Функциональная структура возвратно-поступательного разворота диагностических и хирургических элементов инструментального устройства тороидальной робототехнической системы с выдвижной крышкой (вариант русской логики - версия 2)

Функциональная структура возвратно-поступательного разворота диагностических и хирургических элементов инструментального устройства тороидальной робототехнической системы с выдвижной крышкой (вариант русской логики - версия 2)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при выполнении различных медицинских процедур.

Известна функциональная структура разворота диагностических и хирургических элементов многофункциональной диагностико-хирургической робототехнической системы операционного стола с возможностью информационно компьютерного управления (см. Патент UA №72485 Ю.И. Русанова), которая включает вертикальный корпус с возможностью изменения высоты, который позиционно расположен на основании, которое закреплено на неподвижной поверхности и выполнено в виде цилиндра с внешними ребрами жесткости, внутри которого зафиксирована нижняя часть вертикального корпуса, выполненного в виде двух соосных цилиндров: внешнего и внутреннего, с возможностью поворотно-поступательного сдвига внутреннего цилиндра корпуса относительно внешнего цилиндра корпуса, между которыми расположены направляющие в виде двух последовательных колец с полукруглыми пазами, в которых расположены продольные направляющие, закрепленные из внутренней поверхности внешнего цилиндра и внешней поверхности внутреннего цилиндра, при этом в нижней части внешнего цилиндра и на расстоянии от верхней части внутреннего цилиндра зафиксирована верхняя и нижняя вставные шайбы, на противоположных сторонах которых выполнены круглые пазы, а между ними расположен линейный поворотный привод поступательного перемещения внутреннего цилиндра относительно внешнего неподвижного цилиндра, при этом на верхней вставной шайбе закреплен привод с редуктором, внешняя шестерня которого функционально связана с внутренней зубчатой шестеренкой крышки вертикального корпуса, при этом крышка выполнена в нижней части с возможностью разворота внутри внутреннего цилиндра корпуса с возвратно-поступательным сдвигом, а верхняя часть крышки выполнена по размеру больше, чем диаметр внешнего цилиндра неподвижной части корпуса, и расположена над верхней частью внутреннего цилиндра корпуса с возможностью возвратно-поступательного вращения, к которой под углом 120° зафиксированы три устройства индивидуального подъема корпусов со сферической внешней поверхностью с диагностическими элементами и хирургическими элементами (прототип).

Известный прототип имеет технические возможности, которые заключаются в возможности разворота диагностических и хирургических элементов относительно медицинского стола.

Недостатком известного технического решения является ограничение функциональных возможностей, которые заключаются в том, что медицинский стол и функциональная структура разворота диагностических и хирургических элементов не совмещены в единой робототехнической системе.

Техническим результатом предложенного изобретения является расширение функциональных возможностей путем функционально законченной робототехнической системы.

Указанный технический результат достигается следующей функциональной структурой.

