一种SCARA结构的放射治疗用机器人治疗床的制作方法

本发明涉及医疗器械设备技术领域，具体涉及一种scara(selectivecomplianceassemblyrobotarm，中文译名：选择顺应性装配机器手臂)结构的放射治疗用机器人治疗床。

背景技术：

肿瘤放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法。放射线包括放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类x射线治疗机或加速器产生的x射线、电子线、质子束及其他粒子束等。大约70％的癌症患者在治疗癌症的过程中需要用放射治疗，约有40％的癌症可以用放疗根治。放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。

治疗床是放射治疗关键设备之一。放射治疗开始前的准备过程、放射治疗过程中都需要治疗床对患者进行支撑、固定并根据需要精确移动定位。另外，在放疗设备的性能验证中也需要用治疗床支撑、定位体模。可实现多方位灵活运动且运动精度高的治疗床对于保证放射治疗的效果是至关重要的。

目前放射治疗中所使用的治疗床，多是在床板下方安装有三维平动机构再加一个圆周运动来实现床板的运动、定位，此种放射治疗床，姿态调节和安装空间都受限制，难以实现高效、精准的放射治疗。

技术实现要素：

本发明的目的提供一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

根据本发明的一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床，包括升降装置、与上述升降装置相连的第一水平旋转臂、与上述第一水平旋转臂相连的第二水平旋转臂、与上述第二水平旋转臂相连接的组合旋转关节、以及与上述组合旋转关节相连的床板；升降装置能够控制床板沿z轴方向移动，第一水平旋转臂和第二水平旋转臂共同配合控制床板在x轴和y轴所在的平面上移动，组合旋转关节能够控制床板分别绕x轴、y轴和z轴旋转。

在一些实施方式中，升降装置包括轴内立柱、轴外立柱以及轴升降驱动，轴内立柱沿z轴设置，轴外立柱套设于轴内立柱，第一水平旋转臂连接于轴外立柱，轴升降驱动能够驱动轴外立柱在轴内立柱上沿z轴方向往复移动。

在一些实施方式中，轴内立柱包括内立柱、轴限位块上、轴限位块下、轴限位挡块、滑块、和直线导轨，内立柱侧壁上设有直线导轨，直线导轨与z轴平行，直线导轨上滑动设有滑块，滑块固定安装于轴外立柱内壁，直线导轨上端设有轴限位块上，下端设有轴限位块下，滑块上设有与轴限位块上和轴限位块下配合的轴限位挡块。

在一些实施方式中，轴升降驱动包括升降电机、减速机、圆柱齿轮、丝杆支架和丝杠顶升块，升降电机的动力输出端连接减速机，减速机的动力输出端连接有圆柱齿轮，圆柱齿轮连接有轴杆，轴杆上套设有梯形丝杠、丝杠顶升块和丝杠支架，梯形丝杠固定连接丝杠顶升块，丝杠顶升块固定连接于轴外立柱。

在一些实施方式中，第一水平旋转臂包括轴旋转外座、分别设于轴旋转外座两端的第一转轮和第二转轮，第一转轮通过第一驱动电机驱动，第二转轮通过第二驱动电机驱动；第一转轮连接于升降装置，第二转轮连接于第二水平旋转臂的一端,第二水平旋转臂另一端与组合旋转关节连接。

在一些实施方式中，内立柱侧壁设有直线光栅安装轨，直线光栅安装轨上活动设有光栅尺，第一转轮上安装有光栅读数头安装架，光栅读数头安装架设有绝对光栅读数头，第二转轮上安装有光栅检测触头安装架和光栅触头护罩，光栅检测触头安装架设有光栅触头护罩。

在一些实施方式中，组合旋转关节包括第一关节轴承、第二关节轴承、第三关节轴承、第一关节臂、第二关节臂、第三驱动电机、第四驱动电机、第五驱动电机、第一花键传动轴、第二花键传动轴和第三花键传动轴；第一关节臂一端通过第一关节轴承连接于第二水平旋转臂，第一关节轴承的轴线与x轴平行；第一关节臂的轴线与第一关节轴承的轴线在同一直线上；第一关节臂另一端通过第二关节轴承连接于第二关节臂的一端，第二关节轴承的轴线与y轴平行，第二关节臂的轴线与第二关节轴承的轴线垂直；第二关节臂的另一端通过第三关节轴承连接于床板，第三关节轴承的轴线与z轴平行，第三关节轴承的轴线垂直于床板所在的平面；第三驱动电机、第四驱动电机、第五驱动电机、第一花键传动轴、第二花键传动轴和第三花键传动轴均设置于第二水平旋转臂内，第三驱动电机通过第一花键传动轴驱动第一关节轴承绕x轴旋转，第四驱动电机通过第二花键传动轴驱动第二关节轴承绕y轴旋转，第五驱动电机通过第三花键传动轴驱动第三关节轴承绕z轴旋转。

