本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，尤其涉及一種用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人。

背景技術(shù)：

近年來，在各種醫(yī)學(xué)醫(yī)療領(lǐng)域，越來越多的開始應(yīng)用機器人技術(shù)來協(xié)助醫(yī)生完成各種醫(yī)療動作，這樣不僅減少了病人的痛苦，而且有效提高了對病人病患處的治療效率，如在手術(shù)過程中，尤其涉及到內(nèi)窺鏡手術(shù)，會利用隨動機器人來自動持鏡，協(xié)助醫(yī)生完成各種難度比較大的內(nèi)窺鏡手術(shù)；

公開號為CN104783900的專利公開了一種隨動式鼻內(nèi)鏡手術(shù)輔助機器人，可適配于不同手術(shù)床的導(dǎo)軌上的導(dǎo)軌適配器、連接于導(dǎo)軌適配器上且在垂直于手術(shù)床的方向上升降的自動升降機構(gòu)、連接于自動升降結(jié)構(gòu)末端且在平行于手術(shù)床的平面內(nèi)伸縮的自動伸縮機構(gòu)、連接于自動伸縮機構(gòu)的末端的二自由度的RCM機構(gòu)、連接于RCM機構(gòu)的末端且?guī)颖莾?nèi)鏡進行深度進給及角度補償?shù)淖詣幽┒苏{(diào)節(jié)機構(gòu)，機器人在手術(shù)中代替醫(yī)生的手臂把持鼻內(nèi)鏡，并可進行調(diào)整。本方案中的機器人由于末端的RCM機構(gòu)只有二自由度，且只能做一些比較簡單的內(nèi)鏡手術(shù)，并不適合應(yīng)用到腫瘤的放療領(lǐng)域。而癌癥是危害人類健康的一大難題，其中消化道癌、鼻咽癌等高發(fā)腫瘤，約占腫瘤發(fā)病率的1/3。目前治療癌癥的手段大多數(shù)采用放療，放療又分為內(nèi)照射和外照射，然而外照射對腫瘤周圍的正常組織誤傷范圍很廣，內(nèi)照射所用的施源器不可變形且體積大，體內(nèi)很多部位都無法到達(dá)，比如消化道癌、鼻咽癌等部位，因此目前需要一種多自由度，變形靈活，體積小巧，可以準(zhǔn)確定位到達(dá)人體腔內(nèi)各個部位的用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有合適的用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人的技術(shù)問題，提供一多自由度，變形靈活的用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人。

本發(fā)明的實施例提供一種用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人，所述醫(yī)學(xué)機器人包括升降機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，推進機構(gòu)及蛇形機構(gòu)。

所述推進機構(gòu)和所述蛇形機構(gòu)設(shè)置于所述升降機構(gòu)和所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的上方，所述升降機構(gòu)用于調(diào)整所述推進機構(gòu)和所述蛇形機構(gòu)在豎直方向上的高度，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)用于調(diào)整所述推進機構(gòu)和所述蛇形機構(gòu)在水平方向上的角度。

所述蛇形機構(gòu)的一端固定設(shè)置于所述推進機構(gòu)上，所述推進機構(gòu)用于在水平面內(nèi)推動所述蛇形機構(gòu)前后運動，所述蛇形機構(gòu)的另一端設(shè)置用于固定X射線源的安裝基座。

所述蛇形機構(gòu)包括多個主體模塊、多個關(guān)節(jié)模塊及一驅(qū)動控制模塊，每相鄰的兩個主體模塊通過一關(guān)節(jié)模塊相連接。

所述關(guān)節(jié)模塊包括一關(guān)節(jié)擺動臂，所述驅(qū)動控制模塊用于驅(qū)動至少一關(guān)節(jié)擺動臂相對與其相連接的前一主體模塊擺動，和/或驅(qū)動至少一關(guān)節(jié)擺動臂相對與其相連接的后一主體模塊擺動。

所述關(guān)節(jié)擺動臂與其相連接的前一主體模塊的擺動方向與該關(guān)節(jié)擺動臂與其相連接的后一主體模塊的擺動方向相互垂直。

優(yōu)選地，所述醫(yī)學(xué)機器人進一步包括底盤平臺，所述升降機構(gòu)包括安裝在所述底盤平臺上的套筒，位于套筒外側(cè)的升降電機及位于所述套筒內(nèi)的推桿，所述升降電機驅(qū)動所述推桿沿套筒的軸向運動，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)固定設(shè)置在所述推桿的頂端。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括一個盤式電機以及一個由盤式電機驅(qū)動連接的旋轉(zhuǎn)盤，所述盤式電機固定設(shè)置在所述推桿的頂端。

優(yōu)選地，所述推進機構(gòu)包括固定在所述旋轉(zhuǎn)盤上的殼體，位于殼體一端的推進電機，與所述推進電機驅(qū)動連接的絲杠，以及位于所述絲杠上的移動滑塊，所述絲杠貫穿所述移動滑塊，所述驅(qū)動電機驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)帶動所述移動滑塊在絲杠上滑動，所述移動滑塊的工作前端設(shè)有一個用于固定所述蛇形機構(gòu)的末端夾具，所述蛇形機構(gòu)的驅(qū)動控制模塊設(shè)置在所述移動滑塊的內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)盤與所述殼體之間還設(shè)有“工”字形或“Z”字形支撐機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)盤與所述殼體分別與所述“工”字形或“Z”字形支撐機構(gòu)固定連接。

