CN111743643A - 一种牙齿治疗辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牙齿治疗辅助装置，包括电机、减速器、链轮传动机构、法兰盘和机械臂组成，机械臂为六个自由度，包括顺次连接的第一关节、第二关节、第三关节和第四关节，其中第一关节、第二关节为肩关节实现旋转和摆动，第三关节是肘关节的旋转，第四关节实现腕关节的旋转与俯仰运动。本发明结合微创拔牙技术、喷砂洁牙技术，能够有效减轻在手术过程中的震颤,提高牙齿治疗手术的精准度。

Description

一种牙齿治疗辅助装置

技术领域

本发明涉及一种牙齿治疗辅助装置，属于辅助机械技术领域。

背景技术

拔牙是口腔科最常用的一种治疗技术，因拔牙可造成局部组织的损伤，引起出血、肿胀、疼痛等反应，也可导致血压、体温、脉搏的波动，所以必须慎重对待。特别是对心血管病、血液病患者尤应注意，因其患病的特殊性质，如果拔牙方法或者方式不当会带来严重后果。

传统的牙齿治疗技术由于其暴力操作，且具有人工操作的不确定性，在手术过程中常常对患者的生理及心理带来极大的伤害。传统粗暴的牙医手术因为视野不够，手术过程中的震颤等因素存在，会影响到手术的精准度，对周围组织的损伤大且用时长，造成术后不易恢复等诸多缺点，且手术过程中还存在很多未知因素和一些人为干涉，牙医手术依然存在一些不可避免的危险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种牙齿治疗辅助装置，能够辅助传统牙齿治疗，减轻在牙齿治疗过程中的震颤,提高手术的精准度。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

提供一种牙齿治疗辅助装置，包括第一电机9、第二电机11，链轮传动机构，第一法兰盘连接件2，第二法兰盘连接件4，第三法兰盘连接件6；

机械臂包括顺次连接的第一关节1，第二关节3，第三关节5和第四关节7，所述第一关节1和第二关节3之间通过第一法兰盘连接件2连接，两者通过第二电机11驱动，所述第二关节3通过第二法兰盘连接件4与第三关节5连接，第三关节5通过第三法兰盘连接件6与第四关节7连接；

所述第三关节5、第四关节7通过第一电机9驱动，第四关节7通过链轮传动机构进行运动。

进一步的，所述机械臂具有六个自由度。

进一步的，所述链轮传动机构包括第一链轮副和第二链轮副，所述第一链轮副包括通过第一链14连接的第一直齿轮12和第三直齿轮16，第一电机9的输出端与第一减速器8相连，第一减速器8的输出端与第一直齿轮12连接；

所述第二链轮副包括依次连接的第二直齿轮13、第二链15、第四直齿轮17及锥齿轮18，第二直齿轮13与第二电机11、第二减速器10连接，第二电机11的输出端与第二减速器10相连，第二减速器10的输出端与第二直齿轮13连接。

进一步的，所述第一电机9为MAXON电机与谐波减速器相配合的组合电机。

进一步的，所述第二电机3为直流伺服电机。

进一步的，所述第三法兰盘连接件6为月牙形状，解决实际应用中的弯矩和干涉问题。

进一步的，所述第四关节7的一端能够匹配安装微创拔牙刀、牙钻或喷砂机头。

进一步的，所述微创拔牙刀选用高强度不锈钢制作。

进一步的，所述机械臂的第一关节1，第二关节3，第三关节5和第四关节7为不锈钢材质。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明提供的一种牙齿治疗辅助装置，能够结合患者病症，选用不同的手术工具，有效减轻医生在牙齿治疗手术过程中的震颤，提高手术的精准度，降低传统拔牙人为干涉原因造成的创伤大，易感染的风险。

附图说明

图1是本发明实施例一种牙齿治疗辅助装置整体结构示意图；

图2是本发明实施例一种牙齿治疗辅助装置中第二法兰盘连接件结构示意图；

图3是本发明实施例一种牙齿治疗辅助装置中第四关节结构示意图；

图中：1.第一关节，2.第一法兰盘连接件，3.第二关节，4.第二法兰盘连接件，5.第三关节，6.第三法兰盘连接件，7.第四关节，8.第一减速器，9.第一电机，10.第二减速器，11.第二电机，12.第一直齿轮，13.第二直齿轮，14.第一链，15.第二链，16.第三直齿轮，17.第四直齿轮，18.锥齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图2-3所示，为本发明实施例一种牙齿治疗辅助装置中第二法兰盘连接 件、第四关节的结构示意图，图1为本发明实施例一种牙齿治疗辅助装置整体 结构示意图。

一种牙齿治疗辅助装置使用整体包括微创拔牙刀、牙钻、喷砂机头、机械臂、电机、减速器、法兰盘连接件等，其中机械臂包括有第一关节1，第二关节3，第三关节5，第四关节7， 四个关节用来模拟肩关节、肘关节，腕关节。

机械臂具有六个自由度，4个关节，第一关节1、第二关节3用来模拟肩关节，实现旋转和摆动动作，第三关节5模拟肘关节的旋转，第四关节7实现腕关节的旋转与俯仰运动。所述机械臂的第一关节1和第二关节3中间由法兰盘连接件2进行连接，模拟肩关节，选用第二电机11作为驱动单元。机械臂的第三关节5选用第一电机作为驱动单元，具体实施过程中考虑到弯矩和干涉问题，因此在第三关节5和第四关节7之间架设一个成月牙形的第三法兰盘连接件6。