在一些实施方式中，床板第三关节轴承与床板之间设置有六维力矩传感器；六维力矩传感器能够实时测量床板上的负载重量及负载分布并将测得的数据实时提供给反馈系统，实现不同负载、不同负载分布时的精确定位。

在一些实施方式中，床板为碳纤维材料制成，床板包括、末端支撑区域、固定区域和有效治疗区域，有效治疗区域即治疗床床板上可用x射线图像引导系统定位和质子束治疗的区域。

由此，本发明通过设置升降装置、第一水平旋转臂和第二水平旋转臂能够实现床板分别在竖直方向和水平方向任意移动，还通过设置组合旋转关节，来实现床板分别绕x轴、y轴和z轴旋转，最终实现床板能够床板在治疗区域内的任意方向的移动和任意方向的旋转，以实现高效、精准的放射治疗；且结构简单合理，无需占用较大的空间。

附图说明

图1为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的结构示意图；

图2为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的侧视图；

图3为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的轴内立柱的结构示意图；

图4为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的轴内立柱的俯视图；

图5为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的轴内立柱的侧视图；

图6为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的轴升降驱动的结构示意图；

图7为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的轴升降驱动的侧视图；

图8为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的第一水平旋转臂的俯视图；

图9为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的第一水平旋转臂的侧视图；

图10为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的第一水平旋转臂的仰视图；

图11为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的组合旋转关节的侧视图；

图12为本发明一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床的组合旋转关节的俯视图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明进行进一步详细的说明。

如图1-12所示，一种scara结构的放射治疗用机器人治疗床，包括升降装置1、与上述升降装置1相连的第一水平旋转臂2、与上述第一水平旋转臂2相连的第二水平旋转臂3、与上述第二水平旋转臂3相连接的组合旋转关节4、以及与上述组合旋转关节4相连的床板5；升降装置1能够控制床板5沿z轴方向移动，第一水平旋转臂2和第二水平旋转臂3共同配合控制床板5在x轴和y轴所在的平面上移动，组合旋转关节4能够控制床板5分别绕x轴、y轴和z轴旋转。需要说明的是，x轴与y轴相垂直，z轴垂直于x轴和y轴所在的平面。为了能够更清楚的表述上述部件之间的结构关系，在本实施例中，升降装置1能够控制床板5沿z1轴方向移动，第一水平旋转臂2和第二水平旋转臂3共同配合控制床板5在x1轴和y1轴所在的平面上移动，其中，x1轴与y1轴相垂直，z1轴垂直于x1轴和y1轴所在的平面。组合旋转关节4能够控制床板5分别绕x2轴、y2轴和z2轴旋转，其中，x2轴与y2轴相垂直，z2轴垂直于x2轴和y2轴所在的平面。由此，实现床板能够床板在治疗区域内的任意方向的移动和任意方向的旋转，以实现高效、精准的放射治疗；且结构简单合理，无需占用较大的空间。

其中，如图2所示，升降装置1包括轴内立柱11、轴外立柱12以及轴升降驱动13，轴内立柱11沿z轴设置，周内立柱11可以通过螺栓固定安装于地面，轴外立柱12套设于轴内立柱11，第一水平旋转臂2连接于轴外立柱12顶端，轴升降驱动13能够驱动轴外立柱12在轴内立柱11上沿z轴方向往复移动。

结合图3和图4所示，轴内立柱11包括内立柱111、轴限位块上112、轴限位块下113、轴限位挡块114、滑块117、和直线导轨118，内立柱111侧壁上可以通过螺栓固定安装有直线导轨118，直线导轨118的轴线与z轴平行，直线导轨118上滑动套设有滑块117，滑块117固定安装于轴外立柱12内壁，由此，轴外立柱12可以在轴内立柱11上往复移动。直线导轨118上端可以焊接有轴上限位块112，下端可以焊接有轴下限位块113，滑块117上焊接有与轴上限位块112和轴下限位块113配合的轴限位挡块114，由此能够限制轴外立柱12在z轴方向上的移动距离。

再请参阅图6和图7，轴升降驱动13包括升降电机131、减速机132、圆柱齿轮133、丝杆支架134和丝杠顶升块135，升降电机131的动力输出端可以键连接于减速机132输入端，减速机132的动力输出端可以键连接于圆柱齿轮133，圆柱齿轮133连接有轴杆，具体来说，圆柱齿轮133可以包括相互啮合的第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮，第一圆柱齿轮键连接于减速机132的输出端，第二圆柱齿轮键连接于轴杆。轴杆上套设有梯形丝杠137、丝杠顶升块135和丝杠支架138，梯形丝杠137与轴杆之间螺纹连接，丝杠支架138用于支撑轴杆，梯形丝杠137焊接连接丝杠顶升块135，丝杠顶升块135通过螺栓固定连接于轴外立柱12。由此轴升降驱动13能够驱动轴外立柱12在轴内立柱11上沿z轴方向往复移动。

