[发明专利]一种牙科种植三自由度操作头机构

摘要

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；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。本发明克服了现有技术中的缺点，帮助医生完成种植窝洞制备的操作。

主权项

一种牙科种植三自由度操作头机构，其特征在于：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；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第三力传感器支撑件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)、第一T型滑块、第一直流电机、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)，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)与第一T型滑块组成丝杠传动，第一直流电机通电转动，通过进给组件啮合齿轮(6)带动丝杠转动，第一T型滑块和直线运动导轨(3)组成导轨‑滑块连接；所述燕尾槽底座(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；所述进给组件丝杠(2)用于和第一T型滑块下部的螺母配合传递直线运动；所述直线运动导轨(3)是两根平行安装的导轨，用于约束第一T型滑块只产生沿导轨方向的平移运动；所述第一T型滑块为T型结构件，用于带动第一T型滑块以上部分沿直线运动导轨(3)方向运动，并且与第三力传感器支撑件组成转动连接；所述第一直流电机是有刷直流电机，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；所述进给组件啮合齿轮(6)为传动比为1:1的直齿轮对，用于传递扭矩；所述进给组件轴端挡板(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；所述进给电机法兰挡板(8)是打有通孔的板状结构件，用于对第一直流电机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第二T型滑块、旋转组件直流电机(9)、电机法兰(10)和第一力传感器支撑件，第二T型滑块与第一力传感器支撑件通过转轴连接，电机法兰(10)将旋转组件直流电机(9)固定在第一力传感器支撑件；所述旋转组件直流电机(9)为有刷直流电机，带有高减速比的减速器以及编码器，用于为第一力传感器支撑件的转动提供扭矩；所述电机法兰(10)是打有通孔的板状结构件，用于固定旋转组件直流电机(9)；所述第一力传感器支撑件是L型的结构件，用于安装力传感器以及产生转动；所述第二T型滑块一端与第一力传感器支撑件固接，另一端与进给运动单元组件连接；所述第二T型滑块是T型结构件；所述的升降运动单元组件包括第二直流电机(5)、升降组件啮合齿轮(12)、升降组件丝杠(13)、升降组件滑块(14)、升降燕尾槽(15)和种植头固定块(16)，升降燕尾槽(15)与第三力传感器支撑件通过升降组件滑块(14)连接，升降组件丝杠(13)和升降组件滑块(14)组成丝杠传动；所述升降组件啮合齿轮(12)为传动比为1:1的直齿轮对，较进给组件啮合齿轮(6)相比直径偏小，用于传递扭矩；所述升降组件丝杠(13)是用于和升降组件滑块(14)配合传递运动；所述升降组件滑块(14)是燕尾型滑块，用于与升降组件丝杠(13)配合传递运动以及连接第三力传感器支撑件；所述升降燕尾槽(15)为长条形空心立方体结构件，用于安装升降组件丝杠(13)以及为升降组件滑块(14)提供移动平台；所述第三力传感器支撑件为一端燕尾型一端凹型的块状结构件，用于连接牙钻加持块(21)；所述第二直流电机是有刷直流电机；所述的压力传感器采集单元组件包括第二力传感器支撑件、力传感器(17)、预紧板(18)、直线导轨(19)和力传感器采集盒(23)，力传感器(17)螺纹固定在第二力传感器支撑件上，预紧板(18)与第二力传感器支撑件通过两根平行的直线导轨连接，安装过程中力传感器受到预定的正压力，用于提前施加一定的正压力，方便操作过程中测量正负方向的力，所述直线导轨(19)是平行安装，用于约束第二力传感器支撑件，限制力传感器受力的方向；所述预紧板(18)是L状结构件，所述力传感器采集盒(23)是盒状件，所述力传感器采集盒(23)能够以较高频率采集压力传感器受到的压力，并且通过所述力传感器采集盒(23)能够实时传输到计算机当中进行处理；所述的视觉位置采集单元组件包括视觉采集板(20)，视觉采集板(20)通过螺纹连接在升降运动单元组件中的种植头固定块(16)上，用来在视觉采集板(20)上制作双目相机可以识别的标记图案，经过处理能够获取到牙钻末端钻头的位姿，所述位姿信息作为反馈信息调节钻头位姿；所述视觉采集板(20)是T型状结构件；所述的牙钻组件包括牙钻夹持块(21)和牙钻(22)，牙钻夹持块(21)依靠摩擦力紧固牙钻(22)，所述牙钻夹持块(21)为一侧燕尾型的方形结构件，另一侧轮廓曲面和牙钻之间部位吻合，用于夹持住牙钻，所述牙钻(22)为标准牙钻，用于在病人牙床骨上制备种植窝洞。