優(yōu)選地，所述底盤平臺下面還設(shè)有多個萬向輪，所述萬向輪上還設(shè)有用于鎖止萬向輪鎖止機構(gòu)。

優(yōu)選地，所述多個主體模塊包括首主體模塊、尾主體模塊及位于所述首主體模塊和尾主體模塊之間的至少一中間主體模塊。

所述首主體模塊包括第一驅(qū)動機構(gòu)，所述尾主體模塊包括第二驅(qū)動機構(gòu)，所述中間主體模塊包括所述第一驅(qū)動機構(gòu)和所述第二驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動控制模塊控制所述第一驅(qū)動機構(gòu)工作以驅(qū)動所述關(guān)節(jié)擺動臂相對與其相連接的前一主體模塊擺動，和/或控制所述第二驅(qū)動機構(gòu)工作以驅(qū)動所述關(guān)節(jié)擺動臂相對與其相連接的后一主體模塊擺動。

優(yōu)選地，所述關(guān)節(jié)模塊包括一個與其相鄰前一個主體模塊固定連接的頭關(guān)節(jié)和與其相鄰后一個主體模塊固定連接的尾關(guān)節(jié)；還包括第一小錐齒輪、第一大錐齒輪、第一大錐齒輪軸、第二小錐齒輪、第二大錐齒輪及第二大錐齒輪軸。

所述頭關(guān)節(jié)設(shè)有與第一驅(qū)動機構(gòu)對應(yīng)的第一軸承孔，第一小錐齒輪通過軸承基座安裝在所述第一軸承孔中并固定套設(shè)在第一驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動軸上；所述尾關(guān)節(jié)設(shè)有與第二驅(qū)動機構(gòu)對應(yīng)的第二軸承孔，第二小錐齒輪通過軸承基座安裝在所述第二軸承孔中并固定套設(shè)在第二驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動軸上。

所述關(guān)節(jié)擺動臂上設(shè)有兩個前支臂，所述頭關(guān)節(jié)上還設(shè)有兩個與前支臂相配合的頭關(guān)節(jié)支臂，所述前支臂和頭關(guān)節(jié)支臂上都設(shè)有容納所述第一大錐齒輪軸的通孔，所述關(guān)節(jié)擺動臂通過第一大錐齒輪軸與所述頭關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動連接，所述第一大錐齒輪固定設(shè)置在所述第一大錐齒輪軸上并與所述第一小錐齒輪傳動嚙合，所述第一小錐齒輪的動力傳遞給第一大錐齒輪并帶動關(guān)節(jié)擺動臂相對頭關(guān)節(jié)擺動。

所述關(guān)節(jié)擺動臂上還設(shè)有兩個后支臂，所述尾關(guān)節(jié)上還設(shè)有兩個與后支臂相配合的尾關(guān)節(jié)支臂，所述后支臂和尾關(guān)節(jié)支臂上也都設(shè)有容納所述第二大錐齒輪軸的通孔，所述關(guān)節(jié)擺動臂通過第二大錐齒輪軸與所述尾關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動連接，所述第二大錐齒輪固定設(shè)置在所述第二大錐齒輪軸上并與所述第二小錐齒輪傳動嚙合，所述第二小錐齒輪的動力傳遞給第二大錐齒輪并帶動關(guān)節(jié)擺動臂相對尾關(guān)節(jié)擺動。

優(yōu)選地，所述首主體模塊及中間主體模塊上分別設(shè)有第一驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔，所述尾主體模塊及中間主體模塊上分別設(shè)有第二驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔，所述每個中間主體模塊上的第一驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔與第二驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔反向且平行設(shè)置，所述第一驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔尾部及第二驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔尾部分別設(shè)有內(nèi)螺紋，第一驅(qū)動機構(gòu)及第二驅(qū)動機構(gòu)安裝在對應(yīng)的安裝通孔內(nèi)，尾部內(nèi)螺紋與螺栓擰緊配合，螺栓頂緊對應(yīng)的驅(qū)動機構(gòu)。

優(yōu)選地，所述主體模塊上還設(shè)有一個中空內(nèi)腔，所述每個驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔內(nèi)壁上設(shè)有連通所述通孔及所述中空內(nèi)腔的出線孔，所述關(guān)節(jié)擺動臂、頭關(guān)節(jié)及尾關(guān)節(jié)上也分別設(shè)有與主體模塊上中空內(nèi)腔相對應(yīng)的空腔，所述每個驅(qū)動機構(gòu)的電源線及控制線通過所述出線孔穿出到所述中空內(nèi)腔，并穿過相應(yīng)的其他主體模塊的中空內(nèi)腔與關(guān)節(jié)擺動臂、頭關(guān)節(jié)及尾關(guān)節(jié)上的空腔與所述驅(qū)動控制模塊電連接。

