1、11泌尿系统腔内仿生碎石机器人技术领域5 本申请涉及泌尿系统结石腔内碎石装置，特别是一种泌尿系统腔内仿生碎石机器人。背景技术目前泌尿系统上尿路结石的碎石解决方案主要有输尿管镜碎石术和经皮肾镜取10 石术，具体如下：1、输尿管镜碎石术，是利用输尿管软镜或硬镜，经过尿道、膀胱插入输尿管，将输尿管结石或肾脏结石击碎取出。它利用人体天然的泌尿系统腔道，不在身体上做任何切口，是一种纯粹的泌尿外科腔镜微创手术，适用于保守治疗无效的各种输尿管结石、以及部分肾结石。15 2、经皮肾镜取石术，是在腰部建立一条从皮肤到肾脏的通道，通过这个通道把肾镜插入肾脏，利用激光、超声等碎石工具，把肾结石击碎取出。因此，目前泌
2、尿系统上尿路结石的碎石操作主要是通过输尿管软镜或硬镜完成，或者通过经皮肾镜手术完成，对术者技术要求较高，操作难度大，易出现输尿管医源性损伤，甚至引起出血、休克等威胁生命的严重并发症。20发明内容目前泌尿系上尿路结石的碎石操作主要通过输尿管软镜或硬镜完成，或者通过经皮肾镜手术完成，对术者技术要求较高，操作难度大，易出现输尿管医源性损伤，甚至引起出血、休克等威胁生命的严重并发症。25 为了解决尿路结石的碎石操作问题，本申请提出了一种泌尿系统腔内仿生碎石机器人，根据仿生学原理，通过远程控制仿生机器人，碎石操作过程中，手术学习曲线短，大大减少了并发症的发生。本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种
3、泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其包括本体、用于驱动所述本体向前或者向后蠕动的驱动机构、用于向所述驱2动机构供电的电源机构、用于控制所述驱动机构的控制机构以及用于粉碎结石的碎石机构；所述本体包括由柔性材料制成的外罩以及匹配设置于所述外罩内并依次连接的头部、躯干和尾部；所述头部和所述尾部各设置有至少一个与显示器相连接的无线摄像头；所述驱动机构、所述电源机构、所述碎石机构设置于所述本体内，所5 述控制机构与所述电源机构电信连接。如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述头部和所述尾部分别通过外径能够变大或者变小的可变径操作环与所述躯干连接，所述头部的可变径操作环和所述尾部的可变径操作环均与所述外
4、罩固定连接。如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述可变径操作环为环状气10 囊结构，所述躯干内还设置有两个控制泵，所述控制泵的气腔与所述环状气囊结构一一对应连通，两个所述控制泵的活塞均与所述电源机构电连接。如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述躯干包括多个依次排列呈圆筒状结构的操作环，多个所述操作环固定设置于所述外罩上；通过相邻的两个所述操作环在所述驱动机构的驱动下远离或者靠近，所述躯干在所述头部和所述尾15 部之间伸长或者收缩。如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述驱动机构包括多个线圈，每个所述操作环上均匀间隔设置有至少两个所述线圈，多个所述操作环上设置的多个所
5、述线圈的位置相对应；当相邻的两个所述操作环上的所有所述线圈的电流方向相同时，相邻的两个所述操作环相互远离；当相邻的两个所述操作环上的所有所述20 线圈的电流方向相反时，相邻的两个所述操作环相互靠近；当相邻的两个所述操作环上的部分所述线圈的电流方向相同、其余所述线圈的电流方向相反时，相邻的两个所述操作环上对应电流方向相同的部分所述线圈的位置相互远离，相邻的两个所述操作环上对应电流方向相反的其余所述线圈的位置相互靠近。如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，每个所述操作环上均匀间隔25 设置有四个所述线圈。如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述电源机构包括一一对应地向所述线圈供电的供
6、电单元和用于向所述供电单元进行无线充电的无线充电装置，多个所述供电单元与所述无线充电装置电信连接；所述驱动机构包括用于接受所述控制机构发出指示信号的信号接收装置；多个所述供电单元与所述信号接收装置电3信连接；所述信号接收装置接受到所述控制机构发出的指示信号后，所述供电单元向所述线圈供应能使所述线圈产生相应的电流方向的电能。如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述电源机构还包括用于连接外接电源的供电机构。5 如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述控制机构包括向所述无线充电装置供电的无线充电电磁感应发射模块，所述无线充电电磁感应发射模块与所述无线充电装置电连接。如上所述的泌尿系统
