CN105534676B - 一种机器人治疗椅 - Google Patents

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Abstract

本发明一种机器人治疗椅，包括治疗靠椅和设置在治疗靠椅下部的六自由度机器人，其特点是：所述治疗靠椅包括椅座，所述椅座通过连接板与椅背连接，该椅座下部设有脚蹬，所述脚蹬上设有非接触红外传感器，所述椅背通过皇冠齿轮在顶部设有用于定位的上扶手，在椅背的中部设有肿瘤定位带，在治疗靠椅底部设有辅助升降电机，该六自由度机器人包括旋转底盘，所述旋转底盘上连接有第一手臂，所述第一手臂连接有第二手臂，在旋转底盘内设有减速机构和转盘轴承，所述机器人治疗椅底部设有电控装置。该发明结构简单、精度高、减少冲击、定位精确。

Description

一种机器人治疗椅
技术领域
本发明涉及医疗设备领域领域，特别是一种机器人治疗椅。
背景技术
在近期召开的首都国际癌症论坛上，据2012年癌症有关报告显示，我国每年新发癌症病例约337万，死亡约211万。癌症已成为我国死亡第一大原因，死亡人数占全球癌症死亡人数四分之一，2012年世界癌症报告显示，每年癌症新发病例约1400万，死亡约800万。
放射治疗是进行肿瘤治疗的最重要手段之一，其中质子线束治疗是医用核物理技术、计算技术、高精密机械、图像处理、自动化控制和医学影像引导技术等高科技相互交叉和集成的产物。在当今尤其是“医学图像引导”+“精确定位治疗” 的高新技术。因为是精确杀死癌细胞，整个治疗过程中患者精确定位非常重要。坐式治疗最适合头颈部肿瘤，对精密治疗椅的一般技术要求是：要求线的（直角坐标）精确度是0.5～1cm，倾斜角小于0.3°，重复精度是1/2～1/3上述值。在完成患者定位过程中的总误差应小于患者固定器件有关的误差。为了安全和舒适，对移动的加速度、速度、角度、噪声和振动都要予以限制。专利201520147314.4直线摆臂式机器人治疗床中提出一种可升降可自由转换角度的治疗床，但是由于治疗床功能单一，不能准确的治疗头颈部的肿瘤，更适合全身的肿瘤治疗，且头颈部的CT像和CBCT图像吻合度非常高，治疗相比床式方便快捷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种精确定位病患的机器人治疗椅。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的。
一种机器人治疗椅，包括治疗靠椅和设置在治疗靠椅下部的六自由度机器人，其特点是：所述治疗靠椅包括椅座，所述椅座通过连接板与椅背连接，该椅座下部设有脚蹬，所述脚蹬上设有非接触红外传感器，所述椅背通过皇冠齿轮在顶部设有用于定位的上扶手，在椅背的上部设有头枕定位，在椅背的中部设有肿瘤定位带，在椅背的下部设有下扶手，在治疗靠椅底部设有辅助升降电机，所述辅助升降电机固定在支撑板一端，在辅助升降电机底部设有集成加速度传感器，所述支撑板另一端设有配重单元，该支撑板通过机械接口与所述六自由度机器人连接，该六自由度机器人包括旋转底盘，所述旋转底盘上连接有第一手臂，所述第一手臂连接有第二手臂，在旋转底盘内设有减速机构和转盘轴承，所述机器人治疗椅底部设有电控装置。
本发明一种机器人治疗椅，进一步优选的技术方案特征是。
1、所述椅背上还设有托臂杆，该托臂杆为碳纤维材质。
2、所述治疗靠椅底部设有椅罩。
3、所述治疗靠椅后部设有上升开关、下降开关和急停开关。
4、一种机器人治疗椅的控制电路模块，其特点是：包括治疗靠椅控制模块，所述治疗靠椅控制模块数据连接六自由度机器人控制模块，所述六自由度机器人监控模块数据连接治疗靠椅升降模块和治疗靠椅旋转模块。
5、所述治疗靠椅控制模块包括输入模块，所述输入模块数据连接控制模块，所述控制模块数据连接椅子升降模块，椅子旋转模块和椅子升降电机锁定模块。
6、所述六自由度机器人控制模块包括存储模块，所述存储模块中设有信息校准模块，所述校准信息模块连接位置调整模块，所述位置调整模块连接手臂控制器模块，所述手臂控制器模块连接有6个伺服电机。
7、所述六自由度机器人监控模块包括机器人监控单元，所述机器人监控单元连接有界面模块、CAN总线通讯管理模块、机器人监控模块、运行状态显示模块，所述界面模块包括界面背景设计、窗口背景、菜单设计，所述CAN总线通讯管理模块包括CAN总线测试、CAN总线初始化，所述机器人监控模块包括数据采集、数据处理、实时报警，所述运行状态显示模块包括空间管理、动态显示。
8、所述治疗靠椅升降单元包括伺服控制器，所述伺服控制器连接伺服电机，所述伺服电机连接减速机构，所述减速机构连接滚珠丝杆，所述滚珠丝杆连接升降托盘，所述升降托盘通过限位开关、细反馈位置传感器、粗反馈位置传感器连接到伺服控制器。
9、所述治疗靠椅旋转单元包括伺服控制器，所述伺服控制器连接伺服电机，所述伺服电机连接涡轮减速器，所述涡轮减速器连接转盘轴承，所述转盘轴承连接旋转安装盘，所述旋转安装盘通过限位开关、细反馈位置传感器、粗反馈位置传感器连接到伺服控制器。
