[发明专利]一种基于球面齿轮的多角度柔性针穿刺装置

权利要求书

1.一种基于球面齿轮的多角度柔性针穿刺装置，其组成包括：柔性针驱动机构(1)、柔性针(2)、球面齿轮(3)、左侧调整机构(4)、球面齿轮座(5)、右侧调整机构(6)、基座(7)；其特征在于，基座(7)整体为T型，前端为U型，后端为L型，柔性针驱动机构(1)通过螺栓连接固定在基座(7)后端L型长板上，左侧调整机构(4)通过螺栓连接固定在基座(7)前端U型板左侧上，右侧调整机构(6)通过螺栓连接固定在基座(7)前端U型板右侧上，球面齿轮座(5)通过螺栓连接固定在基座(7)前端U型板底面上，球面齿轮(3)放在球面齿轮座(5)中，使球面齿轮(3)可绕自身圆心作相对于基座(7)的旋转运动；所述的柔性针驱动机构(1)包括：柔性针夹紧支撑机构(1-1)、丝杠滑台机构(1-2)、电机座(1-3)、电机一(1-4)、联轴器一(1-5)、电机二(1-6)；电机二(1-6)通过联轴器一(1-5)与丝杠滑台机构(1-2)连接，电机座(1-3)通过螺钉连接固定在丝杠滑台机构(1-2)的滑台上，柔性针夹紧支撑机构(1-1)一端通过螺钉连接固定在丝杠滑台机构(1-2)的滑台上另一端与电机座(1-3)连接，电机一(1-4)通过螺栓连接固定在电机座(1-3)上；柔性针(2)穿过球面齿轮(3)中心孔与柔性针夹紧支撑机构(1-1)连接，电机一(1-6)通过联轴器一(1-5)带动丝杠滑台机构(1-2)中的丝杠转动，丝杠带动滑台上的电机架(1-3)，电机架(1-3)推动柔性针夹紧支撑机构(1-1)中的柔性针(2)实现柔性针(2)的进给运动；

左侧调整机构(4)包括：电机三(4-1)、联轴器二(4-2)、传动轴一(4-3)、左侧驱动机构(4-4)；传动轴一(4-3)与电机三(4-1)通过联轴器二(4-2)连接，传动轴一(4-3)与左侧驱动机构(4-4)通过销轴固定；电机三(4-1)通过联轴器二(4-2)带动传动轴一(4-3)绕自身轴线旋转，传动轴一(4-3)带动左侧驱动机构(4-4)旋转；右侧调整机构(6)包括：右侧驱动机构(6-1)、传动轴二(6-2)、联轴器三(6-3)、电机四(6-4)；传动轴二(6-2)与电机四(6-4)通过联轴器三(6-3)连接，传动轴二(6-2)与右侧驱动机构(6-1)通过销轴固定；电机四(6-4)通过联轴器三(6-3)带动传动轴二(6-2)绕自身轴线旋转，传动轴二(6-2)带动右侧驱动机构(6-1)旋转；所述的左侧驱动机构(4-4)包括：电机五(4-4-1)、外壳一(4-4-2)、联轴器四(4-4-3)、支架一(4-4-4)、齿轮一(4-4-5)、支架二(4-4-6)、传动轴三(4-4-7)、外壳二(4-4-8)、齿轮二(4-4-9)、传动轴四(4-4-10)；支架一(4-4-4)和支架二(4-4-6)通过螺栓连接固定，传动轴三(4-4-7)通过轴承连接在支架一(4-4-4)和支架二(4-4-6)上，使传动轴三(4-4-7)可绕自身轴线旋转，传动轴四(4-4-10)通过轴承连接在支架一(4-4-4)和支架二(4-4-6)上，使传动轴四(4-4-10)可绕自身轴线旋转，齿轮一(4-4-5)固定在传动轴三(4-4-7)上，齿轮二(4-4-9)固定在传动轴四(4-4-10)上齿轮一(4-4-5)与齿轮二(4-4-9)啮合，电机五(4-4-1)通过螺栓连接固定在外壳一(4-4-2)上，电机五(4-4-1)输出轴通过联轴器四(4-4-3)与传动轴三(4-4-7)连接，外壳一(4-4-2)与外壳二(4-4-8)通过螺栓连接固定在传动轴一(4-3)上；电机五(4-4-1)通过联轴器四(4-4-3)带动传动轴三(4-4-7)旋转，传动轴三(4-4-7)带动齿轮一(4-4-5)旋转，齿轮一(4-4-5)通过与齿轮二(4-4-9)的啮合带动齿轮二(4-4-9)旋转；

