一種兩自由度姿態(tài)調(diào)整裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種兩自由度姿態(tài)調(diào)整裝置，該裝置應(yīng)用于醫(yī)用機(jī)器人末端，調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)的姿態(tài)。
【背景技術(shù)】
[0002]在微創(chuàng)手術(shù)治療中，經(jīng)常會(huì)對粒子槍與活檢槍進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整以改變進(jìn)針方向，一般會(huì)將機(jī)器人的姿態(tài)調(diào)整考慮到機(jī)器臂的設(shè)計(jì)中，這樣會(huì)使姿態(tài)調(diào)整裝置與定位機(jī)械臂產(chǎn)生機(jī)構(gòu)耦合的現(xiàn)象，增加運(yùn)動(dòng)學(xué)分析復(fù)雜性，增加設(shè)計(jì)難度和控制難度。此外，對于不具有姿態(tài)調(diào)整功能的機(jī)械臂如果增加姿態(tài)調(diào)整功能，很不方便，也不經(jīng)濟(jì)。因此，根據(jù)實(shí)際需要有必要設(shè)計(jì)一種用于獨(dú)立完成姿態(tài)調(diào)整功能的裝置，該裝置需滿足重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、操作簡單等要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對上述機(jī)構(gòu)耦合等問題，基于模塊化思想，設(shè)計(jì)一種兩自由度姿態(tài)調(diào)整裝置，該裝置應(yīng)用于粒子槍和活檢槍等醫(yī)用機(jī)器人末端，調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)的姿態(tài)。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
本發(fā)明是一種兩自由度姿態(tài)調(diào)整裝置，用于調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)的姿態(tài)，包括機(jī)構(gòu)底板、箱體底板、電機(jī)箱體、旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪、旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪、旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸、箱體頂板、齒輪耳板、內(nèi)支撐耳板、外支撐耳板、俯仰板、俯仰板軸、過渡齒輪軸、限位銷、限位板、俯仰模塊主動(dòng)齒輪、過渡齒輪、俯仰模塊被動(dòng)齒輪、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、俯仰電機(jī)、俯仰電機(jī)固定板，其特征在于:所述的機(jī)構(gòu)底板上設(shè)有四個(gè)安裝孔，并采用四個(gè)螺栓與機(jī)械臂相連，機(jī)構(gòu)底板和旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪通過兩個(gè)螺釘固連，機(jī)構(gòu)底板與旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸一端螺紋連接，旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸穿過旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪，與旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪為間隙配合，所述的旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸與箱體底板構(gòu)成銷釘連接，箱體底板繞旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的箱體底板通過四個(gè)螺釘與旋轉(zhuǎn)電機(jī)固連，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸為鍵槽軸，并通過鍵與旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪連接，旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪與旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪為齒輪副連接，所述的電機(jī)箱體連接箱體底板和箱體頂板，所述的箱體頂板分別通過兩個(gè)螺釘與齒輪耳板、內(nèi)支撐耳板、外支撐耳板連接，所述的俯仰板軸與齒輪耳板、內(nèi)支撐耳板、外支撐耳板的光孔為間隙配合，所述的俯仰板軸在軸向居中部位設(shè)有鍵槽結(jié)構(gòu)，與俯仰板和俯仰模塊被動(dòng)齒輪采用鍵連接，所述的俯仰板側(cè)面設(shè)有兩個(gè)安裝孔，并用螺釘連接有限位板，限位板上具有弧形槽，所述的限位銷一端在弧形槽內(nèi)滑動(dòng)，另一端與外支撐耳板上的銷釘孔過盈連接，所述的齒輪耳板與過渡齒輪軸一端過盈連接，齒輪軸另一端與過渡齒輪構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，所述的箱體頂板上通過四個(gè)螺釘與俯仰電機(jī)固定板相連，俯仰電機(jī)固定板上固定有俯仰電機(jī)，俯仰電機(jī)的輸出軸為鍵槽軸，并通過鍵與俯仰模塊主動(dòng)齒輪連接，所述的俯仰模塊主動(dòng)齒輪與過渡齒輪為齒輪副連接，所述的過渡齒輪與俯仰模塊被動(dòng)齒輪為齒輪副連接。
[0005]本發(fā)明有以下技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明，中間部位采用箱體結(jié)構(gòu)，箱體內(nèi)部容納兩個(gè)電機(jī)，使得整體結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕。
[0006]2、本發(fā)明中，限位銷和限位板的設(shè)計(jì)，能對俯仰板起到限位作用，有效防止俯仰板超出工作范圍損壞執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0007]3、本發(fā)明，將一種兩自由度姿態(tài)調(diào)整裝置設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立的裝置，不與定位機(jī)械臂耦合，正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解簡單，控制方便。
【附圖說明】
[0008]圖1本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2本發(fā)明限位銷局部示意圖。
