一種用于腫瘤放療的醫學機器人的制作方法

本發明涉及機器人領域，尤其涉及一種用于腫瘤放療的醫學機器人。

背景技術：

近年來，在各種醫學醫療領域，越來越多的開始應用機器人技術來協助醫生完成各種醫療動作，這樣不僅減少了病人的痛苦，而且有效提高了對病人病患處的治療效率，如在手術過程中，尤其涉及到內窺鏡手術，會利用隨動機器人來自動持鏡，協助醫生完成各種難度比較大的內窺鏡手術；

公開號為CN104783900的專利公開了一種隨動式鼻內鏡手術輔助機器人，可適配于不同手術床的導軌上的導軌適配器、連接于導軌適配器上且在垂直于手術床的方向上升降的自動升降機構、連接于自動升降結構末端且在平行于手術床的平面內伸縮的自動伸縮機構、連接于自動伸縮機構的末端的二自由度的RCM機構、連接于RCM機構的末端且帶動鼻內鏡進行深度進給及角度補償的自動末端調節機構，機器人在手術中代替醫生的手臂把持鼻內鏡，并可進行調整。本方案中的機器人由于末端的RCM機構只有二自由度，且只能做一些比較簡單的內鏡手術，并不適合應用到腫瘤的放療領域。而癌癥是危害人類健康的一大難題，其中消化道癌、鼻咽癌等高發腫瘤，約占腫瘤發病率的1/3。目前治療癌癥的手段大多數采用放療，放療又分為內照射和外照射，然而外照射對腫瘤周圍的正常組織誤傷范圍很廣，內照射所用的施源器不可變形且體積大，體內很多部位都無法到達，比如消化道癌、鼻咽癌等部位，因此目前需要一種多自由度，變形靈活，體積小巧，可以準確定位到達人體腔內各個部位的用于腫瘤放療的醫學機器人。

技術實現要素：

本發明旨在解決現有技術中沒有合適的用于腫瘤放療的醫學機器人的技術問題，提供一多自由度，變形靈活的用于腫瘤放療的醫學機器人。

本發明的實施例提供一種用于腫瘤放療的醫學機器人，所述醫學機器人包括升降機構，旋轉機構，推進機構及蛇形機構。

所述推進機構和所述蛇形機構設置于所述升降機構和所述旋轉機構的上方，所述升降機構用于調整所述推進機構和所述蛇形機構在豎直方向上的高度，所述旋轉機構用于調整所述推進機構和所述蛇形機構在水平方向上的角度。

所述蛇形機構的一端固定設置于所述推進機構上，所述推進機構用于在水平面內推動所述蛇形機構前后運動，所述蛇形機構的另一端設置用于固定X射線源的安裝基座。

所述蛇形機構包括多個主體模塊、多個關節模塊及一驅動控制模塊，每相鄰的兩個主體模塊通過一關節模塊相連接。

所述關節模塊包括一關節擺動臂，所述驅動控制模塊用于驅動至少一關節擺動臂相對與其相連接的前一主體模塊擺動，和/或驅動至少一關節擺動臂相對與其相連接的后一主體模塊擺動。

所述關節擺動臂與其相連接的前一主體模塊的擺動方向與該關節擺動臂與其相連接的后一主體模塊的擺動方向相互垂直。

優選地，所述醫學機器人進一步包括底盤平臺，所述升降機構包括安裝在所述底盤平臺上的套筒，位于套筒外側的升降電機及位于所述套筒內的推桿，所述升降電機驅動所述推桿沿套筒的軸向運動，所述旋轉機構固定設置在所述推桿的頂端。

優選地，所述旋轉機構包括一個盤式電機以及一個由盤式電機驅動連接的旋轉盤，所述盤式電機固定設置在所述推桿的頂端。

優選地，所述推進機構包括固定在所述旋轉盤上的殼體，位于殼體一端的推進電機，與所述推進電機驅動連接的絲杠，以及位于所述絲杠上的移動滑塊，所述絲杠貫穿所述移動滑塊，所述驅動電機驅動絲杠旋轉帶動所述移動滑塊在絲杠上滑動，所述移動滑塊的工作前端設有一個用于固定所述蛇形機構的末端夾具，所述蛇形機構的驅動控制模塊設置在所述移動滑塊的內部。