右侧驱动机构(6-1)包括：电机六(6-1-1)、外壳三(6-1-2)、联轴器五(6-1-3)、支架三(6-1-4)、支架四(6-1-5)、外壳四(6-1-6)、齿轮三(6-1-7)、传动轴五(6-1-8)、传动轴六(6-1-9)、齿轮四(6-1-10)；支架三(6-1-4)和支架四(6-1-5)通过螺栓连接固定，传动轴五(6-1-8)通过轴承连接在支架三(6-1-4)和支架四(6-1-5)上，使传动轴五(6-1-8)可绕自身轴线旋转，传动轴六(6-1-9)通过轴承连接在支架三(6-1-4)和支架四(6-1-5)上，使传动轴六(6-1-9)可绕自身轴线旋转，齿轮三(6-1-7)固定在传动轴五(6-1-8)上，齿轮四(6-1-10)固定在传动轴六(6-1-9)上齿轮三(6-1-7)与齿轮四(6-1-10)啮合，电机六(6-1-1)通过螺栓连接固定在外壳三(6-1-2)上，电机六(6-1-1)输出轴通过联轴器五(6-1-3)与传动轴五(6-1-8)连接，外壳四(6-1-6)与外壳三(6-1-2)通过螺栓连接固定在传动轴二(6-2)上；电机六(6-1-1)通过联轴器五(6-1-3)带动传动轴五(6-1-8)旋转，传动轴五(6-1-8)带动齿轮三(6-1-7)旋转，齿轮三(6-1-7)通过与齿轮四(6-1-10)的啮合带动齿轮四(6-1-10)旋转；球面齿轮(3)左侧与齿轮二(4-4-9)啮合，球面齿轮(3)右侧与齿轮四(6-1-10)啮合，通过左侧调整机构(4)的齿轮二(4-4-9)和右侧调整机构(6)的齿轮四(6-1-10)带动球面齿轮(3)旋转，球面齿轮(3)带动柔性针(2)弯曲至合适位姿，实现多角度入针。

2.根据权利要求1所述的一种基于球面齿轮的多角度柔性针穿刺装置，其特征在于，所述的球面齿轮座(5)包括：球面齿轮上盖(5-1)、球面齿轮下底座(5-2)；球面齿轮上盖(5-1)整体为长方体，中间挖有半球形凹槽，四周设有凹型通槽，四个凸起立柱上各设有圆形通孔，球面齿轮下底座(5-2)整体为长方体，中间挖有半球形凹槽，四周设有凹型通槽，四个凸起立柱上设有螺纹孔，底部四周设有长方形法兰，法兰上设有圆形通孔；球面齿轮上盖(5-1)通过螺钉固定在球面齿轮下底座(5-2)上；所述的支架一(4-4-4)，支架一(4-4-4)整体为L型，L型竖板前端上设有两个轴承孔，L型底板设有半圆形凹槽，在平行于L型底板方向设有五个通孔，其中两个位于L型竖板上，两个位于L型底板的半圆形凹槽两侧，一个位于L型底板的半圆形凹槽中心，支架一(4-4-4)、支架二(4-4-6)、支架三(6-1-4)、支架四(6-1-5)结构相同。