CN106693189A - 一种用于坐姿放疗的混联机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于坐姿放疗的混联机器人，包括升降机构、旋转机构和并联机构，所述升降机构、旋转机构和并联机构从下到上依次连接，所述并联机构上固设有用于安装治疗椅的法兰盘。本发明结构紧凑，所述升降机构用于控制治疗椅在Z轴方向的高度；所述旋转机构用于控制治疗椅绕Z轴旋转；所述并联机构用于控制治疗椅在X、Y轴所处平面的位置；升降机构、旋转机构和并联机构相互配合控制治疗椅在X、Y、Z轴空间的位置，使得治疗椅的定位灵活性高，且能够随意调节空间位置，极大减小了治疗设备的治疗头的移动距离，方便了坐姿放疗的进行。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械设备技术领域，尤其涉及一种用于坐姿放疗的混联机器人。
背景技术
国内外放疗多采用躺姿方式，患者水平躺在治疗设备的平板治疗床上接受治疗。考虑到人体身高因素，治疗床必须具有一定的长度，所以治疗设备的体积较大。在治疗时，设备的治疗头需要围绕患者来回旋转，使得治疗头的回转半径和移动距离较大，为避免治疗头长时间旋转时偏离旋转轴心，这对治疗设备本身的要求非常高，导致治疗设备通常体积较大、结构复杂、成本高昂，不利于大规模推广。
随着科技的发展，采用坐姿方式放疗的优势越来越明显，坐姿方式的治疗设备的体积较小，且治疗头的移动距离较小，对治疗设备本身的要求相对较低，可以极大降低治疗设备成本。然而，目前坐姿放疗的辅助设备中用于安装治疗椅的机器人体积较大且灵活性较低，难以调节治疗椅的位置，给放疗过程带来很大不便。
发明内容
为了克服以上现有技术的不足，本发明提供一种用于坐姿放疗的混联机器人，所述机器人结构紧凑、定位灵活性高，且能够随意调节治疗椅的空间位置，极大方便了坐姿放疗的进行。
为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于坐姿放疗的混联机器人，包括升降机构、旋转机构和并联机构，所述升降机构、旋转机构和并联机构从下到上依次连接，所述并联机构上固设有用于安装治疗椅的法兰盘，升降机构用于限制法兰盘在Z轴方向的自由度，旋转机构用于限制法兰盘绕Z轴旋转的自由度，并联机构用于限制法兰盘在X、Y轴方向的自由度。
进一步的，所述升降机构包括垂直支撑座、第一支撑板、用于驱动第一支撑板沿Z轴升降的若干个升降丝杆、用于为第一支撑板升降导向的若干个直线导柱以及用于为升降丝杆提供驱动第一支撑板沿Z轴升降动力的升降电机；
所述第一支撑板位于垂直支撑座正上方；所述升降丝杆、直线导柱分别垂直连接于第一支撑板和垂直支撑座之间。
进一步的，所述垂直支撑座内部挖空，垂直支撑座侧面设有贯通的矩形通槽。
进一步的，所述垂直支撑座上端面设有用于为直线导柱提供沿Z轴活动空间的空心柱体。
所述旋转机构包括静支撑筒件、设于静支撑筒件上可绕Z轴旋转的旋转盘、固定套设于旋转盘上的大齿轮以及设于静支撑筒件一侧的旋转机构电机；
所述静支撑筒件和旋转机构电机固设于升降机构的第一支撑板上；所述旋转机构电机的输出轴通过减速器连接小齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合。
进一步的，所述静支撑筒件内靠近下端面位置设有第一轴承、靠近上端面位置设有第二轴承；两轴承的外圈为静圈，内圈为动圈；两轴承的外圈与静支撑筒件内表面贴合，第二轴承的内圈与旋转盘固定连接。
进一步的，所述第一轴承和第二轴承内穿接有用于对两轴承进行定位的定位环，所述定位环位于静支撑筒件和旋转盘垂直中心轴位置。
进一步的，所述并联机构包括底板、第二支撑板以及用于推动第二支撑板沿X、Y轴所处平面运动的若干条并联推杆，所述底板固设于旋转机构的旋转盘上；所述第二支撑板位于底板上方，所述若干条并联推杆相互联动且连接于底板和第二支撑板之间，所述并联推杆上设有用于驱动并联推杆运动的并联结构电机。
进一步的，所述并联推杆一端通过下铰链与底板铰接，另一端通过上铰链与第二支撑板铰接。
进一步的，所述法兰盘通过螺栓固设于第二支撑板上。
相比现有技术，本发明一种用于坐姿放疗的混联机器人结构紧凑，包括从下到上依次连接的升降机构、旋转机构和并联机构，并联机构上固设有用于安装治疗椅的法兰盘；所述升降机构用于控制治疗椅在Z轴方向的高度；所述旋转机构用于控制治疗椅绕Z轴旋转；所述并联机构用于控制治疗椅在X、Y轴所处平面的位置；升降机构、旋转机构和并联机构相互配合控制治疗椅在X、Y、Z轴空间的位置，使得治疗椅的定位灵活性高，且能够随意调节空间位置，极大减小了治疗设备的治疗头的移动距离，方便了坐姿放疗的进行。