優選地，所述旋轉盤與所述殼體之間還設有“工”字形或“Z”字形支撐機構，所述旋轉盤與所述殼體分別與所述“工”字形或“Z”字形支撐機構固定連接。

優選地，所述底盤平臺下面還設有多個萬向輪，所述萬向輪上還設有用于鎖止萬向輪鎖止機構。

優選地，所述多個主體模塊包括首主體模塊、尾主體模塊及位于所述首主體模塊和尾主體模塊之間的至少一中間主體模塊。

所述首主體模塊包括第一驅動機構，所述尾主體模塊包括第二驅動機構，所述中間主體模塊包括所述第一驅動機構和所述第二驅動機構，所述驅動控制模塊控制所述第一驅動機構工作以驅動所述關節擺動臂相對與其相連接的前一主體模塊擺動，和/或控制所述第二驅動機構工作以驅動所述關節擺動臂相對與其相連接的后一主體模塊擺動。

優選地，所述關節模塊包括一個與其相鄰前一個主體模塊固定連接的頭關節和與其相鄰后一個主體模塊固定連接的尾關節；還包括第一小錐齒輪、第一大錐齒輪、第一大錐齒輪軸、第二小錐齒輪、第二大錐齒輪及第二大錐齒輪軸。

所述頭關節設有與第一驅動機構對應的第一軸承孔，第一小錐齒輪通過軸承基座安裝在所述第一軸承孔中并固定套設在第一驅動機構的驅動軸上；所述尾關節設有與第二驅動機構對應的第二軸承孔，第二小錐齒輪通過軸承基座安裝在所述第二軸承孔中并固定套設在第二驅動機構的驅動軸上。

所述關節擺動臂上設有兩個前支臂，所述頭關節上還設有兩個與前支臂相配合的頭關節支臂，所述前支臂和頭關節支臂上都設有容納所述第一大錐齒輪軸的通孔，所述關節擺動臂通過第一大錐齒輪軸與所述頭關節轉動連接，所述第一大錐齒輪固定設置在所述第一大錐齒輪軸上并與所述第一小錐齒輪傳動嚙合，所述第一小錐齒輪的動力傳遞給第一大錐齒輪并帶動關節擺動臂相對頭關節擺動。

所述關節擺動臂上還設有兩個后支臂，所述尾關節上還設有兩個與后支臂相配合的尾關節支臂，所述后支臂和尾關節支臂上也都設有容納所述第二大錐齒輪軸的通孔，所述關節擺動臂通過第二大錐齒輪軸與所述尾關節轉動連接，所述第二大錐齒輪固定設置在所述第二大錐齒輪軸上并與所述第二小錐齒輪傳動嚙合，所述第二小錐齒輪的動力傳遞給第二大錐齒輪并帶動關節擺動臂相對尾關節擺動。

優選地，所述首主體模塊及中間主體模塊上分別設有第一驅動機構安裝通孔，所述尾主體模塊及中間主體模塊上分別設有第二驅動機構安裝通孔，所述每個中間主體模塊上的第一驅動機構安裝通孔與第二驅動機構安裝通孔反向且平行設置，所述第一驅動機構安裝通孔尾部及第二驅動機構安裝通孔尾部分別設有內螺紋，第一驅動機構及第二驅動機構安裝在對應的安裝通孔內，尾部內螺紋與螺栓擰緊配合，螺栓頂緊對應的驅動機構。

優選地，所述主體模塊上還設有一個中空內腔，所述每個驅動機構安裝通孔內壁上設有連通所述通孔及所述中空內腔的出線孔，所述關節擺動臂、頭關節及尾關節上也分別設有與主體模塊上中空內腔相對應的空腔，所述每個驅動機構的電源線及控制線通過所述出線孔穿出到所述中空內腔，并穿過相應的其他主體模塊的中空內腔與關節擺動臂、頭關節及尾關節上的空腔與所述驅動控制模塊電連接。