Функциональная структура возвратно-поступательного разворота диагностических и хирургических элементов инструментального устройства тороидальной робототехнической системы с выдвижной крышкой, включающая вертикальный цилиндрический корпус с крышкой с возможностью разворота посредством шестеренки, которая закреплена или является частью опорной шайбы, в которой нижняя часть выполнена также цилиндрической формы и расположена соосно внутри вертикального цилиндрического корпуса с возможностью разворота и функционально связана с шестеренкой привода с редуктором, который зафиксирован на нижней средней промежуточной шайбе, вертикальные стержни, равномерно расположенные по окружности, расположены внутри вертикального цилиндрического корпуса, а также включает нижнюю шайбу с осевым отверстием, функционально связанную с линейным приводом с невыдвижной цилиндрической частью и выдвижной цилиндрической частью, который закреплен в осевом отверстии нижней шайбы, при этом линейный привод также функционально связан с крышкой цилиндрического корпуса, а также включает подшипники и устройства удержания диагностических и хирургических элементов, при этом линейный привод зафиксирован на нижней поверхности нижней шайбы с осевым отверстием, в котором соосно расположена невыдвижная часть линейного привода, которая также расположена с возможностью вращения в осевом отверстии круглой опорной пластины, а на конце выдвижной цилиндрической части линейного привода закреплен подшипник, который зафиксирован в осевом отверстии крышки цилиндрического корпуса, которая соосно закреплена в нижней части выдвижной крышки тороидальной робототехнической системы, при этом нижняя шайба с осевым отверстием соосно закреплена внутри нижнего цилиндрического корпуса удержания диагностических и хирургических элементов, расположенного с возможностью возвратно-поступательного вертикального смещения и разворота, а устройства удержания диагностических и хирургических элементов выполнены электромагнитными, на которых в двух электромагнитных захватах удерживаются корпусы диагностических и хирургических элементов, при этом электромагнитные устройства удержания диагностических и хирургических элементов с равным шагом и последовательно зафиксированы на внешней поверхности нижнего цилиндрического корпуса с возможностью возвратно-поступательного разворота и вертикального смещения, во внутренней части которого выполнены радиальные пластины, нижний уровень которых расположен на уровне верхней поверхности нижней шайбы с осевым отверстием, а верхний уровень их расположен с возможностью вертикального возвратно-поступательного смещения в вертикальных радиальных пазах, которые выполнены в нижней части вертикального цилиндрического корпуса, при этом в нижней цилиндрической части опорной шайбы зафиксированы подшипники, которые с возможностью разворота расположены на крайней верхней поверхности круглой опорной пластины с осевым отверстием, в которой по окружности с равномерным шагом зафиксированы нижние концы вертикальных стержней, а средние их части расположены и зафиксированы как в аналогичных отверстиях нижней средней промежуточной шайбы, где закреплен привод с редуктором, так и в аналогичных отверстиях верхней промежуточной шайбы, на которой закреплены центрирующие подшипники, внешняя вращающаяся поверхность которых функционально связана с внутренней поверхностью вертикального цилиндрического корпуса, а верхние концы вертикальных стержней по аналогичной окружности закреплены в нижней части крышки цилиндрического корпуса.

На фиг. 1 изображена функциональная структура возвратно-поступательного разворота диагностических и хирургических элементов инструментального устройства тороидальной робототехнической системы с выдвижной крышкой. На фиг. 2 изображена тороидальная робототехническая система с выдвижной крышкой и исполнительными выдвижными элементами для выполнения различных медицинских процедур. На фиг. 3 изображен напольный вариант тороидальной робототехнической системы с выдвижной крышкой.

