阅读说明：本技术 一种用于肠道诊查的行星轮式径向扩张机构 (Planetary wheel type radial expansion mechanism for intestinal examination ) 是由 高晋阳 王瑾 张增磊 段树文 郭文村 石云波 曹慧亮 黄堃 刘俊 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及肠道诊查机器人,具体是一种用于肠道诊查的行星轮式径向扩张机构。本发明解决了现有肠道诊查机器人的扩张机构容易发生机械故障、容易划伤肠道内壁的问题。一种用于肠道诊查的行星轮式径向扩张机构,包括机壳部分、减速子机构、执行子机构；所述机壳部分包括第I圆杯形壳体、第II圆杯形壳体、圆形套筒、圆形挡板；所述减速子机构包括直流电机、第I太阳齿轮、第I行星齿轮、内齿圈、第I三角行星架、第II三角行星架、第I轮轴、三角支撑架、中心轴；所述执行子机构包括第II太阳齿轮、第II行星齿轮、第III行星齿轮、第III三角行星架、第IV三角行星架、第II轮轴、L形连杆、径向推杆、弧槽形推片。本发明适用于肠道诊查机器人。(The invention relates to an intestinal tract examination robot, in particular to a planetary wheel type radial expansion mechanism for intestinal tract examination. The invention solves the problems that the expansion mechanism of the existing intestinal tract examination robot is easy to have mechanical failure and scratch the inner wall of the intestinal tract. A planetary wheel type radial expansion mechanism for intestinal examination comprises a shell part, a speed reducer mechanism and an actuator mechanism; the machine shell part comprises an I round cup-shaped shell, an II round cup-shaped shell, a round sleeve and a round baffle; the speed reducer mechanism comprises a direct current motor, an I-th sun gear, an I-th planet gear, an inner gear ring, an I-th triangular planet carrier, an II-th triangular planet carrier, an I-th wheel shaft, a triangular support frame and a central shaft; the executing sub-mechanism comprises a second sun gear, a second planet gear, a third triangular planet carrier, a fourth triangular planet carrier, a second wheel shaft, an L-shaped connecting rod, a radial push rod and an arc groove-shaped push sheet. The invention is suitable for the intestinal tract examination robot.)

一种用于肠道诊查的行星轮式径向扩张机构

技术领域

本发明涉及肠道诊查机器人，具体是一种用于肠道诊查的行星轮式径向扩张机构。

背景技术

肠道诊查机器人是一种能够在肠道中主动运动的微型机器人，其被认为是实现肠道疾病无创诊查最具前景的器件。作为肠道诊查机器人的重要组成部分，扩张机构起着撑张肠道和协助驻留的作用。在现有技术条件下，肠道诊查机器人的扩张机构主要分为两种：第一种扩张机构是采用圆弧形驱动连杆和传动连杆来实现肠道扩张，其存在的问题是不具备密封功能，因此其容易因肠粘液渗入而发生机械故障。第二种扩张机构是采用阿基米德螺线腿来实现肠道扩张，其存在的问题是螺线腿与肠道内壁之间存在相对摩擦，因此其在使用过程中容易划伤肠道内壁。基于此，有必要发明一种全新的扩张机构，以解决现有肠道诊查机器人的扩张机构容易发生机械故障、容易划伤肠道内壁的问题。

发明内容

本发明为了解决现有肠道诊查机器人的扩张机构容易发生机械故障、容易划伤肠道内壁的问题，提供了一种用于肠道诊查的行星轮式径向扩张机构。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种用于肠道诊查的行星轮式径向扩张机构，包括机壳部分、减速子机构、执行子机构；

