[发明专利]一种牙科种植三自由度操作头机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种牙科种植三自由度操作头机构，属于外科医疗器械领域。

背景技术

口腔种植是目前修复牙缺失最有效的方法。口腔种植学的关键是如何在病人的牙槽突内选择合适的位置和角度植入一个种植体，该种植体与颌骨结合。近30年来，随着计算机辅助种植系统(CAI)的发展，尤其是CT技术在口腔种植领域的应用，解决了常规二维透视成像技术所固有的影像失真、重叠等问题，从三维立体图像精确判断全口牙床位置、牙槽骨深度、重要的神经血管以及上颌窦位置，使得医生在实际骨空间找出最佳的种植角度，避开危险区域。术前规划和术中操作是完成手术的两大步骤：利用CT扫描数据，Columbia Scientific Inc.在1988年开发了3D牙科软件，随后商业软件SIMPLANT投入使用。随着CAD/CAM技术的发展，快速成型(RP)技术将虚拟的医学图像和口腔的实际环境结合起来，帮助医生准确地在预先规划好的路径上面完成手术操作。RP技术与计算机辅助规划结合的的方法提供了术前的精确方案设计，开环地为术中准备种植方案，但是没有形成闭环。IGI(Image-guided navigational implantology)引入视觉传感器，帮助医生实时获取手术信息，准确把握种植的距离和角度误差。但是医生在狭小空间操作牙钻很不方便，尤其对于需要种植后牙的情况。并且，手术医生的水平参差不齐，如果操作稍有不当，会影响病人的健康，影响长期的美观效果。目前的研究成果存在不够智能、可操作性不强等问题。

随着机器人辅助外科系统的发展，利用机器人的高精准度和可重复性操作的特点，发明了一种牙科种植三自由度操作头机构。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提出了一种三自由度串联种植操作头机构，帮助医生完成种植窝洞制备的操作。

本发明的目的是这样实现的：

一种牙科种植三自由度操作头机构，它包括进给运动单元组件、旋转运动单元组件、升降运动单元组件、压力传感器采集单元组件、视觉位置采集单元组件和牙钻组件共6个组件组成。它们之间的位置连接关系是：进给运动单元组件位于整个操作头机构的最下部，旋转运动单元组件通过力传感器支撑件11与进给运动单元组件轴连接，压力传感器采集单元组件通过预紧板18上面的直线导轨19连接，升降运动单元组件通过预紧板18上的通孔进行螺纹连接，整个升降运动单元位置偏上，视觉位置采集单元组件通过螺纹与升降运动单元组件连接，牙钻组件通过升降运动单元组件上的种植头固定块16连接。

所述的进给运动单元组件包括燕尾槽底座1、进给组件丝杠2、直线运动导轨3、T型滑块4、直流电机5、进给组件啮合齿轮6、进给组件轴端挡板7和进给电机法兰挡板8，其间关系是：燕尾槽底座1与进给组件轴端挡板7和进给电机法兰挡板8通过螺纹连接；进给组件丝杠2与T型滑块4组成丝杠传动，直流电机5通电转动，通过进给组件啮合齿轮6带动丝杠转动，T型滑块4和直线运动导轨3组成导轨-滑块连接。该燕尾槽底座1为矩形块状结构件，用于固定进给组件丝杠2、安装直线运动导轨3和支撑整个操作头；该进给组件丝杠2是一种市购普通丝杠，用于和T型滑块4下部的螺母配合传递直线运动；该直线运动导轨3是两根平行安装的市购普通导轨，用于约束T型滑块4只产生沿导轨方向的平移运动，该T型滑块4为T字型结构件，用于带动其以上部分沿直线运动导轨3方向运动，并且与力传感器支撑件11组成转动连接；该直流电机5是市购有刷直流电机，带有减速器以及编码器，用于为进给组件啮合齿轮6转动提供扭矩；该进给组件啮合齿轮6为传动比为1:1的直齿轮对，用于传递扭矩；该进给组件轴端挡板7是打有通孔的板状结构件，用于对进给组件丝杠2轴端固定；该进给电机法兰挡板8是打有通孔的板状结构件，用于对直流电机5的固定和进给组件丝杠2的轴端固定。

所述的旋转运动单元组件包括T型滑块4、旋转组件直流电机9、电机法兰10、力传感器支撑件11，其间的关系是T型滑块4与力传感器支撑件11通过转轴连接，电机法兰10将旋转组件直流电机9固定在力传感器支撑件11。该旋转组件直流电机9为市购有刷直流电机，带有高减速比的减速器以及编码器，用于为力传感器支撑件11的转动提供扭矩；该电机法兰10是打有通孔的板状结构件，用于固定直流电机9；该力传感器支撑件11是L型的结构件，用于安装力传感器以及产生转动；该T型滑块4是T型状结构件，一端与力传感器支撑件11固接，另一端与进给运动单元组件连接。