以上技術(shù)方案中，所述用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人的升降機構(gòu)及旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，可以有效調(diào)整醫(yī)學(xué)機器人的高度和角度，能夠適應(yīng)各種類型的醫(yī)療床的高度和病人的各種姿態(tài)，通過一個推進機構(gòu)帶動蛇形機構(gòu)工作，該蛇形機構(gòu)通過一個驅(qū)動控制模塊驅(qū)動關(guān)節(jié)模塊與其相連的前一個主體模塊及與其相連的后一個主體模塊分別相對轉(zhuǎn)動，所述關(guān)節(jié)模塊在驅(qū)動控制模塊的驅(qū)動下帶動主體模塊沿著多個自由度方向擺動，因此，在用于腫瘤放療的治療中，所述蛇形機構(gòu)因為具有多個自由度，因此可以靈活的進行變形，適應(yīng)各種人體的腔道，可以準(zhǔn)確定位及到達(dá)人體腔內(nèi)各個部位。

附圖說明

圖1是本發(fā)明用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人的一種實施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖；

圖2是本發(fā)明醫(yī)學(xué)機器人的底盤平臺與升降機構(gòu)的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明醫(yī)學(xué)機器人的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明醫(yī)學(xué)機器人的推進機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的蛇形機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成示意圖；

圖6是本發(fā)明的蛇形機構(gòu)關(guān)節(jié)模塊與主體模塊的結(jié)構(gòu)組成示意圖；

圖7是本發(fā)明的蛇形機構(gòu)關(guān)節(jié)模塊與驅(qū)動電機的結(jié)構(gòu)組成示意圖；

圖8是本發(fā)明的蛇形機構(gòu)關(guān)節(jié)模塊中關(guān)節(jié)擺動臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明的蛇形機構(gòu)關(guān)節(jié)模塊中頭關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明的蛇形機構(gòu)關(guān)節(jié)模塊中尾關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明的蛇形機構(gòu)主體模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明的實施例提供一種用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人，包括升降機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6，推進機構(gòu)8及蛇形機構(gòu)9。

所述推進機構(gòu)8和所述蛇形機構(gòu)9設(shè)置于所述升降機構(gòu)和所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6的上方，所述升降機構(gòu)用于調(diào)整所述推進機構(gòu)8和所述蛇形機構(gòu)9在豎直方向上的高度，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6用于調(diào)整所述推進機構(gòu)8和所述蛇形機構(gòu)9在水平方向上的角度。

所述蛇形機構(gòu)9的一端固定設(shè)置于所述推進機構(gòu)8上，所述推進機構(gòu)8用于在水平面內(nèi)推動所述蛇形機構(gòu)9前后運動，所述蛇形機構(gòu)9的另一端設(shè)置用于固定X射線源的安裝基座。

為了延長所述醫(yī)學(xué)機器人的各個部件的工作壽命，作為本發(fā)明的第一種實施例，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6設(shè)置在所述升降機構(gòu)的頂端，并隨著升降機構(gòu)在豎直方向上下運動，所述推進機構(gòu)8固定設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6上，并隨著旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6沿水平面周向轉(zhuǎn)動。

如圖2所示，在本實施方案中，為了進一步增強所述醫(yī)學(xué)機器人的穩(wěn)固性，所述醫(yī)學(xué)機器人進一步包括一個底盤平臺2。為了調(diào)整蛇形機構(gòu)9在不同高度上進行放療治療，優(yōu)選地，所述升降機構(gòu)包括升降電機3，套筒4和推桿5。所述套筒4安裝在底盤平臺2上，升降電機3安裝在套筒4的外側(cè)，推桿5安裝于套筒4內(nèi)，通過升降電機3驅(qū)動推桿5，使推桿5可以在套筒4內(nèi)沿著圖中箭頭表示運動方向上下移動，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6固定設(shè)置在所述推桿5的頂端。

進一步地，為了實現(xiàn)醫(yī)學(xué)機器人中蛇形機構(gòu)的周向角度的調(diào)整，如圖3所示，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6可以包括盤式電機61和旋轉(zhuǎn)盤62。其中，盤式電機61固定在推桿5上，通過盤式電機61帶動旋轉(zhuǎn)盤62進行沿圖中箭頭表示的旋轉(zhuǎn)方向在同一水平面內(nèi)進行旋轉(zhuǎn)。

更進一步地，結(jié)合圖4所示，所述推進機構(gòu)8包括固定在所述旋轉(zhuǎn)盤62上的殼體，位于殼體一端的推進電機13，與所述推進電機13驅(qū)動連接的絲杠12，以及位于所述絲杠12上的移動滑塊11，所述絲杠12貫穿所述移動滑塊11，所述推進電機13驅(qū)動絲杠12旋轉(zhuǎn)帶動所述移動滑塊11在絲杠12上滑動，所述移動滑塊11的工作前端設(shè)有一個用于固定所述蛇形機構(gòu)9的末端夾具10，末端夾具10安裝在移動滑塊11上，兩端用對稱螺栓固定夾緊，并隨著移動滑塊11做軸向運動，所述蛇形機構(gòu)的驅(qū)動控制模塊設(shè)置在所述移動滑塊11的內(nèi)部。