7、腔内仿生碎石机器人，其中，所述控制机构还包括向所述信号接收装置发出该指示信号的无线控制信号发射模块、用于控制连接或者断开外10 部电源的电源开关和用于产生该指示信号的控制装置；打开所述电源开关时，所述控制机构与该外部电源电连接，所述控制装置产生相应的指示信号并由所述无线控制信号发射模块发射给所述信号接收装置。本申请提出的一种泌尿系统腔内仿生碎石机器人，通过所述外罩以及匹配设置于所述外罩内并依次连接的所述头部、所述躯干和所述尾部，形成了外形为蠕虫或15 蚯蚓状的本体，由柔性材料制成的所述外罩，不会影响所述泌尿系统腔内仿生碎石机器人的弯曲和伸缩，同时，通过所述躯干在所述头部和所述尾部之间伸缩，来实
8、现所述本体向前或向后蠕动；根据仿生学原理，通过所述控制机构实现远程控制所述泌尿系统腔内仿生碎石机器人在人体泌尿系腔内进行蠕动，降低了手术难度，在碎石操作过程中，手术学习曲线短，大大减少了并发症的发生，也减少了腔镜手术20 对泌尿系造成医源性损伤等并发症的发生几率；另外，在所述本体的两端（即所述头部和所述尾部）分别设置的所述无线摄像头，能够将泌尿系腔道成像传送至与所述无线摄像头电信连接的该显示器（一般都采用医用显示器） ，以供术者完成泌尿系腔内检查和碎石操作，几乎没有手术盲区。25 附图说明图 1 是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人的结构示意图。图 2 是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人中可
9、变径操作环与控制泵的连接示意图。图 3 是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人中操作环与线圈的连接示意图。4图 4 是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人中的躯干进行伸缩时的状态示意图。图 5 是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人中的躯干进行转弯时的状态示意图。5 图 6 是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人的截面示意图。图 7 是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人的控制机构的结构示意图。附图标记说明：1、本体，11、外罩，12、头部，13、躯干，131、操作环，14、尾部，15、可变径操作环，16、控制泵，161、气腔，162、活塞，17、辅助导丝操作通道，2、无10 线摄像头，3、线圈，41、
10、供电单元，42、无线充电装置，5、信号接收装置，6、控制机构，61、无线充电电磁感应发射模块，62、无线控制信号发射模块，63、电源开关，64、控制装置，7、激光光纤操作通道。具体实施方式15 为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本申请的具体实施方式。如图 1 所示，本申请提供了一种泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其包括本体1、用于驱动所述本体向前或者向后蠕动的驱动机构、用于向所述驱动机构供电的电源机构、用于控制所述驱动机构的控制机构 6 以及用于粉碎结石的碎石机构；所述20 本体 1 包括由柔性材料制成的外罩 11 以及匹配设置于所述外罩 11 内并依次连接的头部
11、12、躯干 13 和尾部 14；所述头部 12 和所述尾部 14 各设置有至少一个与显示器相连接的无线摄像头 2；所述驱动机构、所述电源机构、所述碎石机构设置于所述本体 1 内，所述控制机构 6 与所述电源机构电信连接。收到所述控制机构 6 发出的向前蠕动的指示信号后，所述尾部 14 固定，并由所25 述驱动机构驱动所述躯干 13 在所述头部 12 和所述尾部 14 之间伸展，然后所述头部12 固定且所述尾部 14 取消固定，由所述驱动机构驱动所述躯干 13 在所述头部 12和所述尾部 14 之间收缩，然后所述尾部 14 固定且所述头部 12 取消固定，周而复始，使所述本体 1 实现节律性向前