[0010]圖中1.機(jī)構(gòu)底板、2.箱體底板、3.電機(jī)箱體、4.旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪、5.旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪、6.旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸、7.箱體頂板、8.齒輪耳板、9.內(nèi)支撐耳板、10.外支撐耳板、11.俯仰板、12.俯仰板軸、13.過渡齒輪軸、14.限位銷、15.限位板、16.俯仰模塊主動(dòng)齒輪、17.過渡齒輪、18.俯仰模塊被動(dòng)齒輪、19.旋轉(zhuǎn)電機(jī)、20.俯仰電機(jī)、21.俯仰電機(jī)固定板。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1，參見附圖1、附圖2。
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明的一種兩自由度姿態(tài)調(diào)整裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0013]本發(fā)明是一種兩自由度姿態(tài)調(diào)整裝置，應(yīng)用于醫(yī)用機(jī)器人末端，調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)的姿態(tài)，包括機(jī)構(gòu)底板1、箱體底板2、電機(jī)箱體3、旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪4、旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪5、旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸6、箱體頂板7、齒輪耳板8、內(nèi)支撐耳板9、外支撐耳板10、俯仰板11、俯仰板軸12、過渡齒輪軸13、限位銷14、限位板15、俯仰模塊主動(dòng)齒輪16、過渡齒輪17、俯仰模塊被動(dòng)齒輪18、旋轉(zhuǎn)電機(jī)19、俯仰電機(jī)20、俯仰電機(jī)固定板21，其特征在于:所述的機(jī)構(gòu)底板I上設(shè)有四個(gè)安裝孔，并采用四個(gè)螺栓與定位機(jī)械臂相連，機(jī)構(gòu)底板I和旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪4通過兩個(gè)螺釘固連，機(jī)構(gòu)底板I與旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸6 —端螺紋連接，旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸6穿過旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪4，與旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪4為間隙配合，所述的旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸6與箱體底板2構(gòu)成銷釘連接，箱體底板2繞旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的箱體底板2通過四個(gè)螺釘與旋轉(zhuǎn)電機(jī)19固連，旋轉(zhuǎn)電機(jī)19的輸出軸為鍵槽軸，并通過鍵與旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪5連接，旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪5與旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪4為齒輪副連接；所述的電機(jī)箱體3連接箱體底板2和箱體頂板7，所述的箱體頂板7通過螺釘與齒輪耳板8、內(nèi)支撐耳板9、外支撐耳板10連接，所述的俯仰板軸12與齒輪耳板8、內(nèi)支撐耳板9、外支撐耳板10的光孔為間隙配合，所述的俯仰板軸12在軸向居中部位設(shè)有鍵槽結(jié)構(gòu)，與俯仰板11和俯仰模塊被動(dòng)齒輪18采用鍵連接，所述的俯仰板11側(cè)面設(shè)有兩個(gè)安裝孔，并用螺釘連接有限位板15，限位板15上具有弧形槽，所述的限位銷14 一端在弧形槽內(nèi)滑動(dòng)，另一端與外支撐耳板10上的銷釘孔過盈連接，所述的齒輪耳板8與過渡齒輪軸13 —端過盈連接，過渡齒輪軸13另一端與過渡齒輪17構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，所述的箱體頂板7上通過四個(gè)螺釘與俯仰電機(jī)固定板21相連，俯仰電機(jī)固定板21上固定了俯仰電機(jī)21，俯仰電機(jī)20的輸出軸為鍵槽軸，并通過鍵與俯仰模塊主動(dòng)齒輪16連接，所述的俯仰模塊主動(dòng)齒輪16與過渡齒輪17為齒輪副連接，所述的過渡齒輪17與俯仰模塊被動(dòng)齒輪18為齒輪副連接。
[0014]—種兩自由度姿態(tài)調(diào)整裝置分為兩個(gè)模塊，包括旋轉(zhuǎn)模塊和俯仰模塊。在旋轉(zhuǎn)模塊中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)19軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，由于旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪4與機(jī)構(gòu)底板I固連，旋轉(zhuǎn)電機(jī)19與箱體底板2固連，并且機(jī)構(gòu)底板I與定位機(jī)械臂固定，所以箱體底板2轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)整個(gè)箱體平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)功能，旋轉(zhuǎn)方向由旋轉(zhuǎn)電機(jī)19的旋轉(zhuǎn)方向確定，理論上能實(shí)現(xiàn)360度的旋轉(zhuǎn)；在俯仰模塊中，俯仰電機(jī)20軸帶動(dòng)俯仰模塊主動(dòng)齒輪16轉(zhuǎn)動(dòng)，通過過渡齒輪17、俯仰模塊被動(dòng)齒輪18帶動(dòng)俯仰板11轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)自由度的俯仰功能；此外，俯仰過程的俯仰角度受到約束，防止俯仰超程造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)損壞，具體約束方式如下:限位銷14 一端與外支撐耳板10固定，另一端在限位板15的圓弧形槽內(nèi)滑動(dòng)，限位板15通過螺釘與俯仰板11固定，從而能有效限制俯仰板的最大俯仰角起到保護(hù)作用，并且圓弧槽所對應(yīng)的圓心角即為俯仰板11的俯仰范圍角。旋轉(zhuǎn)模塊與俯仰模塊完全解耦，每個(gè)模塊即可單獨(dú)工作又可協(xié)同工作、配合使用，可實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整功能。
