CN205339197U - 用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构，其特征在于：包括基座、末端执行器、第一圆弧形导向轨道、第二圆弧形导向轨道、第一安装座以及第二安装座，所述第一圆弧形导向轨道、第二圆弧形导向轨道呈圆弧形，第一圆弧形导向轨道安装在基座上，所述末端执行器安装在第二安装座上，第二安装座滑动安装在第二圆弧形导向轨道的内凹一侧，第一安装座固定在第二圆弧形导向轨道上，第一安装座滑动安装在第一圆弧形导向轨道的内凹一侧，所述第一圆弧形导向轨道和第二圆弧形导向轨道呈交叉设置。本实用新型可以大大提高末端执行器的运动轨迹的精度以及操作安全性，符合口腔诊疗系统需要在极小范围内进行精细化诊疗操作的高精度要求。

Description

用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构

技术领域

本实用新型涉及一种用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构。

背景技术

口腔科主要开展：正畸、冷光美白、美容性修复、植入各类烤瓷牙、植入义齿等工作。同时开展牙髓病、牙周病、根尖周病治疗以及其他牙病的预防和治疗工作。现在口腔诊疗机器人是口腔方面的前端技术，口腔诊疗机器人的工作要求有如下几点：1)从操作手必须具有足够大的工作空间，以能够实现末端手术器械在口腔诊疗空间中大范围的移动和调整。2)从操作手还应能够方便快捷地调整其末端工作空间的位置，以满足各种不同的口腔诊疗操作的布局需求。3)从操作手的设计还必须保证患者口腔表面在整个诊疗或手术过程中都不会受到机械臂运动所产生的横向拉扯(干涉)力，以防止其对口腔造成组织损伤。因此如何设计一种针对在操作空间狭小的情况下，可以实现高精度操作要求的操作手轨迹控制机构，成为本行业技术人员所要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构。该多自由度球坐标式滑轨机构可以实现对操作手进行高精度的运动轨迹控制。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：

一种用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构，其特征在于：包括基座、末端执行器(即操作手)、第一圆弧形导向轨道、第二圆弧形导向轨道、第一安装座以及第二安装座，所述第一圆弧形导向轨道、第二圆弧形导向轨道呈圆弧形，第一圆弧形导向轨道安装在基座上，所述末端执行器安装在第二安装座上，第二安装座滑动安装在第二圆弧形导向轨道的内凹一侧，第一安装座固定在第二圆弧形导向轨道上，第一安装座滑动安装在第一圆弧形导向轨道的内凹一侧，所述第一圆弧形导向轨道和第二圆弧形导向轨道呈交叉设置。即当假设第一安装座在第一圆弧形导向轨道上的运动轨迹为第一运动轨迹，假设第二安装座在第二圆弧形导向轨道上的运动轨迹为第二运动轨迹，则第一运动轨迹的旋转轴线和第二运动轨迹的旋转轴线呈交叉设置。采用上述结构，末端执行器可以获得两个转动自由度，且由于第二安装座滑动安装在第二圆弧形导向轨道的内凹一侧，第一安装座滑动安装在第一圆弧形导向轨道的内凹一侧，当第二安装座相对第二圆弧形导向轨道转动以及第一安装座相对第一圆弧形导轨转动过程中，末端执行器的运动轨迹均有较大比例的缩小，因而可以对因加工精度以及装配精度导致的第二安装座相对第二圆弧形导向轨道运动距离误差以及第一安装座相对第一圆弧形导轨运动距离误差，进行了大比例的缩放，因而可以大大提高末端执行器的运动轨迹的精度以及操作安全性，符合口腔诊疗系统需要在极小范围内进行精细化诊疗操作的高精度要求。

作为优选，第一圆弧形导向轨道设置有呈圆弧形的第一滑动槽，第一滑动槽内固定有呈圆弧形的第一弧形齿条，第一安装座上转动安装有第一滚轮，第一滚轮卡设在第一滑动槽内，所述第一安装座上固定有第一驱动电机，第一驱动电机上安装有第一驱动齿轮，第一驱动齿轮和第一弧形齿条啮合，从而通过第一驱动电机驱动第一驱动齿轮转动，从而驱动第一安装座在第一圆弧形导向轨道上做圆弧形的运动，第二圆弧形导向轨道设置有呈圆弧形的第二滑动槽，第二滑动槽内固定有呈圆弧形的第二弧形齿条，第二安装座上转动安装有第二滚轮，第二滚轮卡设在第二滑动槽内，所述第二安装座上固定有第二驱动电机，第二驱动电机上安装有第二驱动齿轮，第二驱动齿轮和第二弧形齿条啮合，从而通过第二驱动电机驱动第二驱动齿轮转动，从而驱动第二安装座在第二圆弧形导向轨道上做圆弧形的运动。

