[发明专利]手术病床的跟踪测量机械臂装置

权利要求书

1.一种手术病床的跟踪测量机械臂装置，其特征在于，包括:

病床夹持器、位置跟踪机构以及姿态跟踪机构；

所述姿态跟踪机构、位置跟踪机构和病床夹持器依次连接，病床夹持器固定在病床床尾，当病床作三维直线调节时，实时测量病床的三维轨迹，并解算到自身坐标系中；

所述病床夹持器由旋柄(1)、导向杆(2)、夹座(3)及球铰(4)组成；

所述位置跟踪机构由第一伸缩杆(5)、第二伸缩杆(7)、第三伸缩杆(8)、拉线钢丝(6)及拉线传感器(10)组成；

所述姿态跟踪机构由第一支撑架(9)、第一关节转角编码器(11)、第二关节转角编码器(12)、第一支撑杆(13)、第三关节转角编码器(14)、第二支撑架(15)、第二支撑杆(16)、第四关节转角编码器(17)、第三支撑架(18)以及底座(19)组成。

2.根据权利要求1所述的一种手术病床的跟踪测量机械臂装置，其特征在于，所述旋柄(1)和夹座(3)通过螺纹连接，旋柄(1)上设置有螺纹，旋柄(1)旋在夹座(3)的螺纹里；

导向杆(2)包括左导向杆(2-1)和右导向杆(2-2)，左导向杆(2-1)和右导向杆(2-2) 插在夹座(3)的导向孔里；

磁体(2-3)与左导向杆(2-1)、右导向杆(2-2)的末端粘接，旋柄(1)的末端依靠磁力吸附磁体(2-3)；

当旋柄(1)转动时，推动磁体(2-3)压向夹座(3)的夹持面(3-1)，左导向杆(2-1)和右导向杆(2-2)起导向保持作用；

球铰(4)由球头杆(4-1)和球腔杆(4-2)组成，为球连接副，绕球心可以实现三轴转动，球腔杆(4-2)连接至后续第一伸缩杆(5)的端部。

3.根据权利要求1所述的一种手术病床的跟踪测量机械臂装置，其特征在于，所述位置跟踪机构的第一伸缩杆(5)套在第二伸缩杆(7)中，可自由滑动；

第二伸缩杆(7)套在第三伸缩杆(8)中，可自由滑动；

拉线传感器(10)固定在第三伸缩杆(8)的端部，拉线钢丝(6)的端部固定在第一伸缩杆(5)的末端；

第一伸缩杆(5)伸出时，从拉线传感器(10)中拉出拉线钢丝(6)，第一伸缩杆(5)缩回时，依靠拉线传感器(10)中的复位力拉线钢丝(6)缩回到拉线传感器(10)中，拉线传感器(10)输出移动量。

4.根据权利要求3所述的一种手术病床的跟踪测量机械臂装置，其特征在于，所述拉线钢丝(6)固定在第一伸缩杆端部；

所述拉线传感器(10)输出的移动量为拉线钢丝(6)的移动量，所述拉线钢丝(6)的移动量为第一伸缩杆(5)的移动量。

5.根据权利要求1所述的一种手术病床的跟踪测量机械臂装置，其特征在于，所述位置跟踪机构的第三伸缩杆(8)安装在姿态跟踪机构的第一支撑架(9)上，绕第一支撑架(9)的支撑轴轴线B转动，由第一关节转角编码器(11)测出转动角度；

第一支撑架(9)安装在第一支撑杆(13)内，绕第一支撑杆(13)的轴线A转动，第二关节转角编码器(12)测出转动角度；

第一支撑杆(13)安装在第二支撑架(15)上，绕第二支撑架(15)的轴线C转动，第三关节转角编码器(14)测出转动角度；

第二支撑架(15)安装在第二支撑杆(16)上，第二支撑杆(16)安装在第三支撑架(18)上，绕第三支撑架(18)的轴线D转动，第四关节转角编码器(17)测出转动角度。

6.根据权利要求1所述的一种手术病床的跟踪测量机械臂装置，其特征在于，所述实时测量病床的三维轨迹指：

通过位置跟踪机构测出的移动量以及姿态跟踪机构测出的转动角度，计算得到跟踪位置为相对于测量机械臂的位置。

7.根据权利要求1所述的一种手术病床的跟踪测量机械臂装置，其特征在于，所述解算的方法包括：利用D-H方法建立起机械臂的运动学方程，计算得到在三维空间内点的位置和转角量、移动量之间的对应关系。