[0015]本實(shí)施方式只是對本專利的示例性說明，并不限定它的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對其局部進(jìn)行改變，只要沒有超出本專利的精神實(shí)質(zhì)，都在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兩自由度姿態(tài)調(diào)整裝置，用于調(diào)整機(jī)械臂末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的姿態(tài)，包括機(jī)構(gòu)底板(1)、箱體底板(2)、電機(jī)箱體(3)、旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪(4)、旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪(5)、旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸￠)、箱體頂板(7)、齒輪耳板(8)、內(nèi)支撐耳板(9)、外支撐耳板(10)、俯仰板(11)、俯仰板軸(12)、過渡齒輪軸(13)、限位銷(14)、限位板(15)、俯仰模塊主動(dòng)齒輪(16)、過渡齒輪(17)、俯仰模塊被動(dòng)齒輪(18)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)(19)、俯仰電機(jī)(20)、俯仰電機(jī)固定板(21)，其特征在于:所述的機(jī)構(gòu)底板(1)上設(shè)有四個(gè)安裝孔，并采用四個(gè)螺栓與機(jī)械臂相連，機(jī)構(gòu)底板(1)和旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪(4)通過兩個(gè)螺釘固連，機(jī)構(gòu)底板(1)與旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸(6) —端螺紋連接，旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸(6)穿過旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪(4)，與旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪(4)為間隙配合，所述的旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸(6)與箱體底板(2)構(gòu)成銷釘連接，箱體底板繞旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸(6)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的箱體底板(2)通過四個(gè)螺釘與旋轉(zhuǎn)電機(jī)(19)固連，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(19)的輸出軸為鍵槽軸，并通過鍵與旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪(5)連接，旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪(5)與旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪(4)為齒輪副連接，所述的電機(jī)箱體(3)連接箱體底板(2)和箱體頂板(7)，所述的箱體頂板(7)分別通過兩個(gè)螺釘與齒輪耳板(8)、內(nèi)支撐耳板(9)、外支撐耳板(10)連接，所述的俯仰板軸(12)與齒輪耳板(8)、內(nèi)支撐耳板(9)、外支撐耳板(10)的光孔為間隙配合，所述的俯仰板軸(12)在軸向居中部位設(shè)有鍵槽結(jié)構(gòu)，與俯仰板(11)和俯仰模塊被動(dòng)齒輪(18)采用鍵連接，所述的齒輪耳板(8)與過渡齒輪軸(13) —端過盈連接，過渡齒輪軸(13)另一端與過渡齒輪(17)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，所述的箱體頂板(7)上通過四個(gè)螺釘與俯仰電機(jī)固定板(21)相連，俯仰電機(jī)固定板(21)上固定有俯仰電機(jī)(20)，俯仰電機(jī)(20)的輸出軸為鍵槽軸，并通過鍵與俯仰模塊主動(dòng)齒輪(16)連接，所述的俯仰模塊主動(dòng)齒輪(16)與過渡齒輪(17)為齒輪副連接，所述的過渡齒輪(17)與俯仰模塊被動(dòng)齒輪(18)為齒輪副連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種兩自由度姿態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于:所述的俯仰板(11)側(cè)面設(shè)有兩個(gè)安裝孔，并用螺釘連接有限位板(15)，限位板(15)上具有弧形槽，所述的限位銷(14) 一端在弧形槽內(nèi)滑動(dòng)，另一端與外支撐耳板(10)上的銷釘孔過盈連接。
【專利摘要】在放射性治療粒子植入時(shí)，需要改變粒子植入裝置姿態(tài)，而粒子植入裝置一般不具有姿態(tài)調(diào)整功能。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種兩自由度姿態(tài)調(diào)整裝置，包括機(jī)構(gòu)底板、箱體底板、電機(jī)箱體、旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪、旋轉(zhuǎn)模塊主動(dòng)齒輪、旋轉(zhuǎn)模塊被動(dòng)齒輪軸、箱體頂板、齒輪耳板、內(nèi)支撐耳板、外支撐耳板、俯仰板、俯仰板軸、過渡齒輪軸、限位銷、限位板、俯仰模塊主動(dòng)齒輪、過渡齒輪、俯仰模塊被動(dòng)齒輪、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、俯仰電機(jī)、俯仰電機(jī)固定板。裝置中間部位為箱體結(jié)構(gòu)，容納電機(jī)，箱體的下部為旋轉(zhuǎn)模塊。上部為俯仰模塊，并設(shè)有限位銷釘和限位槽，限制俯仰角度。裝置為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，與定位機(jī)械臂解耦，控制簡單。中部采用箱體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕。
【IPC分類】A61B34/32
【公開號(hào)】CN105250026
【申請?zhí)枴緾N201510778584
【發(fā)明人】張永德, 王彬, 梁藝, 姜金剛, 杜海艷, 武文強(qiáng)
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月16日