專利名稱：虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)訓練設(shè)備，更特別地說，是指一種用于虛擬現(xiàn)
實系統(tǒng)的牙科手術(shù)觸感支點平臺。
背景技術(shù)：
參見圖6所示，醫(yī)生對牙科病人就醫(yī)時， 一般是按照時鐘的7點、9點、10點和12
點的位置關(guān)系進行手術(shù)的，這四個鐘點的分布也稱為醫(yī)生的第一椅位、第二椅位、第三椅位
和第四椅位。第一椅位是時鐘的7點、第二椅位是時鐘的9點、第三椅位是時鐘的10點和
第四椅位是時鐘的12點。醫(yī)生在進行手術(shù)時，醫(yī)生需要用手對牙齒病人頭部進行擺動、俯
仰以及水平角度的調(diào)整，對于這三個姿態(tài)調(diào)整的好壞是憑借醫(yī)生的經(jīng)驗。 在虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)的操作過程中，為再現(xiàn)操作過程中真實的觸(力)覺感受，需
要保證對醫(yī)生手腕和手掌進行可靠支撐，需研制合乎牙科手術(shù)運動空間和姿態(tài)要求的手臂
支撐平臺，并需要研究支撐架設(shè)計參數(shù)對于手臂剛度和手指工作空間的影響。 為了研制支持雙手力反饋的樣機系統(tǒng)，需要基于人機功效學和人體觸覺運動規(guī)
律，開發(fā)滿足觸(力)覺臨床感受的體位和坐姿保持子系統(tǒng)，增加類似仿頭模的支撐框架，
為受訓人員提供手腕和手掌的支撐環(huán)境，滿足精密觸覺感受對于微小尺度和精密動作訓練
的要求?；诓煌藱C交互需求的觸覺設(shè)備選取標準(構(gòu)形、工作空間、虛擬剛度等)，研究
與觸覺設(shè)備無干涉的支點平臺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺，該平臺能夠為虛 擬現(xiàn)實牙科手術(shù)的操作過程提供合適的支撐點。通過操作者手指牽引移動上/下牙模組件 中的滑動件，能夠方便快捷的尋找到支撐點，并可靠鎖定；同時該平臺可滿足醫(yī)生相對于病 人的椅位位置調(diào)整(從7點位至12點位的連續(xù)調(diào)整)、病人頭部的俯仰角度調(diào)整(抬頭、低 頭)、病人頭部的擺動角度調(diào)整(向左、向右擺動)等手術(shù)操作要求。在本發(fā)明的平臺中通 過俯仰驅(qū)動組件和擺動驅(qū)動組件實現(xiàn)了牙模的俯仰和擺動角度調(diào)整；通過椅位驅(qū)動組件實 現(xiàn)了醫(yī)生相對于病人的椅位的調(diào)整。本發(fā)明的平臺能夠滿足不同類型的牙科手術(shù)，以及對 每一顆牙齒操作時，提供便捷而且穩(wěn)定的支點。 本發(fā)明設(shè)計的虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺包括有牙模組件1、俯仰驅(qū)動 組件2、擺動驅(qū)動組件3和椅位驅(qū)動組件5，椅位驅(qū)動組件5與安裝臺4裝配在一起上。安 裝臺4支撐起整個虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺。牙模組件1安裝在俯仰驅(qū)動組件 2和擺動驅(qū)動組件3的上部，俯仰驅(qū)動組件2和擺動驅(qū)動組件3安裝在椅位驅(qū)動組件5的上 部。 本發(fā)明虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺的優(yōu)點 ①將牙模組件1設(shè)計成與人體口腔相近似的形狀，有利于訓練者在虛擬環(huán)境(計 算機系統(tǒng))中掌握牙科醫(yī)生在進行現(xiàn)實牙科手術(shù)中的技能。
②設(shè)計的俯仰驅(qū)動組件2、擺動驅(qū)動組件3和椅位驅(qū)動組件5是按照醫(yī)生對牙科病
人在就醫(yī)時的椅位進行驅(qū)動與被驅(qū)動的設(shè)計。通過這三個驅(qū)動組件的配合，使得訓練者可
以在虛擬環(huán)境(計算機系統(tǒng))中掌握牙齒病人所處就醫(yī)位置的各姿態(tài)調(diào)整。 ③通過牙模組件1中的上/下指環(huán)作為支撐點，使得訓練者在虛擬環(huán)境(計算機
系統(tǒng))中通過手指與指環(huán)的接觸，感受實際操作中應該尋找的支撐點位置。 ④在俯仰驅(qū)動組件2和擺動驅(qū)動組件3中，運用絲杠與滑塊的配合、以及軸承組與
滑塊的連接進行牙模組件1姿態(tài)的調(diào)整，不但實現(xiàn)了微位移的調(diào)節(jié)，而且更加符合牙齒病
人在就醫(yī)時的各種位置狀態(tài)。


圖1是本發(fā)明的牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺的結(jié)構(gòu)。 圖1A是未裝配安裝臺時的牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺的結(jié)構(gòu)。 圖2是本發(fā)明的俯仰驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)圖。 圖2-1是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的三個軸承組件的安裝位置示意圖。 圖2A是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的絲杠驅(qū)動部分的分觖圖。 圖3是本發(fā)明的擺動驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)圖。 