如圖1所示，為了增加穩(wěn)固性，在所述旋轉(zhuǎn)盤62與所述推進機構(gòu)8的殼體之間還設(shè)有“工”字形或“Z”字形支撐機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)盤62與所述殼體分別與所述“工”字形或“Z”字形支撐機構(gòu)固定連接。

同時，為了方便移動所述醫(yī)學(xué)機器人，在所述底盤平臺2的下面還設(shè)有多個萬向輪1。本實施例中，所述萬向輪優(yōu)選設(shè)置為4個，所述萬向輪1上還設(shè)有用于鎖止萬向輪鎖止機構(gòu)，當(dāng)把用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人移動到一個合適的位置后，通過鎖止機構(gòu)可以鎖定萬向輪1的移動。

作為本發(fā)明的第二種實施例，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6與所述升降機構(gòu)可以互換位置，即可將所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)置在所述升降機構(gòu)的下方，其他部件的位置關(guān)系保持不變。具體地，所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)6安裝在所述底盤平臺2上，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6包括固定在所述底盤平臺2上的盤式電機61，及與盤式電機驅(qū)動連接的旋轉(zhuǎn)盤62。

所述升降機構(gòu)固定設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)盤62上，并隨著旋轉(zhuǎn)盤62沿水平面周向轉(zhuǎn)動。所述推進機構(gòu)8固定設(shè)置在所述升降機構(gòu)的頂端，并隨著升降機構(gòu)在豎直方向上下運動。本實施例中因其他部件的位置設(shè)置關(guān)系與第一實施例中的設(shè)置方式基本相同，在此不再贅述。

上述過程只是完成了醫(yī)學(xué)機器人上蛇形機構(gòu)9的軸向推進，當(dāng)蛇形機構(gòu)9進入人體自然腔道后，要適應(yīng)人體自然腔道實現(xiàn)不同程度的彎曲，以及定點姿態(tài)的控制，此時就需要多個主體模塊100和關(guān)節(jié)模塊200的協(xié)同完成不同程度的彎曲以及定點姿態(tài)的控制，為了實現(xiàn)定點放射治療，所述蛇形機構(gòu)的工作前端的安裝基座上還裝配有碳納米管X射線源，通過精準(zhǔn)的控制實現(xiàn)對腫瘤細(xì)胞的放療治療。

下面將具體描述本發(fā)明實施例中的蛇形機構(gòu)9的結(jié)構(gòu)及工作原理：

結(jié)合圖5、圖6及圖7所示，本發(fā)明的實施例提供一種蛇形機構(gòu)9，包括多個主體模塊100和關(guān)節(jié)模塊200，還包括一個驅(qū)動控制模塊(圖中未示出)，每相鄰的兩個主體模塊100通過一個關(guān)節(jié)模塊200相連接；

所述關(guān)節(jié)模塊200包括一關(guān)節(jié)擺動臂210，所述驅(qū)動控制模塊用于驅(qū)動至少一關(guān)節(jié)擺動臂210相對與其相連接的前一主體模塊100擺動，和/或驅(qū)動至少一關(guān)節(jié)擺動臂210相對與其相連接的后一主體模塊100擺動；

所述關(guān)節(jié)擺動臂210與其相連接的前一主體模塊100的擺動方向與該關(guān)節(jié)擺動臂210與其相連接的后一主體模塊100的擺動方向相互垂直。這里假設(shè)一個關(guān)節(jié)擺動臂210與其相連接的前一主體模塊100的擺動方向為上下擺動，那么該關(guān)節(jié)擺動臂210與其相連接的后一主體模塊100的擺動方向即為左右擺動。本發(fā)明實施例所提供的蛇形機構(gòu)9的每個關(guān)節(jié)模塊都能夠?qū)崿F(xiàn)上下左右的擺動，從而可以實現(xiàn)蛇形機構(gòu)9的多個主體模塊100的多自由度的擺動。

進一步地，所述多個主體模塊100包括首主體模塊、尾主體模塊及位于所述首主體模塊和尾主體模塊之間的至少一中間主體模塊；這里定義首主體模塊為蛇形機器人靠近驅(qū)動控制模塊的一端上位于最外側(cè)的一個主體模塊。尾主體模塊為蛇形機器人遠(yuǎn)離驅(qū)動控制模塊的一端上位于最外側(cè)的一個主體模塊。

結(jié)合圖7所示，所述首主體模塊包括第一驅(qū)動機構(gòu)101，所述尾主體模塊包括第二驅(qū)動機構(gòu)102，因中間主體模塊100的兩端分別設(shè)置了與之相連的關(guān)節(jié)模塊，因此所述中間主體模塊中同時設(shè)置了所述第一驅(qū)動機構(gòu)101和所述第二驅(qū)動機構(gòu)102，如果第一驅(qū)動機構(gòu)101用來驅(qū)動該中間模塊左側(cè)的關(guān)節(jié)模塊，那么第二驅(qū)動機構(gòu)102就用來驅(qū)動該中間模塊右側(cè)的關(guān)節(jié)模塊。所述驅(qū)動控制模塊控制所述第一驅(qū)動機構(gòu)101工作以驅(qū)動所述關(guān)節(jié)擺動臂210相對與其相連接的前一主體模塊100擺動，和/或控制所述第二驅(qū)動機構(gòu)102工作以驅(qū)動所述關(guān)節(jié)擺動臂210相對與其相連接的后一主體模塊100擺動。

