一种六自由度并联机构放疗床的安全保护装置制造方法及图纸

本申请涉及一种六自由度并联机构放疗床的安全保护装置，该安全保护装置包括六自由度并联机构放疗床的床板与底板，其中，所述的床板与底板之间的空位处还设有三根被动伸缩杆；所述外壳缸体的下部的筒内设有反射式激光测距仪，该反射式激光测距仪的受光面与所述活塞伸缩杆的下端面相对设置；所述的外壳缸体的上端口固定有套在所述活塞伸缩杆上的电磁失电制动器，该电磁失电制动器由上下联结的励磁部分和机械制动部分组成。本安全保护装置可在放疗床的六自由度并联机构出现故障时提供冗余支撑，以避免床板塌陷，确保患者和放疗床自身的安全。的安全。的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种六自由度并联机构放疗床的安全保护装置


[0001]本专利技术涉及放射治疗领域，具体涉及可调式放疗摆位装置，尤其是涉及六自由度并联机构的放疗床。

技术介绍

[0002]六自由度并联机构放射治疗床相较于传统的四自由度的放射治疗床不仅增加了床板的水平翻转功能(即绕X轴和Y轴转动)，而且具有摆位精度高的优点，因此成为最近一个时期的研究热点。
[0003]现有采用六自由度并联机构放疗床主要有两大类，一类是六根连杆是主动伸缩杆，通过联合调节六根主动伸缩杆的长度来实现床板的六个自由度调节，如公开号为CN 105327458 A的专利技术专利申请和授权公告号为CN208990083U的技术专利申请；另一类是六根连杆是长度不变的支撑杆，每根支撑杆的下端设有滑块和滑轨组成的滑移机构，通过联合调节六根支撑杆下端的位置改变其垂直高度进而实现床板的六个自由度调节，如公开号为CN 108031016A的专利技术专利申请和授权公告号为CN 213159029U的技术专利申请。
[0004]但是，现有六自由度并联机构放疗床的薄弱环节较多，比如，连杆、减速机输出轴、电机输出轴、丝杆或者同步带等的断裂，最终使得床板的塌陷或偏转而致使患者受伤；又比如，由于某个机构的皮带打滑，或者是由于粗心或其他原因导致连杆长度、减速机减速比或电机安装位置等参数设置错误，最终使得床板偏离设定轨迹而致使患者治疗位置不正确。因此，对六自由度并联机构放疗床的床板姿态进行有效监测并及时安全保护势在必行。
[0005]公开号为CN 102636140A的专利技术专利申请公开一种空间六自由度的检测装置，该装置在定平台1上装有六个下球铰2，这六个下球铰2围成一个环形，六个下球铰2分成左边三个右边三个，左右两边的下球铰2对称分布；在所述定平台1的上方设有动平台7，该动平台7上装有六个上球铰8，六个上球铰8也围成一个环形，所述上球铰8与下球铰2一一对应，上球铰8与对应的下球铰2之间按最短距离原则通过伸缩拉杆3连接，在伸缩拉杆3上装有位移传感器4，位移传感器4的数据经信号线12传输给网络数据采集卡13，再通过网线14传输到计算机15。上述专利申请所述的检测装置虽然能检测动平台7(相当于六自由度并联机构放疗床的床板)的六个自由度，但是如果要将其引入六自由度并联机构放疗床中以实现床板的六个自由度检测明显存在下述缺陷：(1)六根伸缩拉杆3的占用空间大，容易与六自由度并联机构放疗床既有的六根支撑杆产生干涉，甚至无法设置；(2)伸缩拉杆3上无法制动装置，起不到冗余支撑作用，无法避免床板塌陷，确保患者安全。
[0006]因此，业界渴望有一种六自由度并联机构放疗床的安全保护装置诞生。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题提供一种六自由度并联机构放疗床的安全保护装置，该装置可在放疗床的六自由度并联机构出现故障时提供冗余支撑，以避免床板塌陷，确保
患者安全。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的方案是：
[0009]一种六自由度并联机构放疗床的安全保护装置，该安全保护装置包括六自由度并联机构放疗床的床板与底板，其特征在于，
[0010]所述的床板与底板之间的空位处还设有三根被动伸缩杆，且每一根被动伸缩杆的下头采用虎克铰与所述底板铰接，上头采用外螺纹杆端关节轴承与所述床板上的固定座铰接；所述的虎克铰呈三角形分布固定在所述底板上，所述的固定座也呈三角形分布固定在所述床板上；在所述的六自由度并联机构放疗床处于初始状态时，所述的被动伸缩杆均为倾斜状态，且三根被动伸缩杆互不平行；
[0011]所述的被动伸缩杆由外壳缸体和套在其内的活塞伸缩杆组成，且所述外壳缸体的下端通过连接头与所述虎克铰连接，所述活塞伸缩杆的上端设有所述外螺纹杆端关节轴承；所述外壳缸体的下部的筒内设有反射式激光测距仪，该反射式激光测距仪的受光面与所述活塞伸缩杆的下端面相对设置；