所述机壳部分包括第I圆杯形壳体、第II圆杯形壳体、圆形套筒、圆形挡板；

第I圆杯形壳体的杯口朝前；第I圆杯形壳体的后端壁中央开设有前后贯通的安装圆孔，且安装圆孔为前粗后细的台阶孔；第I圆杯形壳体的侧壁前部开设有三个内外贯通的导向圆孔，且三个导向圆孔围绕第I圆杯形壳体的中心线等距排列；第II圆杯形壳体的杯口朝后；第II圆杯形壳体的侧壁前部开设有三个内外贯通的导向圆孔，且三个导向圆孔围绕第II圆杯形壳体的中心线等距排列；第II圆杯形壳体固定套设于第I圆杯形壳体的外侧面，且第II圆杯形壳体的三个导向圆孔分别与第I圆杯形壳体的三个导向圆孔正对；圆形套筒的前后两端均设有敞口；圆形套筒垂直固定于第I圆杯形壳体的后外端面，且圆形套筒的中心线与第I圆杯形壳体的中心线重合；圆形挡板封盖于圆形套筒的后端敞口上，且圆形挡板的中心线与圆形套筒的中心线重合；圆形挡板的端面中央开设有前后贯通的中心圆孔；

所述减速子机构包括直流电机、第I太阳齿轮、第I行星齿轮、内齿圈、第I三角行星架、第II三角行星架、第I轮轴、三角支撑架、中心轴；

直流电机的机座垂直固定于圆形挡板的后端面，且直流电机的输出轴转动贯穿圆形挡板的中心圆孔；第I太阳齿轮的后端面中央与直流电机的输出轴前端面固定；第I行星齿轮的数目为三个；三个第I行星齿轮的端面中央各开设有一个前后贯通的中心圆孔；三个第I行星齿轮均与第I太阳齿轮啮合，且三个第I行星齿轮围绕第I太阳齿轮的中心线等距排列；内齿圈固定装配于圆形套筒的内侧面，且内齿圈的内径与第I圆杯形壳体的安装圆孔的细孔孔径一致；内齿圈分别与三个第I行星齿轮啮合；第I三角行星架的表面中央开设有前后贯通的中心圆孔，且第I三角行星架通过中心圆孔转动装配于直流电机的输出轴侧面；第I三角行星架的三根径向臂的外端表面各开设有一个前后贯通的装配圆孔；第I轮轴的数目为三根；三根第I轮轴分别转动贯穿三个第I行星齿轮的中心圆孔；三根第I轮轴的前端面分别与第II三角行星架的三根径向臂的外端后表面固定；三根第I轮轴的后端分别固定穿设于第I三角行星架的三个装配圆孔内；三角支撑架的表面中央开设有前后贯通的中心圆孔，且中心圆孔为前粗后细的台阶孔；三角支撑架的三根径向臂均垂直固定于第I圆杯形壳体的安装圆孔的粗孔孔壁上；中心轴垂直固定于第II三角行星架的前表面中央，且中心轴转动贯穿三角支撑架的中心圆孔；

