具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明专利作进一步说明：

如图1所示，一种基于电子凸轮的柔性针往复夹紧穿刺机构，夹紧装置1、穿刺角度调整机构2、往复装置3、固定平台4、挡板5；

所述挡板5上设有柔性针穿过的通孔，并用于支撑柔性针；

结合图2、图3，所述夹紧装置1包括第一电机座15、第一伺服电机16、联轴器14、第一丝杆13、固定夹台11、滑动夹块12；

所述第一电机座15与固定在固定平台4上的第一滑轨40配合，可沿第一滑轨40滑动，滑动方向平行于穿刺方向；第一伺服电机16通过螺栓固定在第一电机座15上，电机轴上装有联轴器14用于驱动第一丝杆13，第一丝杆13两端通过轴承安装有固定夹台11，滑动夹块12与第一丝杆13螺纹配合，并与固定夹台11上的滑槽配合，在第一丝杆13驱动下，可沿固定夹台11滑动，滑动方向垂直于穿刺方向，滑动夹块12与固定夹台11配合实现柔性针的夹紧。所述固定夹台11下端通过连接件23与微型滑块22相连，微型滑块22与固定在固定平台4上的微型滑轨21配合，可沿微型滑轨21配合滑动，滑动方向平行于穿刺方向。

结合图3、图4，所述往复装置包括第三电机座36、第二伺服电机37、第二丝杆33、丝杆滑块32；所述第二伺服电机37通过第三电机座36安装在固定平台4上，电机轴上装有联轴器35用于驱动第二丝杆33，第二丝杆33两端通过末端轴承座31和前端轴承座34安装在固定平台4上，丝杆滑块32与第二丝杆33配合，可在第二伺服电机37驱动下，沿第二丝杆33往复移动，移动方向平行于穿刺方向。丝杆滑块32与连接件23侧端固定，丝杆滑块32移动带动连接件23移动，从而带动夹紧装置同步运动。

结合图3，所述穿刺角度调整机构2包括第二电机座28、步进电机27、夹头25；所述步进电机27固定在第二电机座28上，第二电机座28与直线滑块29固定，直线滑块29与直线滑轨24配合，可以沿其滑动，滑动方向平行于穿刺方向，步进电机27通过电机轴上的联轴器26与夹头25相连，夹头25用于夹紧柔性针的末端，步进电机27旋转带动柔性针的旋转，实现穿刺角度的调整，穿刺角度完成后，穿刺角度调整机构2可随穿刺过程往复装置3的前进一并向前运动，穿刺完成后，随往复装置3的后退向后运动。

所述夹紧装置1和往复装置3的驱动由电子凸轮控制，控制过程以往复装置的第二伺服电机37作为主轴，以夹紧装置的第一伺服电机16作为从轴；进行穿刺时，往复装置3前进过程中夹紧装置1夹紧柔性针，第二伺服电机37正转带动柔性针前进，然后夹紧装置1松开柔性针，第二伺服电机37反转带动连接件23及夹紧装置1复位，然后夹紧装置1夹紧柔性针，第二伺服电机37正转带动柔性针前进，如此前进复位循环过程实现柔性针的步进进给。穿刺完成后，柔性针的推出通上述过程相反，往复装置3后退过程中夹紧装置1夹紧柔性针，复位过程夹紧装置1松开，后退复位循环过程实现柔性针的步进退出。

基于电子凸轮的柔性针往复夹紧穿刺机构的应用方法,所述方法为基于五次多项式的电子凸轮控制器控制方法，基于运动特征的主从轴确立，基于空间轨迹点集合的运动轨迹构建电子凸轮表，采用五次多项式曲线连接所有位置控制点构成完整的电子凸轮曲线；按照空间轨迹控制主从轴进行运动为主轴运行到空间轨迹一点时，从轴依据所述电子凸轮曲线的坐标关系跟随主轴运行到该点位置。所述的空间轨迹点集合为穿刺夹紧机构中点坐标数据。

本发明基于电子凸轮的柔性针往复夹紧穿刺机构的应用方法如下：

首先，根据柔性针进给特点，获取夹紧装置中心点位运动轨迹数据，建立空间轨迹点集，以夹紧装置滑移方向作为横轴，以往复装置运动方向作为纵轴建立的笛卡尔坐标系，获得运动轨迹如图5所示，根据上述设立的主从轴关系，建立如下电子凸轮表，采用五次多项式曲线将电子凸轮表构成完整的电子凸轮曲线，如图6所示，横纵坐标分别为主从轴位置，表示从轴位置相对主轴位置的位移关系；

其次，通过第一伺服电机、第二伺服电机、步进电机分别调整夹紧装置的状态、位置和柔性针的初始穿刺角度，通过步进电机调整柔性针穿刺角度，按照上述电子凸轮曲线驱动主从轴；

最后，主轴第二伺服电机驱动第二丝杆实现往复运动，从轴第一伺服电机驱动夹紧装置实现对柔性针反复夹紧，在夹紧时间段带动穿刺角度调整机构沿直线滑轨进给。

本发明提供的穿刺夹紧机构及应用方法，其特点在于可以通过采用往复夹紧机构，可以在穿刺过程中避免由针轴变形引发的误差影响，提高穿刺精度，采用的往复夹紧机构作为辅助穿刺机构，代替了柔性针支撑机构和进给机构，使结构更紧凑，控制更方便，采用电子凸轮的控制方法，使运动轨迹平滑连接，提高装置运行平滑度，增强装置稳定性。