圖3-1是本發(fā)明擺動驅(qū)動組件中的三個軸承組件的安裝位置示意圖。 圖3A是本發(fā)明擺動驅(qū)動組件中的絲杠驅(qū)動部分的分觖圖。 圖3B是本發(fā)明擺動驅(qū)動組件中的第六軸承組件的結(jié)構(gòu)圖。 圖3C是本發(fā)明擺動驅(qū)動組件中的第六軸承組件的分解圖。 圖4是本發(fā)明的俯仰驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)圖。 圖4A是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的上牙模組件的結(jié)構(gòu)圖。 圖4B是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的上套管的結(jié)構(gòu)圖。 圖4C是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的上指環(huán)的結(jié)構(gòu)圖。 圖4D是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的上滑塊的結(jié)構(gòu)圖。 圖4E是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的兩個導向軸承的結(jié)構(gòu)圖。 圖4F是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的下牙模組件的結(jié)構(gòu)圖。 圖4G是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的下套管的結(jié)構(gòu)圖。 圖4H是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的下指環(huán)的結(jié)構(gòu)圖。 圖41是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的下滑塊的結(jié)構(gòu)圖。 圖4J是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的另兩個導向軸承的結(jié)構(gòu)圖。 圖4K是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的第一軸承組的結(jié)構(gòu)圖。 圖4L是本發(fā)明俯仰驅(qū)動組件中的第一軸承組的分解圖。 圖5是本發(fā)明的椅位驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)圖。 圖5A是本發(fā)明椅位驅(qū)動組件中法蘭的另一視角結(jié)構(gòu)圖。 圖6是醫(yī)生對病人在進行牙齒就醫(yī)時的椅位布局示意圖。 圖中 1.牙模組件 11.牙模型基架 111.上牙床 112.下牙
床113.U形架 12.上牙模組件121.上指環(huán) 1211.指環(huán)通孔1212.上擋塊
1213.上活塞 1214.定位銷122.上套管 1221. G通孔 1222. A連接板1223.圓柱 123.上滑±央 1231. H通孔 1232. A導柱1233. B導
柱1234. B連接板 124.上牙模導軌 1241.定位孔 1242.上滑道 125.
A導向軸承126.B導向軸承 13.下牙模組件 131.下指環(huán)1311.指環(huán)通
孔 1312.下?lián)鯄K1313.下活塞 1314.定位銷 132.下套管 1321. I通
孔1322. C連接板1323.圓柱 133.下滑塊 1331. J通孔 1332. C
導柱1333. D導柱1334. D連接板 134.下牙模導軌1341.定位孔 1342.
下滑道 135. C導向軸承136.D導向軸承 14.第一軸承組 141.A方形軸承
1411. A連接頭 1412. B連接頭1413.方形連接塊 142. A軸承安裝座 1421. I軸承 孔143.B軸承安裝座 1431. J軸承孔 144.A連接件 145. I滾珠軸承146. J滾
珠軸承 2.俯仰驅(qū)動組件 21.A絲杠座 21A.A滾珠軸承 21B.B滾珠軸承
21C. C滾珠軸承211.上連板 211A.A軸承孔 211B. B軸承孔 212.下連
板212A. C軸承孔 213.中連板 213A.A通孔 213B. B通孔 22. A
絲杠221.絲杠段 222.光滑段 23.A電機 231.輸出軸 232.
A聯(lián)軸器233.A轉(zhuǎn)動軸 24.A傳動帶 25. A滑塊 251.A螺紋孔
252.連接板面26.第二軸承組 27.第三軸承組 28.安裝板3.擺動驅(qū)動組件
31. B絲杠座 31A. D滾珠軸承31B. E滾珠軸承 31C. F滾珠軸承311.上連板
311A. D軸承孔 311B. E軸承孔312.下連板 312A. F軸承孔313.中連
板 313A. D通孔 313B. E通孔 32. B絲杠 321.絲杠段322.光
滑段 33.B電機 331.輸出軸 332.B聯(lián)軸器 333.B轉(zhuǎn)動軸34.B
傳動帶 35.B滑塊 351.B螺紋孔 352.連接板面 36.第四軸承
組37.第五軸承組38.第六軸承組 381.B方形軸承3811.A連接頭 3812.
B連接頭3813.方形連接塊 382. C軸承安裝座 3821. G軸承孔383. D軸承安裝座 3831. H軸承孔 384.B連接件 385. G滾珠軸承386. H滾珠軸承 4.安裝板
5.椅位驅(qū)動組件51.椅位調(diào)整轉(zhuǎn)盤511.轉(zhuǎn)動軸 52.電機座 521.底板
