CN111230925B - 一种角度式cbct影像平板机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种角度式CBCT影像平板机械臂，包括：用以与安装载体连接的角度伸缩机构；设于角度伸缩机构上并能够相对角度伸缩机构滑动的角度滑动机构；设于角度滑动机构上、用以装载影像平板并能够带动影像平板沿水平且垂直于角度滑动机构的滑动方向运动的角度横向运动机构；其中，角度伸缩机构和角度滑动机构用以带动影像平板沿预设方向伸缩运动，预设方向为与水平面以预设倾斜角度设置的方向。上述角度式CBCT影像平板机械臂结构简单、运行控制容易，并且可以合理的利用安装载体的空间及合理的控制运动过程中产生的间隙，以使运动流畅且稳定。

Description

一种角度式CBCT影像平板机械臂

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种角度式CBCT影像平板机械臂。

背景技术

目前，大型医用CBCT(图像引导定位系统)在国内已开始使用，其针对肿瘤治疗等领域中的精确图像定位具有重要意义，但该技术在国内还处于起步阶段。

现有技术中，随着放疗技术的飞速发展，人们对放疗设备的要求越来越高，CBCT的kV影像平板作为精确放疗不可或缺的设备，其合理的运动传输系统、合理的运动路径和合理的空间利用率以及在传递运动中对于间隙的控制将起到至关重要的作用；然而，现有技术中的CBCT影像设备由于无法实现合理的运动和空间利用率而导致无法满足CBCT影像的位置要求。

因此，如何避免由于传统的CBCT影像设备无法满足平板的位置要求是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种角度式CBCT影像平板机械臂，该机械臂结构简单、运行控制容易，并且可以合理的利用安装载体的空间及合理的控制运动过程中产生的间隙，以使运动流畅且稳定，同时可以满足CBCT影像的位置要求。