附图说明
图1为本发明用于坐姿放疗的混联机器人的立体图；
图2为本发明升降机构的立体图；
图3为本发明旋转机构的立体图；
图4为本发明并联机构的立体图；
图示：100、升降机构；101、垂直支撑座；102、升降电机；103、升降丝杆；104、直线导柱；105、第一支撑板；106、空心柱体；107、矩形通槽；200、旋转机构；201、静支撑筒件；202、旋转盘；203、大齿轮；204、第一轴承；205、定位环；206、第二轴承；207、小齿轮；208、减速器；209、旋转机构电机；300、并联机构；301、底板；302、并联推杆；303、第二支撑板；304、上铰链；305、并联机构电机；306、下铰链；401、法兰盘。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，一种用于坐姿放疗的混联机器人，包括升降机构100、旋转机构200和并联机构300，所述升降机构100、旋转机构200和并联机构300从下到上依次连接，所述并联机构300上固设有用于安装治疗椅的法兰盘401，升降机构100用于限制法兰盘401在Z轴方向的自由度，旋转机构200用于限制法兰盘401绕Z轴旋转的自由度，并联机构300用于限制法兰盘401在X、Y轴方向的自由度。
本发明中，所述升降机构100用于控制治疗椅在Z轴方向的高度；所述旋转机构200用于控制治疗椅绕Z轴旋转；所述并联机构300用于控制治疗椅在X、Y轴所处平面的位置；升降机构100、旋转机构200和并联机构300相互配合控制治疗椅在X、Y、Z轴空间的位置，使得治疗椅的定位灵活性高，且能够随意调节空间位置，极大减小了治疗设备的治疗头的移动距离，方便了坐姿放疗的进行。
如图2所示，所述升降机构100包括垂直支撑座101、第一支撑板105、用于驱动第一支撑板105沿Z轴升降的若干个升降丝杆103、用于为第一支撑板105升降导向的若干个直线导柱104以及用于为升降丝杆103提供驱动第一支撑板105沿Z轴升降动力的升降电机102；所述第一支撑板105位于垂直支撑座101正上方；所述升降丝杆103、直线导柱104分别垂直连接于第一支撑板105和垂直支撑座101之间。本实施例中，分别设有四条升降丝杆103和四条直线导柱104，四条升降丝杆103平稳地驱动第一支撑板105沿Z轴升降，由于第一支撑板105分别通过旋转机构200、并联机构300与法兰盘401连接，从而控制治疗椅在Z轴方向升降；四条直线导柱104分别位于第一支撑板105四个角位置，保证第一支撑板105沿Z轴平稳地升降运动。
为了降低垂直支撑座101重量，并且便于将其埋于地下，所述垂直支撑座101内部挖空，垂直支撑座101侧面设有贯通的矩形通槽107。
在这里，为了方便直线导柱104活动，所述垂直支撑座101上端面设有用于为直线导柱104提供沿Z轴活动空间的空心柱体106，所述直线导柱104位于空心柱体106的中心孔内沿Z轴运动。
如图3所示，所述旋转机构200包括静支撑筒件201、设于静支撑筒件201上可绕Z轴旋转的旋转盘202、固定套设于旋转盘202上的大齿轮203以及设于静支撑筒件201一侧的旋转机构电机209；所述静支撑筒件201和旋转机构电机209固设于升降机构100的第一支撑板105上，这样当第一支撑板105沿Z轴升降时，旋转机构200整体发生升降；所述旋转机构电机209的输出轴通过减速器208连接小齿轮207，所述小齿轮207与大齿轮203啮合。当旋转机构电机209工作时，旋转机构电机209的输出轴驱动小齿轮207转动，小齿轮207带动大齿轮203转动，旋转盘202随之转动，从而使得旋转盘202绕Z轴旋转运动，由于旋转盘202通过并联机构300与法兰盘401连接，进而控制治疗椅绕Z轴旋转。
在这里，所述静支撑筒件201内靠近下端面位置设有第一轴承204、靠近上端面位置设有第二轴承206；两轴承的外圈为静圈，内圈为动圈；两轴承的外圈与静支撑筒件201内表面贴合，第二轴承206的内圈与旋转盘202固定连接；当旋转盘202的转动带动第二轴承206的内圈转动时，第二轴承206的外圈保持静止，因此静支撑筒件201保持静止，从而实现旋转盘202相对静支撑筒件201转动。