522.A支撐臂523.B支撐臂53.C電機 54.法蘭 541.第一臺
階542.第二臺階55.軸承擋圈 56.推力角接觸球軸承
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。 本發(fā)明是一種虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺，該平臺包括有牙模組件1、俯 仰驅(qū)動組件2、擺動驅(qū)動組件3和椅位驅(qū)動組件5，椅位驅(qū)動組件5與安裝臺4裝配在一起 上。 在本發(fā)明中，安裝臺4可以是一張桌子，也可以是一個連接板，主要用于支撐起本 發(fā)明的虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺。 在本發(fā)明中，牙模組件1的結(jié)構(gòu)設(shè)計是符合人體口腔內(nèi)部的生理結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，俯仰驅(qū)動組件2、擺動驅(qū)動組件3和椅位驅(qū)動組件5是嚴格按照醫(yī)生 對病人在進行牙齒就醫(yī)時的四個椅位設(shè)計的。俯仰驅(qū)動組件2和擺動驅(qū)動組件3能夠?qū)崿F(xiàn) 牙模組件1的俯仰和擺動角度調(diào)整；椅位驅(qū)動組件5能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)生相對于病人的椅位的調(diào)整。
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( — )牙模組件1 參見圖1、圖1A、圖4、圖4A 圖4L所示，牙模組件1包括有牙模基架11、上牙模 組件12、下牙模組件13和第一軸承組14 ;其中，上牙模組件12與下牙模組件13的結(jié)構(gòu)相 同。 牙模基架11由上牙床111、下牙床112和U形架113構(gòu)成，U形架113的兩端分別 安裝有上牙床111和下牙床112 ;上牙床111上安裝有上牙模組件12，且上牙模組件12與 上牙床111的接合處形成有上滑道1242 ;下牙床112上安裝有下牙模組件13，且下牙模組 件13與下牙床112的接合處形成有下滑道1342 ;下牙床112的底部前端安裝有第一軸承 組14。在本發(fā)明中，牙?；?1是用于支撐起上牙模組件12和下牙模組件13。牙模基架 11的結(jié)構(gòu)是類似于人向上抬頭時的后腦與頸椎的狀態(tài)。 上牙模組件12是按照人的上牙生理結(jié)構(gòu)的形狀進行設(shè)計的，訓練者通過手指插
入上指環(huán)121的通孔內(nèi)，牽引滑塊和導向軸承在上牙模導軌124上移動時，能夠找到在現(xiàn)
實牙科手術(shù)中病人躺在手術(shù)床上的相符合的位置，而該位置正是病牙所在的較佳支撐點位
置，同時在以某一顆牙為支點時又可以避免操作設(shè)備與其他牙齒相干涉的問題。 上牙模組件12包括有上指環(huán)121、上套管122、上滑塊123、上牙模導軌124、 A導
向軸承125和B導向軸承126，上指環(huán)121、上套管122、上滑塊123、A導向軸承125和B導
向軸承126形成上牙?；瑒蛹?，上牙模滑動件通過A導向軸承125與B導向軸承126在上
牙模導軌124上的滑動，從而實現(xiàn)了上指環(huán)121在上牙模導軌124上的不同位置的移動和裝配。 上指環(huán)121上設(shè)有上指環(huán)通孔1211、上擋塊1212、上活塞1213和定位銷1214 ;上 指環(huán)通孔1211 —方面用于放置訓練者的手指，另一方面用于訓練者提起或下插，提起的目 的能夠使上指環(huán)121的定位銷1214離開上牙模導軌124上設(shè)有的定位孔1241，下插的目 的能夠使上指環(huán)121的定位銷1214插入上牙模導軌124上的定位孔1241 ;上指環(huán)121的 上擋塊1212與上活塞1213之間套接有上套管122，上指環(huán)121的定位銷1214穿過上活塞 1213的通孔1231后，安裝在上牙模導軌124的定位孔1241中。 上套管122上設(shè)有圓柱1223和A連接板1221，A連接板1221設(shè)在圓柱1223的下 端，上套管122的中心設(shè)有A通孔1221 ;上套管122利用A通孔1221與上指環(huán)121的套接， 從而實現(xiàn)了上套管122與上指環(huán)121的連接；A連接板1221的底部粘接在上滑塊123的B 連接板1234上，從而實現(xiàn)了上套管122與上滑塊123的連接。 上滑塊123上設(shè)有B連接板1234、A導柱1232、B導柱1233，B連接板1234的中心 設(shè)有B通孔1231， A導柱1232與B導柱1233安裝在B連接板1234的底部兩側(cè)；B通孔1231 用于上指環(huán)121的定位銷1214穿過；A導柱1232上安裝有A導向軸承125，B導柱1233上 安裝有B導向軸承126 ;A導向軸承125與B導向軸承126能夠在上牙模導軌124的上滑道 1242的兩側(cè)滑動。 由于上牙模導軌124的截面為倒凸字構(gòu)形，因此，上牙模導軌124的底部為A導向 軸承125與B導向軸承126的上滑道1242，上牙模導軌124的上板面上設(shè)有定位孔1241， 該定位孔1241用于放置上指環(huán)121的定位銷1214。 A導向軸承125和B導向軸承126的一端安裝在上滑塊123的底部。 下牙模組件13是按照人的下牙生理結(jié)構(gòu)的形狀進行設(shè)計的，訓練者通過手指插入下指環(huán)131的通孔內(nèi)，牽引滑塊和導向軸承在下牙模導軌134上移動時，能夠找到在現(xiàn)