作为优选，所述第一圆弧形导向轨道和第二圆弧形导向轨道呈垂直设置。即当假设第一安装座在第一圆弧形导向轨道上的运动轨迹为第一运动轨迹，假设第二安装座在第二圆弧形导向轨道上的运动轨迹为第二运动轨迹，则第一运动轨迹的旋转轴线和第二运动轨迹的旋转轴线呈垂直。采用这种结构，可以获得更大的运动范围。

作为优选，第一圆弧形导向轨道的圆心、第二圆弧形导向轨道的圆心相互重合。即当假设第一安装座在第一圆弧形导向轨道上的运动轨迹为第一运动轨迹，假设第二安装座在第二圆弧形导向轨道上的运动轨迹为第二运动轨迹，则第一运动轨迹的旋转轴线和第二运动轨迹的旋转轴线相交。采用这种结构，可以获得精细的运动范围。

作为优选，第一圆弧形导向轨道的两端分别铰接在基座上，基座上安装有驱动气缸，驱动气缸的缸体铰接在基座上，驱动气缸的伸缩杆铰接在第一圆弧形导向轨道上，从而通过驱动气缸带动第一圆弧形导向轨道相对基座转动。采用这种结构，可以大幅度调整末端执行器位置，从而适合根据不同身形的患者，调整末端执行器的操作位置。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型可以对因加工精度以及装配精度导致的第二安装座相对第二圆弧形导向轨道运动距离误差以及第一安装座相对第一圆弧形导轨运动距离误差，进行了大比例的缩放，因而可以大大提高末端执行器的运动轨迹的精度以及操作安全性，符合口腔诊疗系统需要在极小范围内进行精细化诊疗操作的高精度要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例多自由度球坐标式滑轨机构的使用状态结构示意图。

图2是本实用新型实施例多自由度球坐标式滑轨机构的结构示意图。

图3是本实用新型实施例第二圆弧形导向轨道的安装结构示意图。

图4是本实用新型实施例第一安装座的安装结构示意图。

图5是本实用新型实施例第二安装座的安装结构示意图。

图6是本实用新型实施例末端执行器的运动轨迹控制原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

参见图1-图6，本实施例用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构，包括基座1、末端执行器2、第一圆弧形导向轨道3、第二圆弧形导向轨道4、第一安装座5以及第二安装座6，所述第一圆弧形导向轨道3、第二圆弧形导向轨道4呈圆弧形，第一圆弧形导向轨道3安装在基座1上，所述末端执行器2安装在第二安装座6上，第二安装座6滑动安装在第二圆弧形导向轨道4的内凹一侧，第一安装座5固定在第二圆弧形导向轨道4上，第一安装座5滑动安装在第一圆弧形导向轨道3的内凹一侧，所述第一圆弧形导向轨道3和第二圆弧形导向轨道4呈交叉设置。即当假设第一安装座5在第一圆弧形导向轨道3上的运动轨迹为第一运动轨迹，假设第二安装座6在第二圆弧形导向轨道4上的运动轨迹为第二运动轨迹，则第一运动轨迹的旋转轴线和第二运动轨迹的旋转轴线呈交叉设置。第一圆弧形导向轨道3的两端分别铰接在基座1上，基座1上安装有驱动气缸7，驱动气缸7的缸体铰接在基座1上，驱动气缸7的伸缩杆铰接在第一圆弧形导向轨道3上，从而通过驱动气缸7带动第一圆弧形导向轨道3相对基座1转动。

第一圆弧形导向轨道3设置有呈圆弧形的第一滑动槽31，第一滑动槽31内固定有呈圆弧形的第一弧形齿条81，第一安装座5上转动安装有第一滚轮82，第一滚轮82卡设在第一滑动槽31内，所述第一安装座5上固定有第一驱动电机83，第一驱动电机83上安装有第一驱动齿轮84，第一驱动齿轮84和第一弧形齿条81啮合，从而通过第一驱动电机83驱动第一驱动齿轮84转动，从而驱动第一安装座5在第一圆弧形导向轨道3上做圆弧形的运动，第二圆弧形导向轨道4设置有呈圆弧形的第二滑动槽41，第二滑动槽41内固定有呈圆弧形的第二弧形齿条91，第二安装座6上转动安装有第二滚轮92，第二滚轮92卡设在第二滑动槽41内，所述第二安装座6上固定有第二驱动电机93，第二驱动电机93上安装有第二驱动齿轮94，第二驱动齿轮94和第二弧形齿条91啮合，从而通过第二驱动电机93驱动第二驱动齿轮94转动，从而驱动第二安装座6在第二圆弧形导向轨道4上做圆弧形的运动。