为实现上述目的，本发明提供一种角度式CBCT影像平板机械臂，包括：

用以与安装载体连接的角度伸缩机构；

设于所述角度伸缩机构上并能够相对所述角度伸缩机构滑动的角度滑动机构；

设于所述角度滑动机构上、用以装载影像平板并能够带动影像平板沿水平且垂直于所述角度滑动机构的滑动方向运动的角度横向运动机构；

其中，所述角度伸缩机构和所述角度滑动机构用以带动影像平板沿预设方向伸缩运动，所述预设方向为与水平面以预设倾斜角度设置的方向。

可选地，所述角度伸缩机构包括：

外箱体；

与所述外箱体通过角度伸缩导向部件连接的内箱体；

与所述内箱体连接、用以驱动所述内箱体沿所述角度伸缩导向部件伸缩运动的角度伸缩驱动机构。

可选地，所述角度滑动机构包括：

与所述内箱体通过角度滑动导向部件连接的角度滑动架；

与所述角度滑动架连接、用以驱动所述角度滑动架沿所述角度滑动导向部件滑动的角度滑动驱动机构。

可选地，所述角度横向运动机构包括：

用以装载影像平板的平板固定件；

与所述角度滑动架连接、用以供所述平板固定件沿水平且垂直于所述角度滑动架的滑动方向运动的导向组件；

与所述平板固定件连接、用以驱动所述平板固定件沿所述导向组件运动的角度横向运动驱动机构。

可选地，所述导向组件包括：

两个与所述角度滑动架固接的导套筒；

两个与所述导套筒一一对应设置、并能够沿所述导套筒的轴线运动的角度横向运动导向部件。

可选地，所述角度伸缩导向部件和所述角度滑动导向部件均为直线导轨；所述角度横向运动导向部件具体为圆形直线运动导套副。

可选地，所述角度伸缩驱动机构和所述角度滑动驱动机构均包括第一电机和丝杠传动机构或者齿轮齿条传动机构。

可选地，所述角度横向运动驱动机构包括：

第二电机；

与所述第二电机连接的蜗轮蜗杆传动机构；

与所述蜗轮蜗杆传动机构连接的齿轮；

与所述齿轮啮合、用以带动所述平板固定件运动的齿条。

可选地，还包括两个用以挤压所述齿条以控制所述齿条和所述齿轮的间隙的偏心轴调节机构。

可选地，所述角度伸缩机构和所述角度滑动机构均设有用以控制影像平板位置精度的控制组件。

相对于上述背景技术，本发明针对CBCT影像位置精度的不同要求，设计了一种角度式CBCT影像平板机械臂，具体来说，上述角度式CBCT影像平板机械臂包括角度伸缩机构、角度滑动机构和角度横向运动机构，其中，角度伸缩机构与安装载体连接，角度滑动机构设于角度伸缩机构上，角度滑动机构能够相对角度伸缩机构滑动；角度横向运动机构设于角度滑动机构上，角度横向运动机构用于装载影像平板并能够带动影像平板沿水平且垂直于角度滑动机构的滑动方向运动；同时，角度伸缩机构和角度滑动机构能够带动影像平板沿预设方向伸缩运动，该预设方向为与水平面以预设倾斜角度设置的方向。这样一来，上述角度式CBCT影像平板机械臂通过角度伸缩机构和角度滑动机构可以实现影像平板沿一定角度的纵向伸缩运动，同时通过角度横向运动机构可以实现影像平板的横向移动，也就是说，当角度伸缩机构和角度滑动机构载着影像平板运动到工作平面的同时，角度横向运动可以载着影像平板移动到工作平面内的预设位置、以满足CBCT的影像位置要求；同时，上述角度式CBCT影像平板机械臂结构简单、运行控制容易，并且可以合理的利用安装载体的空间及合理的控制运动过程中产生的间隙，以使运动流畅且稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种角度式CBCT影像平板机械臂的整体结构示意图；

图2为图1中A-A的剖面结构示意图；

图3为图1中角度伸缩机构的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为图1中角度滑动机构的结构示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为图1中角度横向运动机构的结构示意图；

图8为图7中A-A的剖面结构示意图；

图9为图7中偏心轴调节机构的结构示意图。

其中：

1-角度伸缩机构、2-角度滑动机构、3-角度横向运动机构、4-外箱体、5-内箱体、6-角度伸缩驱动机构、7-角度伸缩导向部件、8-角度滑动导向部件、9-角度滑动架、10-角度滑动驱动机构、11-角度横向运动导向部件、12-角度横向运动驱动机构、13-平板固定件、14-偏心轴调节机构、15-齿轮、16-齿条、17-导套筒、18-偏心轴、19-轴承、20-挡圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种角度式CBCT影像平板机械臂，该机械臂结构简单、运行控制容易，并且可以合理的利用安装载体的空间及合理的控制运动过程中产生的间隙，以使运动流畅且稳定，同时可以满足CBCT影像的位置要求。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

请参考图1至图9，图1为本发明实施例公开的一种角度式CBCT影像平板机械臂的整体结构示意图；图2为图1中A-A的剖面结构示意图；图3为图1中角度伸缩机构的结构示意图；图4为图3的俯视图；图5为图1中角度滑动机构的结构示意图；图6为图5的俯视图；图7为图1中角度横向运动机构的结构示意图；图8为图7中A-A的剖面结构示意图；图9为图7中偏心轴调节机构的结构示意图。

本发明实施例所提供的角度式CBCT影像平板机械臂，包括角度伸缩机构1、角度滑动机构2和角度横向运动机构3，其中，角度伸缩机构1与安装载体连接，该安装载体可以设置为医用电子直线加速器，角度滑动机构2设于角度伸缩机构1上，角度滑动机构2能够相对角度伸缩机构1滑动；角度横向运动机构3设于角度滑动机构2上，角度横向运动机构3用于装载影像平板并能够带动影像平板沿水平且垂直于角度滑动机构2的滑动方向运动；同时，角度伸缩机构1和角度滑动机构2能够带动影像平板沿预设方向伸缩运动，该预设方向为与水平面以预设倾斜角度设置的方向。

当然，根据实际需要，上述角度伸缩机构1可以设置为能够使角度滑动机构2沿着上述预设方向滑动的机构，影像平板沿水平方向设置于角度滑动机构2上，这样即可在角度滑动机构2的带动下，实现影像平板沿与水平面以预设倾斜角度设置的方向伸缩运动。

在本实施例中，角度伸缩机构1可以设置为包括角度伸缩驱动机构6、角度伸缩导向部件7、内箱体5、外箱体4，角度伸缩机构1主要完成影像平板沿第一预设角度的一级伸缩运动；角度滑动机构2可以设置为包括角度滑动导向部件8、角度滑动架9、角度滑动驱动机构10，角度滑动机构2主要完成影像平板沿第二预设角度的二级滑动，需要注意的是第一预设角度、第二预设角度和上述预设倾斜角度相等；这样一来，角度伸缩机构1和角度滑动机构2能够一同完成影像平板沿一定角度的伸出和缩回动作；此外，横向运动机构主要完成影像平板在工作平面内的横向运动，即通过角度横向运动机构3能够将影像平板移动到工作平面内的准确工作地点，且上述运动轨迹能够合理利用安装载体的空间。

