一种核磁兼容的线性气动马达

本申请涉及气动马达，尤其涉及一种核磁兼容的线性气动马达。

背景技术：

1、核磁共振成像(magnetic resonance imaging,mri)是一种用来捕捉人体3d图像的、无辐射扫描的医学成像技术，它能够提供良好的分辨率来准确检测解剖特征。核磁共振成像是在强磁场环境下工作的，该环境下不能够使用常规的执行器(比如电机)与机器人，只能使用核磁兼容材料制作的执行器和机器人，非核磁兼容的材料需要放置到远离核磁共振仪的地方。核磁共振引导手术机器人的基础和关键部件是核磁兼容执行器。

2、目前主流的核磁兼容线性执行器的驱动方案由核磁兼容气缸完成，然而核磁兼容气缸的输出行程依赖于气缸的输出轴长度，导致输出的直线运动行程受限。同时，运用已有的核磁兼容旋转执行器与齿轮机构(齿轮齿条、蜗轮蜗杆)输出直线运动的驱动方案，会导致旋转执行器输出轴的受力载荷集中在输出轴的一侧。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种核磁兼容的线性气动马达，旨在解决现有技术中核磁兼容驱动的直线运动行程受限、受力不均匀的问题。

2、本申请解决技术问题所采用的技术方案如下：

3、一种核磁兼容的线性气动马达，其包括：

4、输出轴，具有外螺纹，并位于线性气动马达的中心；

5、谐波减速器；所述谐波减速器包括刚轮，所述刚轮套设于所述输出轴上，并与所述输出轴螺纹连接；

6、涡轮机，套设于所述输出轴上，并位于所述谐波减速器的一侧；所述涡轮机与所述刚轮传动连接，并用于驱动所述刚轮转动，以带动所述输出轴沿轴向直线运动；

7、光电编码器，套设于所述输出轴上，并位于所述涡轮机远离所述谐波减速器的一侧；所述光电编码器与所述涡轮机传动连接。

8、所述的核磁兼容的线性气动马达，其中，所述输出轴的外圆周面上设置有至少一个滑槽，所述滑槽沿所述输出轴的轴向延伸布置；所述谐波减速器和/或所述光电编码器的内表面设置有凸起部，所述凸起部可滑动地布置于所述滑槽内。

9、所述的核磁兼容的线性气动马达，其中，所述滑槽为两个，两个滑槽沿所述输出轴的径向对称分布。

10、所述的核磁兼容的线性气动马达，其中，所述光电编码器包括：

11、编码器支架，套设于所述输出轴上；所述输出轴可相对于所述编码器支架滑动；

12、光纤插头对准器，设置于所述编码器支架上；所述光纤插头对准器上设置有光线通路和容纳槽；所述光线通路与所述容纳槽连通；

13、编码盘单元，可转动地设置于所述容纳槽内；所述编码盘单元用于遮挡光线，以使所述光线通路处于断开状态；所述编码盘单元还用于避让光线，以使所述光线通路处于导通状态；