進一步地，為方便裝配主體模塊100之間的關(guān)節(jié)模塊200，結(jié)合圖2和圖3所示，所述關(guān)節(jié)模塊200包括一個與之相鄰的前一個主體模塊100固定連接的頭關(guān)節(jié)230和一個與之相鄰的后一個主體模塊100固定連接的尾關(guān)節(jié)220，所述關(guān)節(jié)擺動臂210分別與所述頭關(guān)節(jié)230和所述尾關(guān)節(jié)220轉(zhuǎn)動連接。

本實施例中，所述第一驅(qū)動機構(gòu)和第二驅(qū)動機構(gòu)可以為現(xiàn)有技術(shù)的各種用作動力驅(qū)動的裝置，如電機、馬達(dá)、發(fā)動機等等。此處第一驅(qū)動機構(gòu)及第二驅(qū)動機構(gòu)優(yōu)選為微型直流無刷伺服電機。

所述關(guān)節(jié)模塊200還包括第一大錐齒輪203、第一大錐齒輪軸204、第一小錐齒輪202、第二大錐齒輪201、第二大錐齒輪軸206及第二小錐齒輪205。

所述頭關(guān)節(jié)230設(shè)有與第一驅(qū)動機構(gòu)101對應(yīng)的第一軸承孔232，第一小錐齒輪202通過一軸承基座安裝在所述第一軸承孔232中并固定套設(shè)在第一驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動軸上，第一驅(qū)動機構(gòu)101通過所述驅(qū)動軸驅(qū)動第一小錐齒輪202轉(zhuǎn)動。

所述尾關(guān)節(jié)220設(shè)有與第二驅(qū)動機構(gòu)102對應(yīng)的第二軸承孔222，第二小錐齒輪205通過一軸承基座安裝在所述第二軸承孔222中并固定套設(shè)在第二驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動軸上，第二驅(qū)動機構(gòu)102通過驅(qū)動軸驅(qū)動第二小錐齒輪205轉(zhuǎn)動。

如圖8所示，所述關(guān)節(jié)擺動臂210上設(shè)有兩個前支臂211、213，所述頭關(guān)節(jié)230上還設(shè)有兩個與前支臂211、213相配合的頭關(guān)節(jié)支臂231、234。所述前支臂和頭關(guān)節(jié)支臂上都設(shè)有容納所述第一大錐齒輪軸204的通孔，所述關(guān)節(jié)擺動臂210通過第一大錐齒輪軸204與所述頭關(guān)節(jié)230轉(zhuǎn)動連接。所述第一大錐齒輪203固定設(shè)置在所述第一大錐齒輪軸204上并與所述第一小錐齒輪202傳動嚙合，所述第一小錐齒輪202的動力傳遞給第一大錐齒輪203并帶動關(guān)節(jié)擺動臂210相對頭關(guān)節(jié)230擺動。

為了定位第一大錐齒輪203在第一大錐齒輪軸204上的位置，第一大錐齒輪的側(cè)面并排設(shè)有兩個頂絲孔，同樣為了定位第一小錐齒輪202在對應(yīng)驅(qū)動軸上的位置，第一小錐齒輪202的側(cè)面也設(shè)有頂絲孔。

作為一種優(yōu)選實施方案，結(jié)合圖4及圖5所示，所述頭關(guān)節(jié)支臂231、234，與所述關(guān)節(jié)擺動臂210上的前支臂211、213相配合時，兩個前支臂211、213分別位于并貼合在兩個頭關(guān)節(jié)支臂231、234的內(nèi)側(cè)，頭關(guān)節(jié)支臂上設(shè)有用于安裝第一大錐齒輪軸204的軸承基座，所述前支臂的其中一個支臂上211設(shè)有半圓孔，其中另一個支臂213上設(shè)有圓孔，所述第一大錐齒輪軸204與所述半圓孔相配合的地方設(shè)置為半圓軸。