为了避免第一轴承204和第二轴承206位置发生相对移动，所述第一轴承204和第二轴承206内穿接有用于对两轴承进行定位的定位环205，所述定位环205位于静支撑筒件201和旋转盘202垂直中心轴位置。这样当第二轴承206的内圈转动时，第二轴承206始终不会偏离原始位置，从而使得旋转盘202保持在原始位置绕Z轴旋转。
如图4所示，所述并联机构300包括底板301、第二支撑板303以及用于推动第二支撑板303沿X、Y轴所处平面运动的若干条并联推杆302；所述底板301固设于旋转机构200的旋转盘202上；所述第二支撑板303位于底板301上方；所述若干条并联推杆302相互联动且连接于底板301和第二支撑板303之间，所述并联推杆302上设有用于驱动并联推杆302运动的并联机构电机305。所述并联推杆302一端通过下铰链306与底板301铰接，另一端通过上铰链304与第二支撑板303铰接；在这里，当旋转盘202转动时，并联机构300整体绕Z轴旋转。本实施例中，设有六条相互联动的并联推杆302，六条并联推杆302根据各自并联机构电机305中预先设定的程序进行运动，从而使第二支撑板303沿X、Y轴所处平面运动；所述法兰盘401通过螺栓固设于第二支撑板303上，治疗椅安装在法兰盘401上；由于第二支撑板303与法兰盘401连接，进而控制治疗椅沿X、Y轴所处平面运动。
本发明中，升降机构100、旋转机构200和并联机构300相互配合控制治疗椅在X、Y、Z轴空间的位置，使治疗椅具有六个空间自由度，且定位灵活性高，能够随意调节空间位置。
在这里，控制并联推杆302运动的程序是已知的，本发明的创造性体现在混联机器人的整体结构上。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于坐姿放疗的混联机器人，其特征在于，包括升降机构、旋转机构和并联机构，所述升降机构、旋转机构和并联机构从下到上依次连接，所述并联机构上固设有用于安装治疗椅的法兰盘，升降机构用于限制法兰盘在Z轴方向的自由度，旋转机构用于限制法兰盘绕Z轴旋转的自由度，并联机构用于限制法兰盘在X、Y轴方向的自由度。
2.根据权利要求1所述的用于坐姿放疗的混联机器人，其特征在于，所述升降机构包括垂直支撑座、第一支撑板、用于驱动第一支撑板沿Z轴升降的若干个升降丝杆、用于为第一支撑板升降导向的若干个直线导柱以及用于为升降丝杆提供驱动第一支撑板沿Z轴升降动力的升降电机；
所述第一支撑板位于垂直支撑座正上方；所述升降丝杆、直线导柱分别垂直连接于第一支撑板和垂直支撑座之间。
3.根据权利要求2所述的用于坐姿放疗的混联机器人，其特征在于，所述垂直支撑座内部挖空，垂直支撑座侧面设有贯通的矩形通槽。
4.根据权利要求2所述的用于坐姿放疗的混联机器人，其特征在于，所述垂直支撑座上端面设有用于为直线导柱提供沿Z轴活动空间的空心柱体。
5.根据权利要求2或3或4所述的用于坐姿放疗的混联机器人，其特征在于，所述旋转机构包括静支撑筒件、设于静支撑筒件上可绕Z轴旋转的旋转盘、固定套设于旋转盘上的大齿轮以及设于静支撑筒件一侧的旋转机构电机；
所述静支撑筒件和旋转机构电机固设于升降机构的第一支撑板上；所述旋转机构电机的输出轴通过减速器连接小齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合。
6.根据权利要求5所述的用于坐姿放疗的混联机器人，其特征在于，所述静支撑筒件内靠近下端面位置设有第一轴承、靠近上端面位置设有第二轴承；两轴承的外圈为静圈，内圈为动圈；两轴承的外圈与静支撑筒件内表面贴合，第二轴承的内圈与旋转盘固定连接。
7.根据权利要求6所述的用于坐姿放疗的混联机器人，其特征在于，所述第一轴承和第二轴承内穿接有用于对两轴承进行定位的定位环，所述定位环位于静支撑筒件和旋转盘垂直中心轴位置。
8.根据权利要求5所述的用于坐姿放疗的混联机器人，其特征在于，所述并联机构包括底板、第二支撑板以及用于推动第二支撑板沿X、Y轴所处平面运动的若干条并联推杆，所述底板固设于旋转机构的旋转盘上；所述第二支撑板位于底板上方，所述多条并联推杆相互联动且连接于底板和第二支撑板之间，所述并联推杆上设有用于驱动并联推杆运动的并联结构电机。
9.根据权利要求8所述的用于坐姿放疗的混联机器人，其特征在于，所述并联推杆一端通过下铰链与底板铰接，另一端通过上铰链与第二支撑板铰接。
10.根据权利要求8所述的用于坐姿放疗的混联机器人，其特征在于，所述法兰盘通过螺栓固设于第二支撑板上。
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