14、齿轮传动组件，位于所述编码器支架内，并分别与所述涡轮机和所述编码盘传动连接，以在所述涡轮机的驱动下带动所述编码盘转动。

15、所述的核磁兼容的线性气动马达，其中，所述光电编码器还包括：

16、两个安装孔单元；每个安装孔单元均包括两个安装孔，所述两个安装孔沿一条直线对称分布于所述容纳槽的两侧，并均延伸至所述容纳槽，以形成一个光线通路；

17、陶瓷芯，位于所述安装孔内，并用于固定光纤；

18、两个光线通路不共面布置，且所述编码盘单元的转动中心位于两个光线通路之间。

19、所述的核磁兼容的线性气动马达，其中，所述编码盘单元包括：

20、第一编码盘，呈五边形棱柱状；在两个光线通路中，一个光线通路与所述第一编码盘对应，并位于所述第一编码盘的转角的转动路径上；

21、第二编码盘，呈五边形棱柱状；在两个光线通路中，另一个光线通路与所述第二编码盘对应，并位于所述第二编码盘的转角的转动路径上；

22、所述第一编码盘与所述第二编码盘同轴且沿竖直方向排布；所述第二编码盘相对于所述第一编码盘中心旋转162°

23、所述的核磁兼容的线性气动马达，其中，两个光线通路的导通和断开状态可相同或不同，以判断所述编码盘单元的转动方向。

24、所述的核磁兼容的线性气动马达，其中，所述齿轮传动组件包括：

25、第一齿轮，同轴布置于所述输出轴上，并与所述涡轮机传动连接，以在所述涡轮机的驱动下相对于所述输出轴转动；

26、第二齿轮，与所述第一齿轮啮合，并与所述编码盘单元连接；所述第二齿轮的轴向垂直于所述第一齿轮的轴向。

27、所述的核磁兼容的线性气动马达，其中，所述谐波减速器包括：

28、减速器固定件，套设于所述输出轴上；所述刚轮转动连接于所述减速器固定件上；

29、柔轮，可转动地套设于所述输出轴上，并与所述涡轮机传动连接；所述柔轮位于所述刚轮内，并与所述刚轮啮合；

30、波发生器，可转动地套设于所述输出轴上；所述波发生器与所述涡轮机传动连接，并与所述柔轮的内圆周面配合，以带动所述柔轮转动。

31、所述的核磁兼容的线性气动马达，其中，所述涡轮机包括：

32、定子，套设于所述输出轴上；

33、转子，套设于所述输出轴上，并装配于所述定子内；所述转子的两端均延伸至所述定子外，并分别与所述谐波减速器和所述光电编码器传动连接。

34、有益效果：本申请中所述输出轴位于线性气动马达的中心，使得受力载荷更加均匀；同时，相比于现有核磁兼容气缸，本申请利用所述谐波减速器、所述涡轮机和所述光电编码器的整体体积和长度，可以在其内部装配较大长度的输出轴；并且可以通过更换所述输出轴的长度来实现更大的输出行程，可以通过控制输入气流的大小从而控制马达的转矩、转速和位置，有利于更深层次地进行动力学模型分析。

技术特征：

1.一种核磁兼容的线性气动马达，其特征在于，其包括：

2.根据权利要求1所述的核磁兼容的线性气动马达，其特征在于，所述输出轴的外圆周面上设置有至少一个滑槽，所述滑槽沿所述输出轴的轴向延伸布置；所述谐波减速器和/或所述光电编码器的内表面设置有凸起部，所述凸起部可滑动地布置于所述滑槽内。

3.根据权利要求2所述的核磁兼容的线性气动马达，其特征在于，所述滑槽为两个，两个滑槽沿所述输出轴的径向对称分布。

4.根据权利要求1所述的核磁兼容的线性气动马达，其特征在于，所述光电编码器包括：

5.根据权利要求4所述的核磁兼容的线性气动马达，其特征在于，所述光电编码器还包括：

6.根据权利要求5所述的核磁兼容的线性气动马达，其特征在于，所述编码盘单元包括：

7.根据权利要求6所述的核磁兼容的线性气动马达，其特征在于，两个光线通路的导通和断开状态可相同或不同，以判断所述编码盘单元的转动方向。

8.根据权利要求4所述的核磁兼容的线性气动马达，其特征在于，所述齿轮传动组件包括：

9.根据权利要求1所述的核磁兼容的线性气动马达，其特征在于，所述谐波减速器包括：

10.根据权利要求1所述的核磁兼容的线性气动马达，其特征在于，所述涡轮机包括：

技术总结
本申请公开一种核磁兼容的线性气动马达，其包括：输出轴，具有外螺纹，并位于线性气动马达的中心；谐波减速器；谐波减速器包括刚轮，刚轮套设于输出轴上，并与输出轴螺纹连接；涡轮机，套设于输出轴上，并位于谐波减速器的一侧；涡轮机与刚轮传动连接，并用于驱动刚轮转动，以带动输出轴沿轴向直线运动；光电编码器，套设于输出轴上，并位于涡轮机远离谐波减速器的一侧；光电编码器与涡轮机传动连接。本申请利用谐波减速器、涡轮机和光电编码器的整体体积和长度，可以在其内部装配较大长度的输出轴，并且可以通过更换输出轴的长度来实现更大的输出行程；同时输出轴位于线性气动马达的中心，使得受力载荷更加均匀。

技术研发人员：李孟棠,潘志杰
受保护的技术使用者：中山大学·深圳
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25