[發(fā)明專利]虛擬現(xiàn)實(shí)牙科手術(shù)觸感訓(xùn)練支撐平臺(tái)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910242042.5
• 申請(qǐng)日: 2009-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN101719322A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王黨校;張玉茹;呂培軍;王勇;陳永剛;王治翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué);北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院
• 主分類號(hào): G09B9/00
• 分類號(hào): G09B9/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 李有浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種虛擬現(xiàn)實(shí)牙科手術(shù)訓(xùn)練設(shè)備，更特別地說，是指一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的牙科手術(shù)觸感支點(diǎn)平臺(tái)。

背景技術(shù)

參見圖6所示，醫(yī)生對(duì)牙科病人就醫(yī)時(shí)，一般是按照時(shí)鐘的7點(diǎn)、9點(diǎn)、10點(diǎn)和12點(diǎn)的位置關(guān)系進(jìn)行手術(shù)的，這四個(gè)鐘點(diǎn)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(shí)鐘的7點(diǎn)、第二椅位是時(shí)鐘的9點(diǎn)、第三椅位是時(shí)鐘的10點(diǎn)和第四椅位是時(shí)鐘的12點(diǎn)。醫(yī)生在進(jìn)行手術(shù)時(shí)，醫(yī)生需要用手對(duì)牙齒病人頭部進(jìn)行擺動(dòng)、俯仰以及水平角度的調(diào)整，對(duì)于這三個(gè)姿態(tài)調(diào)整的好壞是憑借醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)。

在虛擬現(xiàn)實(shí)牙科手術(shù)的操作過程中，為再現(xiàn)操作過程中真實(shí)的觸(力)覺感受，需要保證對(duì)醫(yī)生手腕和手掌進(jìn)行可靠支撐，需研制合乎牙科手術(shù)運(yùn)動(dòng)空間和姿態(tài)要求的手臂支撐平臺(tái)，并需要研究支撐架設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)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(jī)系統(tǒng)，需要基于人機(jī)功效學(xué)和人體觸覺運(yùn)動(dòng)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(xùn)人員提供手腕和手掌的支撐環(huán)境，滿足精密觸覺感受對(duì)于微小尺度和精密動(dòng)作訓(xùn)練的要求。基于不同人機(jī)交互需求的觸覺設(shè)備選取標(biāo)準(zhǔn)(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(diǎn)平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)牙科手術(shù)觸感訓(xùn)練支撐平臺(tái)，該平臺(tái)能夠?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)牙科手術(shù)的操作過程提供合適的支撐點(diǎn)。通過操作者手指牽引移動(dòng)上/下牙模組件中的滑動(dòng)件，能夠方便快捷的尋找到支撐點(diǎn)，并可靠鎖定；同時(shí)該平臺(tái)可滿足醫(yī)生相對(duì)于病人的椅位位置調(diào)整(從7點(diǎn)位至12點(diǎn)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(dòng)角度調(diào)整(向左、向右擺動(dòng))等手術(shù)操作要求。在本發(fā)明的平臺(tái)中通過俯仰驅(qū)動(dòng)組件和擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件實(shí)現(xiàn)了牙模的俯仰和擺動(dòng)角度調(diào)整；通過椅位驅(qū)動(dòng)組件實(shí)現(xiàn)了醫(yī)生相對(duì)于病人的椅位的調(diào)整。本發(fā)明的平臺(tái)能夠滿足不同類型的牙科手術(shù)，以及對(duì)每一顆牙齒操作時(shí)，提供便捷而且穩(wěn)定的支點(diǎn)。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的虛擬現(xiàn)實(shí)牙科手術(shù)觸感訓(xùn)練支撐平臺(tái)包括有牙模組件1、俯仰驅(qū)動(dòng)組件2、擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件3和椅位驅(qū)動(dòng)組件5，椅位驅(qū)動(dòng)組件5與安裝臺(tái)4裝配在一起上。安裝臺(tái)4支撐起整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)牙科手術(shù)觸感訓(xùn)練支撐平臺(tái)。牙模組件1安裝在俯仰驅(qū)動(dòng)組件2和擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件3的上部，俯仰驅(qū)動(dòng)組件2和擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件3安裝在椅位驅(qū)動(dòng)組件5的上部。

本發(fā)明虛擬現(xiàn)實(shí)牙科手術(shù)觸感訓(xùn)練支撐平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)：

①將牙模組件1設(shè)計(jì)成與人體口腔相近似的形狀，有利于訓(xùn)練者在虛擬環(huán)境(計(jì)算機(jī)系統(tǒng))中掌握牙科醫(yī)生在進(jìn)行現(xiàn)實(shí)牙科手術(shù)中的技能。

②設(shè)計(jì)的俯仰驅(qū)動(dòng)組件2、擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件3和椅位驅(qū)動(dòng)組件5是按照醫(yī)生對(duì)牙科病人在就醫(yī)時(shí)的椅位進(jìn)行驅(qū)動(dòng)與被驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)。通過這三個(gè)驅(qū)動(dòng)組件的配合，使得訓(xùn)練者可以在虛擬環(huán)境(計(jì)算機(jī)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(diǎn)，使得訓(xùn)練者在虛擬環(huán)境(計(jì)算機(jī)系統(tǒng))中通過手指與指環(huán)的接觸，感受實(shí)際操作中應(yīng)該尋找的支撐點(diǎn)位置。

④在俯仰驅(qū)動(dòng)組件2和擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件3中，運(yùn)用絲杠與滑塊的配合、以及軸承組與滑塊的連接進(jìn)行牙模組件1姿態(tài)的調(diào)整，不但實(shí)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(shí)的各種位置狀態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的牙科手術(shù)觸感訓(xùn)練支撐平臺(tái)的結(jié)構(gòu)。

圖1A是未裝配安裝臺(tái)時(shí)的牙科手術(shù)觸感訓(xùn)練支撐平臺(tái)的結(jié)構(gòu)。

圖2是本發(fā)明的俯仰驅(qū)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)圖。

圖2-1是本發(fā)明俯仰驅(qū)動(dòng)組件中的三個(gè)軸承組件的安裝位置示意圖。

圖2A是本發(fā)明俯仰驅(qū)動(dòng)組件中的絲杠驅(qū)動(dòng)部分的分觖圖。

圖3是本發(fā)明的擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)圖。

圖3-1是本發(fā)明擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件中的三個(gè)軸承組件的安裝位置示意圖。

圖3A是本發(fā)明擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件中的絲杠驅(qū)動(dòng)部分的分觖圖。

圖3B是本發(fā)明擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)組件的結(jié)構(gòu)圖。

圖4A是本發(fā)明俯仰驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)組件中的兩個(gè)導(dǎo)向軸承的結(jié)構(gòu)圖。

圖4F是本發(fā)明俯仰驅(qū)動(dòng)組件中的下牙模組件的結(jié)構(gòu)圖。