以上技術方案中，所述用于腫瘤放療的醫學機器人的升降機構及旋轉機構，可以有效調整醫學機器人的高度和角度，能夠適應各種類型的醫療床的高度和病人的各種姿態，通過一個推進機構帶動蛇形機構工作，該蛇形機構通過一個驅動控制模塊驅動關節模塊與其相連的前一個主體模塊及與其相連的后一個主體模塊分別相對轉動，所述關節模塊在驅動控制模塊的驅動下帶動主體模塊沿著多個自由度方向擺動，因此，在用于腫瘤放療的治療中，所述蛇形機構因為具有多個自由度，因此可以靈活的進行變形，適應各種人體的腔道，可以準確定位及到達人體腔內各個部位。

附圖說明

圖1是本發明用于腫瘤放療的醫學機器人的一種實施例的結構組成示意圖；

圖2是本發明醫學機器人的底盤平臺與升降機構的裝配結構示意圖；

圖3是本發明醫學機器人的旋轉機構的結構示意圖；

圖4是本發明醫學機器人的推進機構的結構示意圖；

圖5是本發明的蛇形機構的結構組成示意圖；

圖6是本發明的蛇形機構關節模塊與主體模塊的結構組成示意圖；

圖7是本發明的蛇形機構關節模塊與驅動電機的結構組成示意圖；

圖8是本發明的蛇形機構關節模塊中關節擺動臂的結構示意圖；

圖9是本發明的蛇形機構關節模塊中頭關節的結構示意圖；

圖10是本發明的蛇形機構關節模塊中尾關節的結構示意圖；

圖11是本發明的蛇形機構主體模塊的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1所示，本發明的實施例提供一種用于腫瘤放療的醫學機器人，包括升降機構，旋轉機構6，推進機構8及蛇形機構9。

所述推進機構8和所述蛇形機構9設置于所述升降機構和所述旋轉機構6的上方，所述升降機構用于調整所述推進機構8和所述蛇形機構9在豎直方向上的高度，所述旋轉機構6用于調整所述推進機構8和所述蛇形機構9在水平方向上的角度。

所述蛇形機構9的一端固定設置于所述推進機構8上，所述推進機構8用于在水平面內推動所述蛇形機構9前后運動，所述蛇形機構9的另一端設置用于固定X射線源的安裝基座。

為了延長所述醫學機器人的各個部件的工作壽命，作為本發明的第一種實施例，所述旋轉機構6設置在所述升降機構的頂端，并隨著升降機構在豎直方向上下運動，所述推進機構8固定設置在所述旋轉機構6上，并隨著旋轉機構6沿水平面周向轉動。

如圖2所示，在本實施方案中，為了進一步增強所述醫學機器人的穩固性，所述醫學機器人進一步包括一個底盤平臺2。為了調整蛇形機構9在不同高度上進行放療治療，優選地，所述升降機構包括升降電機3，套筒4和推桿5。所述套筒4安裝在底盤平臺2上，升降電機3安裝在套筒4的外側，推桿5安裝于套筒4內，通過升降電機3驅動推桿5，使推桿5可以在套筒4內沿著圖中箭頭表示運動方向上下移動，所述旋轉機構6固定設置在所述推桿5的頂端。

進一步地，為了實現醫學機器人中蛇形機構的周向角度的調整，如圖3所示，所述旋轉機構6可以包括盤式電機61和旋轉盤62。其中，盤式電機61固定在推桿5上，通過盤式電機61帶動旋轉盤62進行沿圖中箭頭表示的旋轉方向在同一水平面內進行旋轉。

更進一步地，結合圖4所示，所述推進機構8包括固定在所述旋轉盤62上的殼體，位于殼體一端的推進電機13，與所述推進電機13驅動連接的絲杠12，以及位于所述絲杠12上的移動滑塊11，所述絲杠12貫穿所述移動滑塊11，所述推進電機13驅動絲杠12旋轉帶動所述移動滑塊11在絲杠12上滑動，所述移動滑塊11的工作前端設有一個用于固定所述蛇形機構9的末端夾具10，末端夾具10安裝在移動滑塊11上，兩端用對稱螺栓固定夾緊，并隨著移動滑塊11做軸向運動，所述蛇形機構的驅動控制模塊設置在所述移動滑塊11的內部。

如圖1所示，為了增加穩固性，在所述旋轉盤62與所述推進機構8的殼體之間還設有“工”字形或“Z”字形支撐機構，所述旋轉盤62與所述殼體分別與所述“工”字形或“Z”字形支撐機構固定連接。

同時，為了方便移動所述醫學機器人，在所述底盤平臺2的下面還設有多個萬向輪1。本實施例中，所述萬向輪優選設置為4個，所述萬向輪1上還設有用于鎖止萬向輪鎖止機構，當把用于腫瘤放療的醫學機器人移動到一個合適的位置后，通過鎖止機構可以鎖定萬向輪1的移動。

作為本發明的第二種實施例，所述旋轉機構6與所述升降機構可以互換位置，即可將所述旋轉機構設置在所述升降機構的下方，其他部件的位置關系保持不變。具體地，所述旋轉結構6安裝在所述底盤平臺2上，所述旋轉機構6包括固定在所述底盤平臺2上的盤式電機61，及與盤式電機驅動連接的旋轉盤62。

所述升降機構固定設置在所述旋轉盤62上，并隨著旋轉盤62沿水平面周向轉動。所述推進機構8固定設置在所述升降機構的頂端，并隨著升降機構在豎直方向上下運動。本實施例中因其他部件的位置設置關系與第一實施例中的設置方式基本相同，在此不再贅述。

上述過程只是完成了醫學機器人上蛇形機構9的軸向推進，當蛇形機構9進入人體自然腔道后，要適應人體自然腔道實現不同程度的彎曲，以及定點姿態的控制，此時就需要多個主體模塊100和關節模塊200的協同完成不同程度的彎曲以及定點姿態的控制，為了實現定點放射治療，所述蛇形機構的工作前端的安裝基座上還裝配有碳納米管X射線源，通過精準的控制實現對腫瘤細胞的放療治療。

下面將具體描述本發明實施例中的蛇形機構9的結構及工作原理：

結合圖5、圖6及圖7所示，本發明的實施例提供一種蛇形機構9，包括多個主體模塊100和關節模塊200，還包括一個驅動控制模塊(圖中未示出)，每相鄰的兩個主體模塊100通過一個關節模塊200相連接；

所述關節模塊200包括一關節擺動臂210，所述驅動控制模塊用于驅動至少一關節擺動臂210相對與其相連接的前一主體模塊100擺動，和/或驅動至少一關節擺動臂210相對與其相連接的后一主體模塊100擺動；

所述關節擺動臂210與其相連接的前一主體模塊100的擺動方向與該關節擺動臂210與其相連接的后一主體模塊100的擺動方向相互垂直。這里假設一個關節擺動臂210與其相連接的前一主體模塊100的擺動方向為上下擺動，那么該關節擺動臂210與其相連接的后一主體模塊100的擺動方向即為左右擺動。本發明實施例所提供的蛇形機構9的每個關節模塊都能夠實現上下左右的擺動，從而可以實現蛇形機構9的多個主體模塊100的多自由度的擺動。

進一步地，所述多個主體模塊100包括首主體模塊、尾主體模塊及位于所述首主體模塊和尾主體模塊之間的至少一中間主體模塊；這里定義首主體模塊為蛇形機器人靠近驅動控制模塊的一端上位于最外側的一個主體模塊。尾主體模塊為蛇形機器人遠離驅動控制模塊的一端上位于最外側的一個主體模塊。

結合圖7所示，所述首主體模塊包括第一驅動機構101，所述尾主體模塊包括第二驅動機構102，因中間主體模塊100的兩端分別設置了與之相連的關節模塊，因此所述中間主體模塊中同時設置了所述第一驅動機構101和所述第二驅動機構102，如果第一驅動機構101用來驅動該中間模塊左側的關節模塊，那么第二驅動機構102就用來驅動該中間模塊右側的關節模塊。所述驅動控制模塊控制所述第一驅動機構101工作以驅動所述關節擺動臂210相對與其相連接的前一主體模塊100擺動，和/或控制所述第二驅動機構102工作以驅動所述關節擺動臂210相對與其相連接的后一主體模塊100擺動。

進一步地，為方便裝配主體模塊100之間的關節模塊200，結合圖2和圖3所示，所述關節模塊200包括一個與之相鄰的前一個主體模塊100固定連接的頭關節230和一個與之相鄰的后一個主體模塊100固定連接的尾關節220，所述關節擺動臂210分別與所述頭關節230和所述尾關節220轉動連接。

本實施例中，所述第一驅動機構和第二驅動機構可以為現有技術的各種用作動力驅動的裝置，如電機、馬達、發動機等等。此處第一驅動機構及第二驅動機構優選為微型直流無刷伺服電機。

所述關節模塊200還包括第一大錐齒輪203、第一大錐齒輪軸204、第一小錐齒輪202、第二大錐齒輪201、第二大錐齒輪軸206及第二小錐齒輪205。

所述頭關節230設有與第一驅動機構101對應的第一軸承孔232，第一小錐齒輪202通過一軸承基座安裝在所述第一軸承孔232中并固定套設在第一驅動機構的驅動軸上，第一驅動機構101通過所述驅動軸驅動第一小錐齒輪202轉動。

所述尾關節220設有與第二驅動機構102對應的第二軸承孔222，第二小錐齒輪205通過一軸承基座安裝在所述第二軸承孔222中并固定套設在第二驅動機構的驅動軸上，第二驅動機構102通過驅動軸驅動第二小錐齒輪205轉動。

如圖8所示，所述關節擺動臂210上設有兩個前支臂211、213，所述頭關節230上還設有兩個與前支臂211、213相配合的頭關節支臂231、234。所述前支臂和頭關節支臂上都設有容納所述第一大錐齒輪軸204的通孔，所述關節擺動臂210通過第一大錐齒輪軸204與所述頭關節230轉動連接。所述第一大錐齒輪203固定設置在所述第一大錐齒輪軸204上并與所述第一小錐齒輪202傳動嚙合，所述第一小錐齒輪202的動力傳遞給第一大錐齒輪203并帶動關節擺動臂210相對頭關節230擺動。

為了定位第一大錐齒輪203在第一大錐齒輪軸204上的位置，第一大錐齒輪的側面并排設有兩個頂絲孔，同樣為了定位第一小錐齒輪202在對應驅動軸上的位置，第一小錐齒輪202的側面也設有頂絲孔。

作為一種優選實施方案，結合圖4及圖5所示，所述頭關節支臂231、234，與所述關節擺動臂210上的前支臂211、213相配合時，兩個前支臂211、213分別位于并貼合在兩個頭關節支臂231、234的內側，頭關節支臂上設有用于安裝第一大錐齒輪軸204的軸承基座，所述前支臂的其中一個支臂上211設有半圓孔，其中另一個支臂213上設有圓孔，所述第一大錐齒輪軸204與所述半圓孔相配合的地方設置為半圓軸。

本實施例中，用于安裝定位第一大錐齒輪203的齒輪軸兩端是軸承內徑，中間一部分是半圓軸狀的，另一部分是圓的階梯軸，關節擺動臂210是通過第一大錐齒輪軸204與頭關節230轉動連接，所述頭關節230先裝配好用于安裝第一大錐齒輪203的軸承和第一小錐齒輪202的軸承，第一小錐齒輪202先配合安裝于相對應的軸承內且與與第一驅動機構101的驅動軸過渡配合并通過對應的頂絲固定相連接，然后安裝第一大錐齒輪軸204穿過頭關節支臂上的軸承、關節擺動臂210的一個支臂213，再穿過第一大錐齒輪203、關節擺動支臂210的另一個支臂211，并與頭關節支臂上的另一個軸承配合。其中，軸承與軸承基座的配合都屬于過渡配合，最后再用頂絲加固第一大錐齒輪203，因關節擺動臂210的前支臂的其中一個支臂211上設有半圓孔，所述第一大錐齒輪軸204與所述半圓孔相配合的地方設置為半圓軸，所以第一大椎齒輪軸204相對關節擺動臂210的前支臂不會轉動，當第一大錐齒輪203轉動時，會通過第一大錐齒輪軸204帶動關節擺動臂210相對頭關節230擺動。

進一步地，所述關節擺動臂210上還設有兩個后支臂214、215，所述尾關節220上還設有兩個與所述后支臂214、215相配合的尾關節支臂221、224，所述后支臂和尾關節支臂上也都設有容納所述第二大錐齒輪軸206的通孔。所述關節擺動臂210通過第二大錐齒輪軸206與所述尾關節220轉動連接，所述第二大錐齒輪201固定設置在所述第二大錐齒輪軸206上并與所述第二小錐齒輪205傳動嚙合，所述第二小錐齒輪205的動力傳遞給第二大錐齒輪201并帶動關節擺動臂210相對尾關節220擺動。

同樣，為了定位第二大錐齒輪201在第二大錐齒輪軸206上的位置，第二大錐齒輪201的側面也并排設有兩個頂絲孔，同樣為了定位第二小錐齒輪205在對應驅動軸上的位置，第二小錐齒輪205的側面也設有頂絲孔。

優選地，所述尾關節支臂221、224，與所述關節擺動臂210的后支臂214、215相配合時，兩個后支臂214、215分別位于并貼合在兩個尾關節支臂221、224的內側，尾關節支臂上設有用于安裝第二大錐齒輪軸206的軸承基座，所述后支臂的其中一個支臂215上設有半圓孔，其中另一個支臂214上設有圓孔，所述第二大錐齒輪軸206與所述半圓孔相配合的地方設置為半圓軸。

本實施例中，用于安裝定位第二大錐齒輪201的第二大錐齒輪軸206兩端是軸承內徑，中間一部分是半圓軸狀的，另一部分是圓的階梯軸，關節擺動臂210的兩個后支臂是通過第二大錐齒輪軸206與尾關節支臂221、224轉動連接。所述尾關節220先裝配好用于安裝第二大錐齒輪201的軸承和第二小錐齒輪205的軸承，第二小錐齒輪205先配合安裝于相對應的軸承內且與第二驅動機構102的驅動軸過渡配合并通過對應的頂絲固定相連接，然后安裝第二大錐齒輪軸206穿過尾關節支臂上的軸承、關節擺動臂210的一個支臂214，再穿過第二大錐齒輪201、關節擺動支臂210的另一個后支臂215，并與尾關節支臂上的另一個軸承配合。其中，軸承與軸承基座的配合都屬于過渡配合，最后再用頂絲加固第二大錐齒輪201。因關節擺動臂210的后支臂的其中一個支臂215上設有半圓孔，所述第二大錐齒輪軸206與所述半圓孔相配合的地方設置為半圓軸，所以第二大椎齒輪軸206相對關節擺動臂210的后支臂不會轉動。當第二大錐齒輪201轉動時，會通過第二大錐齒輪軸206帶動關節擺動臂210相對尾關節220擺動。

結合圖8所示，所述關節擺動臂210是左右兩邊偏心且正交的結構，所述關節擺動臂210的兩個前支臂211、213上對應的半圓孔的圓心和圓孔的圓心的連線與兩后支臂214、215上對應的半圓孔的圓心和圓孔的圓心的連線正交。所述兩個前支臂的其中一個支臂211與另一個支臂213之間設有前退讓槽212，所述兩個后支臂的其中一個支臂214與另一個支臂215之間設有后退讓槽216。設置退讓槽的目的一方面可以避免大錐齒輪和小錐齒輪嚙合傳動過程的干涉問題，另一方面可以減輕關節擺動臂210的重量，減少耗材。

本實施例中所述關節擺動臂210、頭關節230及尾關節220的橫截面優選為為圓形結構，即關節擺動臂210，頭關節230及尾關節220都為長度不等的圓柱體，這種圓形結構的柱體更符合蛇形機器人的仿生學原理。

在所述關節擺動臂210上，所述兩個前支臂211、213分別設置在關節擺動臂210的一側端面上的邊緣位置上，且沿關節擺動臂210的軸向延伸。同時，在所述關節擺動臂210的兩個前支臂211、213所在端面上遠離所述前支臂的一側傾斜延伸形成朝向邊緣厚度逐漸變薄的楔形面217。

進一步地，結合圖9所示，在所述頭關節230上形成一個與該楔形面217相配合的退讓楔形面235。由于設置楔形面217及退讓楔形面235，有效增加了關節擺動臂210與頭關節230之間的有效擺動角度。

同樣地，所述兩個后支臂214、215分別設置在關節擺動臂210的另一側端面上的邊緣位置上，且沿關節擺動臂210的軸向延伸。同時，在所述關節擺動臂的兩個前支臂211、213所在端面上遠離所述前支臂的一側傾斜延伸也形成朝向邊緣厚度逐漸變薄的楔形面。

進一步地，結合圖10所示，在所述尾關節220上也形成一個與該楔形面相配合的退讓楔形面225。這樣設置也有效增加了關節擺動臂210與尾關節220之間的有效擺動角度。

本實施例中，考慮到蛇形機器人關節模塊200的設計空間及齒輪的傳動比，在實現精確傳動，減小誤差的同時，盡量保證關節模塊200的結構緊湊性，優選地，所述第一大錐齒輪203及第二大錐齒輪201分別為模數為0.2，齒數為28的錐形齒輪；所述第一小錐齒輪202及第二小錐齒輪205分別為模數為0.2，齒數為14的錐形齒輪。因蛇形機器人各關節模塊與主體模塊之間的轉動角度最大是300°，為了進一步減小各關節的軸向距離，進一步地把蛇形機器人做小做緊湊，所述第一大錐齒輪及第二大錐齒輪分別削去60°牙。

進一步地，結合圖9、圖10及圖11所示，述主體模塊100的兩端分別設有三個螺紋孔103。在所述主體模塊100的每一端上，以中間螺紋孔為基準，另外兩個螺紋孔分別位于中間螺紋孔的兩側，且與中間螺紋孔的徑向夾角分別為35°和45°。

所述頭關節230及尾關節220上分別設有與上述三個螺紋孔相對應配合的螺孔。如在主體模塊100的前端設有三個螺紋孔103，則在尾關節220上設有與之對應的螺孔223。同樣，在主體模塊100的后端上設有三個螺紋孔，則在頭關節230上設有與其對應的螺孔233。所述頭關節230及尾關節220分別通過螺栓固定連接在所述主體模塊100上。

結合圖11所示，所述首主體模塊及中間主體模塊上分別設有第一驅動機構安裝通孔105，所述尾主體模塊及中間主體模塊上分別設有第二驅動機構安裝通孔104，所述每個中間主體模塊上的第一驅動機構安裝通孔105與第二驅動機構安裝通孔104反向且平行設置。所述第一驅動機構安裝通孔105尾部及第二驅動機構安裝通孔104尾部分別設有內螺紋。在所述首主體模塊中，第一驅動機構直接裝配在第一驅動機構安裝通孔中，并與對應的小錐齒輪驅動連接。在所述尾主體模塊中，第二驅動機構直接裝配在第二驅動機構安裝通孔中，并與對應的小錐齒輪驅動連接。在所述中間主體模塊中，第一驅動機構101及第二驅動機構102平行且反向安裝在對應的驅動機構安裝通孔內且與對應的小錐齒輪驅動連接。所述每個驅動機構安裝通孔尾部內螺紋與螺栓擰緊配合，螺栓頂緊對應的驅動機構。