實牙科手術(shù)中病人躺在手術(shù)床上的相符合的位置，而該位置正是病牙所在的較佳支撐點位
置，同時在以某一顆牙為支點時又可以避免操作設(shè)備與其他牙齒相干涉的問題。 下牙模組件13包括有下指環(huán)131、下套管132、下滑塊133、下牙模導軌134、 C導
向軸承135和D導向軸承136，下指環(huán)131、下套管132、下滑塊133、C導向軸承135和D導
向軸承136形成下牙?；瑒蛹?，下牙模滑動件通過C導向軸承135與D導向軸承136在下
牙模導軌134上的滑動，從而實現(xiàn)了下指環(huán)131在下牙模導軌134上的不同位置的移動和裝配。 上指環(huán)131上設(shè)有下指環(huán)通孔1311、下?lián)鯄K1312、下活塞1313和定位銷1314 ;下指環(huán)通孔1311 —方面用于放置訓練者的手指，另一方面用于訓練者提起或下插，提起的目的能夠使下指環(huán)131的定位銷1314離開下牙模導軌134上設(shè)有的定位孔1341，下插的目的能夠使下指環(huán)131的定位銷1314插入上牙模導軌134上的定位孔1341 ;下指環(huán)131的下?lián)鯄K1312與下活塞1313之間套接有下套管132，下指環(huán)131的定位銷1314穿過下活塞1313的通孔1331后，安裝在下牙模導軌134的定位孔1341中。 下套管132上設(shè)有圓柱1323和C連接板1321， C連接板1321設(shè)在圓柱1323的下端，下套管132的中心設(shè)有C通孔1321 ;下套管132利用C通孔1321與下指環(huán)131的套接，從而實現(xiàn)了下套管132與下指環(huán)131的連接；C連接板1321的底部粘接在下滑塊133的D連接板1334上，從而實現(xiàn)了下套管132與下滑塊133的連接。 下滑塊133上設(shè)有D連接板1334、C導柱1332、D導柱1333，D連接板1334的中心設(shè)有D通孔1331， C導柱1332與D導柱1333安裝在D連接板1334的底部兩側(cè)；D通孔1331用于下指環(huán)131的定位銷1314穿過；C導柱1332上安裝有C導向軸承135，D導柱1333上安裝有D導向軸承136 ;C導向軸承135與D導向軸承136能夠在下牙模導軌134的下滑道1342的兩側(cè)滑動。 由于下牙模導軌134的截面為倒凸字構(gòu)形，因此，下牙模導軌134的底部為C導向軸承135與D導向軸承136的下滑道1342，下牙模導軌134的上板面上設(shè)有定位孔1341，該定位孔1341用于放置下指環(huán)131的定位銷1314。 C導向軸承135和D導向軸承136的一端安裝在下滑塊133的底部。第一軸承組14包括有A方形軸承141 、A軸承座142、B軸承座143、A連接件144、
I滾珠軸承145和J滾珠軸承146 ; A軸承座142上設(shè)有I軸承孔1421，該I軸承孔1421內(nèi)用于放置I滾珠軸承145 ;
B軸承座143上設(shè)有J軸承孔1431，該J軸承孔1431內(nèi)用于放置J滾珠軸承146 ;
A方形軸承141的A連接頭1411上安裝有I滾珠軸承145， A方形軸承141的B連接頭1412上安裝有J滾珠軸承146 ;1滾珠軸承145安裝在A軸承座142的I軸承孔1421內(nèi)，J滾珠軸承146安裝在B軸承座143的J軸承孔1431內(nèi)；A方形軸承141的方形塊連接1413上安裝有A連接件144; A連接件144安裝在下牙床112的底部前端。[ooee] ( 二 )俯仰驅(qū)動組件2 參見圖2、圖2A所示，俯仰驅(qū)動組件2包括有A絲杠座21、 A絲杠22、 A電機23、 A傳送帶24、 A滑塊25、第二軸承組26、第三軸承組27和安裝板28。
在本發(fā)明中，第二軸承組26、第三軸承組27與第一軸承組14的結(jié)構(gòu)相同。
在本發(fā)明中，第二軸承組26和第三軸承組27安裝在安裝板28上。第一軸承組14、第二軸承組26和第三軸承組27呈現(xiàn)三角形的安裝關(guān)系，參見圖2-1所示。第一軸承組14、第二軸承組26和第三軸承組27在初始安裝時的三角形關(guān)系如圖中的實線，其初始角度記為a ， a = 14度。當下牙床112 (牙模組件1)在A滑塊25 (俯仰驅(qū)動組件2)運動的牽引下作俯仰運動時(圖中虛線)，牙模組件1能夠?qū)崿F(xiàn)俯仰的角度記為P ， P = 15度。牙模組件1在俯仰驅(qū)動組件2的牽引下所作的俯仰運動是因為第一軸承組件14上的連接件與下牙床112底部的安裝關(guān)系。 A絲杠座21的上連接板211上設(shè)有A軸承孔211A和B軸承孔21 IB， A軸承孔211A內(nèi)安裝有A滾珠軸承21A， B軸承孔21 IB內(nèi)安裝有B滾珠軸承2 IB ;A絲杠座21的中連接板213上設(shè)有A通孔213A和B通孔213B， A通孔213A用于A絲杠22穿過，且在其孔內(nèi)運動，B通孔213B內(nèi)安裝有A聯(lián)軸器232 ;
A絲杠座21的下連接板212上設(shè)有C軸承孔212A， C軸承孔212A安裝有C滾珠軸承21C。 A滑塊25上設(shè)有A螺紋孔251和連接板面252， A螺紋孔251用于A絲杠22穿過，且在其孔內(nèi)運動，連接板面252上安裝有第一軸承組14的連接件。 A電機23的電機殼安裝在A絲杠座21的中連接板213的A通孔213A處，A電機23的輸出軸231上鍵合連接有A聯(lián)軸器232的一端，A聯(lián)軸器232的另一端連接在A轉(zhuǎn)動軸233的一端上，A轉(zhuǎn)動軸233的另一端連接在A滾珠軸承21A的通孔內(nèi)。
