CN113270010A - 一种虚拟口腔手术用支点装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及虚拟手术训练系统支点结构，具体涉及一种虚拟口腔手术用支点装置，包括支撑基座、回转锁定组件、回转板架、滑框本体、滑动锁条、第一模拟撑杆和第二模拟撑杆，所述回转板架通过所述回转锁定组件转动连接在所述支撑基座的上部，所述回转板架的前部设有回转头板，所述回转板架的后部设有外伸滑板，所述外伸滑板的左右两侧设有侧齿条，所述滑框本体滑动安装在所述外伸滑板的上部，所述滑框本体为方形框体结构。本发明通过采用极坐标运动方式对支点装置的机构运动进行运动设计，使得支点装置整体的动力学特性更好，操作使用更加省力，适于在一端进行外悬式的移动定位操作。

Description

一种虚拟口腔手术用支点装置

技术领域

本发明涉及虚拟手术训练系统支点结构，具体涉及一种虚拟口腔手术用支点装置。

背景技术

在牙科的口腔手术训练操作中，学员一般是通过石膏或树脂模型进行手术操作训练，这种通过实物进行操作训练的方式由于存在重复使用率低和手术操作环境不够逼真的问题，严重影响了手术操作训练的效果，耗费了大量的财力物力，且难以取得预期的训练效果。随着计算机虚拟现实技术的发展，越来越多的训练场合，均采用计算机虚拟操作训练对原有的训练模式进行取代。在虚拟训练过程中，一般的是采用虚拟的图像对手术环境进行仿真，然而由于口腔手术的特殊性，需要大量的力反馈功能模块才能有效地对手术环境进行模拟仿真，其中口腔支点式是模拟口腔环境的一个重要组成部分，如何实现便捷的口腔支点模拟成为提高虚拟口腔手术训练效果的关键，而口腔模拟支点又需要可以轻松的定位和移动。因此现在急需一种动力学性能良好且定位操作方便的虚拟口腔手术用支点装置。

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，提供一种虚拟口腔手术用支点装置。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，本发明公开了一种虚拟口腔手术用支点装置，包括支撑基座、回转锁定组件、回转板架、滑框本体、滑动锁条、第一模拟撑杆和第二模拟撑杆，所述回转板架通过所述回转锁定组件转动连接在所述支撑基座的上部，所述回转板架的前部设有回转头板，所述回转板架的后部设有外伸滑板，所述外伸滑板的左右两侧设有侧齿条，所述滑框本体滑动安装在所述外伸滑板的上部，所述滑框本体为方形框体结构，所述滑框本体的框体内侧的左后部和右后部分别设有第一插座部和第二插座部，所述第一插座部和第二插座部的前部均开有槽形的横孔，所述第一插座部和第二插座部的上部均设有槽形的竖孔，所述第一插座部和第二插座部的内部均设有滑孔，所述滑孔内部插装有滑动锁条，所述滑动锁条的内端包括推压斜面，所述滑动锁条的外端向下弯折且固定连接有锁紧压条，所述锁紧压条用于压合锁紧所述侧齿条，所述第一模拟撑杆和第二模拟撑杆通过推压所述推压斜面实现所述锁紧压条的滑推过程以及锁紧压条的解锁。

进一步，所述回转锁定组件包括固定柱筒、按钮、按压中心柱、自锁开关组件和外伸锁杆，所述固定柱筒与所述支撑基座固定连接，所述固定柱筒的顶部设有按钮，所述按钮底部固定连接有按压中心柱，所述按压中心柱的柱体上部设有按压连接板，所述按压连接板用于按压所述自锁开关组件，所述按压中心柱的柱体中部串接有缓冲弹簧套体，所述按压中心柱的柱体的底部设有底盖，所述底盖连接有行程弹簧套体，所述固定柱筒的底部设有导向套筒，所述底盖插装在所述导向套筒内部，所述外伸锁杆固定连接在所述按压中心柱的外侧，所述外伸锁杆用于通过齿条结构压合接触实现锁定。

进一步，所述固定柱筒的左右两侧内壁均设有侧支撑台，所述侧支撑台均固定安装有自锁开关组件，所述自锁开关组件的按压端与所述按压连接板固定连接，所述自锁开关组件用于通过按压动作生成所述按压中心柱的两种高低不同的动作行程。

进一步，所述支撑基座设有安装孔，所述固定柱筒固定安装在所述支撑基座的安装孔中，所述回转头板套装在所述固定柱筒的外侧，所述回转头板的底部设有套接凸台，所述回转头板通过套接凸台与所述支撑基座配合接触形成转动连接结构。

进一步，所述回转头板设有中心孔，所述回转头板通过中心孔套装在所述固定柱筒的外侧，所述回转头板为两层板状结构，所述回转头板的上部设有通过螺钉固定扣合的回转扣压板，所述回转头板的中心孔内壁中部设有台阶状的环形容腔，所述环形容腔的底部设有齿盘体，所述齿盘体用于与所述外伸锁杆接触锁定。