Функциональная структура возвратно-поступательного разворота диагностических и хирургических элементов инструментального устройства тороидальной робототехнической системы с выдвижной крышкой включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 с возможностью разворота посредством шестеренки 4 (шестеренка разворота), которая закреплена или является частью опорной шайбы 5, в которой нижняя часть выполнена также цилиндрической формы и расположена соосно внутри вертикального цилиндрического корпуса 1 с возможностью разворота и функционально связана с шестеренкой привода 6 с редуктором, который зафиксирован на нижней средней промежуточной шайбе 7, вертикальные стержни 8, равномерно расположенные по окружности, расположены внутри вертикального цилиндрического корпуса 1, а также включает нижнюю шайбу 9 с осевым отверстием функционально, связанную с линейным приводом 10 с невыдвижной цилиндрической частью 11 и выдвижной цилиндрической частью 12, который закреплен в осевом отверстии нижней шайбы 9. При этом линейный привод 10 также функционально связан с крышкой 2 вертикального цилиндрического корпуса 1, а также включает подшипники и устройства удержания диагностических и хирургических элементов. При этом линейный привод 10 зафиксирован на нижней поверхности нижней шайбы с осевым отверстием 9, в котором соосно расположена невыдвижная часть линейного привода 10, которая также расположена с возможностью вращения в осевом отверстии круглой опорной пластины 13, а на конце выдвижной цилиндрической части 12 линейного привода 10 закреплен подшипник 14, который зафиксирован в осевом отверстии крышки 2 вертикального цилиндрического корпуса 1, которая соосно закреплена в нижней части выдвижной крышки 15 тороидальной робототехнической системы 16 (фиг. 2). При этом нижняя шайба с осевым отверстием 9 соосно закреплена внутри нижнего цилиндрического корпуса 17 удержания диагностических и хирургических элементов 18, расположенного с возможностью возвратно-поступательного вертикального смещения и разворота. А устройства удержания 19 диагностических и хирургических элементов 18 выполнены электромагнитными, на которых в двух электромагнитных захватах 20 удерживаются корпусы диагностических и хирургических элементов 18. При этом электромагнитные устройства удержания 19 диагностических и хирургических элементов 18 с равным шагом и последовательно зафиксированы на внешней поверхности нижнего цилиндрического корпуса 17 с возможностью возвратно-поступательного разворота и вертикального смещения, во внутренней части которого выполнены радиальные пластины 21, нижний уровень которых расположен на уровне верхней поверхности нижней шайбы с осевым отверстием 9, а верхний уровень их расположен с возможностью вертикального возвратно-поступательного смещения в вертикальных радиальных пазах 22, которые выполнены в нижней части вертикального цилиндрического корпуса 1. При этом в нижней цилиндрической части опорной шайбы 13 зафиксированы подшипники 23, которые с возможностью разворота расположены на крайней верхней поверхности круглой опорной пластины с осевым отверстием 13, в которой по окружности с равномерным шагом зафиксированы нижние концы вертикальных стержней 8, а средние их части расположены и зафиксированы как в аналогичных отверстиях нижней средней промежуточной шайбы 5, где закреплен привод с редуктором 6, так и в аналогичных отверстиях верхней промежуточной шайбы 24, на которой закреплены центрирующие подшипники 25, внешняя вращающаяся поверхность которых функционально связана с внутренней поверхностью вертикального цилиндрического корпуса 1, а верхние концы вертикальных стержней 8 по аналогичной окружности закреплены в нижней части крышки 2 вертикального цилиндрического корпуса 1. На фиг. 2 изображена тороидальная робототехническая система 16 с выдвижной крышкой 15 и исполнительными выдвижными элементами 26 для выполнения различных медицинских процедур. На фиг. 3 изображен напольный вариант тороидальной робототехнической системы 16 с выдвижной крышкой 15, которые посредством двух пар стержней 27 расположены с возможностью продольного возвратно-поступательного смещения на неподвижной в продольном направлении части медицинского стола 28, на котором также расположена подвижная в продольном направлении часть медицинского стола 29. При этом неподвижный в продольном направлении медицинский стол 28 расположен на устройстве возвратно-поступательного вертикального смещения 29, посредством привода с редуктором 30.

Логико-динамический процесс функциональной структуры возвратно-поступательного разворота диагностических и хирургических элементов инструментального устройства тороидальной робототехнической системы с выдвижной крышкой заключается в следующем.

Поскольку выдвижная крышка 15 тороидальной робототехнической системы 16 (фиг. 2) выполнена также с возможностью вертикального частичного подъема, то после такого подъема выполняют процедуру установки или снятия из двух электромагнитных захватов 20 (фиг. 1) электромагнитных устройств удержания 19 диагностических и хирургических элементов 18, после чего выдвижную крышку 15 возвращают в исходное положение и эти действия выполняют, когда все выдвижные элементы 26 (фиг. 2) находятся внутри тороидальной робототехнической системы 16, а выдвижная крышка 15 посредством трех тросов и трех приводов опущена. После того как диагностические и хирургические элементы 18 установлены, выполняют подъем выдвижной крышки 15 и осуществляют вывод выдвижных элементов 26 из тороидальной робототехнической системы 16 предварительно в зону «Приема инструмента» для приема диагностических и хирургических элементов 18, а затем выдвижные элементы 26 разворачивают в «Зону выполнения медицинской процедуры». А если учесть, что диагностические и хирургические элементы 18 электромагнитных устройств удержания 19 расположены в определенной последовательности, а выдвижные элементы 26 находятся в конкретной позиции внутри тороидальной робототехнической системы 16, то (фиг. 1) перед приемом диагностических и хирургических элементов 18 посредством привода с редуктором 6 и шестеренки разворота 4 выполняют соответствующий возвратно-поступательный разворот вертикального цилиндрического корпуса 1, и устойчивость такого разворота выполняют опорные подшипники 23 и центрирующие подшипники 25. А поскольку в нижней части вертикального цилиндрического корпуса 1 выполнены радиальные пазы 22 и в них расположены радиальные пластины 21 нижнего цилиндрического корпуса 17, которые опираются на верхнюю поверхность нижней шайбы с осевым отверстием 9, то вместе с возвратно-поступательным разворотом вертикального цилиндрического корпуса 1 аналогичный разворот выполняет и нижний цилиндрический корпус 17 с электромагнитными устройствами удержания 19 диагностических и хирургических элементов 18. При этом следует отметить, что нижний цилиндрический корпус 17 с нижней шайбы с осевым отверстием 9 по существу «висит» на корпусе линейного привода 10 и вместе с ним может выполнять возвратно-поступательное вертикальное смещение вместе с невыдвижной цилиндрической его частью 11 при изменении длины выдвижной его части 12. А поскольку верхний конец выдвижной цилиндрической частью 11 зафиксирован в крышке 2 посредством подшипника 14, то линейный привод 10, а вместе с ним электромагнитные устройства удержания 19 с диагностическими и хирургическими элементами 18 выполняют как возвратно-поступательное корректировочное вертикальное смещение, так и возвратно-поступательный разворот.