本實施例中，用于安裝定位第一大錐齒輪203的齒輪軸兩端是軸承內(nèi)徑，中間一部分是半圓軸狀的，另一部分是圓的階梯軸，關(guān)節(jié)擺動臂210是通過第一大錐齒輪軸204與頭關(guān)節(jié)230轉(zhuǎn)動連接，所述頭關(guān)節(jié)230先裝配好用于安裝第一大錐齒輪203的軸承和第一小錐齒輪202的軸承，第一小錐齒輪202先配合安裝于相對應(yīng)的軸承內(nèi)且與與第一驅(qū)動機構(gòu)101的驅(qū)動軸過渡配合并通過對應(yīng)的頂絲固定相連接，然后安裝第一大錐齒輪軸204穿過頭關(guān)節(jié)支臂上的軸承、關(guān)節(jié)擺動臂210的一個支臂213，再穿過第一大錐齒輪203、關(guān)節(jié)擺動支臂210的另一個支臂211，并與頭關(guān)節(jié)支臂上的另一個軸承配合。其中，軸承與軸承基座的配合都屬于過渡配合，最后再用頂絲加固第一大錐齒輪203，因關(guān)節(jié)擺動臂210的前支臂的其中一個支臂211上設(shè)有半圓孔，所述第一大錐齒輪軸204與所述半圓孔相配合的地方設(shè)置為半圓軸，所以第一大椎齒輪軸204相對關(guān)節(jié)擺動臂210的前支臂不會轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)谝淮箦F齒輪203轉(zhuǎn)動時，會通過第一大錐齒輪軸204帶動關(guān)節(jié)擺動臂210相對頭關(guān)節(jié)230擺動。

進一步地，所述關(guān)節(jié)擺動臂210上還設(shè)有兩個后支臂214、215，所述尾關(guān)節(jié)220上還設(shè)有兩個與所述后支臂214、215相配合的尾關(guān)節(jié)支臂221、224，所述后支臂和尾關(guān)節(jié)支臂上也都設(shè)有容納所述第二大錐齒輪軸206的通孔。所述關(guān)節(jié)擺動臂210通過第二大錐齒輪軸206與所述尾關(guān)節(jié)220轉(zhuǎn)動連接，所述第二大錐齒輪201固定設(shè)置在所述第二大錐齒輪軸206上并與所述第二小錐齒輪205傳動嚙合，所述第二小錐齒輪205的動力傳遞給第二大錐齒輪201并帶動關(guān)節(jié)擺動臂210相對尾關(guān)節(jié)220擺動。

同樣，為了定位第二大錐齒輪201在第二大錐齒輪軸206上的位置，第二大錐齒輪201的側(cè)面也并排設(shè)有兩個頂絲孔，同樣為了定位第二小錐齒輪205在對應(yīng)驅(qū)動軸上的位置，第二小錐齒輪205的側(cè)面也設(shè)有頂絲孔。

優(yōu)選地，所述尾關(guān)節(jié)支臂221、224，與所述關(guān)節(jié)擺動臂210的后支臂214、215相配合時，兩個后支臂214、215分別位于并貼合在兩個尾關(guān)節(jié)支臂221、224的內(nèi)側(cè)，尾關(guān)節(jié)支臂上設(shè)有用于安裝第二大錐齒輪軸206的軸承基座，所述后支臂的其中一個支臂215上設(shè)有半圓孔，其中另一個支臂214上設(shè)有圓孔，所述第二大錐齒輪軸206與所述半圓孔相配合的地方設(shè)置為半圓軸。

本實施例中，用于安裝定位第二大錐齒輪201的第二大錐齒輪軸206兩端是軸承內(nèi)徑，中間一部分是半圓軸狀的，另一部分是圓的階梯軸，關(guān)節(jié)擺動臂210的兩個后支臂是通過第二大錐齒輪軸206與尾關(guān)節(jié)支臂221、224轉(zhuǎn)動連接。所述尾關(guān)節(jié)220先裝配好用于安裝第二大錐齒輪201的軸承和第二小錐齒輪205的軸承，第二小錐齒輪205先配合安裝于相對應(yīng)的軸承內(nèi)且與第二驅(qū)動機構(gòu)102的驅(qū)動軸過渡配合并通過對應(yīng)的頂絲固定相連接，然后安裝第二大錐齒輪軸206穿過尾關(guān)節(jié)支臂上的軸承、關(guān)節(jié)擺動臂210的一個支臂214，再穿過第二大錐齒輪201、關(guān)節(jié)擺動支臂210的另一個后支臂215，并與尾關(guān)節(jié)支臂上的另一個軸承配合。其中，軸承與軸承基座的配合都屬于過渡配合，最后再用頂絲加固第二大錐齒輪201。因關(guān)節(jié)擺動臂210的后支臂的其中一個支臂215上設(shè)有半圓孔，所述第二大錐齒輪軸206與所述半圓孔相配合的地方設(shè)置為半圓軸，所以第二大椎齒輪軸206相對關(guān)節(jié)擺動臂210的后支臂不會轉(zhuǎn)動。當(dāng)?shù)诙箦F齒輪201轉(zhuǎn)動時，會通過第二大錐齒輪軸206帶動關(guān)節(jié)擺動臂210相對尾關(guān)節(jié)220擺動。

結(jié)合圖8所示，所述關(guān)節(jié)擺動臂210是左右兩邊偏心且正交的結(jié)構(gòu)，所述關(guān)節(jié)擺動臂210的兩個前支臂211、213上對應(yīng)的半圓孔的圓心和圓孔的圓心的連線與兩后支臂214、215上對應(yīng)的半圓孔的圓心和圓孔的圓心的連線正交。所述兩個前支臂的其中一個支臂211與另一個支臂213之間設(shè)有前退讓槽212，所述兩個后支臂的其中一個支臂214與另一個支臂215之間設(shè)有后退讓槽216。設(shè)置退讓槽的目的一方面可以避免大錐齒輪和小錐齒輪嚙合傳動過程的干涉問題，另一方面可以減輕關(guān)節(jié)擺動臂210的重量，減少耗材。