进一步，所述外伸锁杆包括左右对称两个的外伸杆，所述外伸杆的外端的下部固定安装有扇形齿条。

进一步，所述外伸滑板呈开口向后的U形结构，所述外伸滑板的上部设有滑动连接机构，所述滑框本体通过滑动连接机构安装在所述外伸滑板的上部，所述滑动连接机构包括限位止滑装置，所述限位止滑装置用于防止滑框本体由外伸滑板上滑脱。

进一步，所述滑孔横向贯通所述横孔与所述滑框本体的侧部端面，所述滑孔的内壁设有洞槽式的弹簧容腔，所述弹簧容腔内部安装有回拉弹簧组件，所述滑动锁条的侧部设有耳板，所述回拉弹簧组件通过与所述耳板连接实现滑动锁条的弹性复位。

进一步，所述锁紧压条水平设置，所述锁紧压条由所述滑动锁条的弯折处向前后两侧延伸，所述锁紧压条的内侧设有直齿条。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明通过采用极坐标运动方式对支点装置的机构运动进行运动设计，使得支点装置整体的动力学特性更好，操作使用更加省力，适于在一端进行外悬式的移动定位操作；

(2)本发明所采用的滑动锁合方式，充分考虑到了口腔模拟撑杆在模拟口腔手术中的使用特点，使得两侧的口腔模拟撑杆在定位操作过程中具备了“或”门逻辑操控功能，使得使用过程更加便利可靠，并且其本身定位机构具备自动定位的特性；

(3)本发明所采用的按压式定位方式，操作方便，充分利用了自锁开关组件的运动特性，仅仅通过机械结构就实现直接的按压锁合，结构简单有效，避免了大量电磁元件的使用，提高的可靠性和紧凑性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的回转锁定组件2与回转头板31之间的连接关系示意图；

图3是本发明图1的俯视图；

图4是本发明图3中A位置的局部放大图；

图5是本发明的滑动锁条5的结构示意图；

图6是本发明应用口腔支点进行模拟手术训练操作的效果图；

1-支撑基座，2-回转锁定组件，21-固定柱筒，211-侧支撑台，212-导向套筒，22-按钮，23-按压中心柱，231-按压连接板，232-缓冲弹簧套体，233-底盖，234-行程弹簧套体，24-自锁开关组件，25-外伸锁杆，251-扇形齿条，3-回转板架，31-回转头板，311-回转扣压板，312-环形容腔，313-齿盘体，32-外伸滑板，4-滑框本体，41-第一插座部，42-第二插座部，43-横孔，44-竖孔，45-滑孔，46-弹簧容腔，461-回拉弹簧组件，5-滑动锁条，51-锁紧压条，511-直齿条，52-耳板，53-推压斜面，6-第一模拟撑杆，7-第二模拟撑杆。

具体实施方式

如图1-6所示，本发明公开了一种虚拟口腔手术用支点装置，包括支撑基座1、回转锁定组件2、回转板架3、滑框本体4、滑动锁条5、第一模拟撑杆6和第二模拟撑杆7，所述回转板架3通过所述回转锁定组件2转动连接在所述支撑基座1的上部，所述回转板架3的前部设有回转头板31，所述回转板架3的后部设有外伸滑板32，外伸滑板32呈开口向后的U形结构，所述外伸滑板32的上部设有滑动连接机构，所述滑框本体4通过滑动连接机构安装在所述外伸滑板32的上部，所述滑动连接机构包括限位止滑装置，所述限位止滑装置用于防止滑框本体4由外伸滑板32上滑脱，所述外伸滑板32的左右两侧设有侧齿条，所述滑框本体4滑动安装在所述外伸滑板32的上部，所述滑框本体4为方形框体结构，所述滑框本体4的框体内侧的左后部和右后部分别设有第一插座部41和第二插座部42，所述第一插座部41和第二插座部42的前部均开有槽形的横孔43，所述第一插座部41和第二插座部42的上部均设有槽形的竖孔44，所述第一插座部41和第二插座部42的内部均设有滑孔45，滑孔45横向贯通所述横孔43与所述滑框本体4的侧部端面，所述滑孔45的内壁设有洞槽式的弹簧容腔46，所述弹簧容腔46内部安装有回拉弹簧组件461，所述滑动锁条5的侧部设有耳板52，所述回拉弹簧组件461通过与所述耳板52连接实现滑动锁条5的弹性复位，所述滑孔45内部插装有滑动锁条5，所述滑动锁条5的内端包括推压斜面53，所述滑动锁条5的外端向下弯折且固定连接有锁紧压条51，锁紧压条51水平设置，所述锁紧压条51由所述滑动锁条5的弯折处向前后两侧延伸，所述锁紧压条51的内侧设有直齿条511，所述锁紧压条51用于压合锁紧所述侧齿条，所述第一模拟撑杆6和第二模拟撑杆7通过推压所述推压斜面53实现所述锁紧压条51的滑推过程以及锁紧压条51的解锁。