所述执行子机构包括第II太阳齿轮、第II行星齿轮、第III行星齿轮、第III三角行星架、第IV三角行星架、第II轮轴、L形连杆、径向推杆、弧槽形推片；

第II太阳齿轮的端面中央开设有前后贯通的中心圆孔，且第II太阳齿轮通过中心圆孔转动装配于中心轴的侧面；第II太阳齿轮的后端面内边缘延伸设置有圆环形凸台，且圆环形凸台的后端固定穿设于三角支撑架的中心圆孔的粗孔内；第II行星齿轮的数目为三个；三个第II行星齿轮的端面中央各开设有一个前后贯通的中心圆孔；三个第II行星齿轮均与第II太阳齿轮啮合，且三个第II行星齿轮围绕第II太阳齿轮的中心线等距排列；第III行星齿轮的数目为三个；三个第III行星齿轮的端面中央各开设有一个前后贯通的中心圆孔；三个第III行星齿轮分别与三个第II行星齿轮啮合；第III三角行星架的表面中央开设有前后贯通的中心圆孔，且第III三角行星架通过中心圆孔转动装配于圆环形凸台的外侧面；第III三角行星架的三根径向臂的外端表面各开设有一个前后贯通的主装配圆孔和一个前后贯通的从装配圆孔；第IV三角行星架的表面中央开设有前后贯通的中心圆孔，且第IV三角行星架通过中心圆孔固定装配于中心轴的侧面；第IV三角行星架的三根径向臂的外端表面各开设有一个前后贯通的主装配圆孔和一个前后贯通的从装配圆孔；第II轮轴的数目为三根；三根第II轮轴分别转动贯穿三个第II行星齿轮的中心圆孔；三根第II轮轴的前端分别固定穿设于第IV三角行星架的三个主装配圆孔内；三根第II轮轴的后端分别固定穿设于第III三角行星架的三个主装配圆孔内；L形连杆的数目为三根；每根L形连杆均包括纵向杆段和径向杆段；三根L形连杆的纵向杆段分别转动贯穿第IV三角行星架的三个从装配圆孔；三根L形连杆的纵向杆段分别固定贯穿三个第III行星齿轮的中心圆孔；三根L形连杆的纵向杆段后端分别转动穿设于第III三角行星架的三个从装配圆孔内；径向推杆的数目为三根；三根径向推杆的内端分别与三根L形连杆的径向杆段外端铰接；三根径向推杆分别滑动贯穿第I圆杯形壳体的三个导向圆孔、第II圆杯形壳体的三个导向圆孔；弧槽形推片的数目为三个；三个弧槽形推片的内侧面中央分别与三根径向推杆的外端面固定。

具体工作过程如下：直流电机通过第I太阳齿轮驱动三个第I行星齿轮沿着内齿圈进行滚动。三个第I行星齿轮通过三根第I轮轴带动第I三角行星架和第II三角行星架一起进行转动。第II三角行星架通过中心轴带动第IV三角行星架进行转动。第IV三角行星架一方面通过三根第II轮轴带动第III三角行星架进行转动，另一方面通过三根第II轮轴带动三个第II行星齿轮围绕第II太阳齿轮进行滚动，第三方面通过三根L形连杆的纵向杆段带动三个第III行星齿轮围绕第II太阳齿轮进行公转。三个第II行星齿轮带动三个第III行星齿轮进行自转。三个第III行星齿轮带动三根L形连杆的纵向杆段进行自转。基于三根L形连杆的纵向杆段的公转和自转，三根L形连杆的径向杆段进行摆动，并带动三根径向推杆进行径向伸缩。三根径向推杆带动三个弧槽形推片进行径向伸缩。当三个弧槽形推片完全伸出时，三个弧槽形推片共同撑张肠道。当三个弧槽形推片完全缩回时，三个弧槽形推片的内侧面均紧贴第II圆杯形壳体的外侧面。

基于上述过程，与现有肠道诊查机器人的扩张机构相比，本发明所述的一种用于肠道诊查的行星轮式径向扩张机构通过采用全新结构，具备了如下优点：其一，与第一种扩张机构相比，本发明具备了良好的密封功能，由此有效避免了因肠粘液渗入而发生机械故障。其二，与第二种扩张机构相比，本发明所采用的弧槽形推板与肠道内壁之间不存在相对摩擦，由此有效避免了在使用过程中划伤肠道内壁。

本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了现有肠道诊查机器人的扩张机构容易发生机械故障、容易划伤肠道内壁的问题，适用于肠道诊查机器人。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中机壳部分的结构***图。

图3是本发明中减速子机构和执行子机构的结构***图。

图中：101-第I圆杯形壳体，102-第II圆杯形壳体，103-圆形套筒，104-圆形挡板，105-爪形定位架，106-轴向螺栓，107-径向螺栓，201-直流电机，202-第I太阳齿轮，203-第I行星齿轮，204-内齿圈，205-第I三角行星架，206-第II三角行星架，207-第I轮轴，208-三角支撑架，209-中心轴，301-第II太阳齿轮，302-第II行星齿轮，303-第III行星齿轮，304-第III三角行星架，305-第IV三角行星架，306-第II轮轴，307-L形连杆，308-径向推杆，309-弧槽形推片。

