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柔性桿自動(dòng)推進(jìn)裝置,設(shè)計(jì)標(biāo)題:柔性桿自動(dòng)推進(jìn)裝置班級(jí):學(xué)號(hào):設(shè)計(jì)人:校內(nèi)指導(dǎo)老師:校外指導(dǎo)老師:,第1章緒論,隨著新型傳感技術(shù)、機(jī)械電子技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、智能材料和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展、融合，臨床上新型智能醫(yī)療器械不斷出現(xiàn)，有效地拓展了傳統(tǒng)醫(yī)療器械的功能和診療領(lǐng)域。結(jié)腸內(nèi)窺鏡是結(jié)腸疾病診療的重要醫(yī)療器械，由于工作環(huán)境的復(fù)雜性和自身形狀不可視等不足，傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡在介入過(guò)程中會(huì)發(fā)生鏡體纏繞、非預(yù)期結(jié)襻等情況，給病人帶來(lái)痛苦和危險(xiǎn)。,而如今，隨著機(jī)械行業(yè)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn)，而且它們的價(jià)格也日益降低，可靠性也逐步提高，用自動(dòng)化的方式把內(nèi)窺鏡推入腸胃當(dāng)中不僅可以達(dá)到而且容易實(shí)現(xiàn)的，難度和危險(xiǎn)性大大降低。,第2章設(shè)計(jì)方案的選擇與分析,2.1利用摩擦輪連續(xù)介入機(jī)構(gòu)及工作原理間隙送進(jìn)機(jī)構(gòu)利用電磁鐵的吸合，完成機(jī)械手的開(kāi)合動(dòng)作。利用步進(jìn)電機(jī)、絲杠螺母和滑動(dòng)導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的前進(jìn)后退。利用步進(jìn)電機(jī)和齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)。共有兩個(gè)機(jī)械手，其中一個(gè)固定在外壁上，另外一個(gè)固定在導(dǎo)軌滑塊上，兩個(gè)機(jī)械手配合完成內(nèi)窺鏡的間隙式旋轉(zhuǎn)介人。圖2.3為整體結(jié)構(gòu)圖，右旋轉(zhuǎn)體、左旋轉(zhuǎn)體和大齒輪，通過(guò)6根支桿、連接塊、緊定螺釘、彈簧墊圈和螺母等固接成一體。,圖2.3間歇送進(jìn)機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)圖,2.3方案的選擇,經(jīng)過(guò)比較分析，我選擇利用摩擦輪連續(xù)介入機(jī)構(gòu)的方案，該方案結(jié)構(gòu)精密且機(jī)構(gòu)原理簡(jiǎn)單易懂，成本低，工作效率高。摩擦輪是借助于摩擦力來(lái)推進(jìn)傳感器的。摩擦輪推進(jìn)是直接接觸的,所占空間小,推進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于制造,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),工作時(shí)噪音很小。,2.4主要參數(shù)設(shè)計(jì),醫(yī)學(xué)上作內(nèi)窺鏡使用的柔性桿.柔性光纖內(nèi)窺鏡利用光導(dǎo)纖維的傳光、傳像原理及其柔軟彎曲性能，可以對(duì)設(shè)備中肉眼不易直接觀察任何隱蔽部位(管道、腔體、復(fù)雜構(gòu)件等)方便地進(jìn)行直接快速的檢查，無(wú)需拆卸、破壞被測(cè)物就能進(jìn)行檢查內(nèi)部微痕跡、毛刺、裂紋、焊縫等缺陷。,2.5課題任務(wù),（1）連續(xù)介入機(jī)構(gòu)的原理分析；（2）機(jī)械手夾持力和位移分析；（3）旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算及電機(jī)的選型。（4）零件裝配圖及主要零件圖。,第3章系統(tǒng)設(shè)計(jì),3.1連續(xù)介入機(jī)構(gòu)的原理分析系統(tǒng)主要由3個(gè)部分組成:傳感器、推進(jìn)裝置、控制系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集部分如圖1所示。介入裝置5、推進(jìn)傳感柔性桿,以適當(dāng)?shù)乃俣群土膬?nèi)窺鏡工作鉗道進(jìn)入內(nèi)窺鏡,控制系統(tǒng)和信號(hào)采集和處理模塊控制傳感柔性桿在工作鉗道中等距離采樣數(shù)據(jù),同時(shí)反饋給PC。圖3.1中,下位機(jī)控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)。,1.控制系統(tǒng)2.光纖關(guān)柵解調(diào)儀3.光纖光柵傳感器4.PC5.推進(jìn)裝置,圖3.1推進(jìn)系統(tǒng)系統(tǒng)圖,圖3.2推進(jìn)原理圖,3.2機(jī)械手夾持力和位移分析,該機(jī)構(gòu)介入力的調(diào)整，是依靠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，調(diào)整兩個(gè)摩擦輪之間的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)的。摩擦輪之?dāng)?shù)和介入力大小之間的確切關(guān)系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了一組數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，螺栓旋緊圈數(shù)愈多，介入力愈大。,增量式光電碼盤作為反饋檢測(cè)元件,根據(jù)其輸出脈沖源和脈沖計(jì)數(shù)可以用來(lái)確定傳感器的介入方向和推進(jìn)距離。,3.3旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算及電機(jī)的選型,圖3.3傳動(dòng)原理圖,第4章裝置零件設(shè)計(jì)及校核,裝配草圖設(shè)計(jì)包括計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制圖等內(nèi)容，而且計(jì)算與制圖常需交叉進(jìn)行。其基本任務(wù)為：1>確定各零件的結(jié)構(gòu)尺寸，以及它們?cè)跈C(jī)器的相互位置關(guān)系2>得出校核零件強(qiáng)度（剛度）所需的尺寸及數(shù)據(jù)。,4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),軸的設(shè)計(jì)程序是：（1）根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案的整體布局，擬定軸上零件的布置和裝配方案；（2）選擇軸的合適材料；（3）初步估計(jì)軸的直徑；（4）進(jìn)行軸系零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（5）進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算；（6）根據(jù)計(jì)算結(jié)果修改設(shè)計(jì)。,圖4.1軸的結(jié)構(gòu)圖,圖4.2軸上零件的裝配方案,圖4.3軸力學(xué)模型圖,4.3軸承的選擇以及計(jì)算,軸承校核的方法均一致，在前面的軸校核中我們已經(jīng)得知，中間軸2的受力軸向力最大，故軸承也最危險(xiǎn)，故選擇軸承組2為例來(lái)校核。高速軸和低速軸經(jīng)過(guò)校核，均符合要求。,