综上，上述角度式CBCT影像平板机械臂通过角度伸缩机构1和角度滑动机构2可以实现影像平板沿一定角度的纵向伸缩运动，同时通过角度横向运动机构3可以实现影像平板的横向移动，也就是说，当角度伸缩机构1和角度滑动机构2载着影像平板运动到工作平面的同时，角度横向运动可以载着影像平板移动到工作平面内的预设位置、以满足CBCT的影像位置要求；同时，上述角度式CBCT影像平板机械臂结构简单、运行控制容易，并且可以合理的利用安装载体的空间及合理的控制运动过程中产生的间隙，以使运动流畅且稳定。

需要说明的是，所谓横向是指沿水平且垂直于角度滑动机构2的滑动方向。

此外，由于角度伸缩机构1和角度滑动机构2的伸缩运动能够按照一定角度运动，因此角度伸缩机构1和角度滑动机构2收回时可使影像平板完全退到机械臂的最后端，并藏于机械臂与安装载体之间，以使整个机械臂在非工作状态下长度达到最短，从而可以使安装载体前端留有足够的其他操作空间；同时机械臂能够具有最大行程。

进一步地，上述角度伸缩机构1具体包括外箱体4、内箱体5、角度伸缩导向部件7和角度伸缩驱动机构6，其中，外箱体4包括与安装载体连接的第一本体以及与内箱体5滑动连接并与第一本体以第一预设夹角(如图3中所示的角度A)设置的第二本体，第一本体和第二本体二者的第一预设夹角可以通过焊接、加工实现精准控制，这样一来，当第一本体与安装载体连接后，此时第一本体的轴线竖直设置，第二本体与水平面的夹角即为上述预设倾斜角度，且该预设倾斜角度与第一预设夹角互余。

上述内箱体5与外箱体4的第二本体通过角度伸缩导向部件7连接；角度伸缩驱动机构6与内箱体5连接，角度伸缩驱动机构6用于驱动内箱体5沿角度伸缩导向部件7伸缩运动。当然，上述角度伸缩导向部件7可以是直线导轨或直线运动导套副等，角度伸缩驱动机构6可以是第一电机带动的丝杠传动或齿轮齿条传动或皮带传动或链轮传动等。

具体地说，上述角度滑动机构2具体可以包括角度滑动架9、角度滑动导向部件8和角度滑动驱动机构10，其中，角度滑动架9与内箱体5通过角度滑动导向部件8连接，角度滑动驱动机构10与角度滑动架9连接，角度滑动驱动机构10用于驱动角度滑动架9沿角度滑动导向部件8滑动。当然，角度滑动机构2可以通过角度滑动架9的角度(如图5中所示的角度B)控制来实现整套滑动机构沿某角度的滑动；角度滑动导向部件8可以是直线运动导套副或者各种导轨等；角度滑动驱动机构10可以是第一电机驱动的齿轮齿条传动或丝杠传动或带传动或链轮传动等。

更加具体地说，上述角度横向运动机构3具体可以为包括平板固定件13、导向组件和角度横向运动驱动机构12，其中，平板固定件13用于装载影像平板；导向组件与角度滑动架9连接，导向组件用于供平板固定件13沿水平且垂直于角度滑动架9的滑动方向运动；角度横向运动驱动机构12与平板固定件13连接，角度横向运动驱动机构12用于驱动平板固定件13沿导向组件运动。

当然，根据实际需要，上述导向组件可以设置为包括两个导套筒17和两个角度横向运动导向部件11，角度横向运动导向部件11与导套筒17一一对应设置，角度横向运动导向部件11具体可以为圆形直线运动导套副，圆形直线运动导套副穿过导套筒17后与平板固定件13连接，直线运动导套副可以在导套筒17内做一定角度的直线运动，两个导套筒17与角度滑动架9固接。

此外，角度横向运动机构3可以通过角度滑动架9上导套筒17的角度控制(通过焊接、加工实现精确控制)来实现横向运动的角度控制；角度横向运动驱动机构12可以包括第二电机、蜗轮蜗杆传动机构、齿轮15和齿条16，其中，蜗轮蜗杆传动机构与第二电机连接，齿轮15与蜗轮蜗杆传动机构连接；齿条16与齿轮15啮合，齿条16用于带动平板固定件13运动；具体地，第二电机带动蜗轮蜗杆运动，蜗轮蜗杆通过控制蜗轮轴顶端的齿轮15和平板固定件13上的齿条16来完成运动。