A絲杠22的上端安裝在B滾珠軸承2IB的通孔內(nèi)，A絲杠22的上端安裝在C滾珠軸承21C的通孔內(nèi)，A絲杠22的絲杠段221置于A絲杠座21的中連板213與下連板212之間，A絲杠22的光滑段222上套接有A傳送帶24。 A傳送帶24的一端套接在A轉(zhuǎn)動軸233上，A傳送帶24的另一端套接在A絲杠22的光滑段222上。 俯仰驅(qū)動組件2的運動關(guān)系 A電機23帶動A轉(zhuǎn)動軸233轉(zhuǎn)動的同時，A傳送帶24將隨A轉(zhuǎn)動軸233的轉(zhuǎn)動而運動，由于A傳送帶24的兩端分別套接在A轉(zhuǎn)動軸233和A絲杠22的絲杠段221上，進而A絲杠22轉(zhuǎn)動；在A絲杠22在轉(zhuǎn)動的條件下，A滑塊25在A絲杠22的光滑段222上上下平移，使得與A滑塊25安裝在一起的第一軸承組14向上或向下運動，從而使牙模組件1實現(xiàn)俯仰運動。(三)擺動驅(qū)動組件3 參見圖3、圖3A、圖3B、圖3C所示，擺動驅(qū)動組件3包括有B絲杠座31、B絲杠32、B電機33、 B傳送帶34、 B滑塊35、第四軸承組36、第五軸承組37和第六軸承組38。
在本發(fā)明中，第二軸承組26、第三軸承組27、第四軸承組36和第五軸承組37與第一軸承組14的結(jié)構(gòu)相同。 在本發(fā)明中，第五軸承組37和第六軸承組38安裝在椅位調(diào)整轉(zhuǎn)盤51上。第四軸承組36安裝在安裝板28的底部。第四軸承組36、第五軸承組37和第六軸承組38呈現(xiàn)三角形的安裝關(guān)系，參見圖3-1所示。第四軸承組36、第五軸承組37和第六軸承組38在初始安裝時的三角形關(guān)系如圖中實線，當安裝板28在B滑塊35運動的牽引下作左右擺動時(圖中虛線)，向左擺動角度記為e， e = io度，向右擺動角度記為Y， Y =10度。擺動
驅(qū)動組件3中的第四軸承組36上的連接件安裝在俯仰驅(qū)動組件2中的安裝板28的底部，牙模組件1中的第一軸承組14上的連接件安裝在俯仰驅(qū)動組件2中的滑塊上，從而實現(xiàn)了在牙模組件1在擺動驅(qū)動組件3的牽引下所作的左右10度擺動。 B絲杠座31的上連接板311上設(shè)有D軸承孔311A和E軸承孔311B， D軸承孔311A內(nèi)安裝有D滾珠軸承31A， E軸承孔31 IB內(nèi)安裝有E滾珠軸承3 IB ;B絲杠座31的中連接板313上設(shè)有D通孔313A和E通孔313B，D通孔313A用于B絲杠32穿過，且在其孔內(nèi)運動，E通孔313B內(nèi)安裝有B聯(lián)軸器332 ;
B絲杠座31的下連接板312上設(shè)有F軸承孔312A， F軸承孔312A安裝有F滾珠軸承31C。 B滑塊35上設(shè)有B螺紋孔351和連接板面352，B螺紋孔351用于B絲杠32穿過，且在其孔內(nèi)運動，連接板面352上安裝有第四軸承組36的連接件。 B電機33的電機殼安裝在B絲杠座31的中連接板313的D通孔313A處，B電機33的輸出軸331上鍵合連接有B聯(lián)軸器332的一端，B聯(lián)軸器332的另一端連接在B轉(zhuǎn)動軸333的一端上，B轉(zhuǎn)動軸333的另一端連接在D滾珠軸承31A的通孔內(nèi)。
B絲杠32的上端安裝在E滾珠軸承3IB的通孔內(nèi)，B絲杠32的上端安裝在F滾珠軸承31C的通孔內(nèi)，B絲杠32的絲杠段321置于B絲杠座31的中連板313與下連板312之間，B絲杠32的光滑段322上套接有B傳送帶34。 B傳送帶34的一端套接在B轉(zhuǎn)動軸333上，B傳送帶34的另一端套接在B絲杠32
的光滑段322上。 第六軸承組38 : 第六軸承組38包括有B方形軸承381 、C軸承座382、D軸承座383、B連接件384、G滾珠軸承385和H滾珠軸承386 ; C軸承座382上設(shè)有G軸承孔3821，該G軸承孔3821內(nèi)用于放置G滾珠軸承385 ;
D軸承座383上設(shè)有H軸承孔3831 ，該H軸承孔3831內(nèi)用于放置H滾珠軸承386 ;
B方形軸承381的A連接頭3811上安裝有G滾珠軸承385， A方形軸承381的B連接頭3812上安裝有H滾珠軸承386 ;G滾珠軸承385安裝在C軸承座382的G軸承孔3821內(nèi)，H滾珠軸承386安裝在D軸承座383的H軸承孔3831內(nèi)；B方形軸承381的方形塊連接3813上安裝有B連接件384 ;
B連接件384安裝在安裝板28的底部。
擺動驅(qū)動組件3的運動關(guān)系 B電機33帶動B轉(zhuǎn)動軸333轉(zhuǎn)動的同時，B傳送帶34將隨B轉(zhuǎn)動軸333的轉(zhuǎn)動而運動，由于B傳送帶34的兩端分別套接在B轉(zhuǎn)動軸333和B絲杠32的絲杠段321上，進而B絲杠32轉(zhuǎn)動；在B絲杠32在轉(zhuǎn)動的條件下，B滑塊35在B絲杠32的光滑段322上上下平移，使得與B滑塊35安裝在一起的第四軸承組36向上或向下運動，從而使牙模組件1實現(xiàn)水平擺動。(四)椅位驅(qū)動組件5 參見圖5、圖5A所示，椅位驅(qū)動組件5包括有椅位調(diào)整轉(zhuǎn)盤51、電機座52、 C電機53、法蘭54、軸承擋圈55和推力角接觸球軸承56。
11
椅位調(diào)整轉(zhuǎn)盤51的底部中心設(shè)有轉(zhuǎn)動軸511，轉(zhuǎn)動軸511的端部順次穿過軸承擋圈55、推力角接觸球軸承56和法蘭54后套接在C電機53的輸出軸上。椅位調(diào)整轉(zhuǎn)盤51的上板面上安裝有第五軸承組37和第六軸承組38 法蘭54的內(nèi)腔中設(shè)有第一臺階541和第二臺階542，第一臺階541與第二臺階542
