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摘 要

医院用敖普刀是放射治疗癌症的重要手段，需要在控制系统中精确定位，以便实时对准病人癌细胞病灶。因此，需要设计一种能够在病床旁精确控制敖普刀的机械手，该机械手必须具有至少三个空间自由度，才能对病人病灶的任何部位都能够照顾到。

本设备属于精密医疗设备，需要精确的传动和定位。因此，在设计过程中，选用滚珠丝杠和直线导轨。这种螺杆传动稳定、灵敏度高，但螺杆不能自锁，可考虑采用步进电机实现自锁。滚珠导轨运动灵敏，动摩擦系数差异很小，基本上不会出现爬行，导轨的导向精度相对较低。

敖普刀属精密医疗器械，其内部的升降装置和装探射头的平移装置(包括装在该平移轴上的摆动器件)，如果采用传统的机械传动装置较难达到精密传动、精确定位的要求，故采用数控的设计方法对其进行设计，利用数控精度高的优点达到对该医疗器械运动精确的要求。

关键词：机械手；步进电机；放射治疗

Design of Aop knife manipulator

Abstract

Aop knife used in hospital is an important means of radiotherapy for cancer, and it is necessary to locate it accurately in the control system in order to target the cancer cell focus in real time. Therefore, it is necessary to design a manipulator that can accurately control the Aop knife around the hospital bed. The manipulator must have at least three spatial degrees of freedom in order to be able to take care of any part of the patient"s focus. The equipment is a precision medical device, requires precise transmission, precise positioning; Aop knife movement to a certain position must be self-locking. The screw drive is stable and the sensitivity is high, but the screw can not be self-locked, and step motor is considered to be used to realize self-locking. Ball guide movement is sensitive, dynamic friction factor difference is very small, basically does not appear crawling, guide accuracy is more. The Aop knife is a precision medical device, its internal lifting device and the translation device of the probe head (including the swinging device installed on the translation shaft), if the traditional mechanical transmission device is difficult to meet the precision transmission, precise positioning requirements, Therefore, the numerical control design method is adopted to design the medical device, and the precision of the medical device is achieved by using the advantage of high numerical control precision.

Keywords:Robot,stepping motor,radiotherapy

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 引 言 1

1.1放射治疗设备的发展过程与技术 1

1.2国内外机械手臂研究现况 2

1.3本次课题设计的研究内容和意义 3

第二章 本课题方案的可行性分析 5

2.1本课题研究的主要目的 5

2.2课题的设计方案、设计方法与设计步骤 5

2.3对课题进行了哪些改进或者进行了哪些重新设计 5

2.4本次设计的问题和难点有哪些 6

2.5本课题的创新点 6

第三章“敖普刀机械手设计题目”装配图与零件图的设计 7

3.1三维装配设计过程 7

3.2二维的装配图的设计过程 9

3.3装配图中主要薄弱环节的确定与计算，轴承寿命的计算 14

第四章 主要标准件外购件的选择 18

4.1课题中用到的主要标准件与外购件 18

第五章 结束语 20

致 谢 21

参考文献 22

第一章 引 言

1.1放射治疗设备的发展过程与技术

1.1.1放射治疗的概念

放射治疗是利用高能辐射破坏DNA，癌细胞失去分裂和复制能力，达到减少和消除肿瘤组织的目的。射线主要是由放射性核素产生的α、β、γ射线，由X射线治疗机和各种加速器产生的不同能量的X射线，以及由放射性核素产生的X射线。

放射治疗是恶性肿瘤三大治疗方法之一，虽然仅有几十年的历史，但其发展还是比较迅速的。根据国内外文献表明，大约超过一半的恶性肿瘤患者需要进行放射治疗。1973年，在北京、上海、广州和杭州四家癌症医院的治疗人数中，超过一半的病人在患病过程中接受了放射治疗。近十年来，随着科技的进步与发展，放射治疗飞速发展。

1.1.2放射治疗设备发展历史

放射治疗是一种通过人工或自然辐射治疗病人或其他病变的现代放射疗法。人造射线是由各种人工射线装置或设备产生的辐射；天然射线是由天然放射性核素发射的射线。放射治疗设备是随着辐射的发现和应用而发展起来的一种现代医疗设备。与以往的外科治疗不同，放射治疗是一种无创治疗。因此，照射位置、照射角度、照射野形状和损伤部位的选择尤为重要。常规放射治疗的定位是在模拟定位仪上使用X射线透视来寻找并确定病灶的所在具体位置，并用X射线透视法对其进行位置标记。最后在放射治疗机上开始放射治疗。这种常规定位方式会产生较大的位置误差，极大的影响患者的疗效。在研究和开发各种类型放射治疗设备的同时，如何提高和确定病人病灶的精确位置，成为现在放射治疗设备的主要研究发展方向。

图1.1敖普刀机械手

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