КОНСТРУКЦИЯ МИКРОМАНИПУЛЯТОРА ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТАРИЯ
DESIGN OF MICROMANIPULATOR FOR TOOL POSITIONING

Изобретение относится к области точного приборостроения, а именно к конструкции микроманипулятора высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной его ориентации, применяемого в медицине, атомной энергетике, космической отрасли, военной промышленности, робототехнике, системах связи, авиации, автомобилестроении и других областях науки и техники, и, в частности, может быть использовано для микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени.
Известно устройство для хирургической навигации, обеспечивающее визуализацию в режиме реального времени хирургической мишени, точную пространственную ориентацию хирургических инструментов, подведение их к выбранной мишени, смену хирургических инструментов и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени, RU №35969 U1, А61В 19/00, 20.02.2004.
Известен микроманипулятор, обеспечивающий перемещения и используемый в медико-биологической технике, химической, электронной и других отраслях промышленности, RU №2041480 C1, G02B 21/32, 09.08.1995.
Известен механизм тонкой регулировки, предназначенный для использования в микроманипуляторах и обеспечивающий точные перемещения во всем диапазоне грубого перемещения, RU №2224152 С2, F16H 3/20, 20.02.2004.
Известен привод микроманипулятора, предназначенный для перемещения микроинструмента с высокоточным позиционированием в различных устройствах: в медико-биологических приборах, в электромеханических системах, RU №118244 U1, B25J 7/00, 20.07.2012; RU №96055 U1, B25J 7/00, 20.07.2010; RU №2266811 C1, B25J 7/00, 27.12.2005; RU №2175601 С12, B25J 7/00, 10.11.2001; RU №2149752 C1, B25J 7/00, 27.05.2000.
Известные микроманипуляторы, а также устройства передачи и регулирования движения для них, не имеют технических решений, совпадающих с техническими признаками предлагаемого изобретения.
Известен механический микроманипулятор для позиционирования инструментария, обеспечивающего точную пространственную его ориентацию и манипуляцию в области использования, включающий суппорт с кареткой и рельсом, с рукояткой и блок передачи движения, RU №2688487 C1, А61В 34/00, 21.05.2019.
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.
В ближайшем аналоге суппорт содержит каретку с ползуном, на котором закреплен обратный односторонний рельс для крепления и перемещения инструментария, устройство передачи движения выполнено в виде единого блока, включающего механизм поворота вокруг горизонтальной оси, сопряженный с суппортом, и механизм поворота вокруг вертикальной оси, сопряженный с механизмом поворота вокруг горизонтальной оси, и между ними установлена соединительная пластина, закрепленная на механизме поворота вокруг горизонтальной оси, а на корпусе механизма поворота вокруг вертикальной оси закреплено установочное устройство микроманипулятора.
Механизмы поворота вокруг горизонтальной оси и поворота вокруг вертикальной оси единого блока передачи движения содержат червячные передачи.
Конструкция микроманипулятора ближайшего аналога и его блок передачи движения имеют сложную конструкцию и не отвечают требованиям рационального габаритного выполнения.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей упростить конструкцию микроманипулятора, снизить его габариты, улучшить эксплуатационные качества.
Технический результат изобретений заключается в упрощении блока передачи движения и в снижении габаритных размеров, в выполнении блока передачи движения в виде рычагов: передачи движения и установочного, в снабжении рычагов крепежными элементами для соответствующего крепления рычагов между собой и с суппортом, в возможности регулирования угла между рычагами и суппортом.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, обеспечивающего точную пространственную его ориентацию и манипуляцию в области использования, включает суппорт с кареткой и рельсом, с рукояткой и блок передачи движения.
Блок передачи движения содержит рычаг передачи движения с рукояткой и рычаг установочный с рукояткой.
При этом рукоятка рычага передачи движения закреплена гайкой-шарниром на нем и винтом передачи движения на суппорте.
Рукоятка рычага установочного закреплена гайкой-шарниром на нем и винтом установочным на рычаге передачи движения.
Причем рукоятка рычага передачи движения имеет возможность регулирования угла между рычагом передачи движения и суппортом.
А рукоятка рычага установочного имеет возможность регулирования угла между рычагом установочным и рычагом передачи движения.
Кроме того, в суппорте установлена безлюфтовая резьбовая пара.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.
Выполнение блока передачи движения в виде рычага передачи движения и рычага установочного с крепежными элементами в виде винта и гайки шарнира и с возможностями регулирования угла между рычагами и суппортом позволяет упростить конструкцию микроманипулятора, снизить его габариты, улучшить эксплуатационные качества и повысить надежность при использовании.
Наличие в суппорте безлюфтовой резьбовой пары обеспечивает отсутствие подвижек (паразитных люфтов) при движении рельса в суппорте.
Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг. 1 - Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, изометрия,  спереди;
на фиг. 2 - Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, изометрия, спереди;
на фиг. 3 - Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, изометрия, слева;
на фиг. 4 - Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, изометрия, справа;
на фиг. 5 - Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, изометрия, сверху.
На чертежах представлено:
Суппорт - 1,
каретка с рельсом (суппорта 1) - 2,
безлюфтовая резьбовая пара (на каретке 2) - 3,
рукоятка (суппорта 1) - 4.
Блок передачи движения - 5.
Рычаг передачи движения (блока 5) - 6,
винт передачи движения (рычага 6) - 7,
гайка-шарнир (рычага 6) - 8,
рукоятка (рычага 6) - 9.
Рычаг установочный (блока 5) - 10,
винт установочный (рычага 10) - 11,
гайка-шарнир (рычага 10) - 12,
рукоятка (рычага 10) - 13.
Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, обеспечивающего точную пространственную его ориентацию и манипуляцию в области использования, включает суппорт 1 с кареткой и рельсом 2, с рукояткой 4 и блок передачи движения 5.
Блок передачи движения 5 содержит рычаг передачи движения 6 с рукояткой 9 и рычаг установочный 10 с рукояткой 13.
При этом рукоятка 9 рычага передачи движения 6 закреплена гайкой-шарниром 8 на нем и винтом передачи движения 7 на суппорте 1.
Рукоятка 13 рычага установочного 10 закреплена гайкой-шарниром 12 на нем и винтом установочным 11 на рычаге передачи движения 6.
Причем рукоятка 9 рычага передачи движения 6 имеет возможность регулирования угла между рычагом передачи движения 6 и суппортом 1.
А рукоятка 13 рычага установочного 10 имеет возможность регулирования угла между рычагом установочным 10 и рычагом передачи движения 6.
Кроме того, в суппорте 1 установлена безлюфтовая резьбовая пара 3.
Использование микроманипулятора.
Микроманипулятор закрепляют к подвесу за рычаг установочный 10. Вращают рукоятку 13 и регулируют угол между рычагом установочным 10 и рычагом передачи движения 6.
Вращают рукоятку 9 и регулируют угол между рычагом передачи движения 6 и суппортом 1.
Вращают рукоятку с рельсом 4 суппорта 1 и регулируют длину ее подачи в нем.
Для осуществления точного наведения инструментария, его закрепляют своей ответной частью в рельс каретки 2 суппорта 1.
Предложенная «Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария» изготовлена по известным технологиям точного приборостроения и использована при проведении нейрохирургических операций, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».
Предложенное изобретение позволяет:
- упростить конструкцию микроманипулятора;
- снизить габариты микроманипулятора;
- улучшить эксплуатационные качества микроманипулятора.