本實施例中所述關(guān)節(jié)擺動臂210、頭關(guān)節(jié)230及尾關(guān)節(jié)220的橫截面優(yōu)選為為圓形結(jié)構(gòu)，即關(guān)節(jié)擺動臂210，頭關(guān)節(jié)230及尾關(guān)節(jié)220都為長度不等的圓柱體，這種圓形結(jié)構(gòu)的柱體更符合蛇形機器人的仿生學(xué)原理。

在所述關(guān)節(jié)擺動臂210上，所述兩個前支臂211、213分別設(shè)置在關(guān)節(jié)擺動臂210的一側(cè)端面上的邊緣位置上，且沿關(guān)節(jié)擺動臂210的軸向延伸。同時，在所述關(guān)節(jié)擺動臂210的兩個前支臂211、213所在端面上遠(yuǎn)離所述前支臂的一側(cè)傾斜延伸形成朝向邊緣厚度逐漸變薄的楔形面217。

進一步地，結(jié)合圖9所示，在所述頭關(guān)節(jié)230上形成一個與該楔形面217相配合的退讓楔形面235。由于設(shè)置楔形面217及退讓楔形面235，有效增加了關(guān)節(jié)擺動臂210與頭關(guān)節(jié)230之間的有效擺動角度。

同樣地，所述兩個后支臂214、215分別設(shè)置在關(guān)節(jié)擺動臂210的另一側(cè)端面上的邊緣位置上，且沿關(guān)節(jié)擺動臂210的軸向延伸。同時，在所述關(guān)節(jié)擺動臂的兩個前支臂211、213所在端面上遠(yuǎn)離所述前支臂的一側(cè)傾斜延伸也形成朝向邊緣厚度逐漸變薄的楔形面。

進一步地，結(jié)合圖10所示，在所述尾關(guān)節(jié)220上也形成一個與該楔形面相配合的退讓楔形面225。這樣設(shè)置也有效增加了關(guān)節(jié)擺動臂210與尾關(guān)節(jié)220之間的有效擺動角度。

本實施例中，考慮到蛇形機器人關(guān)節(jié)模塊200的設(shè)計空間及齒輪的傳動比，在實現(xiàn)精確傳動，減小誤差的同時，盡量保證關(guān)節(jié)模塊200的結(jié)構(gòu)緊湊性，優(yōu)選地，所述第一大錐齒輪203及第二大錐齒輪201分別為模數(shù)為0.2，齒數(shù)為28的錐形齒輪；所述第一小錐齒輪202及第二小錐齒輪205分別為模數(shù)為0.2，齒數(shù)為14的錐形齒輪。因蛇形機器人各關(guān)節(jié)模塊與主體模塊之間的轉(zhuǎn)動角度最大是300°，為了進一步減小各關(guān)節(jié)的軸向距離，進一步地把蛇形機器人做小做緊湊，所述第一大錐齒輪及第二大錐齒輪分別削去60°牙。

進一步地，結(jié)合圖9、圖10及圖11所示，述主體模塊100的兩端分別設(shè)有三個螺紋孔103。在所述主體模塊100的每一端上，以中間螺紋孔為基準(zhǔn)，另外兩個螺紋孔分別位于中間螺紋孔的兩側(cè)，且與中間螺紋孔的徑向夾角分別為35°和45°。

所述頭關(guān)節(jié)230及尾關(guān)節(jié)220上分別設(shè)有與上述三個螺紋孔相對應(yīng)配合的螺孔。如在主體模塊100的前端設(shè)有三個螺紋孔103，則在尾關(guān)節(jié)220上設(shè)有與之對應(yīng)的螺孔223。同樣，在主體模塊100的后端上設(shè)有三個螺紋孔，則在頭關(guān)節(jié)230上設(shè)有與其對應(yīng)的螺孔233。所述頭關(guān)節(jié)230及尾關(guān)節(jié)220分別通過螺栓固定連接在所述主體模塊100上。

結(jié)合圖11所示，所述首主體模塊及中間主體模塊上分別設(shè)有第一驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔105，所述尾主體模塊及中間主體模塊上分別設(shè)有第二驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔104，所述每個中間主體模塊上的第一驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔105與第二驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔104反向且平行設(shè)置。所述第一驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔105尾部及第二驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔104尾部分別設(shè)有內(nèi)螺紋。在所述首主體模塊中，第一驅(qū)動機構(gòu)直接裝配在第一驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔中，并與對應(yīng)的小錐齒輪驅(qū)動連接。在所述尾主體模塊中，第二驅(qū)動機構(gòu)直接裝配在第二驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔中，并與對應(yīng)的小錐齒輪驅(qū)動連接。在所述中間主體模塊中，第一驅(qū)動機構(gòu)101及第二驅(qū)動機構(gòu)102平行且反向安裝在對應(yīng)的驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔內(nèi)且與對應(yīng)的小錐齒輪驅(qū)動連接。所述每個驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔尾部內(nèi)螺紋與螺栓擰緊配合，螺栓頂緊對應(yīng)的驅(qū)動機構(gòu)。