之間放置的是推力角接觸球軸承56，第二臺階542上放置的是軸承擋圈55。 電機座52為U形結(jié)構(gòu)，電機座52上設(shè)有底板521，底板521的中心設(shè)有一通孔，該
通孔用于C電機53的輸出軸穿過；電機座52上設(shè)有A支撐臂521和B支撐臂523， A支撐
臂521和B支撐臂523安裝在安裝臺4的底部。 C電機53的機殼安裝在電機座52的底板521上。 法蘭54安裝在安裝臺4的底部。 本發(fā)明的平臺通過椅位驅(qū)動組件5中的C電機53驅(qū)動，使得擺動驅(qū)動組件3可以相對椅位調(diào)整轉(zhuǎn)盤51水平轉(zhuǎn)動360度，滿足了醫(yī)生相對于病人水平相對位置的變化。通過擺動驅(qū)動組件3中的B電機33驅(qū)動，使得俯仰驅(qū)動組件2能相對于擺動驅(qū)動組件3作± 10度的水平擺動，實現(xiàn)了病人頭部的左右擺動。通過俯仰驅(qū)動組件2中的A電機23驅(qū)動，使得牙模組件1作相對于俯仰驅(qū)動組件2的0 15度的俯仰運動，實現(xiàn)了病人頭部的上下俯仰。在牙模組件l中，隨著滑塊指環(huán)定位銷從定位孔中拔出，滑塊可以在滑軌上自由滑動，當滑塊指環(huán)定位銷插入定位孔時，指環(huán)位置固定，滿足了醫(yī)生尋找不同之點的要求。通過這些運動可使在運用力視覺融合顯示硬件平臺進行有力反饋的虛擬現(xiàn)實的口腔操作時，找到需要的穩(wěn)定支點。
權(quán)利要求
一種虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺，其特征在于該平臺包括有牙模組件(1)、俯仰驅(qū)動組件(2)、擺動驅(qū)動組件(3)和椅位驅(qū)動組件(5)；牙模組件(1)包括有牙?；?11)、上牙模組件(12)、下牙模組件(13)、第一軸承組(14)；其中，上牙模組件(12)與下牙模組件(13)的結(jié)構(gòu)相同；牙?；?11)由上牙床(111)、下牙床(112)和U形架(113)構(gòu)成，U形架(113)的兩端上分別安裝有上牙床(111)和下牙床(112)；上牙床(111)上安裝有上牙模組件(12)，且上牙模組件(12)與上牙床(111)的接合處形成有上滑道(1242)；下牙床(112)上安裝有下牙模組件(13)，且下牙模組件(13)與下牙床(112)的接合處形成有下滑道(1342)；下牙床(112)的底部前端安裝有第一軸承組(14)；上牙模組件(12)包括有上指環(huán)(121)、上套管(122)、上滑塊(123)、上牙模導軌(124)、A導向軸承(125)和B導向軸承(126)，上指環(huán)(121)、上套管(122)、上滑塊(123)、A導向軸承(125)和B導向軸承(126)形成上牙?；瑒蛹簧涎滥；瑒蛹ㄟ^A導向軸承(125)與B導向軸承(126)在上牙模導軌(124)上的滑動；上指環(huán)(121)上設(shè)有上指環(huán)通孔(1211)、上擋塊(1212)、上活塞(1213)和定位銷(1214)；上套管(122)上設(shè)有圓柱(1223)和A連接板(1221)，A連接板(1221)設(shè)在圓柱(1223)的下端，上套管(122)的中心設(shè)有A通孔(1221)；A連接板(1221)的底部粘接在上滑塊(123)的B連接板(1234)上；上滑塊(123)上設(shè)有B連接板(1234)、A導柱(1232)、B導柱(1233)，B連接板(1234)的中心設(shè)有B通孔(1231)，A導柱(1232)與B導柱(1233)安裝在B連接板(1234)的底部兩側(cè)；B通孔(1231)用于上指環(huán)121的定位銷(1214)穿過；A導柱(1232)上安裝有A導向軸承(125)，B導柱(1233)上安裝有B導向軸承(126)；A導向軸承(125)與B導向軸承(126)能夠在上牙模導軌(124)的上滑道(1242)的兩側(cè)滑動；上牙模導軌(124)的底部為A導向軸承(125)與B導向軸承(126)的上滑道(1242)，上牙模導軌(124)的上板面上設(shè)有定位孔(1241)，該定位孔(1241)用于放置上指環(huán)(121)的定位銷(1214)；下牙模組件(13)包括有下指環(huán)(131)、下套管(132)、下滑塊(133)、下牙模導軌(134)、C導向軸承(135)和D導向軸承(136)，下指環(huán)(131)、下套管(132)、下滑塊(133)、C導向軸承(135)和D導向軸承(136)形成下牙?；瑒蛹卵滥；瑒蛹ㄟ^C導向軸承(135)與D導向軸承(136)在下牙模導軌(134)上的滑動；下指環(huán)(131)上設(shè)有下指環(huán)通孔(1311)、下?lián)鯄K(1312)、下活塞(1313)和定位銷(1314)；下指環(huán)(131)的下?lián)鯄K(1312)與下活塞(1313)之間套接有下套管(132)，下指環(huán)(131)的定位銷(1314)穿過下活塞(1313)的通孔(1331)后，安裝在下牙模導軌(134)的定位孔(1341)中；下套管(132)上設(shè)有圓柱(1323)和C連接板(1321)，C連接板(1321)設(shè)在圓柱(1323)的下端，下套管(132)的中心設(shè)有C通孔(1321)；C連接板(1321)的底部粘接在下滑塊(133)的D連接板(1334)上；下滑塊(133)上設(shè)有D連接板(1334)、C導柱(1332)、D導柱(1333)，D連接板(1334)的中心設(shè)有D通孔(1331)，C導柱(1332)與D導柱(1333)安裝在D連