[发明专利]一种用于前列腺癌质子重离子放疗的人体位姿调整机器人

权利要求书

1.一种用于前列腺癌质子重离子放疗的人体位姿调整机器人，它包含下肢体位调整机构（1）、RPP串联机构（2）、3-RPS并联机构（3）、4自由度前列腺固定器（4）、头靠（5）、上肢体位固定机构（6）, 其特征在于：所述的下肢体位调整机构（1）包括髋关节旋转连接件（1-1）、编码器A（1-2）、大腿驱动电机（1-3）、大腿固定带（1-4）、磁石A（1-5）、大腿支撑杆（1-6）、小腿驱动电机（1-7）、编码器B（1-8）、小腿支撑杆（1-9）、磁石B（1-10）、小腿固定带（1-11）、踝关节内旋外旋驱动电机（1-12）、编码器C（1-13）、踝关节趾屈驱动电机（1-14）、磁石C（1-15）、脚部支撑板（1-16）、脚部固定带（1-17）、连接销Ⅰ（1-18）、限位销（1-19）、连接销Ⅱ（1-20）、髋关节驱动杆（1-21）、电机（1-22）、髋关节驱动转盘（1-23）、连接轴Ⅰ（1-24）、同步带轮Ⅰ（1-25）、同步齿形带Ⅰ（1-26）、同步带轮Ⅱ（1-27）、传动轴Ⅰ（1-28）、同步带轮Ⅲ（1-29）、传动轴Ⅱ（1-30）、同步齿形带Ⅱ（1-31）、同步带轮Ⅳ（1-32）、连接轴Ⅱ（1-33）、空心轴Ⅰ（1-34）、伞齿轮Ⅰ（1-35）、伞齿轮Ⅱ（1-36）、伞齿轮Ⅲ（1-37）、空心轴Ⅱ（1-38）、顶丝（1-39）、脚踝连接件（1-40）、正齿轮Ⅰ（1-41）、正齿轮Ⅱ(1-42)，所述的髋关节驱动转盘（1-23）与通过连接销Ⅰ（1-18）铰链链接髋关节驱动杆（1-21），髋关节旋转连接件（1-1）通过连接销Ⅱ（1-20）铰链连接髋关节驱动杆（1-21），所述的髋关节旋转连接件（1-1）通过限位销铰链连接位移床板（2-11），所述的髋关节驱动转盘（1-23）通过键与电机（1-22）连接，电机（1-22）转动通过传动调整髋关节的开合角度，此种髋关节调节机构拆装方便、占用空较小、结构稳定，所述的大腿支撑杆（1-6）上置有编码器A（1-2）、大腿驱动电机（1-3）、大腿固定带（1-4）、小腿驱动电机（1-7），所述的大腿固定带上安置磁石A（1-5），所述的小腿支撑杆（1-9）上置有编码器B（1-8）、小腿固定带（1-11）、踝关节内旋外旋驱动电机（1-12），所述的小腿固定带（1-11）上安置磁石B（1-10），所述的脚部支撑板（1-16）上置有编码器C（1-13）、踝关节趾屈驱动电机（1-14）、脚部固定带（1-17），所述的脚部固定带（1-17）上安置磁石C（1-15）,连接轴Ⅰ（1-24）与髋关节旋转连接件（1-1）间隙配合，连接轴Ⅰ（1-24）通过键连接大腿支撑杆（1-6），同步带轮Ⅰ（1-25）通过键连接连接轴Ⅰ（1-24），同步带轮Ⅱ（1-27）通过键连接传动轴Ⅰ（1-28），传动轴Ⅰ（1-28）通过联轴器连接大腿驱动电机（1-3），同步带轮Ⅲ（1-29）通过建连接传动轴Ⅱ（1-30），传动轴Ⅱ（1-30）通过联轴器连接小腿驱动电机（1-7），同步带轮Ⅳ（1-32）通过键连接连接轴Ⅱ（1-33），连接轴Ⅱ（1-33）与大腿支撑杆（1-6）间隙配合，连接轴Ⅱ（1-33）通过键连接小腿支撑杆（1-9），空心轴Ⅰ（1-34）通过联轴器与电机（1-12）连接，空心轴Ⅰ（1-34）通过键连接伞齿轮Ⅰ（1-35），伞齿轮Ⅲ（1-37）通过键连接空心轴Ⅱ（1-38），空心轴Ⅱ（1-38）与脚踝连接件（1-40）通过顶丝（1-39）固定连接，伞齿轮Ⅱ（1-36）分别和伞齿轮Ⅰ（1-35）与伞齿轮Ⅲ（1-37）啮合配合，启动踝关节内旋外旋驱动电机（1-12）带动伞齿轮Ⅰ（1-35）转动，因为伞齿轮Ⅱ（1-36）分别和伞齿轮Ⅰ（1-35）与伞齿轮Ⅲ（1-37）啮合配合，从而带动伞齿轮Ⅲ（1-37）转动，进而可以调节踝关节的内旋和外旋的角度，正齿轮Ⅱ(1-42)通过键连接踝关节趾屈驱动电机（1-14）的电机轴，正齿轮Ⅰ（1-41）固定在脚踝连接件上，正齿轮Ⅰ（1-41