第一驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔105及第二驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔104在主體模塊100上偏心設(shè)計，第一驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔105及第二驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔104的截面分別位于每個中間主體模塊100的同一半圓截面上。

所述主體模塊100上還設(shè)有一個中空內(nèi)腔106，優(yōu)選地，所述中空內(nèi)腔106的截面位于主體模塊100的另一半圓截面上，所述每個驅(qū)動機構(gòu)安裝通孔內(nèi)壁上設(shè)有連通所述安裝通孔及所述中空內(nèi)腔的出線孔。與此同時，所述關(guān)節(jié)擺動臂210、頭關(guān)節(jié)230及尾關(guān)節(jié)220上也分別設(shè)有與主體模塊100上中空內(nèi)腔相對應(yīng)的空腔。所述每個驅(qū)動機構(gòu)的電源線及控制線通過所述出線孔穿出到所述中空內(nèi)腔，并穿過相應(yīng)的其他主體模塊的中空內(nèi)腔與關(guān)節(jié)擺動臂、頭關(guān)節(jié)及尾關(guān)節(jié)上的空腔與所述驅(qū)動控制模塊電連接。

在所述蛇形機構(gòu)9的工作前端設(shè)置的碳納米管安裝基座，用來安裝碳納米管X射線源，控制X射線源的控制模塊也設(shè)置在所述移動滑塊11內(nèi)，所述X射線源的高壓線也通過主體模塊100的中空內(nèi)腔106與關(guān)節(jié)擺動臂210、頭關(guān)節(jié)230及尾關(guān)節(jié)220上的空腔穿回到移動滑塊11內(nèi)并與對應(yīng)的控制模塊相連接。

本實施例所述的蛇形機構(gòu)9的具體工作過程如下：

蛇形機構(gòu)9通電工作，位于移動滑塊11內(nèi)的驅(qū)動控制模塊控制所述反向且偏心安裝于主體模塊100內(nèi)的第一驅(qū)動機構(gòu)101及第二驅(qū)動機構(gòu)102轉(zhuǎn)動工作，第一驅(qū)動機構(gòu)101帶動安裝在第一驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動軸上的第一小錐齒輪202轉(zhuǎn)動，第一小錐齒輪202帶動與之互相嚙合的第一大錐齒輪203轉(zhuǎn)動，進而帶動關(guān)節(jié)擺動臂210相對于頭關(guān)節(jié)230轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)關(guān)節(jié)模塊200的上下擺動。

同樣，第二驅(qū)動機構(gòu)102帶動安裝在第二驅(qū)動機構(gòu)102輸出軸上的第二小錐齒輪205轉(zhuǎn)動，第二小錐齒輪205帶動與之互相嚙合的第二大錐齒輪201轉(zhuǎn)動，進而帶動關(guān)節(jié)擺動臂210相對于尾關(guān)節(jié)220轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)關(guān)節(jié)模塊200的左右擺動。

本實施例所述的蛇形機構(gòu)9由多個相同的主體模塊100和關(guān)節(jié)模塊200相連組成，上位機編寫好程序，運行程序，下位機就會自動響應(yīng)，進而驅(qū)動蛇形機構(gòu)主體模塊100中的第一驅(qū)動機構(gòu)101和第二驅(qū)動機構(gòu)102轉(zhuǎn)動，驅(qū)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動就會帶動關(guān)節(jié)模塊200實現(xiàn)上下左右擺動，多個驅(qū)動模塊中的驅(qū)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動就會帶動多個關(guān)節(jié)模塊實現(xiàn)上下左右擺動，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)蛇形機構(gòu)多自由度的擺動。

綜上所述，本發(fā)明上述實施例所提出的用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人通過升降機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6、推進機構(gòu)8和蛇形機構(gòu)9組合運動，不僅具有運動平穩(wěn)快速，多角度多方位定位的功能，而且所述的蛇形機構(gòu)9具有高柔性，運動靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，狹小空間穿梭，模塊化設(shè)計的可靠性和維護性高等優(yōu)點。

所述用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人通過升降機構(gòu)可以快速升降，相比液動或者氣動方式更快更平穩(wěn)，運動定位精度高，同時采用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)6可以實現(xiàn)多角度多方位的定位，便于實現(xiàn)放療。通過對蛇形機構(gòu)的控制，可以實現(xiàn)在人體腔道內(nèi)的不同程度的彎曲和姿態(tài)控制，更好地實現(xiàn)對腫瘤細(xì)胞的定點放射治療。本發(fā)明的用于腫瘤放療的醫(yī)學(xué)機器人結(jié)構(gòu)緊湊，運動平穩(wěn)，能實現(xiàn)多角度多方位的放療，可用于人體腔道內(nèi)的腫瘤定點放射治療，定位精度高，運動平穩(wěn)快速，柔性好，高可靠性，高維護性且成本低。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。