接板(1334)的底部兩側(cè)；D通孔(1331)用于下指環(huán)131的定位銷(1314)穿過；C導柱(1332)上安裝有C導向軸承(135)，D導柱(1333)上安裝有D導向軸承(136)；C導向軸承(135)與D導向軸承(136)能夠在下牙模導軌(134)的下滑道(1342)的兩側(cè)滑動；下牙模導軌(134)的底部為C導向軸承(135)與D導向軸承(136)的下滑道(1342)，下牙模導軌(134)的上板面上設(shè)有定位孔(1341)，該定位孔(1341)用于放置下指環(huán)(131)的定位銷(1314)；C導向軸承(135)和D導向軸承(136)的一端安裝在下滑塊(133)的底部；第一軸承組(14)包括有A方形軸承(141)、A軸承座(142)、B軸承座(143)、A連接件(144)、I滾珠軸承(145)和J滾珠軸承(146)；A軸承座(142)上設(shè)有I軸承孔(1421)，該I軸承孔(1421)內(nèi)用于放置I滾珠軸承(145)；B軸承座(143)上設(shè)有J軸承孔(1431)，該J軸承孔(1431)內(nèi)用于放置J滾珠軸承(146)；A方形軸承(141)的A連接頭(1411)上安裝有I滾珠軸承(145)，A方形軸承(141)的B連接頭(1412)上安裝有J滾珠軸承(146)；I滾珠軸承(145)安裝在A軸承座(142)的I軸承孔(1421)內(nèi)，J滾珠軸承(146)安裝在B軸承座(143)的J軸承孔(1431)內(nèi)；A方形軸承(141)的方形塊連接(1413)上安裝有A連接件(144)；A連接件(144)安裝在下牙床(112)的底部前端；俯仰驅(qū)動組件(2)包括有A絲杠座(21)、A絲杠(22)、A電機(23)、A傳送帶(24)、A滑塊(25)、第二軸承組(26)、第三軸承組(27)和安裝板(28)；第二軸承組(26)、第三軸承組(27)與第一軸承組(14)的結(jié)構(gòu)相同；第二軸承組(26)和第三軸承組(27)安裝在安裝板(28)上；A絲杠座(21)的上連接板(211)上設(shè)有A軸承孔(211A)和B軸承孔(211B)，A軸承孔(211A)內(nèi)安裝有A滾珠軸承(21A)，B軸承孔(211B)內(nèi)安裝有B滾珠軸承(21B)；A絲杠座(21)的中連接板(213)上設(shè)有A通孔(213A)和B通孔(213B)，B通孔(213B)內(nèi)安裝有A聯(lián)軸器(232)；A絲杠座(21)的下連接板(212)上設(shè)有C軸承孔(212A)，C軸承孔(212A)安裝有C滾珠軸承(21C)；A滑塊(25)上設(shè)有A螺紋孔(251)和連接板面(252)，A螺紋孔(251)用于A絲杠(22)穿過，且在其孔內(nèi)運動，連接板面(252)上安裝有第一軸承組(14)的A連接件(144)；A電機(23)的電機殼安裝在A絲杠座(21)的中連接板(213)的A通孔(213A)處，A電機(23)的輸出軸(231)上鍵合連接有A聯(lián)軸器(232)的一端，A聯(lián)軸器(232)的另一端連接在A轉(zhuǎn)動軸(233)的一端上，A轉(zhuǎn)動軸(233)的另一端連接在A滾珠軸承(21A)的通孔內(nèi)；A絲杠(22)的上端安裝在B滾珠軸承(21B)的通孔內(nèi)，A絲杠(22)的上端安裝在C滾珠軸承(21C)的通孔內(nèi)，A絲杠(22)的絲杠段(221)置于A絲杠座(21)的中連板(213)與下連板(212)之間，A絲杠(22)的光滑段(222)上套接有A傳送帶(24)；A傳送帶(24)的一端套接在A轉(zhuǎn)動軸(233)上，A傳送帶(24)的另一端套接在A絲杠(22)的光滑段(222)上；擺動驅(qū)動組件(3)包括有B絲杠座(31)、B絲杠(32)、B電機(33)、B傳送帶(34)、B滑塊(35)、第四軸承組(36)、第五軸承組(37)和第六軸承組(38)；第四軸承組(36)、第五軸承組(37)、第六軸承組(38)與第一軸承組(14)的結(jié)構(gòu)相同；第五軸承組(37)和第六軸承組(38)安裝在圓形轉(zhuǎn)盤(51)上；第四軸承組(36)安裝在安裝板(28)的底部；B絲杠座(31)的上連接板(311)上設(shè)有D軸承孔(311A)和E軸承孔(311B)，D軸承孔(311A)內(nèi)安裝有D滾珠軸承(31A)，E軸承孔(311B)內(nèi)安裝有E滾珠軸承(31B)；B絲杠座(31)的中連接板(313)上設(shè)有D通孔(313A)和E通孔(313B)，D通孔(313A)用于B絲杠(32)穿過，且在其孔內(nèi)運動，E通孔(313B)內(nèi)安裝有B聯(lián)軸器(332)；B絲杠座(31)的下連接板(312)上設(shè)有F軸承孔(312A)，F(xiàn)軸承孔(312A)安裝有F滾珠軸承(31C)；B滑塊(35)上設(shè)有B螺紋孔(351)和連接板面(352)，B螺紋孔(351)用于B絲杠(32)穿過，且在其孔內(nèi)運動，連接板面(352)上安裝有第四軸承組(36)的連接件；B電機(33)的電機殼安裝在B絲杠座(31)的中連接板(313)的D通孔(313A)處，B電機(33)的輸出軸(331)上鍵合連接有B聯(lián)軸器(332)的一端，B聯(lián)軸器(332)的另一端連接在B轉(zhuǎn)動軸(333)的一端上，B轉(zhuǎn)動軸(333)的另一端連接在D滾珠軸承(31A)的通孔內(nèi)；B絲杠(32)的上端安裝在E滾珠軸承(31B)的通孔內(nèi)，B絲杠(32)的上端安裝在F滾珠軸承(31C)的通孔內(nèi)，B絲杠(32)的絲杠段(321)置于B絲杠座(31)的中連板(313)與下連板(312)之間，B絲杠(32)的光滑段(322)上套接有B傳送帶(34)；B傳送帶(34)的一端套接在B轉