысло, в котором кинематические пары между стойкой и кривошипом, кривошипом и винтовым шатуном, стойкой и коромыслом выполнены вращательными с параллельными осями, а кинематическая пара между гайкой и коромыслом выполнена вращательной с осью, лежащей в перпендикулярной плоскости к этим осям и совпадающей с продольной осью винтового шатуна, образующего с гайкой винтовую кинематическую пару, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными шатуном и коромыслом, образующими между собой вращательную кинематическую пару, и выходным звеном с приспособлением для захвата и удержания объекта, входящим в поступательную кинематическую пару с дополнительным шатуном и в сферическую кинематическую пару со стержнем, жестко установленным на гайке, причем оси кинематических пар между выходным звеном и дополнительным шатуном, дополнительными коромыслом и шатуном, стойкой и дополнительным коромыслом пересекаются в одной точке, при этом дополнительные шатун и коромысло выполнены сферическими.

2. Пространственный механизм по п. 1, отличающийся тем, что приспособление для захвата и удержания объектов выполнено в виде схвата.



 

Похожие патенты:

Баллистический манипулятор относится к манипуляторам, работающим в герметизированном объеме, и может быть использован в боевой космической технике, а именно в механическом оружии, предназначенном для метания снарядов без применения боевых зарядов.

Изобретение относится к механизмам, применяемым для получения заданного движения выходного звена. Устройство содержит стойку в виде замкнутой круговой направляющей, выходное звено, шесть кинематических цепей, содержащих каждая каретку, установленную с возможностью перемещения по круговой направляющей, и промежуточное звено.

Изобретение относится к интерактивной роботизированной станции для приготовления напитков. Интерактивная станция содержит пользовательский входной интерфейс, автоматизированные раздаточные устройства для выдачи ингредиентов, роботизированную станцию, предназначенную для сбора ингредиентов от раздаточного устройства, смешивания ингредиентов, выполнения операций бармена, предпочтительно смешивания, и/или встряхивания, и/или взбалтывания, и/или примешивания, и/или процеживания, разлива напитка в открытую сверху емкость и доставки емкости к пользователю, и управляющий блок для автоматического управления раздаточными устройствами и роботизированной станцией на основании входных данных от входного интерфейса.

Изобретение относится к робототехнике, а точнее к медицинским роботам, применяющимся в ортопедической стоматологии в качестве автоматических артикуляторов - имитаторов движения нижней челюсти, с помощью которых осуществляется подгонка зубных рядов при протезировании.

Механизм для вычерчивания пространственных кривых относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена, и может быть использован при обработке внутренних поверхностей различной кривизны, лазерной резки, воспроизведении пространственных кривых сложной траектории.

Изобретение относится к области обработки синтеза речи и интерактивных диалогов. Техническим результатом является обеспечение возможности регулировки формы и/или содержания диалогового контента, произносимого человекоподобным роботом.

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения ведомого звена. Задачей изобретения является создание такого механизма параллельной структуры, в котором движение платформы могло бы контролироваться единственным ведущим звеном.

Изобретение относится к устройствам для выполнения производственных операций с зажимом обрабатываемых деталей. Устройство содержит по меньшей мере одну зажимную головку (Н) с зажимным инструментом (6, 7), по меньшей мере один датчик (S) силы для определения усилия, приложенного к зажимному инструменту (6, 7) в процессе операции зажима.

Изобретение относится к области промышленной робототехники и может быть использовано при проектировании роботов с внешними магнитными системами, а также может использоваться для механизации и технологических операций.

Изобретение относится к области робототехники, а именно к устройствам, обеспечивающим увеличение грузоподъемности, а также скорости и силы движений оператора, и может быть использовано для военных, медицинских и гражданских целей.

Изобретение относится к медицине, а именно к челюстно-лицевой хирургии, и может быть использовано при устранении дефектов тела и ветви нижней челюсти, возникших в результате блоковых резекций опухолей, тяжелых механических травм и огнестрельных ранений.

Изобретение относится к области медицины, в частности к оториноларингологии, и может быть использовано при диагностике патологии слуховой трубы у пациентов с ЛОР-патологией.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к торакальной хирургии, и используется для лечения несостоятельности культи главного бронха после пневмонэктомии.

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и предназначено для использования при лечения скелетных форм мезиального соотношения зубных рядов без применения реконструктивных челюстно-лицевых операций по перемещению верхней и/или нижней челюсти.

Изобретение относится к медицине, а именно к инструментальной диагностике и информационным технологиям, может быть использовано в хирургических отделениях и отделениях эндокринной хирургии при оперативном лечении различных форм первичного гиперпаратиреоза.

Изобретение относится к области медицины, а именно к нейрохирургии, и может быть использовано для выполнения эндоскопического трансфораминального доступа к структурам позвоночного канала, а также при оперативном лечении компрессионной радикулопатии, обусловленной стенозом межпозвонковых отверстий поясничного отдела позвоночника.

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и может быть применимо для лечения острого панкреатита любой стадии (фазы) и этиологии. Слизисто-подслизистый слой крыши ампулы БДС рассекают от переходной складки до устья, углубляют разрез на 7 мм с условием сохранения мышечного аппарата сфинктера, края разреза раздвигают до полной визуализации операционного поля - обеспечивают вскрытие просвета ампулы БДС, осуществляя декомпрессию протоковой системы поджелудочной железы.

Изобретение относится к медицинской технике и касается медицинского имплантата для закрытия auricula sinistra пациента эндоваскулярным способом. Медицинский имплантат для закрытия auricula sinistra пациента эндоваскулярным способом имеет корзинчатую структуру из перемычек, соединенную проксимально через соединительные перемычки с удерживающим кольцом и ограниченную дистально венцом сходящихся перемычек.

Изобретение относится к медицине, в частности к нейрохирургии. Выполняют катетеризацию основного артериального афферента, через который будет осуществляться эмболизация.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и предназначено для использования при проведении оперативного лечения дегенеративных заболеваний и последствий повреждений тазобедренного сустава.

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена, и может быть использовано, в частности, в медицине при проведении лапароскопических операций. Механизм содержит стойку, кривошип, винтовой шатун, гайку с жестко установленным на ней стержнем и коромысло. Механизм снабжен дополнительными шатуном и коромыслом, образующими между собой вращательную кинематическую пару, и выходным звеном с приспособлением для захвата и удержания объекта, входящим в поступательную кинематическую пару с дополнительным шатуном и в сферическую кинематическую пару со стержнем, жестко установленным на гайке. Причем оси кинематических пар между выходным звеном и дополнительным шатуном, дополнительными коромыслом и шатуном, стойкой и дополнительным коромыслом пересекаются в одной точке. При этом дополнительные шатун и коромысло выполнены сферическими. Кроме этого приспособление для захвата и удержания объектов выполнено в виде схвата. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх