具有六自由度机械臂的DR机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种具有六自由度机械臂的DR机器人。

背景技术：

目前医院普遍使用的X射线产品比较分散种类繁多，包括X射线平床DR、C型臂X射线机、UC臂DR、悬吊DR系统、CT系统、胃肠机等。以上机器检查的体位及检查的重点，各有不同，功能使用上各有利弊，不能实现所有体位的检测。而且机器种类繁多，由于每台机器的操作使用都不相同，给医院的操作人员使用、参数的调节等带来了困难。而且机器种类繁多，医院需要提供出足够的场地。占用了大量的空间。造成场地的紧缺。综合成本大大增加。

目前没有一种机器人能够同时代替X射线平床DR、C型臂X射线机、UC臂DR、悬吊DR系统、CT系统、胃肠机等利用X射线成像的医用设备，来解决医院综合成本大的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种具有六自由度机械臂的DR机器人，代替X射线平床DR、C型臂X射线机、UC臂DR、悬吊DR系统、CT系统、胃肠机等利用X射线成像的医用设备。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种具有六自由度机械臂的DR机器人，包括：前后移动底盘、机械臂腰旋转部件、肩关节齿轮旋转部件、支撑大臂部件、肘关节齿轮旋转部件、支撑小臂部件、头部关节旋转齿轮部件、头端齿轮旋转部件；

所述前后移动底盘的上端设有机械臂腰旋转部件，所述机械臂腰旋转部件的上端与肩关节齿轮旋转部件连接，所述肩关节齿轮旋转部件与支撑大臂部件的一端，所述支撑大臂部件的另一端连接肘关节齿轮旋转部件，所述肘关节齿轮旋转部件连接支撑小臂部件的一端，所述支撑小臂部件的另一端连接头部关节旋转齿轮部件，所述头部关节旋转齿轮部件连接头端齿轮旋转部件。

进一步的，所述前后移动底盘的底部安装直线导轨，直线导轨与地面预埋板连接，所述前后移动底盘的内部包括底盘伺服电机、齿轮箱、齿轮、齿条、滑块；所述底盘伺服电机的输出轴连接齿轮箱内的齿轮的转动轴，所述齿轮与齿条啮合，所述齿条与直线导轨连接。

进一步的，所述机械臂腰旋转部件的内部包括机械臂伺服电机、机械臂减速机组、涡轮蜗杆传动机构，所述涡轮蜗杆传动机构包括蜗杆、涡轮、涡轮底板、涡轮轴承固定板、涡轮旋转轴，所述机械臂伺服电机的驱动轴连接机械臂减速机组，所述机械臂减速机组的输出轴连接蜗杆的一端，且蜗杆的两端都设有向心推力轴承，所述蜗杆与涡轮啮合，所述涡轮的两端都安装涡轮轴承，所述涡轮的一端的涡轮轴承安装在涡轮底板上，其另一端的涡轮轴承安装在涡轮轴承固定板上，且所述涡轮的另一端还连接涡轮旋转轴。

进一步的，所述肩关节齿轮旋转部件内部包括肩关节伺服电机、肩关节减速机组、肩关节齿轮副、肩关节旋转支撑件，所述肩关节伺服电机的输出轴连接肩关节减速机组，所述肩关节减速机组的输出轴连接肩关节齿轮副，所述肩关节齿轮副包括肩关节主动齿轮、肩关节从动齿轮，所述肩关节主动齿轮的转动轴连接所述肩关节减速机组的输出轴，且肩关节主动齿轮与从肩关节动齿轮啮合，所述肩关节从动齿轮与肩关节旋转支撑件连接。

进一步的，所述支撑大臂部件内部包括大臂伺服电机、大臂减速机组、大臂传动主动齿轮、大臂传动从动齿轮、大臂传动长轴，所述大臂伺服电机的输出端连接大臂减速机组，所述大臂减速机组的输出端连接大臂传动主动齿轮的转动轴，所述大臂传动主动齿轮与大臂传动从动齿轮啮合，所述大臂传动从动齿轮的转动轴连接大臂传动长轴，所述大臂传动长轴的输出端连接肘关节齿轮旋转部件，所述大臂传动长轴的两端都安装大臂连接轴法兰，且两端的大臂连接轴法兰与大臂传动长轴之间都安装大臂长轴转动轴承。

进一步的，所述肘关节齿轮旋转部件内部包括肘关节驱动锥形齿轮、肘关节从动锥形齿轮，所述肘关节驱动锥形齿轮的转动轴连接所述支撑大臂部件的输出端，所述肘关节驱动锥形齿轮与肘关节从动锥形齿轮啮合，所述肘关节从动锥形齿轮啮合与支撑小臂部件连接。

进一步的，所述支撑小臂部件内部包括小臂伺服电机、小臂减速机组、头端旋转伺服电机、头端旋转减速机组、头部俯仰伺服电机、头部俯仰减速机组、小臂转动齿轮副、头端旋转齿轮副、头部俯仰齿轮副、小臂转动传动轴、头端旋转传动轴、头部俯仰传动轴；所述小臂伺服电机的输出端连接小臂减速机组，所述小臂减速机组的输出端连接小臂转动齿轮副，所述小臂转动齿轮副的输出端连接小臂转动传动轴；所述头端旋转伺服电机的输出端连接头端旋转减速机组，所述头端旋转减速机组的输出端连接头端旋转齿轮副，所述头端旋转齿轮副的输出端连接头端旋转传动轴；所述头部俯仰伺服电机的输出端连接头部俯仰减速机组，所述头部俯仰减速机组的输出端连接头部俯仰齿轮副，所述头部俯仰齿轮副的输出端连接头部俯仰传动轴；所述头部俯仰传动轴设置于头端旋转传动轴的外部。

进一步的，所述头部关节旋转齿轮部件包括头部俯仰主动锥形伞状齿轮、头部俯仰从动锥形伞状齿轮，所述头部俯仰主动锥形伞状齿轮的转动轴与头部俯仰传动轴连接，所述头部俯仰主动锥形伞状齿轮与头部俯仰从动锥形伞状齿轮啮合。

进一步的，所述头端齿轮旋转部件包括一级头端旋转主动锥形伞状齿轮、一级头端旋转从动锥形伞状齿轮、头端旋转传动主动齿轮、头端旋转传动从动齿轮、头端旋转齿轮传动轴、二级头端旋转主动锥形伞状齿轮、二级头端旋转从动锥形伞状齿轮；

所述一级头端旋转主动锥形伞状齿轮的转动轴与头端旋转传动轴，所述一级头端旋转主动锥形伞状齿轮与一级头端旋转从动锥形伞状齿轮啮合，所述一级头端旋转从动锥形伞状齿轮的转动轴连接头端旋转传动主动齿轮，所述头端旋转传动主动齿轮与头端旋转传动从动齿轮啮合，所述头端旋转传动从动齿轮的转动轴连接二级头端旋转主动锥形伞状齿轮，所述二级头端旋转主动锥形伞状齿轮与二级头端旋转从动锥形伞状齿轮啮合，所述二级头端旋转主动锥形伞状齿轮与DR机器人头端连接。

进一步的，所述头端齿轮旋转部件上安装管球单元或平板探测器单元。

本实用新型通过前后移动底盘来实现DR机器人的整体路径运动，通过机械臂腰旋转部件来实现DR机器人的机械臂(如大臂、小臂)的扭转运动，通过肩关节齿轮旋转部件来实现DR机器人的大臂的旋转运动，通过肘关节齿轮旋转部件来实现DR机器人的小臂的旋转运动，通过支撑小臂部件、头部关节旋转齿轮部件来实现头部关节俯仰运动，通过头端齿轮旋转部件来实现头端部件的旋转运动；因而实现腰转、肩转、肘转、小臂转、头部俯仰、头端旋转六个方向的动作，使得DR机器人运动更灵活，完成复杂轨迹的精准运动。

本实用新型的DR机器人可以相互组合来实现X射线平床DR、C型臂X射线机、UC臂DR、悬吊DR系统、CT系统、胃肠机等利用X射线成像的医用设备的X射线拍照功能，即一个DR机器人的头端齿轮旋转部件上安装管球单元，另一个DR机器人的头端齿轮旋转部件上安装平板探测器单元，调节两个DR机器人，使得管球单元与平板探测器单元相对摆放，人体的被检测部位位于管球单元与平板探测器单元之间，进行X射线拍照时，管球单元发射的X射线穿过人体被平板探测器单元接收成像，完成曝光拍照。由于该DR机器人能够进行六个自由度调节，因此可以控制该DR机器人完成一些复杂的动作，从而实现X射线平床DR、C型臂X射线机、UC臂DR、悬吊DR系统、CT系统、胃肠机等利用X射线成像的医用设备的X射线拍照功能，进而代替这些医用设备，降低医院购置设备的成本，大大降低医院的成本，该DR机器人占地空间小，还能够解决场地的紧缺的问题。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的结构图；

图2为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的侧视图；

图3为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的机械臂腰旋转部件的内部结构图；

图4为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的机械臂腰旋转部件的剖视图；

图5为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的肩关节齿轮旋转部件的内部结构图；

图6为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的肩关节齿轮旋转部件的俯视图；

图7为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的支撑大臂部件的结构图；

图8为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的支撑大臂部件的正视图；

图9为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的肘关节齿轮旋转部件的剖视图

图10为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的支撑小臂部件的结构图；

图11为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的支撑小臂部件的剖视图；

图12为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人的支撑小臂部件的侧剖视图；

图13为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人当拍片机使用时的正视图；

图14为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人当胃肠机使用时的正视图；

图15为本实用新型的具有六自由度机械臂的DR机器人当CT机使用时的正视图；

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种具有六自由度机械臂的DR机器人，参考附图1-12所示，包括：前后移动底盘1、机械臂腰旋转部件2、肩关节齿轮旋转部件3、支撑大臂部件4、肘关节齿轮旋转部件5、支撑小臂部件6、头部关节旋转齿轮部件7、头端齿轮旋转部件8。

前后移动底盘1的上端设有机械臂腰旋转部2件，机械臂腰旋转部件2的上端与肩关节齿轮旋转部件3连接，肩关节齿轮旋转部件3与支撑大臂部件4的一端，支撑大臂部件4的另一端连接肘关节齿轮旋转部件5，肘关节齿轮旋转部件5连接支撑小臂部件6的一端，支撑小臂部件6的另一端连接头部关节旋转齿轮部件7，头部关节旋转齿轮部件7连接头端齿轮旋转部件8。

前后移动底盘1的底部安装直线导轨，直线导轨与地面预埋板连接，前后移动底盘1的内部包括底盘伺服电机、齿轮箱、齿轮、齿条、滑块；底盘伺服电机的输出轴连接齿轮箱内的齿轮的转动轴，齿轮与齿条啮合，齿条与直线导轨连接。

工作时，底盘伺服电机带动齿轮箱，齿轮箱输出轴驱动齿轮旋转；旋转的齿轮与齿条啮合，带动齿条伸缩，齿条带动直线导轨运动，使得直线导轨在地面预埋板上运动，最终使得DR机器人整体在地面上运动。

如图3-4所示，机械臂腰旋转部件2的内部包括机械臂伺服电机21、机械臂减速机组22、涡轮蜗杆传动机构，涡轮蜗杆传动机构包括蜗杆23、涡轮24、涡轮底板25、涡轮轴承固定板26、涡轮旋转轴28，机械臂伺服电机21的驱动轴连接机械臂减速机组22，机械臂减速机组22的输出轴连接蜗杆23的一端，且蜗杆23的两端都设有向心推力轴承，蜗杆23与涡轮24啮合，涡轮24的两端都安装涡轮轴承27，涡轮24的一端的涡轮轴承27安装在涡轮底板25上，其另一端的涡轮轴承27安装在涡轮轴承固定板26上，且涡轮24的另一端还连接涡轮旋转轴28。

工作时，机械臂伺服电机21带动机械臂减速机组22，机械臂减速机组22带动蜗杆23运动，蜗杆23带动涡轮24转动，进而使得与涡轮24固定的机械臂腰旋转部件2整体旋转，实现机械臂腰转动作。

如图5-6所示，肩关节齿轮旋转部件3内部包括肩关节伺服电机31、肩关节减速机组32、肩关节齿轮副、肩关节旋转支撑件33，肩关节伺服电机31的输出轴连接肩关节减速机组32，肩关节减速机组32的输出轴连接肩关节齿轮副，肩关节齿轮副包括肩关节主动齿轮33、肩关节从动齿轮35，肩关节主动齿轮33的转动轴连接肩关节减速机组32的输出轴，且肩关节主动齿轮33与从肩关节动齿轮35啮合，肩关节从动齿轮35与肩关节旋转支撑件34连接。

工作时，肩关节伺服电机31带动肩关节减速机组32，肩关节减速机组32带动肩关节主动齿轮33转动，肩关节主动齿轮33带动肩关节从动齿轮35转动，进而带动肩关节整体转动，实现肩转的动作。

如图7-9所示，支撑大臂部件4内部包括大臂伺服电机41、大臂减速机组42、大臂传动主动齿轮43、大臂传动从动齿轮44、大臂传动长轴45，大臂伺服电机41的输出端连接大臂减速机组42，大臂减速机组42的输出端连接大臂传动主动齿轮43的转动轴，大臂传动主动齿轮43与大臂传动从动齿轮44啮合，大臂传动从动齿轮44的转动轴连接大臂传动长轴45，大臂传动长轴45的输出端连接肘关节齿轮旋转部件5，大臂传动长轴45的两端都安装大臂连接轴法兰46，且两端的大臂连接轴法兰46与大臂传动长轴45之间都安装大臂长轴转动轴承。

工作时，大臂伺服电机41带动大臂减速机组42，大臂减速机组42带动大臂传动主动齿轮43转动，大臂传动主动齿轮43带动大臂传动从动齿轮44转动，大臂传动从动齿轮44带动大臂传动长轴45转动，大臂传动长轴45带动肘关节齿轮旋转部件5动作。

如图7-9所示，肘关节齿轮旋转部件5内部包括肘关节驱动锥形齿轮51、肘关节从动锥形齿轮52，肘关节驱动锥形齿轮51的转动轴连接支撑大臂部件4的输出端，肘关节驱动锥形齿轮51与肘关节从动锥形齿轮啮合52，肘关节从动锥形齿轮52啮合与支撑小臂部件6连接。

工作时，大臂传动长轴45带动肘关节驱动锥形齿轮51转动，肘关节驱动锥形齿轮51带动肘关节从动锥形齿轮52，进而带动与肘关节从动锥形齿轮52固定的肘关节部件整体转动，实现肘转动作。

如图10-12所示，支撑小臂部件6内部包括小臂伺服电机61、小臂减速机组62、头端旋转伺服电机63、头端旋转减速机组64、头部俯仰伺服电机65、头部俯仰减速机组66、小臂转动齿轮副67、头端旋转齿轮副68、头部俯仰齿轮副69、小臂转动传动轴、头端旋转传动轴610、头部俯仰传动轴611；小臂伺服电机61的输出端连接小臂减速机组62，小臂减速机组62的输出端连接小臂转动齿轮副67，小臂转动齿轮副67的输出端连接小臂转动传动轴；头端旋转伺服电机63的输出端连接头端旋转减速机组64，头端旋转减速机组64的输出端连接头端旋转齿轮副68，头端旋转齿轮副68的输出端连接头端旋转传动轴610；头部俯仰伺服电机65的输出端连接头部俯仰减速机组66，头部俯仰减速机组66的输出端连接头部俯仰齿轮副69，头部俯仰齿轮副69的输出端连接头部俯仰传动轴611；头部俯仰传动轴611设置于头端旋转传动轴610的外部。

工作时，小臂伺服电机61带动小臂减速机组62，小臂减速机组62带动小臂转动齿轮副67，小臂转动齿轮副67带动小臂转动传动轴转动，实现小臂转动作。

头端旋转伺服电机63带动头端旋转减速机组64，头端旋转减速机组64带动头端旋转齿轮副68，头端旋转齿轮副68带动头端旋转传动轴610转动，头端旋转传动轴610带动头端齿轮旋转部件8。

头部俯仰伺服电机65带动头部俯仰减速机组66，头部俯仰减速机组66带动头部俯仰传动轴611，头部俯仰传动轴611带动头部俯仰齿轮副69，头部俯仰齿轮副69带动头部俯仰传动轴611，头部俯仰传动轴611带头部关节旋转齿轮部件7。