具体地，回转锁定组件2包括固定柱筒21、按钮22、按压中心柱23、自锁开关组件24和外伸锁杆25，所述固定柱筒21与所述支撑基座1固定连接，所述固定柱筒21的顶部设有按钮22，所述按钮22底部固定连接有按压中心柱23，所述按压中心柱23的柱体上部设有按压连接板231，所述按压连接板231用于按压所述自锁开关组件24，所述按压中心柱23的柱体中部串接有缓冲弹簧套体232，所述按压中心柱23的柱体的底部设有底盖233，所述底盖233连接有行程弹簧套体234，所述固定柱筒21的底部设有导向套筒212，所述底盖233插装在所述导向套筒212内部，所述外伸锁杆25固定连接在所述按压中心柱23的外侧，所述外伸锁杆25用于通过齿条结构压合接触实现锁定。所述固定柱筒21的左右两侧内壁均设有侧支撑台211，所述侧支撑台211均固定安装有自锁开关组件24，其中自锁开关本身就是当使用者按压下去按钮22时，开关行程走到特定位置的时候，会被机械结构锁住，然后停在指定的位置，在第二次按压时，开关会回弹到第一次按压的位置。自锁开关的种类很多，有直键开关、带灯轻触开关等，所用于油烟机、落地风扇灯上面的开关，作为市面上一种成熟的技术产品，这里对其详细的原理构造不再赘述。所述自锁开关组件24的按压端与所述按压连接板231固定连接，所述自锁开关组件24用于通过按压动作生成所述按压中心柱23的两种高低不同的动作行程。所述支撑基座1设有安装孔，所述固定柱筒21固定安装在所述支撑基座1的安装孔中，所述回转头板31套装在所述固定柱筒21的外侧，所述回转头板31的底部设有套接凸台，所述回转头板31通过套接凸台与所述支撑基座1配合接触形成转动连接结构。所述回转头板31设有中心孔，所述回转头板31通过中心孔套装在所述固定柱筒21的外侧，所述回转头板31为两层板状结构，所述回转头板31的上部设有通过螺钉固定扣合的回转扣压板311，所述回转头板31的中心孔内壁中部设有台阶状的环形容腔312，所述环形容腔312的底部设有齿盘体313，所述齿盘体313用于与所述外伸锁杆25接触锁定。所述外伸锁杆25包括左右对称两个的外伸杆，所述外伸杆的外端的下部固定安装有扇形齿条251。