第一驅動機構安裝通孔105及第二驅動機構安裝通孔104在主體模塊100上偏心設計，第一驅動機構安裝通孔105及第二驅動機構安裝通孔104的截面分別位于每個中間主體模塊100的同一半圓截面上。

所述主體模塊100上還設有一個中空內腔106，優選地，所述中空內腔106的截面位于主體模塊100的另一半圓截面上，所述每個驅動機構安裝通孔內壁上設有連通所述安裝通孔及所述中空內腔的出線孔。與此同時，所述關節擺動臂210、頭關節230及尾關節220上也分別設有與主體模塊100上中空內腔相對應的空腔。所述每個驅動機構的電源線及控制線通過所述出線孔穿出到所述中空內腔，并穿過相應的其他主體模塊的中空內腔與關節擺動臂、頭關節及尾關節上的空腔與所述驅動控制模塊電連接。

在所述蛇形機構9的工作前端設置的碳納米管安裝基座，用來安裝碳納米管X射線源，控制X射線源的控制模塊也設置在所述移動滑塊11內，所述X射線源的高壓線也通過主體模塊100的中空內腔106與關節擺動臂210、頭關節230及尾關節220上的空腔穿回到移動滑塊11內并與對應的控制模塊相連接。

本實施例所述的蛇形機構9的具體工作過程如下：

蛇形機構9通電工作，位于移動滑塊11內的驅動控制模塊控制所述反向且偏心安裝于主體模塊100內的第一驅動機構101及第二驅動機構102轉動工作，第一驅動機構101帶動安裝在第一驅動機構的驅動軸上的第一小錐齒輪202轉動，第一小錐齒輪202帶動與之互相嚙合的第一大錐齒輪203轉動，進而帶動關節擺動臂210相對于頭關節230轉動，實現關節模塊200的上下擺動。

同樣，第二驅動機構102帶動安裝在第二驅動機構102輸出軸上的第二小錐齒輪205轉動，第二小錐齒輪205帶動與之互相嚙合的第二大錐齒輪201轉動，進而帶動關節擺動臂210相對于尾關節220轉動，實現關節模塊200的左右擺動。

本實施例所述的蛇形機構9由多個相同的主體模塊100和關節模塊200相連組成，上位機編寫好程序，運行程序，下位機就會自動響應，進而驅動蛇形機構主體模塊100中的第一驅動機構101和第二驅動機構102轉動，驅動機構轉動就會帶動關節模塊200實現上下左右擺動，多個驅動模塊中的驅動機構轉動就會帶動多個關節模塊實現上下左右擺動，這樣就能夠實現蛇形機構多自由度的擺動。

綜上所述，本發明上述實施例所提出的用于腫瘤放療的醫學機器人通過升降機構、旋轉機構6、推進機構8和蛇形機構9組合運動，不僅具有運動平穩快速，多角度多方位定位的功能，而且所述的蛇形機構9具有高柔性，運動靈活，結構緊湊，狹小空間穿梭，模塊化設計的可靠性和維護性高等優點。

所述用于腫瘤放療的醫學機器人通過升降機構可以快速升降，相比液動或者氣動方式更快更平穩，運動定位精度高，同時采用旋轉機構6可以實現多角度多方位的定位，便于實現放療。通過對蛇形機構的控制，可以實現在人體腔道內的不同程度的彎曲和姿態控制，更好地實現對腫瘤細胞的定點放射治療。本發明的用于腫瘤放療的醫學機器人結構緊湊，運動平穩，能實現多角度多方位的放療，可用于人體腔道內的腫瘤定點放射治療，定位精度高，運動平穩快速，柔性好，高可靠性，高維護性且成本低。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。