具体实施方式

一种用于肠道诊查的行星轮式径向扩张机构，包括机壳部分、减速子机构、执行子机构；

所述机壳部分包括第I圆杯形壳体101、第II圆杯形壳体102、圆形套筒103、圆形挡板104；

第I圆杯形壳体101的杯口朝前；第I圆杯形壳体101的后端壁中央开设有前后贯通的安装圆孔，且安装圆孔为前粗后细的台阶孔；第I圆杯形壳体101的侧壁前部开设有三个内外贯通的导向圆孔，且三个导向圆孔围绕第I圆杯形壳体101的中心线等距排列；第II圆杯形壳体102的杯口朝后；第II圆杯形壳体102的侧壁前部开设有三个内外贯通的导向圆孔，且三个导向圆孔围绕第II圆杯形壳体102的中心线等距排列；第II圆杯形壳体102固定套设于第I圆杯形壳体101的外侧面，且第II圆杯形壳体102的三个导向圆孔分别与第I圆杯形壳体101的三个导向圆孔正对；圆形套筒103的前后两端均设有敞口；圆形套筒103垂直固定于第I圆杯形壳体101的后外端面，且圆形套筒103的中心线与第I圆杯形壳体101的中心线重合；圆形挡板104封盖于圆形套筒103的后端敞口上，且圆形挡板104的中心线与圆形套筒103的中心线重合；圆形挡板104的端面中央开设有前后贯通的中心圆孔；

所述减速子机构包括直流电机201、第I太阳齿轮202、第I行星齿轮203、内齿圈204、第I三角行星架205、第II三角行星架206、第I轮轴207、三角支撑架208、中心轴209；

直流电机201的机座垂直固定于圆形挡板104的后端面，且直流电机201的输出轴转动贯穿圆形挡板104的中心圆孔；第I太阳齿轮202的后端面中央与直流电机201的输出轴前端面固定；第I行星齿轮203的数目为三个；三个第I行星齿轮203的端面中央各开设有一个前后贯通的中心圆孔；三个第I行星齿轮203均与第I太阳齿轮202啮合，且三个第I行星齿轮203围绕第I太阳齿轮202的中心线等距排列；内齿圈204固定装配于圆形套筒103的内侧面，且内齿圈204的内径与第I圆杯形壳体101的安装圆孔的细孔孔径一致；内齿圈204分别与三个第I行星齿轮203啮合；第I三角行星架205的表面中央开设有前后贯通的中心圆孔，且第I三角行星架205通过中心圆孔转动装配于直流电机201的输出轴侧面；第I三角行星架205的三根径向臂的外端表面各开设有一个前后贯通的装配圆孔；第I轮轴207的数目为三根；三根第I轮轴207分别转动贯穿三个第I行星齿轮203的中心圆孔；三根第I轮轴207的前端面分别与第II三角行星架206的三根径向臂的外端后表面固定；三根第I轮轴207的后端分别固定穿设于第I三角行星架205的三个装配圆孔内；三角支撑架208的表面中央开设有前后贯通的中心圆孔，且中心圆孔为前粗后细的台阶孔；三角支撑架208的三根径向臂均垂直固定于第I圆杯形壳体101的安装圆孔的粗孔孔壁上；中心轴209垂直固定于第II三角行星架206的前表面中央，且中心轴209转动贯穿三角支撑架208的中心圆孔；

所述执行子机构包括第II太阳齿轮301、第II行星齿轮302、第III行星齿轮303、第III三角行星架304、第IV三角行星架305、第II轮轴306、L形连杆307、径向推杆308、弧槽形推片309；

