14、稳定行走式内窥镜尖端的设计评估与针插入触觉反馈实验研究

稳定行走式内窥镜尖端的设计评估与针插入触觉反馈实验研究

在医疗设备的研发中，稳定的内窥镜尖端设计以及针插入过程中的触觉反馈技术对于提高手术的精准性和安全性至关重要。本文将介绍稳定行走式内窥镜尖端的设计评估，以及针插入过程中触觉反馈的实验研究。

稳定行走式内窥镜尖端设计

设计概述

为了实现内窥镜在体内的稳定操作和扩大工作空间，研究人员提出了两种可折叠的腿部设计，并结合了吸附机制。这些设计旨在使工具与目标组织建立连接，提高对机械干扰的鲁棒性，同时适用于不平和潮湿的表面，且不增加机器人内窥镜插入时的皮肤开口。

附着概念

为了稳定工具与目标组织的连接，研究考虑了基于软材料的附着方法，如吸盘和吸垫。避免了使用具有额外侵入性的概念，如骨钉和骨螺钉。

可折叠腿部结构

• 设计要求 ：可折叠腿部结构需要满足在插入设备时最小化皮肤切口，同时确保在附着时能达到所需的腿部长度。每个腿部还需要容纳两个旋转关节，用于安装平行机构的两个臂。基于5:1比例放大的原型尺寸，腿部设计需要允许存储长度 $l_s \leq 30$ 毫米，展开长度 $l_a \geq 40$ 毫米。
• 气动设计 ：气动腿部设计基于嵌套的铝和黄铜圆柱体，这种材料组合改善了机构的滑动和密封性能。结构由三个圆柱体组成，其中两个是伸缩式的，可以从另一个圆柱体中滑出以延长腿部。通过在腿部结构顶部安装的管子提供空气入口，当施加压力时，空气填充圆柱体腔室，使伸缩式腿部结构展开；当施加真空时，腿部结构折叠回存储状态。