12、蠕动；反之，收到所述控制机构 6 发出的向后蠕动的指示信号后，所述头部 12 固定，并由所述驱动机构驱动所述躯干 13 在所述头部 125和所述尾部 14 之间伸展，然后所述尾部 14 固定且所述头部 12 取消固定，由所述驱动机构驱动所述躯干 13 在所述头部 12 和所述尾部 14 之间收缩，然后所述头部 12固定且所述尾部 14 取消固定，周而复始，使所述本体 1 实现节律性向后蠕动。本申请提出的一种泌尿系统腔内仿生碎石机器人，通过所述外罩 11 以及匹配设5 置于所述外罩 11 内并依次连接的所述头部 12、所述躯干 13 和所述尾部 14，形成了外形为蠕虫或蚯蚓状的本体 1，由柔性材
13、料制成的所述外罩 1，不会影响所述泌尿系统腔内仿生碎石机器人的弯曲和伸缩，同时，通过所述躯干 13 在所述头部 12 和所述尾部 13 之间伸缩，来实现所述本体 1 向前或向后蠕动；根据仿生学原理，通过所述控制机构 6 实现远程控制所述泌尿系统腔内仿生碎石机器人在人体泌尿系腔内进10 行蠕动，降低了手术难度，在碎石操作过程中，手术学习曲线短，大大减少了并发症的发生，也减少了腔镜手术对泌尿系造成医源性损伤等并发症的发生几率；另外，在所述本体 1 的两端（即所述头部 12 和所述尾部 14）分别设置的所述无线摄像头2，能够将泌尿系腔道成像传送至与所述无线摄像头 2 电信连接的该显示器（一般都采用医
14、用显示器） ，以供术者完成泌尿系腔内检查和碎石操作，几乎没有手术盲区。15 所述头部 12 和所述尾部 14 分别通过外径能够变大或者变小的可变径操作环 15与所述躯干 13 连接，所述头部 12 的可变径操作环 15 和所述尾部 14 的可变径操作环 15 均与所述外罩 11 固定连接。收到所述控制机构 6 发出的向前蠕动的指示信号后，所述尾部 14 的可变径操作环 15 的外径变大，使所述尾部 14 固定；当所述躯干13 在所述驱动机构的驱动下在所述头部 12 和所述尾部 14 之间完成伸展后，所述头20 部 12 的可变径操作环 15 的外径变大、并使所述尾部 14 的可变径操作环 15
15、 的外径变小，使所述头部 12 固定且所述尾部 14 取消固定；当所述躯干 13 在所述驱动机构的驱动下在所述头部 12 和所述尾部 14 之间完成收缩后，所述尾部 14 的可变径操作环 15 的外径变大、且所述头部 12 的可变径操作环 15 的外径变小，使所述尾部 14固定且所述头部 12 取消固定，周而复始，使所述本体 1 实现节律性向前蠕动；反之，25 收到所述控制机构 6 发出的向后蠕动的指示信号后，所述头部 12 的可变径操作环15 的外径变大，使所述头部 12 固定；当所述躯干 13 在所述驱动机构的驱动下在所述尾部 14 和所述头部 12 之间完成伸展后，所述尾部 14 的可变
16、径操作环 15 的外径变大、并使所述头部 12 的可变径操作环 15 的外径变小，使所述尾部 14 固定且所述头部 12 取消固定；当所述躯干 13 在所述驱动机构的驱动下在所述尾部 14 和所述头6部 12 之间完成收缩后，所述头部 12 的可变径操作环 15 的外径变大、且所述尾部14 的可变径操作环 15 的外径变小，使所述头部 12 固定且所述尾部 14 取消固定，周而复始，使所述本体 1 实现节律性向后蠕动。由此，通过所述可变径操作环 15，所述头部 12 和所述尾部 14 能够节律性地交替固定在腔内，从而通过所述躯干 13 的5 伸缩来完成后退或者前进的操作。在一个具体的实施方式中
17、，所述可变径操作环 15 为环状气囊结构，所述躯干13 内还设置有两个控制泵 16，所述控制泵 16 的气腔 161 与所述环状气囊结构一一对应连通，两个所述控制泵 16 的活塞 162 均与所述电源机构电连接，其中一个所述可变径操作环 15 与一个所述控制泵 16 的连接如图 2 所示。收到所述控制机构 6 发10 出的向前蠕动的指示信号后，所述电源机构向对应于所述尾部 14 的所述控制泵 16正向供电，并使所述尾部 14 的所述环状气囊结构充气，使所述尾部 14 的可变径操作环 15 的外径变大，使所述尾部 14 固定；当所述躯干 13 在所述驱动机构的驱动下在所述头部 12 和所述尾部