在实际应用时，第一模拟撑杆6和第二模拟撑杆7模拟仿真牙齿，在进行虚拟手术操作时，将第一模拟撑杆6或第二模拟撑杆7从横孔43中拔出，在拔出的过程中，滑动锁条5的推压斜面53失去支撑，滑动锁条5在回拉弹簧组件461的拉动作用下向内侧滑移，并使得推压斜面53插入到横孔43的空间内，同时带动锁紧压条51向内侧与外伸滑板32外侧的侧齿条接触锁紧，由于该锁紧作用，滑框本体4与外伸滑板32之间不再相对滑动，实现了极坐标运动体系下的径向的定位止滑作用，将第一模拟撑杆6或第二模拟撑杆7插入到竖孔44中，模拟牙齿的形态结构，形成模拟口腔手术的支点。由此，只有当第一模拟撑杆6和第二模拟撑杆7均插在各自对应的横孔43中时，滑框本体4与外伸滑板32之间才可以相对滑动，当需要一个支点和两个支点同时模拟时，滑框本体4与外伸滑板32之间均能保持相对静止状态，从而使得上述定位方式与虚拟口腔手术的工作模式相适应，无需多余的操作即可完成“或”门式逻辑的定位操作过程。同时本申请采用了利用了自锁开关原理，实现了通过每次按压循环获得两种定位高度的过程，初始状态，按压中心柱23处于高位，此时自锁开关组件24处于高位，外伸锁杆25抬起，扇形齿条251不与齿盘体313接触，从而回转头板31可以相对支撑基座1自由旋转；当按压顶部的所述按钮22后，由于自锁开关组件24的自身特性，松开按钮22后按压中心柱23处于低位，此时扇形齿条251与齿盘体313接触，实现了按压锁紧作用，并在按压接触的过程中通过缓冲弹簧套体232进行一定的缓冲，促进了锁合效果，此时回转头板31不能相对支撑基座1自由旋转，即第一模拟撑杆6或第二模拟撑杆7插入到竖孔44进行工作时，整个支点装置可以保持位置锁定状态，从而实现了口腔固定位置的手术模拟操作训练。当需要再次调整位置时，可再次按下按钮22，然后拔出第一模拟撑杆6和第二模拟撑杆7，在选定位置，再次进行上述定位操作，从而实现虚拟口腔支点位置的调整。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种虚拟口腔手术用支点装置，其特征在于：包括支撑基座、回转锁定组件、回转板架、滑框本体、滑动锁条、第一模拟撑杆和第二模拟撑杆，所述回转板架通过所述回转锁定组件转动连接在所述支撑基座的上部，所述回转板架的前部设有回转头板，所述回转板架的后部设有外伸滑板，所述外伸滑板的左右两侧设有侧齿条，所述滑框本体滑动安装在所述外伸滑板的上部，所述滑框本体为方形框体结构，所述滑框本体的框体内侧的左后部和右后部分别设有第一插座部和第二插座部，所述第一插座部和第二插座部的前部均开有槽形的横孔，所述第一插座部和第二插座部的上部均设有槽形的竖孔，所述第一插座部和第二插座部的内部均设有滑孔，所述滑孔内部插装有滑动锁条，所述滑动锁条的内端包括推压斜面，所述滑动锁条的外端向下弯折且固定连接有锁紧压条，所述锁紧压条用于压合锁紧所述侧齿条，所述第一模拟撑杆和第二模拟撑杆通过推压所述推压斜面实现所述锁紧压条的滑推过程以及锁紧压条的解锁。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟口腔手术用支点装置，其特征在于：所述回转锁定组件包括固定柱筒、按钮、按压中心柱、自锁开关组件和外伸锁杆，所述固定柱筒与所述支撑基座固定连接，所述固定柱筒的顶部设有按钮，所述按钮底部固定连接有按压中心柱，所述按压中心柱的柱体上部设有按压连接板，所述按压连接板用于按压所述自锁开关组件，所述按压中心柱的柱体中部串接有缓冲弹簧套体，所述按压中心柱的柱体的底部设有底盖，所述底盖连接有行程弹簧套体，所述固定柱筒的底部设有导向套筒，所述底盖插装在所述导向套筒内部，所述外伸锁杆固定连接在所述按压中心柱的外侧，所述外伸锁杆用于通过齿条结构压合接触实现锁定。

3.根据权利要求2所述的一种虚拟口腔手术用支点装置，其特征在于：所述固定柱筒的左右两侧内壁均设有侧支撑台，所述侧支撑台均固定安装有自锁开关组件，所述自锁开关组件的按压端与所述按压连接板固定连接，所述自锁开关组件用于通过按压动作生成所述按压中心柱的两种高低不同的动作行程。

4.根据权利要求2所述的一种虚拟口腔手术用支点装置，其特征在于：所述支撑基座设有安装孔，所述固定柱筒固定安装在所述支撑基座的安装孔中，所述回转头板套装在所述固定柱筒的外侧，所述回转头板的底部设有套接凸台，所述回转头板通过套接凸台与所述支撑基座配合接触形成转动连接结构。

5.根据权利要求4所述的一种虚拟口腔手术用支点装置，其特征在于：所述回转头板设有中心孔，所述回转头板通过中心孔套装在所述固定柱筒的外侧，所述回转头板为两层板状结构，所述回转头板的上部设有通过螺钉固定扣合的回转扣压板，所述回转头板的中心孔内壁中部设有台阶状的环形容腔，所述环形容腔的底部设有齿盘体，所述齿盘体用于与所述外伸锁杆接触锁定。

6.根据权利要求5所述的一种虚拟口腔手术用支点装置，其特征在于：所述外伸锁杆包括左右对称两个的外伸杆，所述外伸杆的外端的下部固定安装有扇形齿条。

7.根据权利要求1所述的一种虚拟口腔手术用支点装置，其特征在于：所述外伸滑板呈开口向后的U形结构，所述外伸滑板的上部设有滑动连接机构，所述滑框本体通过滑动连接机构安装在所述外伸滑板的上部，所述滑动连接机构包括限位止滑装置，所述限位止滑装置用于防止滑框本体由外伸滑板上滑脱。

8.根据权利要求1所述的一种虚拟口腔手术用支点装置，其特征在于：所述滑孔横向贯通所述横孔与所述滑框本体的侧部端面，所述滑孔的内壁设有洞槽式的弹簧容腔，所述弹簧容腔内部安装有回拉弹簧组件，所述滑动锁条的侧部设有耳板，所述回拉弹簧组件通过与所述耳板连接实现滑动锁条的弹性复位。

9.根据权利要求1所述的一种虚拟口腔手术用支点装置，其特征在于：所述锁紧压条水平设置，所述锁紧压条由所述滑动锁条的弯折处向前后两侧延伸，所述锁紧压条的内侧设有直齿条。

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