第II太阳齿轮301的端面中央开设有前后贯通的中心圆孔，且第II太阳齿轮301通过中心圆孔转动装配于中心轴209的侧面；第II太阳齿轮301的后端面内边缘延伸设置有圆环形凸台，且圆环形凸台的后端固定穿设于三角支撑架208的中心圆孔的粗孔内；第II行星齿轮302的数目为三个；三个第II行星齿轮302的端面中央各开设有一个前后贯通的中心圆孔；三个第II行星齿轮302均与第II太阳齿轮301啮合，且三个第II行星齿轮302围绕第II太阳齿轮301的中心线等距排列；第III行星齿轮303的数目为三个；三个第III行星齿轮303的端面中央各开设有一个前后贯通的中心圆孔；三个第III行星齿轮303分别与三个第II行星齿轮302啮合；第III三角行星架304的表面中央开设有前后贯通的中心圆孔，且第III三角行星架304通过中心圆孔转动装配于圆环形凸台的外侧面；第III三角行星架304的三根径向臂的外端表面各开设有一个前后贯通的主装配圆孔和一个前后贯通的从装配圆孔；第IV三角行星架305的表面中央开设有前后贯通的中心圆孔，且第IV三角行星架305通过中心圆孔固定装配于中心轴209的侧面；第IV三角行星架305的三根径向臂的外端表面各开设有一个前后贯通的主装配圆孔和一个前后贯通的从装配圆孔；第II轮轴306的数目为三根；三根第II轮轴306分别转动贯穿三个第II行星齿轮302的中心圆孔；三根第II轮轴306的前端分别固定穿设于第IV三角行星架305的三个主装配圆孔内；三根第II轮轴306的后端分别固定穿设于第III三角行星架304的三个主装配圆孔内；L形连杆307的数目为三根；每根L形连杆307均包括纵向杆段和径向杆段；三根L形连杆307的纵向杆段分别转动贯穿第IV三角行星架305的三个从装配圆孔；三根L形连杆307的纵向杆段分别固定贯穿三个第III行星齿轮303的中心圆孔；三根L形连杆307的纵向杆段后端分别转动穿设于第III三角行星架304的三个从装配圆孔内；径向推杆308的数目为三根；三根径向推杆308的内端分别与三根L形连杆307的径向杆段外端铰接；三根径向推杆308分别滑动贯穿第I圆杯形壳体101的三个导向圆孔、第II圆杯形壳体102的三个导向圆孔；弧槽形推片309的数目为三个；三个弧槽形推片309的内侧面中央分别与三根径向推杆308的外端面固定。

第I圆杯形壳体101的三个导向圆孔均为外粗内细的台阶孔；三根径向推杆308的侧面各套设有一个O形密封圈，且三个O形密封圈分别嵌设于第I圆杯形壳体101的三个导向圆孔的粗孔内。

所述机壳部分还包括爪形定位架105；爪形定位架105由三根台阶形定位梁组成；三根台阶形定位梁均分别紧贴直流电机201的机座、圆形挡板104、圆形套筒103、第I圆杯形壳体101，且三根台阶形定位梁的外端表面各开设一个前后贯通的轴向螺孔；第I圆杯形壳体101的后端壁开设有三个前后贯通的轴向螺孔，且三个轴向螺孔围绕第I圆杯形壳体101的中心线等距排列；第I圆杯形壳体101的三个轴向螺孔分别与爪形定位架105的三个轴向螺孔正对，且第I圆杯形壳体101的三个轴向螺孔与爪形定位架105的三个轴向螺孔内共同穿设有三个轴向螺栓106。

第I圆杯形壳体101的侧壁开设有三对内外贯通的径向螺孔，且三对径向螺孔围绕第I圆杯形壳体101的中心线等距排列；第II圆杯形壳体102的侧壁开设有三对内外贯通的径向螺孔，且三对径向螺孔围绕第II圆杯形壳体102的中心线等距排列；第II圆杯形壳体102的三对径向螺孔分别与第I圆杯形壳体101的三对径向螺孔正对，且第II圆杯形壳体102的三对径向螺孔与第I圆杯形壳体101的三对径向螺孔内共同穿设有三对径向螺栓107。

第II太阳齿轮301的分度圆直径为4.8mm；三个第II行星齿轮302的分度圆直径均为1.6mm；三个第III行星齿轮303的分度圆直径均为2.4mm；三个第III行星齿轮303与第II太阳齿轮301的中心距为4mm；三根L形连杆307的径向杆段的长度均为4mm；三根径向推杆308的长度均为17mm。