）和正齿轮Ⅱ(1-42)相互啮合，所述的RPP串联机构（2）包括摩擦轮（2-1）、位移驱动滑台Ⅰ（2-2）、位移驱动滑台Ⅱ（2-3）、圆柱螺栓（2-4）、摩擦板（2-5）、旋转圆盘（2-6）、平衡轴（2-6-1）、连接轴（2-6-2）、平衡轨道（2-7）、圆盘底座（2-8）、球铰链固定槽（2-9）、驱动电机Ⅰ（2-10）、位移床板（2-11）、驱动电机Ⅱ（2-12），所述的摩擦轮（2-1）对称布置在位移滑台Ⅰ（2-2）的两侧，摩擦轮（2-1）与位移床板（2-11）接触连接，驱动电机Ⅱ（2-12）通过键连接摩擦轮（2-1），给驱动电机Ⅱ（2-12）通电，带动摩擦轮（2-1）转动，通过摩檫力的作用带动位移床板（2-12）沿X方向移动，位移驱动滑台Ⅱ（2-3）与位移驱动滑台Ⅰ（2-2）焊接在一起，位移驱动滑台Ⅱ（2-3）的驱动方式与移驱动滑台Ⅰ（2-2）相同，通过摩擦轮与摩擦板（2-5）之间的摩檫力带动位移驱动滑台Ⅱ（2-3）沿Y方向移动，摩擦板（2-5）通过圆柱螺栓（2-4）固定连接旋转圆盘（2-6），连接轴（2-6-2）通过键连接驱动电机Ⅰ（2-10），旋转圆盘（2-6）下表面圆周方向均匀布置四个相同的平衡轴（2-6-1），平衡轴（2-6-1）的圆周直径等于平衡轨道（2-7）的轨道宽，所述的3-RPS并联机构（3）包括球铰链（3-1）、电动推杆（3-2）、电动推杆底座（3-3），底盘（3-4），球铰链焊接在电动推杆（3-2）上，电动推杆底座（3-3）通过螺栓连接底盘（3-4），圆盘底座（2-8）下表面按圆周方向均匀分布3个电动推杆（3-2），3-RPS并联机构（3）通过调节电动推杆的长度来变化姿态，分别为Z轴方向的位移、绕X轴方向的转轴、绕Y轴方向的转动，所述的4自由度前列腺固定器（4）包括充气气囊（4-1）、手动充气阀（4-2）、微调螺母（4-3）、角度调节杆（4-4）、电机A（4-5）、销轴A（4-6）、水平连接杆Ⅰ（4-7）、连接杆Ⅰ（4-8）、连接杆Ⅱ（4-9）、水平连接杆Ⅱ（4-10）、电机B（4-11）、销轴B（4-12）、位移调节平台（4-13）、电动推杆（4-14）、电动推杆上平面（4-15）、外壳（4-16）、齿轮Ⅰ（4-17）、轴Ⅰ（4-18）、联轴器（4-19）、齿轮Ⅱ（4-20）、轴Ⅱ（4-21），充气气囊（4-1）安装在外壳（4-16）上，连接杆Ⅰ（4-8）和连接杆Ⅱ（4-9）尺寸相同，水平连接杆Ⅰ（4-7）和水平连接杆Ⅱ（4-10）轴孔间距相同，所述的齿轮Ⅰ（4-17）与齿轮Ⅱ（4-20）相互啮合，轴Ⅰ（4-18）通过键连接齿轮Ⅰ（4-17），微调螺母（4-3）通过联轴器（4-19）连接在轴Ⅰ（4-18）上，齿轮Ⅱ（4-20）通过键与轴Ⅱ（4-21）连接，轴Ⅱ（4-21）与角度调节杆（4-4）静态固定连接，调节微调螺母（4-3）带动齿轮Ⅰ（4-17）和齿轮Ⅱ（4-20）的转动，从而实现充气气囊（4-1）的角微调节，角度调节杆（4-4）与销轴A（4-6）静态固定连接，销轴A（4-6）与水平连接杆Ⅰ（4-7）间隙配合，Ⅰ电机A（4-5）通过联轴器与销轴（4-6）相连接，连接杆Ⅰ（4-8）通过销轴与水平连接杆Ⅰ（4-7）和水平连接杆Ⅱ（4-10）连接，水平连接杆Ⅰ（4-7）和水平连接杆Ⅱ（4-10）与销轴间隙配合，连接杆Ⅰ（4-8）与销轴过盈配合，连接杆Ⅰ（4-9）通过销轴与水平连接杆Ⅰ（4-7）和水平连接杆Ⅱ（4-10）连接，水平连接杆Ⅰ（4-7）和水平连接杆Ⅱ（4-10）与销轴间隙配合，连接杆Ⅰ（4-8）与销轴过盈配合，电机B（4-11）通过联轴器与销轴B（4-12）连接，水平连接杆Ⅱ（4-10）焊接在电动推杆上平面（4-15），连接杆Ⅰ（4-8）、连接杆Ⅰ（4-9）、水平连接杆Ⅰ（4-7）和水平连接杆Ⅱ（4-10）组成平行位移机构，驱动电机B（4-11），水平连接杆Ⅰ（4-7）带动充气气囊（4-1）沿平行X轴方向移动，电动推杆（4-14）置于位移调节平台（4-13）上，所述的头靠（5）置于位移床板（2-11）上。