13、模块化折纸关节操作器（MOJO）：手术辅助新利器

模块化折纸关节操作器（MOJO）：手术辅助新利器

1. 真空驱动原型

1.1 工作原理与结构设计

真空驱动原型的致动机制是利用吸力在骨架和外皮之间产生负压，使结构弯曲。该原型采用模块化设计，具有不同的弯曲角度，其核心是 V 形元件模型。这个模型在中心为钻丝创建了通道，弯曲时可提供水平稳定性。致动时，中间通道形成真空，将两部分压缩在一起，同时，其壁在受到向外力时会有轻微屈服，能够吸收和阻尼钻动时的振动。

1.2 实际操作与问题

通过在设备底部使用抽吸泵在塑料袋外皮内产生真空，使设备弯曲。它能利用两个 45 度铰链实现逐渐 90 度弯曲，顺利进入气管，最后再进行 90 度急弯，使钻丝朝向气管壁。然而，模块右半部分的缺口设计存在问题。缺口上方放置乳胶袋且下方固定 2 毫米直径的管子，导致模块间有过多松弛的乳胶皮，真空会将袋子下拉，而非使模块靠拢，使得模块头部难以大幅弯曲。而且，这种缺口设计与真空驱动不兼容，若将管子附着在乳胶袋上，对于镍钛合金等较硬的钻丝，会撕裂管子或袋子；钻丝也不能放在袋内，因为它需穿透袋子到达气管，会破坏真空。不过，若使用透明袋子，该设计可用于弯曲光纤等较柔性材料进行内窥镜检查。

1.3 气动外壳

该设备由负压驱动，原型被包裹在弹性外壳中。通过电压改变弹性外壳内的压力，实现对设备的可控操作。确保外壳无泄漏至关重要，因为泄漏会导致压力损失。随着负压增加，原型压缩，各部分弯曲。未致动时，设备有两个自由度，可在两个平面移动；致动后，只有一个自由度，主要在一个平面移动。

2. 肌腱驱动原型

2.1 替代原因与基本结构

由于真空驱动方法在