(zhuǎn)動軸(333)上，B傳送帶(34)的另一端套接在B絲杠(32)的光滑段(322)上；第六軸承組(38)包括有B方形軸承(381)、C軸承座(382)、D軸承座(383)、B連接件(384)、G滾珠軸承(385)和H滾珠軸承(386)；C軸承座(382)上設(shè)有G軸承孔(3821)，該G軸承孔(3821)內(nèi)用于放置G滾珠軸承(385)；D軸承座(383)上設(shè)有H軸承孔(3831)，該H軸承孔(3831)內(nèi)用于放置H滾珠軸承(386)；B方形軸承(381)的A連接頭(3811)上安裝有G滾珠軸承(385)，A方形軸承(381)的B連接頭(3812)上安裝有H滾珠軸承(386)；G滾珠軸承(385)安裝在C軸承座(382)的G軸承孔(3821)內(nèi)，H滾珠軸承(386)安裝在D軸承座(383)的H軸承孔(3831)內(nèi)；B方形軸承(381)的方形塊連接(3813)上安裝有B連接件(384)；B連接件(384)安裝在安裝板(28)的底部；椅位驅(qū)動組件(5)包括有圓形轉(zhuǎn)盤(51)、電機座(52)、C電機(53)、法蘭(54)、軸承擋圈(55)和推力角接觸球軸承(56)；圓形轉(zhuǎn)盤(51)的底部中心設(shè)有轉(zhuǎn)動軸(511)，轉(zhuǎn)動軸(511)的端部順次穿過軸承擋圈(55)、推力角接觸球軸承(56)和法蘭(54)后套接在C電機(53)的輸出軸上；圓形轉(zhuǎn)盤(51)的上板面上安裝有第五軸承組(37)和第六軸承組(38)；法蘭(54)的內(nèi)腔中設(shè)有第一臺階(541)和第二臺階(542)，第一臺階(541)與第二臺階(542)之間放置的是推力角接觸球軸承(56)，第二臺階(542)上放置的是軸承擋圈(55)；電機座(52)為U形結(jié)構(gòu)，電機座(52)上設(shè)有底板(521)，底板(521)的中心設(shè)有一通孔，該通孔用于C電機(53)的輸出軸穿過；電機座(52)上設(shè)有A支撐臂(521)和B支撐臂(523)，A支撐臂(521)和B支撐臂(523)安裝在安裝臺(4)的底部；C電機(53)的機殼安裝在電機座(52)的底板(521)上；法蘭(54)安裝在安裝臺(4)的底部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺，其特征在于牙模組 件(1)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是符合人體口腔內(nèi)部的生理結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺，其特征在于俯仰驅(qū) 動組件(2)、擺動驅(qū)動組件(3)和椅位驅(qū)動組件(5)是嚴格按照醫(yī)生對病人在進行牙齒就醫(yī) 時的四個椅位設(shè)計的；所述的四個椅位是指7點位、9點位、10點位和12點位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺，其特征在于俯仰驅(qū) 動組件(2)和擺動驅(qū)動組件(3)能夠?qū)崿F(xiàn)牙模組件(1)的俯仰和擺動角度調(diào)整；椅位驅(qū)動 組件(5)能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)生相對于病人的椅位的調(diào)整。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺，其特征在于上牙模 組件(12)和下牙模組件(13)是按照人的上/下牙生理結(jié)構(gòu)的形狀進行設(shè)計的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺，其特征在于第一軸承組(14)、第二軸承組(26)和第三軸承組(27)的初始俯仰角度記為14度；當牙模組件(1) 在俯仰驅(qū)動組件(2)下作俯仰運動時，牙模組件(1)能夠?qū)崿F(xiàn)俯仰的角度為15度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺，其特征在于第四軸 承組(36)、第五軸承組(37)和第六軸承組(38)在配合擺動驅(qū)動組件(3)的牽引下，從而實 現(xiàn)了牙模組件(1)的左右io度擺動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)觸感訓練支撐平臺，該平臺能夠為虛擬現(xiàn)實牙科手術(shù)的操作過程提供合適的支撐點。該平臺包括有牙模組件、俯仰驅(qū)動組件、擺動驅(qū)動組件和圓周驅(qū)動組件，椅位驅(qū)動組件與安裝臺裝配在一起。通過操作者手指牽引移動上/下牙模組件中的滑動件，能夠方便快捷的尋找到支撐點，并可靠鎖定；同時該平臺可滿足醫(yī)生相對于病人的椅位位置調(diào)整、病人頭部的俯仰角度調(diào)整、病人頭部的擺動角度調(diào)整等手術(shù)操作要求。在本發(fā)明的平臺中通過俯仰驅(qū)動組件和擺動驅(qū)動組件實現(xiàn)了牙模的俯仰和擺動角度調(diào)整；通過椅位驅(qū)動組件實現(xiàn)了醫(yī)生相對于病人的椅位的調(diào)整。本發(fā)明的平臺能夠滿足不同類型的牙科手術(shù)，以及對每一顆牙齒操作時，提供便捷而且穩(wěn)定的支點。
文檔編號G09B9/00GK101719322SQ20091024204
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者呂培軍, 張玉茹, 王黨校, 王勇, 王治翔, 陳永剛 申請人:北京航空航天大學;北京大學口腔醫(yī)學院