如图10-12所示，头部关节旋转齿轮部件7包括头部俯仰主动锥形伞状齿轮711、头部俯仰从动锥形伞状齿轮712，头部俯仰主动锥形伞状齿轮711的转动轴与头部俯仰传动轴611连接，头部俯仰主动锥形伞状齿轮711与头部俯仰从动锥形伞状齿轮712啮合。

工作时，头部俯仰传动轴611带动头部关节旋转齿轮部件7中的头部俯仰主动锥形伞状齿轮711转动，头部俯仰主动锥形伞状齿轮711带动头部俯仰从动锥形伞状齿轮712，头部俯仰从动锥形伞状齿轮712带动固定于头部俯仰从动锥形伞状齿轮712上的头部整体俯仰动作。

头端齿轮旋转部件8包括一级头端旋转主动锥形伞状齿轮811、一级头端旋转从动锥形伞状齿轮812、头端旋转传动主动齿轮813、头端旋转传动从动齿轮814、头端旋转齿轮传动轴、二级头端旋转主动锥形伞状齿轮815、二级头端旋转从动锥形伞状齿轮816；

如图10-12所示，一级头端旋转主动锥形伞状齿轮811的转动轴与头端旋转传动轴610，一级头端旋转主动锥形伞状齿轮811与一级头端旋转从动锥形伞状齿轮812啮合，一级头端旋转从动锥形伞状齿轮812的转动轴连接头端旋转传动主动齿轮813，头端旋转传动主动齿轮813与头端旋转传动从动齿814轮啮合，头端旋转传动从动齿轮814的转动轴连接二级头端旋转主动锥形伞状齿轮815，二级头端旋转主动锥形伞状齿轮815与二级头端旋转从动锥形伞状齿轮816啮合，二级头端旋转主动锥形伞状齿轮816与DR机器人头端9连接。

工作时，头端旋转传动轴610带动头端齿轮旋转部件8中的一级头端旋转主动锥形伞状齿轮811转动，一级头端旋转主动锥形伞状齿轮811带动一级头端旋转从动锥形伞状齿轮812转动，一级头端旋转从动锥形伞状齿轮812带动其转动轴另一端的头端旋转传动主动齿轮813转动，头端旋转传动主动齿轮813带动头端旋转传动从动齿814转动，头端旋转传动从动齿814带动其转动轴另一端的二级头端旋转主动锥形伞状齿轮815转动，转动轴连接二级头端旋转主动锥形伞状齿轮815带动二级头端旋转从动锥形伞状齿轮816转动，二级头端旋转从动锥形伞状齿轮816带动固定在二级头端旋转从动锥形伞状齿轮816上的DR机器人头端9转动，实现头端旋转动作。

综上可知，本实用新型的DR机器人具有六自由度机械臂，能够实现腰转、肩转、肘转、小臂转、头部俯仰、头端旋转六个方向的动作，使得DR机器人运动更灵活，完成复杂轨迹的精准运动。

头端齿轮旋转部件8上安装管球单元或平板探测器单元。可以相互组合来实现X射线平床DR、C型臂X射线机、UC臂DR、悬吊DR系统、CT系统、胃肠机等利用X射线成像的医用设备的X射线拍照功能。

如图13-15所示，一个DR机器人的头端齿轮旋转部件上安装管球单元，另一个DR机器人的头端齿轮旋转部件上安装平板探测器单元，调节两个DR机器人，使得管球单元与平板探测器单元相对摆放，人体的被检测部位位于管球单元与平板探测器单元之间，进行X射线拍照时，管球单元发射的X射线穿过人体被平板探测器单元接收成像，完成曝光拍照。由于该DR机器人能够进行六个自由度调节，因此可以控制该DR机器人完成一些复杂的动作，从而实现X射线平床DR、C型臂X射线机、UC臂DR、悬吊DR系统、CT系统、胃肠机等利用X射线成像的医用设备的X射线拍照功能，进而代替这些医用设备，降低医院购置设备的成本，大大降低医院的成本，该DR机器人占地空间小，还能够解决场地的紧缺的问题。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。