[0012]所述的外壳缸体的上端口固定有套在所述活塞伸缩杆上的电磁失电制动器，该电磁失电制动器由上下联结的励磁部分和机械制动部分组成；其中，
[0013]所述的励磁部分自上而下包括套设在所述活塞伸缩杆上的罩壳和座板，所述罩壳与座板所围成的空间内的活塞伸缩杆上自上而下套设有励磁线圈和衔铁；
[0014]所述的机械制动部分包括由所述外壳缸体上端口向四周延伸的法兰状机座，该机座与所述励磁部分的座板之间设有圆筒形的机壳，其内设有套在活塞伸缩杆上的内套；所述内套的上头固定在所述衔铁的下表面，所述内套位于所述机壳的中下部设有环形肩台，该环形肩台与所述座板之间的内套上套设有压缩弹簧，并由所述座板和环形肩台使其始终保护在受压状态；所述环形肩台下的内套壁上对称设有以活塞伸缩杆轴线为中心点向四周辐射的通孔，每个通孔内嵌设有一颗直径大于所述内套壁厚的制动钢珠，一喇叭形的制动环将所述制动钢珠环包兜在相应的通孔内；
[0015]当所述励磁线圈失电时，所述压缩弹簧的张力驱动内套下移，此时所述的制动钢珠在所述制动环的反作用下将所述活塞伸缩杆抱死；当所述励磁线圈得电时，所述衔铁克服所述压缩弹簧的张力驱动内套上移，所述制动钢珠失去对所述活塞伸缩杆的约束作用。
[0016]由本申请
技术介绍
的描述可见，六自由度并联机构放疗床是否安全，其本质就是床板是否安全，即床板的当前位姿是否安全。众所周知，六自由度并联机构放射治疗床的基本设计思想均源于并联工业机器人，因此利用机器人学理论(如JohnJ.Craig,等.机器人学导论(第三版)[M].机械工业出版社,2006:14
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41)根据六只驱动电机的工作时间和各自的转角求出床板的当前的理论位姿(空间位置和姿态)，然后将本申请所述安全保护装置检测得到的床板的实际位姿进行比较，如果当前的理论位姿与实际位姿一致则说明床板的当前位姿是“安全”的，否则即说明床板的当前位姿“不安全”。
[0017]由本申请上述方案可见，两头分别铰接在床板(相当于并联工业机器人中的动平台)与底板(相当于并联工业机器人中的静平台)上的三根被动伸缩杆的长度与床板的空间位置和状态(即RPY角)是完全对应的，那么根据当前床板的空间位置和RPY角度，利用机器人学理论显然可分别推算出三根被动伸缩杆的当前长度。因此，与本申请所述安全保护装置配套的控制系统可不停地分别计算三根被动伸缩杆的当前长度(以下简称理论长度)，且
同时将该理论长度分别与相应的反射式激光测距仪测量的实际长度进行比较；如果三根被动伸缩杆的当前实际长度与理论长度相等，所述控制系统即继续计算、比较下一时刻时三根被动伸缩杆的理论长度与实际长度，直至床板运动到预设的目标位姿时终止，否则所述控制系统则自动切断所述电磁失电制动器的电源，将所述活塞伸缩杆抱死，以保护患者的安全。
[0018]为了进一步保护六自由度并联机构放疗床的结构安全，所述控制系统在自动切断所述电磁失电制动器的电源的同时也自动切断整个六自由度并联机构放疗床的工作电源。
[0019]本专利技术所述的用于放射治疗床的安全保护装置具有以下有益效果：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六自由度并联机构放疗床的安全保护装置，该安全保护装置包括六自由度并联机构放疗床的床板与底板，其特征在于，所述的床板与底板之间的空位处还设有三根被动伸缩杆，且每一根被动伸缩杆的下头采用虎克铰与所述底板铰接，上头采用外螺纹杆端关节轴承与所述床板上的固定座铰接；所述的虎克铰呈三角形分布固定在所述底板上，所述的固定座也呈三角形分布固定在所述床板上；在所述的六自由度并联机构放疗床处于初始状态时，所述的被动伸缩杆均为倾斜状态，且三根被动伸缩杆互不平行；所述的被动伸缩杆由外壳缸体和套在其内的活塞伸缩杆组成，且所述外壳缸体的下端通过连接头与所述虎克铰连接，所述活塞伸缩杆的上端设有所述外螺纹杆端关节轴承；所述外壳缸体的下部的筒内设有反射式激光测距仪，该反射式激光测距仪的受光面与所述活塞伸缩杆的下端面相对设置；所述的外壳缸体的上端口固定有套在所述活塞伸缩杆上的电磁失电制动器，该电磁失电制动器由上下联结的励磁部分和机械制动部分组成；其中，所述的励磁部分自上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林峰，林子荣，易民，王敏良，
申请(专利权)人：广东美岑医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：