Использование предложенного технического решения позволяет расширить функциональные возможности функциональной структуры возвратно-поступательного разворота диагностических и хирургических элементов инструментального устройства в тороидальной робототехнической системе с выдвижной крышкой.

Функциональная структура возвратно-поступательного разворота диагностических и хирургических элементов инструментального устройства тороидальной робототехнической системы с выдвижной крышкой, включающая вертикальный цилиндрический корпус с крышкой с возможностью разворота посредством шестеренки, которая закреплена или является частью опорной шайбы, в которой нижняя часть выполнена также цилиндрической формы и расположена соосно внутри вертикального цилиндрического корпуса с возможностью разворота и функционально связана с шестеренкой привода с редуктором, который зафиксирован на нижней средней промежуточной шайбе, вертикальные стержни, равномерно расположенные по окружности, расположены внутри вертикального цилиндрического корпуса, а также включает нижнюю шайбу с осевым отверстием, функционально связанную с линейным приводом с невыдвижной цилиндрической частью и выдвижной цилиндрической частью, который закреплен в осевом отверстии нижней шайбы, при этом линейный привод также функционально связан с крышкой цилиндрического корпуса, а также включает подшипники и устройства удержания диагностических и хирургических элементов, отличающаяся тем, что линейный привод зафиксирован на нижней поверхности нижней шайбы с осевым отверстием, в котором соосно расположена невыдвижная часть линейного привода, которая также расположена с возможностью вращения в осевом отверстии круглой опорной пластины, а на конце выдвижной цилиндрической части линейного привода закреплен подшипник, который зафиксирован в осевом отверстии крышки цилиндрического корпуса, которая соосно закреплена в нижней части выдвижной крышки тороидальной робототехнической системы, при этом нижняя шайба с осевым отверстием соосно закреплена внутри нижнего цилиндрического корпуса удержания диагностических и хирургических элементов, расположенного с возможностью возвратно-поступательного вертикального смещения и разворота, а устройства удержания диагностических и хирургических элементов выполнены электромагнитными, на которых в двух электромагнитных захватах удерживаются корпусы диагностических и хирургических элементов, при этом электромагнитные устройства удержания диагностических и хирургических элементов с равным шагом и последовательно зафиксированы на внешней поверхности нижнего цилиндрического корпуса с возможностью возвратно-поступательного разворота и вертикального смещения, во внутренней части которого выполнены радиальные пластины, нижний уровень которых расположен на уровне верхней поверхности нижней шайбы с осевым отверстием, а верхний уровень их расположен с возможностью вертикального возвратно-поступательного смещения в вертикальных радиальных пазах, которые выполнены в нижней части вертикального цилиндрического корпуса, при этом в нижней цилиндрической части опорной шайбы зафиксированы подшипники, которые с возможностью разворота расположены на крайней верхней поверхности круглой опорной пластины с осевым отверстием, в которой по окружности с равномерным шагом зафиксированы нижние концы вертикальных стержней, а средние их части расположены и зафиксированы как в аналогичных отверстиях нижней средней промежуточной шайбы, где закреплен привод с редуктором, так и в аналогичных отверстиях верхней промежуточной шайбы, на которой закреплены центрирующие подшипники, внешняя вращающаяся поверхность которых функционально связана с внутренней поверхностью вертикального цилиндрического корпуса, а верхние концы вертикальных стержней по аналогичной окружности закреплены в нижней части крышки цилиндрического корпуса.