与现有技术相比，本发明机器人是一种基于 PLC 控制的机器人，具备6个自由度，用来控制机器人的各种复杂组合运动， 所述机器人上设置有重力加速度传感控制装置并且所述机器人上安装有防碰撞红外传感器 ,组成符合医疗标准的高精度机器人定位系统。结构简单、 精度高、 减少冲击、 定位精确。下图是机器人治疗椅的集成控制界面其中：动态显示在治疗间的近端大屏幕上，治疗靠椅可实现坐和平躺及之间的任何位置，旋转机构的下方增加局部的升降机构，满足更大的治疗范围和部位，旋转机构轻巧，对电机功率要求不高。即治疗椅本身具备360度旋转功能。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明实用状态图。
图3为本发明治疗靠椅控制模块图。
图4为本发明六自由度机器人控制模块图。
图5为本发明六自由度机器人监控模块图。
图6为本发明治疗靠椅升降模块图。
图7为本发明治疗靠椅旋转模块图。
图8为实施例11的电路控制模块图。
图9为实施例12的结构示意图。
图10为实施例13的结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6、附图7、附图8、附图9、附图10，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成其权力的限制。
实施例1，参照图1、图2，一种机器人治疗椅，包括治疗靠椅12和设置在治疗靠椅下部的六自由度机器人2，其特点是：所述治疗靠椅12包括椅座27，所述椅座27通过连接板19与椅背18连接，该椅座下部设有脚蹬，所述脚蹬上设有非接触红外传感器，所述椅背通过皇冠齿轮在顶部设有用于定位的上扶手，在椅背的上部设有头枕定位，在椅背的中部设有肿瘤定位带，在椅背的下部设有下扶手，在治疗靠椅底部设有辅助升降电机，所述辅助升降电机固定在支撑板一端，在辅助升降电机底部设有集成加速度传感器，所述支撑板另一端设有配重单元，该支撑板通过机械接口与所述六自由度机器人连接，该六自由度机器人包括旋转底盘，所述旋转底盘上连接有第一手臂，所述第一手臂连接有第二手臂，在旋转底盘内设有减速机构和转盘轴承，所述机器人治疗椅底部设有电控装置。
实施例2，实施例1所述的机器人治疗椅中： 所述椅背上还设有托臂杆，该托臂杆为碳纤维材质。
实施例3，实施例1所述的机器人治疗椅中：所述治疗靠椅底部设有椅罩。
实施例4，实施例1所述的机器人治疗椅中：所述治疗靠椅后部设有上升开关、下降开关和急停开关。
实施例5，参照附图3、附图4、附图5、附图6、附图7、附图8，一种机器人治疗椅的控制电路模块，其特点是：包括治疗靠椅控制模块，所述治疗靠椅控制模块数据连接六自由度机器人控制模块，所述六自由度机器人监控模块数据连接治疗靠椅升降模块和治疗靠椅旋转模块。
实施例6，实施例5所述的机器人治疗椅的控制电路模块中：所述治疗靠椅控制模块包括输入模块，所述输入模块数据连接控制模块，所述控制模块数据连接椅子升降模块，椅子旋转模块和椅子升降电机锁定模块。
实施例7，实施例5所述的机器人治疗椅的控制电路模块中：所述六自由度机器人控制模块包括存储模块，所述存储模块中设有信息校准模块，所述校准信息模块连接位置调整模块，所述位置调整模块连接手臂控制器模块，所述手臂控制器模块连接有6个伺服电机。
实施例8，实施例5所述的机器人治疗椅的控制电路模块中：所述六自由度机器人监控模块包括机器人监控单元，所述机器人监控单元连接有界面模块、CAN总线通讯管理模块、机器人监控模块、运行状态显示模块，所述界面模块包括界面背景设计、窗口背景、菜单设计，所述CAN总线通讯管理模块包括CAN总线测试、CAN总线初始化，所述机器人监控模块包括数据采集、数据处理、实时报警，所述运行状态显示模块包括空间管理、动态显示。
实施例9，实施例5所述的机器人治疗椅的控制电路模块中：所述治疗靠椅升降单元包括伺服控制器，所述伺服控制器连接伺服电机，所述伺服电机连接减速机构，所述减速机构连接滚珠丝杆，所述滚珠丝杆连接升降托盘，所述升降托盘通过限位开关、细反馈位置传感器、粗反馈位置传感器连接到伺服控制器。
实施例10，实施例5所述的机器人治疗椅的控制电路模块中：所述治疗靠椅旋转单元包括伺服控制器，所述伺服控制器连接伺服电机，所述伺服电机连接涡轮减速器，所述涡轮减速器连接转盘轴承，所述转盘轴承连接旋转安装盘，所述旋转安装盘通过限位开关、细反馈位置传感器、粗反馈位置传感器连接到伺服控制器。
实施例11，红外探测器112,椅子周边设有3个，主要功能是探测碰撞（比如：治疗头）和位置判断。探测器不停的发出信号，遇到障碍物返回信号，探测器接收信号，通过相应的控制电路放大信号后，接通内部计算机回路，交由计算机计算处理，避开障碍。
实施例12本例的一种机器人治疗椅如图9所示，治疗靠椅12下面设有电动旋转盘29可倾斜电机实现床式治疗。
实施例13本例的一种机器人治疗椅如图10所示，也可根据需要在旋转机构的下方增加局部的升降机构，满足更大的治疗范围和部位。