18、14 之间完成伸展后，所述电源机构向对应于所述头部 12的所述控制泵 16 正向供电、向对应于所述尾部 14 的所述控制泵 16 反向供电，使所15 述头部 12 的所述环状气囊结构充气、并使所述尾部 14 的所述环状气囊结构放气，所述头部 12 的可变径操作环 15 的外径变大、并使所述尾部 14 的可变径操作环 15的外径变小，所述头部 12 固定且所述尾部 14 取消固定；当所述躯干 13 在所述驱动机构的驱动下在所述头部 12 和所述尾部 14 之间完成收缩后，所述电源机构向对应于所述尾部 14 的所述控制泵 16 正向供电、向对应于所述头部 12 的所述控制泵 1620 反向供电，使
19、所述尾部 14 的所述环状气囊结构充气、并使所述头部 12 的所述环状气囊结构放气，所述尾部 14 的可变径操作环 15 的外径变大、且所述头部 12 的可变径操作环 15 的外径变小，使所述尾部 14 固定且所述头部 12 取消固定，周而复始，使所述本体 1 实现节律性向前蠕动；反之，收到所述控制机构 6 发出的向后蠕动的指示信号后，所述电源机构向对应于所述头部 12 的所述控制泵 16 正向供电，并使25 所述头部 12 的所述环状气囊结构充气，使所述头部 12 的可变径操作环 15 的外径变大，使所述头部 12 固定；当所述躯干 13 在所述驱动机构的驱动下在所述尾部 14 和所述头部
20、12 之间完成伸展后，所述电源机构向对应于所述尾部 14 的所述控制泵 16正向供电、向对应于所述头部 12 的所述控制泵 16 反向供电，使所述尾部 14 的所述环状气囊结构充气、并使所述头部 12 的所述环状气囊结构放气，所述尾部 14 的可7变径操作环 15 的外径变大、并使所述头部 12 的可变径操作环 15 的外径变小，所述尾部 14 固定且所述头部 12 取消固定；当所述躯干 13 在所述驱动机构的驱动下在所述尾部 14 和所述头部 12 之间完成收缩后，所述电源机构向对应于所述头部 12 的所述控制泵 16 正向供电、向对应于所述尾部 14 的所述控制泵 16 反向供电，使所述头
21、5 部 12 的所述环状气囊结构充气、并使所述尾部 14 的所述环状气囊结构放气，所述头部 12 的可变径操作环 15 的外径变大、且所述尾部 14 的可变径操作环 15 的外径变小，使所述头部 12 固定且所述尾部 14 取消固定，周而复始，使所述本体 1 实现节律性向后蠕动。所述躯干 13 包括多个依次排列呈圆筒状结构的操作环 131，多个所述操作环10 131 固定设置于所述外罩 11 上；通过相邻的两个所述操作环 131 在所述驱动机构的驱动下远离或者靠近，所述躯干 13 在所述头部 12 和所述尾部 14 之间伸长或者收缩。当相邻的两个所述操作环 131 之间远离时，所述外罩 11
22、在相邻的两个所述操作环131 之间延展，使所述躯干 13 的长度伸长，即所述躯干 13 在所述头部 12 和所述尾部 14 之间伸长；当相邻的两个所述操作环 131 之间靠近时，所述外罩 11 在相邻的15 两个所述操作环 131 之间收拢，使所述躯干 13 的长度缩短，即所述躯干 13 在所述头部 12 和所述尾部 14 之间收缩，使所述本体 1 在所述躯干 13 的伸长或者收缩过程中，实现前进或者后退的操作；另外，当相邻的两个所述操作环 131 的一部分相互靠近且相邻的两个操作环 131 的另一部分相互远离时，所述外罩 11 在这两个相邻的所述操作环 131 之间呈扇状展开，使所述本体 1
23、 在此过程中，实现转向操作。20 具体如图 3 所示，所述驱动机构包括多个线圈 3，每个所述操作环 131 上均匀间隔设置有至少两个所述线圈 3，多个所述操作环 131 上设置的多个所述线圈 3 的位置相对应；当相邻的两个所述操作环 131 上的所有所述线圈 3 的电流方向相同时，相邻的两个所述操作环 131 相互远离；当相邻的两个所述操作环 131 上的所有所述线圈 3 的电流方向相反时，相邻的两个所述操作环 131 相互靠近；当相邻的两个所25 述操作环 131 上的部分所述线圈 3 的电流方向相同、其余所述线圈 3 的电流方向相反时，相邻的两个所述操作环 131 上对应电流方向相同的部分
24、所述线圈 3 的位置相互远离，相邻的两个所述操作环 131 上对应电流方向相反的其余所述线圈 3 的位置相互靠近。为了使所述躯干 13 的转弯更为平衡，每个所述操作环 131 上均匀间隔设置有四8个所述线圈 3，如图 3 所示。参看图 4 的中间的三个所述操作环 131，这三个所述操作环 131 上的所有所述线圈 3 的电流方向相同时，因此，这三个所述操作环 131 彼此排斥，相互远离；而前述三个所述操作环 131 的两侧各设置的三个操作环 131 上的所有所述线圈 3 的电流方向相反，因此他们彼此之间相互靠近；在此过程中，所5 述躯干 13 进行伸长或者收缩，所述本体 1 实现前进或者后退的