机械臂肩关节与肘关节靠第二法兰盘连接件4来结合，机械臂的第四关节7模拟腕关节，采用链轮传动机构，使用双电动机减速器及链轮。肩关节的俯仰运动，由第一电机9，即MAXON电机，经第一减速器8提供驱动力，再经过第一直齿轮12把运动传到第一链14，第一链14再把运动传到前端第三直齿轮16，第三直齿轮16带动轴转实现俯仰运动；肩关节的旋转运动，由第二电机11，即MAXON电机，经第二减速器10提供驱动力，再经过第二直齿轮13把运动传到第二链15，第二链15再把运动传到前端第四直齿轮17，第四直齿轮17与锥齿轮18配合，把俯仰运动改成旋转运动，从而实现肩关节的旋转运动（第一电机9-第一减速器8-第一链轮副-俯仰运动n1;第二电机11-第二减速器10-第二链轮副-旋转运动n2）。

机械臂肩关节作为初始关节，对输出扭矩和工作及安装空间的要求高。经过多种伺服电机参数的对比，选定将德国雄克的直流伺服电机作为肩关节的驱动单元。通过对比，选定雄克PRL80作为肩关节的驱动电机及上述第二电机11。肘关节对输出扭矩的要求并不高，因此，选择一个MAXON电机与谐波减速器相配合为组合电机及上述的第一电机9。而腕关节的旋转、俯仰运动采用MAXON电机与谐波减速器相配合的组合电机及上述第二电机11作为驱动电机。

由于机械臂每个关节处的驱动力矩较大，而不锈钢材可以承受很大的刚度，所以材料选择不锈钢。

本发明的机械臂空间位置原理如下：

利用D-H法，进行运动学分析，建立机械臂的D-H坐标系，得到D-H参数表，完成运动学正逆解的计算并根据正解结果求解机械臂的工作空间：根据其空间位置，利用D--H法运动学模型，通过矩阵变换求运动学正解，逆运动学求解，使用代数法，得空间位置。采用“蒙特卡洛法”进行分析，用MATLAB绘制“云图”。探究位置规划问题，以机械臂基座的位置为自变量，机械臂运动学逆解为约束条件，通过最大距离指标得到目标函数，求解目标函数的极值以及取最极值时基座的坐标。

本发明所述的一种牙齿治疗辅助装置，采用喷砂洁牙技术，使用特制的喷砂牙粉，以碳酸氢钠粉末为主要成分，通过喷砂手机头喷向牙面来去除牙菌斑和色素的，适用于清理超声波洁牙机不易到达的牙间隙中的牙菌斑和色素斑，对于牙面色素的清理效率也远高于超声波洁牙机。其中微创拔牙刀是介于挺子和凿子之间的一类器械，刃口宽度、角度各异，不同的刃端设计匹配不同位置和形态的牙根，刀刃比牙挺锋利，可离断牙周膜、切削牙槽骨，轻度扩大牙槽窝的骨壁，减少组织创伤。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种牙齿治疗辅助装置，其特征在于，包括第一电机（9）、第二电机（11），链轮传动机构，第一法兰盘连接件（2），第二法兰盘连接件（4），第三法兰盘连接件（6）；

机械臂包括顺次连接的第一关节（1），第二关节（3），第三关节（5）和第四关节（7），所述第一关节（1）和第二关节（3）之间通过第一法兰盘连接件（2）连接，两者通过第二电机（11）驱动，所述第二关节（3）通过第二法兰盘连接件（4）与第三关节（5）连接，第三关节（5）通过第三法兰盘连接件（6）与第四关节（7）连接；

所述第三关节（5）、第四关节（7）通过第一电机（9）驱动，第四关节（7）通过链轮传动机构进行运动。

2.根据权利要求1所述的一种牙齿治疗辅助装置，其特征在于，所述机械臂具有六个自由度。

3.根据权利要求1所述的一种牙齿治疗辅助装置，其特征在于，所述链轮传动机构包括第一链轮副和第二链轮副，所述第一链轮副包括通过第一链（14）连接的第一直齿轮（12）和第三直齿轮（16），第一电机（9）的输出端与第一减速器（8）相连，第一减速器（8）的输出端与第一直齿轮（12）连接；

所述第二链轮副包括依次连接的第二直齿轮（13）、第二链（15）、第四直齿轮（17）及锥齿轮（18），第二直齿轮（13）与第二电机（11）、第二减速器（10）连接，第二电机（11）的输出端与第二减速器（10）相连，第二减速器（10）的输出端与第二直齿轮（13）连接。

4.根据权利要求1所述的一种牙齿治疗辅助装置，其特征在于，所述第一电机（9）为MAXON电机与谐波减速器相配合的组合电机。

5.根据权利要求1所述的一种牙齿治疗辅助装置，其特征在于，所述第二电机（3）为直流伺服电机。

6.根据权利要求1所述的一种牙齿治疗辅助装置，其特征在于，所述第三法兰盘连接件（6）为月牙形状。

7.根据权利要求1-5任一所述的一种牙齿治疗辅助装置，其特征在于，所述第四关节（7）的一端能够匹配安装微创拔牙刀、牙钻或喷砂机头。

8.根据权利要求7所述的一种牙齿治疗辅助装置，其特征在于，所述微创拔牙刀选用高强度不锈钢制作。

9.根据权利要求1所述的一种牙齿治疗辅助装置，其特征在于，所述机械臂的第一关节（1），第二关节（3），第三关节（5）和第四关节（7）为不锈钢材质。

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