Функциональная структура возвратно-поступательного разворота диагностических и хирургических элементов инструментального устройства тороидальной робототехнической системы с выдвижной крышкой (вариант русской логики - версия 3)

Функциональная структура возвратно-поступательного разворота диагностических и хирургических элементов инструментального устройства тороидальной робототехнической системы с выдвижной крышкой (вариант русской логики - версия 3)

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), которое 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 повод поворотный поступательного перемещения внутреннего цилиндра относительно внешнего неподвижного цилиндра, при этом на верхней вставной шайбе закреплен повод с редуктором, внешняя шеспрня 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 расположенная 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 и 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 совместного разворота и функционально связана с шестеренкой привода с редуктором, который зафиксирован на нижней средней промежуточной шайбе, равномерно расположенные по окружности вертикальными стержнями, а также включает нижнюю шайбу с осевым отверстием, которая закреплена в нижней части цилиндрического корпуса функционально связанным с линейным приводом с невыдвижной цилиндрической частью и выдвижной цилиндрической частью, при этом линейный привод также функционально связан с крышкой вертикального цилиндрического корпуса с осевым отверстием, а также включает подшипники и устройства удержания диагностических и хирургических элементов, при этом линейный привод зафиксирован на верхней поверхности крышки вертикального цилиндрического корпуса с осевым отверстием, в котором соосно расположена невыдвижная часть линейного привода, а на конце выдвижной цилиндрической части линейного привода закреплен подшипник, который зафиксирован в осевом отверстии нижней шайбы, которая закреплена внутри нижнего цилиндрического корпуса удержания диагностических и хирургических элементов, а устройства удержания диагностических и хирургических элементов выполнены электромагнитными, на которых в двух электромагнитных захвата удерживаются корпуса диагностических и хирургических элементов, а 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 радиальных пазах, которые выполнены в нижней части вертикального цилиндрического корпуса, при этом выдвижная часть линейного привода также расположена с возможностью вертикального возвратно-поступательного смещения в осевом отверстии круглой опорной пластины, при этом в нижней цилиндрической части опорной шайбы зафиксированы подшипники, которые с возможностью разворота расположены на крайней верхней поверхности круглой опорной пластине 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 шайбе, 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 крышки цилиндрического корпуса с осевым отверстием, которая соосно зафиксирована в нижней части выдвижной крышки тороидальной робототехнической системы.

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

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 23 тороидальной робототехнической системы 24 (фиг. 2) выполнена также с возможностью вертикального частичного подъема, то после такого подъема выполняют процедуру установки или снятие из двух электромагнитных захватов 16 (фиг. 1) электромагнитных устройств удержания 12 диагностических и хирургических элементов 13, после чего выдвижную крышку 23 возвращают в исходное положение и эти действия выполняют, когда все выдвижные элементы 25 (фиг. 2) находятся внутри тороидальной робототехнической системы 24, а выдвижная крышка 23 посредством трех тросов и трех приводов опущена. После того как диагностические и хирургические элементы 13 установлены, выполняют подъем выдвижной крышки 23 и осуществляют вывод выдвижных элементов 25 из тороидальной робототехнической системы 24 предварительно в зону «Приема инструмента» для приема диагностических и хирургических элементов 13, а затем выдвижные элементы 25 разворачивают в «Зону выполнения медицинской процедуры». А если учесть, что диагностические и хирургические элементы 13 электромагнитных устройствах удержания 12 (фиг. 1) расположены в определенной последовательности, а выдвижные элементы 25 (фиг. 2) находятся в конкретной позиции внутри тороидальной робототехнической системы 24, поэтому (фиг. 1) перед приемом диагностических и хирургических элементов 13 посредством привода с редуктором 5 и шестеренки разворота 3 выполняют соответствующий возвратно-поступательный разворот вертикального цилиндрического корпуса 1 и устойчивость такого разворота выполняют опорные подшипники 19 и центрирующие подшипники 22. А поскольку в нижней части вертикального цилиндрического корпуса 1 выполнены радиальные пазы 18 и в них расположены радиальные пластины 17 нижнего цилиндрического корпуса 9, которые опираются на верхнюю поверхность нижней шайбы с осевым отверстием 8, поэтому вместе с возвратно-поступательным разворотом вертикального цилиндрического корпуса 1 аналогичный разворот выполняет и нижний цилиндрический корпус 9 с электромагнитными устройствами удержания 12 диагностических и хирургических элементов 13. При этом следует отметить, что нижний цилиндрический корпус 9 с нижней шайбой 8 с осевым отверстием по-существу «висит» на подшипники 15, который закреплен на конце выдвижной цилиндрической части 11 линейного привода 10, поэтому устройства удержания 12 с диагностическими и хирургическими элементами 13 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 системы 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 и 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 совместного разворота и функционально связана с шестеренкой привода с редуктором, который зафиксирован на нижней средней промежуточной шайбе, равномерно расположенные по окружности вертикальными стержнями, а также включает нижнюю шайбу с осевым отверстием, которая закреплена в нижней части цилиндрического корпуса функционально связанным с линейным приводом с не выдвижной цилиндрической частью и выдвижной цилиндрической частью, при этом линейный привод также функционально связан с крышкой вертикального цилиндрического корпуса с осевым отверстием, а также включает подшипники и устройства удержания диагностических и хирургических элементов, отличающаяся тем, что линейный привод зафиксирован на верхней поверхности крышки вертикального цилиндрического корпуса с осевым отверстием, в котором соосно расположена не выдвижная часть линейного привода, а на конце выдвижной цилиндрической части линейного привода закреплен подшипник, который зафиксирован в осевом отверстии нижней шайбы, которая закреплена внутри нижнего цилиндрического корпуса удержания диагностических и хирургических элементов, а устройства удержания диагностических и хирургических элементов выполнены электромагнитными, на которых в двух электромагнитных захвата удерживаются корпуса диагностических и хирургических элементов, а 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 радиальных пазах, которые выполнены в нижней части вертикального цилиндрического корпуса, при этом выдвижная часть линейного привода также расположена с возможностью вертикального возвратно-поступательного смещения в осевом отверстии круглой опорной пластины, при этом в нижней цилиндрической части опорной шайбы зафиксированы подшипники, которые с возможностью разворота расположены на крайней верхней поверхности круглой опорной пластине 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 шайбе, 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 крышки цилиндрического корпуса с осевым отверстием, которая соосно зафиксирована в нижней части выдвижной крышки тороидальной робототехнической системы.