Claims (10)

1.一种机器人治疗椅，包括治疗靠椅和设置在治疗靠椅下部的六自由度机器人，其特征在于：所述治疗靠椅包括椅座，所述椅座通过连接板与椅背连接，该椅座下部设有脚蹬，所述脚蹬上设有非接触红外传感器，所述椅背通过皇冠齿轮在顶部设有用于定位的上扶手，在椅背的上部设有头枕定位，在椅背的中部设有肿瘤定位带，在椅背的下部设有下扶手，在治疗靠椅底部设有辅助升降电机，所述辅助升降电机固定在支撑板一端，在辅助升降电机底部设有集成加速度传感器，所述支撑板另一端设有配重单元，该支撑板通过机械接口与所述六自由度机器人连接，该六自由度机器人包括旋转底盘，所述旋转底盘上连接有第一手臂，所述第一手臂连接有第二手臂，在旋转底盘内设有减速机构和转盘轴承，所述机器人治疗椅底部设有电控装置。
2.根据权利要求1所述的机器人治疗椅，其特征在于：所述椅背上还设有托臂杆，该托臂杆为碳纤维材质。
3.根据权利要求1所述的机器人治疗椅，其特征在于：所述治疗靠椅底部设有椅罩。
4.根据权利要求1所述的机器人治疗椅，其特征在于：所述治疗靠椅后部设有上升开关、下降开关和急停开关。
5.一种机器人治疗椅的控制电路模块，用于如权利要求1至4其中任何一项所述的机器人治疗椅中，其特征在于：包括治疗靠椅控制模块，所述治疗靠椅控制模块数据连接六自由度机器人控制模块，所述六自由度机器人监控模块数据连接治疗靠椅升降模块和治疗靠椅旋转模块。
6.根据权利要求5所述的一种机器人治疗椅的控制电路模块，其特征在于：所述治疗靠椅控制模块包括输入模块，所述输入模块数据连接控制模块，所述控制模块数据连接椅子升降模块，椅子旋转模块和椅子升降电机锁定模块。
7.根据权利要求5所述的一种机器人治疗椅的控制电路模块，其特征在于：所述六自由度机器人控制模块包括存储模块，所述存储模块中设有信息校准模块，所述校准信息模块连接位置调整模块，所述位置调整模块连接手臂控制器模块，所述手臂控制器模块连接有6个伺服电机。
8.根据权利要求5所述的一种机器人治疗椅的控制电路模块，其特征在于：所述六自由度机器人监控模块包括机器人监控单元，所述机器人监控单元连接有界面模块、CAN总线通讯管理模块、机器人监控模块、运行状态显示模块，所述界面模块包括界面背景设计、窗口背景、菜单设计，所述CAN总线通讯管理模块包括CAN总线测试、CAN总线初始化，所述机器人监控模块包括数据采集、数据处理、实时报警，所述运行状态显示模块包括空间管理、动态显示。
9.根据权利要求5所述的一种机器人治疗椅的控制电路模块，其特征在于：所述治疗靠椅升降单元包括伺服控制器，所述伺服控制器连接伺服电机，所述伺服电机连接减速机构，所述减速机构连接滚珠丝杆，所述滚珠丝杆连接升降托盘，所述升降托盘通过限位开关、细反馈位置传感器、粗反馈位置传感器连接到伺服控制器。
10.根据权利要求5所述的一种机器人治疗椅的控制电路模块，其特征在于：所述治疗靠椅旋转单元包括伺服控制器，所述伺服控制器连接伺服电机，所述伺服电机连接涡轮减速器，所述涡轮减速器连接转盘轴承，所述转盘轴承连接旋转安装盘，所述旋转安装盘通过限位开关、细反馈位置传感器、粗反馈位置传感器连接到伺服控制器。
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