CN204581319U - 一种医用ct检查辅助机械手 - Google Patents

Abstract

一种医用CT检查辅助机械手，其特征在于其主要结构它包含底座1、立体杆固定架2、立体杆3、底盘旋转电机4、水平臂5、伸缩步进电机6、升降步进电机7、小臂杆8、软体夹持机械手9、计算机10。该医用机械手主要由执行机构、传动机构、驱动机构和操作机构等组成，通过高精度定位、小范围运动控制，可实现手臂的伸缩、回旋、上下移动，手腕的旋转和手部的抓放动作，握持病人双臂到达指定空间位置，并可以帮助身体瘫痪或意识不清的病人保持稳定，帮助医生获得高质量的CT图像。

Description

一种医用CT检查辅助机械手

技术领域

本实用新型涉及医疗机械技术领域，具体涉及一种医用CT检查辅助机械手。

背景技术

机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢部分功能，按照控制程序要求输送工件或握持工具进行操作的应用设备。机械手采用液压驱动和控制，可实现手臂的伸缩、回旋、上下移动，手腕的旋转和手部的抓放动作。它对降低劳动强度，推动工业生产和社会生产的发展有着重要的作用，因而具有强大的生命力，深受人们的重视和欢迎。

医用机械手是解决目前医院服务上一些缺陷的方法，能代替医护人员的部分操作，完成一些沉重的和令人厌烦的工作，可改善医护人员的工作条件，具有适用性和安全性。医用机械手能持久、耐劳，不仅可以把医疗人员从繁重、单调机械的工作中解放出来，逐步实现医学治疗的机械化、程序化和自动化，提高医护治疗的安全性和可靠性，同时，又可以避免人为受外界影响的操作失误，具有高精确性和高稳定性。因而，很多国家都投入大量的人力物力来研究和应用机械手。

随着影像学CT扫描诊断技术的广泛应用，CT检查已成为医院的常规检查项目，对影像科医护人员提出了更新、更高的要求。在进行CT检查时，准确的***摆放是获得一副高质量的CT图像的必要条件，同时对增加诊断信息是有一定帮助的，从而提高病变诊断的准确性。

在对人体胸部或上腹部进行CT扫描时，患者需要平躺于平台(检查床)上，采取仰卧位，***摆正，双臂上举，屈曲抱头。在扫描的过程中，受检者要遵照要求，尽量保持身体静止，平稳呼吸，避免颤抖的情况。扫描的过程一般需要1～15分钟左右。

在实际的扫描过程中，有些病人因为身体瘫痪、手臂疾病或意识不清，无法自行将双臂上举，更无法在整个扫描过程中保持双臂固定。而且由于扫描床需要进出扫描机架孔内，受扫描孔大小的限制，无法通过人工长时间将这类患者的双臂固定。因此，本实用新型提供一种医用CT检查辅助机械手装置，该装置通过合理的机构设计和控制方式辅助医务人员将病人的手臂固定，可以帮助医生获得高质量的CT图像。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种医用CT检查辅助机械手，在CT检查时，按预先规定的程序进行医疗辅助操作。该医用机械手主要由执行机构、传动机构、驱动机构和操作机构等组成，通过高精度定位、小范围运动控制，可实现手臂的伸缩、回旋、上下移动，手腕的旋转和手部的抓放动作，握持病人双臂到达指定空间位置，并可以帮助身体瘫痪或意识不清的病人保持稳定，帮助医生获得高质量的CT图像。

为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：它包含底座1、立体杆固定架2、立体杆3、底盘旋转电机4、水平臂5、伸缩步进电机6、升降步进电机7、小臂杆8、软体夹持机械手9、计算机10。该装置采用了平行式双臂机械手结构，其双臂具有3个自由度的运动，可完成手臂伸缩、手臂横移、手臂升降3个主要运动，并能够完成手爪的抓取和放开动作。各个机构按照预先规定的程序进行医疗操作，并达到不同速度和精确动作的要求；同时利用操作装置对执行机构发出指令，从而使机械手握持病人的手臂到达指定空间位置。

所述的底座1主要用于固定立体杆固定架2，执行机构的各部件和驱动***均安装于底座上，起支承和连接的作用。底部采用四点支撑的橡胶支座，保证机械手在运动过程中不发生摇摆和位移，使整个机构平稳运动。

所述的立体杆固定架2有两个，平行安装在底座上，二者间距35cm。立体杆固定架2高为60cm，立体杆3高为100cm。立体杆3可在升降步进电机7的带动下沿立体杆固定架2做上下移动，升降行程为80cm，升 降速度为5cm/s，从而实现机械手的牵伸和固定。

所述的底盘旋转电机4的主要作用是带动机身回转，该电机由于转矩比较小，因此采用直流电机驱动，所使用的直流电机的型号为37RG240，具体参数如下所示：电压：DC12V，额定转速：20r/min，重量为5kg。

所述的水平臂5有两条，分别安装在两条立体杆固定架2，并且通过调整螺栓来调整机械手手臂的水平。机械手水平臂5的左右运动由伸缩步进电机6驱动丝杠组件完成。

其中伸缩步进电机6选择Y90S-4型电机，属于笼型异步电动机，采用B级绝缘，外壳防护等级为IP44，额定电压为220V，额定功率为50HZ。其移动速度为10cm/s，功率为6KW。