结合图1、图8、图9和图10所示，第一水平旋转臂2包括轴旋转外座21、分别设于轴旋转外座21两端的第一转轮22和第二转轮23，第一转轮22和第二转轮23均可以通过轴承可旋转安装于轴旋转外座21，第一转轮22通过第一驱动电机24驱动，第一驱动电机24通过螺栓固定安装于轴旋转外座21，第一驱动电机24通过链条驱动第一转轮22旋转。第二转轮23通过第二驱动电机25驱动，第二驱动电机25通过螺栓固定安装于轴旋转外座21，第二驱动电机25通过链条驱动第二转轮23旋转。第一转轮22侧壁通过螺栓固定连接于升降装置1的轴外立柱12顶端，第二转轮23侧壁通过螺栓固定连接于第二水平旋转臂3的一端,第二水平旋转臂3另一端与组合旋转关节4连接。由此，第一水平旋转臂2和第二水平旋转臂3能够共同配合控制床板5在x轴和y轴所在的平面上移动

此外，结合图5所示，内立柱111侧壁可以通过螺栓固定安装有直线光栅安装轨115，直线光栅安装轨115上可滑动设有光栅尺116，第一转轮22上通过螺栓固定安装有光栅读数头安装架26，光栅读数头安装架26固定安装有绝对光栅读数头27，第二转轮23上固定安装有光栅检测触头安装架28和光栅触头护罩29，光栅触头护罩29固定安装于光栅检测触头安装架28上。以实现垂直运动距离的准确控制。

再请参阅图11和图12，组合旋转关节4包括第一关节轴承41、第二关节轴承42、第三关节轴承43、第一关节臂44、第二关节臂45、第三驱动电机46、第四驱动电机47、第五驱动电机48、第一花键传动轴461、第二花键传动轴471和第三花键传动轴481；第一关节臂44一端通过第一关节轴承41连接于第二水平旋转臂3，第一关节轴承41可以通过轴承座固定安装于第二水平旋转臂3端部，第一关节轴承41的轴线与x轴平行，第一关节臂44的轴线与第一关节轴承41的轴线在同一直线上，由此，第一关节臂44可以绕x轴旋转，也就是说，床板5可以绕x轴旋转。第一关节臂44另一端通过第二关节轴承42连接于第二关节臂45的一端，第二关节轴承42可以通过轴承座固定安装于第一关节臂44端部，第二关节轴承42的轴线与y轴平行，第二关节臂45的轴线与第二关节轴承42的轴线垂直，由此，第二关节臂45可以绕y轴旋转，也就是说，床板5可以绕y轴旋转。第二关节臂45的另一端通过第三关节轴承43连接于床板5，第三关节轴承43可以通过轴承座固定安装于第二关节臂45端部，第三关节轴承43的轴线与z轴平行，第三关节轴承43的轴线垂直于床板5所在的平面，由此，床板可以绕z轴旋转。第三驱动电机46、第四驱动电机47、第五驱动电机48、第一花键传动轴461、第二花键传动轴471和第三花键传动轴481均设置于第二水平旋转臂3内，第三驱动电机46、第四驱动电机47和第五驱动电机48可以通过螺栓固定安装于第二水平旋转臂3内。第三驱动电机46通过第一花键传动轴461驱动第一关节轴承41绕x轴旋转，第四驱动电机47通过第二花键传动轴471驱动第二关节轴承42绕y轴旋转，第五驱动电机48通过第三花键传动轴481驱动第三关节轴承43绕z轴旋转。

第三关节轴承43与床板5之间设置有六维力矩传感器6，也可为其他多维力矩传感器，该六维力矩传感器6两端分别通过法兰连接于第三关节轴承43端面和床板5底面。六维力矩传感器6能够实时测量床板上的负载重量及负载分布并将测得的数据实时提供给反馈系统，实现不同负载、不同负载分布时的精确定位。

此外，床板5为碳纤维材料制成，床板5包括、末端支撑区域、固定区域和有效治疗区域，有效治疗区域即治疗床床板上可用x射线图像引导系统定位和质子束治疗的区域。

综上所述，本发明通过设置升降装置、第一水平旋转臂和第二水平旋转臂能够实现床板分别在竖直方向和水平方向任意移动，还通过设置组合旋转关节，来实现床板分别绕x轴、y轴和z轴旋转，最终实现床板能够床板在治疗区域内的任意方向的移动和任意方向的旋转，以实现高效、精准的放射治疗；且结构简单合理，无需占用较大的空间。

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也视为发明保护之内。