25、操作。再参看图 5 所示，相邻的两个所述操作环 131 上的部分所述线圈 3 的电流方向相同、其余所述线圈 3 的电流方向相反，因此，相邻的两个所述操作环 131 之间部分相互远离、部分相互靠近；在此过程中，所述外罩 11 在这两个相邻的所述操作环 131 之间呈扇状展开，所述本体 1 实现转向操作。10 如图 6 所示，所述电源机构包括一一对应地向所述线圈 3 供电的供电单元 41 和用于向所述供电单元 41 进行无线充电的无线充电装置 42，多个所述供电单元 41 与所述无线充电装置 42 电信连接；所述驱动机构包括用于接受所述控制机构 6 发出指示信号的信号接收装置 5；多个所述供电单元
26、 41 与所述信号接收装置 5 电信连接；所述信号接收装置 5 接受到所述控制机构 6 发出的指示信号后，所述供电单元 41 向15 所述线圈 3 供应能使所述线圈 3 产生相应的电流方向的电能.另外，所述电源机构还包括用于连接外接电源的供电机构（图中未示出） ，以充分确保所述泌尿系统腔内仿生碎石机器人的供电。如图 7 所示，所述控制机构 6 包括向所述无线充电装置 42 供电的无线充电电磁感应发射模块 61，所述无线充电电磁感应发射模块 61 与所述无线充电装置 42 电连20 接，以通过所述无线充电装置 42 向所述供电单元 41 完成充电。所述控制机构 6 还包括向所述信号接收装置 5
27、发出该指示信号的无线控制信号发射模块 62、用于控制连接或者断开外部电源的电源开关 63 和用于产生该指示信号的控制装置 64；打开所述电源开关 63 时，所述控制机构 6 与该外部电源电连接，所述控制装置 64 产生相应的指示信号并由所述无线控制信号发射模块 62 发射给所述信号接收装置 5。25 所述本体 1 内设置有自所述头部 12 贯穿至所述尾部 14 的辅助导丝操作通道17；所述辅助导丝操作通道 17 内设置有导丝（图中未示出） ，如图 6 所示，以便于将本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人送入腔内。另外，再如图 6 所示，所述碎石机构包括激光光纤（图中未示出） 、激光激发装置（图中未
28、示出）和激光光纤操作通道 7，所述激光光纤设置于所述激光光纤操作通道 7 内，所述激光激发装置设置9于外部且所述激光激发装置与所述激光光纤电连接；所述激光光纤操作通道 7 自所述头部 12 贯穿至所述尾部 14 地设置于所述本体 1 内。可选的是，所述激光光纤为钬激光光纤，所述激光激发装置为钬激光激发装置。在一个优选的实施方式中，所述外罩 11 由防水树脂材料制成，既不影响所述泌5 尿系统腔内仿生碎石机器人的弯曲和伸缩，也满足医用可消毒的需求。为了使术者的操作空间感更强，所述无线摄像头 2 为 3D 摄像头,支持 3D 成像。由上述可知，本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人可以实现以下技术效果：
29、1、在人体泌尿系腔内能实现远程控制，通过仿生学原理实现了在泌尿系腔道内前进、后退和转向操作；10 2、通过设置于所述头部和所述尾部的两个所述无线摄像头能将泌尿系腔道成像传至医用显示器，供术者完成泌尿系腔内检查和碎石操作；3、设置于所述头部的所述前可变径操作环及设置于所述尾部的所述后可变径操作环通过改变直径，在输尿管内实现所述头部和所述尾部的节律性固定的目的，并通过构成所述躯干的多个所述操作环之间的相互靠近或者相互远离，在输尿管内实15 现伸缩前进的目的；4、所述电源机构既包括内置于所述本体内的所述供电单元和向所述供电单元进行无线充电的所述无线充电装置，也包括能连接外接电源的供电机构，以充分确保
30、装置的供电；5、通过所述激光光纤操作通道即可携带具有碎石能量的所述激光光纤，通过所20 述激光激发装置控制所述激光光纤完成碎石，操作简便，降低了手术难度；6、术者通过与所述无线摄像头电信连接的该显示器以及远程控制来完成泌尿系腔道检查或者碎石操作，几乎没有手术盲区，碎石操作过程中，手术学习曲线短，大大减少了并发症的发生，也减少了腔镜手术对泌尿系造成医源性损伤等并发症的发生几率。25 以下各实施例的说明是参考图式，用以说明本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如“上” 、 “下” 、 “前” 、 “后” 、 “左” 、 “右” 、 “内” 、“外” 、 “侧面”等，仅是参考图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装” 、