为了精确控制到位精度和横向运动的顺畅度，还可以通过偏心轴调节机构14来调节齿条16和齿轮15之间的间隙，直至合适。

具体来说，上述偏心轴调节机构14包括偏心轴18、轴承19和挡圈20，其中，偏心轴18包括旋转轴和锁紧轴，这样一来，偏心轴调节机构14可以通过固定轴的转动来驱动锁紧轴的公转，锁紧轴上的轴承19跟着锁紧轴公转，并通过轴承19挤压齿条16，以控制齿条16和齿轮15的间隙，同时轴承19的自转可以避免齿条16和轴承19之间的滑动摩擦，还可以通过挡圈20来防止轴承19的轴向窜动。

为了优化上述实施例，角度伸缩机构1和角度滑动机构2均设有用于控制影像平板位置精度的控制组件，该控制组件可以设置为与驱动机构连接的编码器、电位器等，编码器、电位器的设置可以参照现有技术，此处将不再一一展开。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的角度式CBCT影像平板机械臂进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种角度式CBCT影像平板机械臂，其特征在于，包括：

用以与安装载体连接的角度伸缩机构(1)；

设于所述角度伸缩机构(1)上并能够相对所述角度伸缩机构(1)滑动的角度滑动机构(2)；

设于所述角度滑动机构(2)上、用以装载影像平板并能够带动影像平板沿水平且垂直于所述角度滑动机构(2)的滑动方向运动的角度横向运动机构(3)；

其中，所述角度伸缩机构(1)和所述角度滑动机构(2)用以带动影像平板沿预设方向伸缩运动，所述预设方向为与水平面以预设倾斜角度设置的方向；

所述角度伸缩机构(1)包括：

外箱体(4)；

与所述外箱体(4)通过角度伸缩导向部件(7)连接的内箱体(5)；

与所述内箱体(5)连接、用以驱动所述内箱体(5)沿所述角度伸缩导向部件(7)伸缩运动的角度伸缩驱动机构(6)；

所述角度滑动机构(2)包括：

与所述内箱体(5)通过角度滑动导向部件(8)连接的角度滑动架(9)；

与所述角度滑动架(9)连接、用以驱动所述角度滑动架(9)沿所述角度滑动导向部件(8)滑动的角度滑动驱动机构(10)；

所述角度横向运动机构(3)包括：

用以装载影像平板的平板固定件(13)；

与所述角度滑动架(9)连接、用以供所述平板固定件(13)沿水平且垂直于所述角度滑动架(9)的滑动方向运动的导向组件；

与所述平板固定件(13)连接、用以驱动所述平板固定件(13)沿所述导向组件运动的角度横向运动驱动机构(12)。

2.根据权利要求1所述的角度式CBCT影像平板机械臂，其特征在于，所述导向组件包括：

两个与所述角度滑动架(9)固接的导套筒(17)；

两个与所述导套筒(17)一一对应设置、并能够沿所述导套筒(17)的轴线运动的角度横向运动导向部件(11)。

3.根据权利要求2所述的角度式CBCT影像平板机械臂，其特征在于，所述角度伸缩导向部件(7)和所述角度滑动导向部件(8)均为直线导轨；所述角度横向运动导向部件(11)具体为圆形直线运动导套副。

4.根据权利要求3所述的角度式CBCT影像平板机械臂，其特征在于，所述角度伸缩驱动机构(6)和所述角度滑动驱动机构(10)均包括第一电机和丝杠传动机构或者齿轮齿条传动机构。

5.根据权利要求4所述的角度式CBCT影像平板机械臂，其特征在于，所述角度横向运动驱动机构(12)包括：

第二电机；

与所述第二电机连接的蜗轮蜗杆传动机构；

与所述蜗轮蜗杆传动机构连接的齿轮(15)；

与所述齿轮(15)啮合、用以带动所述平板固定件(13)运动的齿条(16)。

6.根据权利要求5所述的角度式CBCT影像平板机械臂，其特征在于，还包括两个用以挤压所述齿条(16)以控制所述齿条(16)和所述齿轮(15)的间隙的偏心轴调节机构(14)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的角度式CBCT影像平板机械臂，其特征在于，所述角度伸缩机构(1)和所述角度滑动机构(2)均设有用以控制影像平板位置精度的控制组件。

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