[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

摘要

本发明公开了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，它涉及医疗机器人领域，包括下肢体位调整机构、前列腺固定机构、上肢体位固定机构、位移床板、头靠、RPP串联机构和3‑RPS并联机构，RPP串联机构和3‑RPS并联机构为本发明主体部分具有空间六个自由度能调节患者的空间位姿，机器人结构稳定。

主权项

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。