所述第一圆弧形导向轨道3和第二圆弧形导向轨道4呈垂直设置。即当假设第一安装座5在第一圆弧形导向轨道3上的运动轨迹为第一运动轨迹，假设第二安装座6在第二圆弧形导向轨道4上的运动轨迹为第二运动轨迹，则第一运动轨迹的旋转轴线和第二运动轨迹的旋转轴线呈垂直。采用这种结构，可以获得更大的运动范围。第一圆弧形导向轨道3的圆心、第二圆弧形导向轨道4的圆心相互重合。即当假设第一安装座5在第一圆弧形导向轨道3上的运动轨迹为第一运动轨迹，假设第二安装座6在第二圆弧形导向轨道4上的运动轨迹为第二运动轨迹，则第一运动轨迹的旋转轴线和第二运动轨迹的旋转轴线相交。

为了进一步说明本实施例的原理，特作出说明如下：

如图6所示，当第一安装座5在第一圆弧形导向轨道3上运动弧长为L时，末端执行器2将产生l＝L*h/H的运动弧长(其中，h为末端执行器2的末端至第一圆弧形导向轨道3的圆心的距离，H为第一圆弧形导向轨道3的半径。)，相当于对误差进行了大比例的缩放，因此，机械结构系统固有的绝对误差以及可活动空间范围被大幅度缩小，控制精度随之提高，第二安装座6在第二圆弧形导向轨道4上的运动对末端执行器2的运动轨迹的影响同理如上。因而可以使得本实施例符合口腔诊疗系统的高精度要求。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构，其特征在于：包括基座、末端执行器、第一圆弧形导向轨道、第二圆弧形导向轨道、第一安装座以及第二安装座，所述第一圆弧形导向轨道、第二圆弧形导向轨道呈圆弧形，第一圆弧形导向轨道安装在基座上，所述末端执行器安装在第二安装座上，第二安装座滑动安装在第二圆弧形导向轨道的内凹一侧，第一安装座固定在第二圆弧形导向轨道上，第一安装座滑动安装在第一圆弧形导向轨道的内凹一侧，所述第一圆弧形导向轨道和第二圆弧形导向轨道呈交叉设置。

2.根据权利要求1所述的用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构，其特征在于：第一圆弧形导向轨道设置有呈圆弧形的第一滑动槽，第一滑动槽内固定有呈圆弧形的第一弧形齿条，第一安装座上转动安装有第一滚轮，第一滚轮卡设在第一滑动槽内，所述第一安装座上固定有第一驱动电机，第一驱动电机上安装有第一驱动齿轮，第一驱动齿轮和第一弧形齿条啮合，从而通过第一驱动电机驱动第一驱动齿轮转动，从而驱动第一安装座在第一圆弧形导向轨道上做圆弧形的运动，第二圆弧形导向轨道设置有呈圆弧形的第二滑动槽，第二滑动槽内固定有呈圆弧形的第二弧形齿条，第二安装座上转动安装有第二滚轮，第二滚轮卡设在第二滑动槽内，所述第二安装座上固定有第二驱动电机，第二驱动电机上安装有第二驱动齿轮，第二驱动齿轮和第二弧形齿条啮合，从而通过第二驱动电机驱动第二驱动齿轮转动，从而驱动第二安装座在第二圆弧形导向轨道上做圆弧形的运动。

3.根据权利要求1所述的用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构，其特征在于：所述第一圆弧形导向轨道和第二圆弧形导向轨道呈垂直设置。

4.根据权利要求1所述的用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构，其特征在于：第一圆弧形导向轨道的圆心、第二圆弧形导向轨道的圆心相互重合。

5.根据权利要求1所述的用于口腔诊疗的多自由度球坐标式滑轨机构，其特征在于：第一圆弧形导向轨道的两端分别铰接在基座上，基座上安装有驱动气缸，驱动气缸的缸体铰接在基座上，驱动气缸的伸缩杆铰接在第一圆弧形导向轨道上，从而通过驱动气缸带动第一圆弧形导向轨道相对基座转动。