所述的升降步进电机7和伸缩步进电机6采用同一款电机，配置也相同。

所述的小臂杆8是机械手的重要组成部分,它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。它的作用是支撑软体夹持机械手9，并带动他们做空间运动。小臂杆8具有三个自由度，即臂杆的伸缩、左右旋转、升降3个主要运动，其设计技术参数:伸缩行程：75cm，伸缩速度：10cm/s，最大提升重量为60Kg。

所述的软体夹持机械手9是整个***的重要握持部件,安装于机械手手臂的前端，其握持部位采用软体材料制成，具有良好的机械强度、疲劳强度和力学特性。本实用新型涉及的机械手可完成一个绕竖轴的旋转、竖向移动、抓取和放开动作。其旋转角度范围为0～270°，竖向移动范围0～50cm。末端握持部位能实现对病人手臂的夹紧和放松动作，最大提升重量为10Kg。

所述的软体夹持机械手9安装有微型压力传感器，用以在握持时实现对接触信号和滑动信号的检测识别，从而实现软抓取。压力传感器通过检测异物和触手相互作用时产生的压力变化，来判断被抓物体是否有滑动以及滑动的程度，为机器手施加夹持力度提供依据。压阻式压力传感器是将 滑动引起的气压变化信号转换为电信号输出，其中抓取控制***的主要工作流程为：完成A/D初始化及A/D转换、串口初始化、数据处理、阈值参数测定、触滑信号判断以及执行软抓取策略。该传感器可以采集到较理想的信号，从而实现对抓取力度的控制，最终达到无伤抓取。

本实用新型中的医用CT检查辅助机械手***的工作过程为：当患者从平躺时，机械手***开始动作，步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走，步进电机再次驱动纵轴下降，到达指定位置后机械手握持患者手臂，然后步进电机驱动纵轴上升，横轴开始向后走，将患者手臂牵伸到指定位置。

本实用新型对整个***进行优化分析和性能研究。在前期已完成结构模型初期设计的基础上，建立机械触手的运动学和动力学方程，对机器人的运动学和典型工作模式进行仿真分析；通过对手臂的动态特性，分析机械触手整体工作性能的稳定性和灵活性；运用有限元方法和优化设计方法，对触手的关键结构件进行优化分析和再设计；最后，采用多软件联合仿真技术完成末端执行机构的优化设计和仿真分析工作。本实用新型中的机械手具有定位精度、高稳定性和高灵活性。

附图说明

图1是本实用新型侧面结构示意图；

具体实施方式：

参看图1，本具体实施方式是采用以下技术方案：它包含底座1、立体杆固定架2、立体杆3、底盘旋转电机4、水平臂5、伸缩步进电机6、升降步进电机7、小臂杆8、软体夹持机械手9、计算机10。

该装置采用了平行式双臂机械手结构，具有3个自由度的运动，可完成手臂伸缩、手臂横移、手臂升降3个主要运动，并能够完成手爪的抓取和放开动作。

所述的底座1主要用于固定立体杆固定架2，执行机构的各部件和驱动***均安装于底座上，起支承和连接的作用。

所述的立体杆固定架2有两个，平行安装在底座上，二者间距35cm。 立体杆固定架2高为60cm，立体杆3高为100cm。立体杆3可在升降步进电机7的带动下沿立体杆固定架2做上下移动，升降行程为80cm，升降速度为5cm/s

所述的底盘旋转电机4使用的直流电机的型号为37RG240，具体参数为：电压：DC12V，额定转速：20r/min，重量：5kg。

所述的水平臂5有两条，采用了完全平行的安装方式，并且通过调整螺栓来调整机械手手臂的水平。机械手水平臂5的左右运动(左右方向)由伸缩步进电机6驱动丝杠组件完成。

其中伸缩步进电机6选择Y90S-4型电机，属于笼型异步电动机，采用B级绝缘，外壳防护等级为IP44，额定电压为220V，额定功率为50HZ。其移动速度为10cm/s，功率为6KW。

所述的小臂杆8具有三个自由度，即臂杆的伸缩、左右旋转、升降3个主要运动，其设计技术参数:伸缩行程：75cm，伸缩速度：10cm/s，最大提升重量为60Kg。

所述的软体夹持机械手9安装于机械手手臂的前端，其握持部位采用软体材料制成，其旋转角度范围为0～270°，竖向移动范围0～50cm，最大提升重量为10Kg。

Claims (1)

1.一种医用CT检查辅助机械手，其特征在于其主要结构它包含底座(1)、立体杆固定架(2)、立体杆(3)、底盘旋转电机(4)、水平臂(5)、伸缩步进电机(6)、升降步进电机(7)、小臂杆(8)、软体夹持机械手(9)、计算机(10)；

其中的立体杆固定架(2)通过底座(1)固定，执行机构的各部件和驱动***均安装于底座(1)上，起支承和连接的作用；

其中的水平臂(5)采用平行式双臂结构，分别安装在两条立体杆固定架(2)上，其双臂具有3个自由度的运动，由伸缩步进电机(6)驱动丝杠组件完成；

其中的小臂杆(8)安装在水平臂(5)的末端，它的作用是支撑安装于机械手手臂的前端的软体夹持机械手(9)，并带动其做空间运动；

其中的软体夹持机械手(9)的握持部位采用软体材料制成，可实现对病人手臂的夹紧和放松动作；其内部安装有微型压力传感器，用以在握持时实现对接触信号和滑动信号的检测识别，从而实现软抓取。