一种脊柱微创手术机器人制造技术

一种脊柱微创手术机器人，它涉及一种微创手术机器人，具体涉及一种脊柱微创手术机器人。本发明专利技术为了解决现有脊柱微创手术机器人操控精度要求较高的问题。本发明专利技术包括底座、主机械臂、滑台、支架、水平直线移动机构、竖直直线移动机构、活动关节组件和置针机构，主机械臂的中部通过所述水平直线移动机构安装在所述支架的上端，所述支架安装在底座上，所述竖直直线移动机构安装在所述支架的一侧，且主机械臂的下端与所述竖直直线移动机构连接，滑台通过所述活动关节组件安装在主机械臂的上端，置针机构安装在所述活动关节组件上。本发明专利技术属于医疗机械领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微创手术机器人，具体涉及一种脊柱微创手术机器人，属于医疗机械领域。
技术介绍
依据临床数据显示，脊柱胸腰椎退行性病、骨折等脊柱类疾病成为临床最主要的病种，而采用传统的开放式手术并发症严重，所以采用脊柱微创手术是发展的必然。目前手术室中在进行脊柱微创手术时都是凭借医生丰富的经验和多次X光机拍照实现，这样不仅对医生的技术有较高的要求，同时由于多次X光机拍照给医生和患者带来严重辐射，这些都是目前临床中亟待解决的问题。随着计算机、自动化等技术的发展，机器人在精度、可靠性、宜人性等方面都有了较大的提高，采用机器人去解决临床手术中的难点已经成为可能。当前国内外对脊柱类手术机器人的研究比较多，其中以色列Renaissance机器人、法国ROSA机器人、中国Tirobot机器人是研究比较成熟的，但是它们在功能上都只是完成了机器人辅助医生导向的功能，虽然减少了X光机拍摄次数，并且在一定程度上提高了手术精度，但是在向人体中打入克氏针以及实现椎板减压过程中，依然对医生的技术有较高的要求，微小的失误都有可能造成严重的后果。基于脊柱微创手术的要求以及现有产品的不足，本专利技术通过主操作端控制从端实现预期轨迹规划运动，并采用模块化思想，通过快换装置完成导向模块、进针模块和磨削模块在机器人上的快速切换，最终实现机器人辅助医生完成导向、进针和磨削功能。通过机器人辅助医生完成椎弓根钉固定手术、椎板减压手术以及椎体后凸成型手术，最大程度的减少术中X光机拍摄次数、降低对医生技术的要求、缩短手术时间、缩短患者的康复期，较好的解决了目前临床中面临的技术难题。
技术实现思路
本专利技术为解决现有脊柱微创手术机器人操控精度要求较高的问题，进而提出一种脊柱微创手术机器人。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是：本专利技术包括底座、主机械臂、滑台、支架、水平直线移动机构、竖直直线移动机构、活动关节组件和置针机构，主机械臂的中部通过所述水平直线移动机构安装在所述支架的上端，所述支架安装在底座上，所述竖直直线移动机构安装在所述支架的一侧，且主机械臂的下端与所述竖直直线移动机构连接，滑台通过所述活动关节组件安装在主机械臂的上端，置针机构安装在所述活动关节组件上。本专利技术的有益效果是：本专利技术混联机构的脊柱微创手术机器人共有六自由度，其中水平直线模组7和竖直直线模组20为并联机构，为机器人提供两自由度。其余四自由度为串联机构。结合了串联机构的工作空间大、运动灵活和并联机构的刚度大、承载能力强、精度高等优点。得到六自由度混联机构。不但实现了脊柱微创手术中的定位导向功能。更增加了自动钻克氏针和自动磨削功能。同时能对钻克氏针和磨削力的测量与监测，可以防止传统手术中克氏针钻穿脊柱的发生和避免磨削脊柱不准确的情况。附图说明图1是本专利技术的等轴侧示意图，图2是本专利技术内部结构示意图，图3是置针机构的结构示意图，图4是磨削机构的结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种脊柱微创手术机器人包括底座1、主机械臂2、滑台4、支架、水平直线移动机构、竖直直线移动机构、活动关节组件和置针机构15，主机械臂2的中部通过所述水平直线移动机构安装在所述支架的上端，所述支架安装在底座1上，所述竖直直线移动机构安装在所述支架的一侧，且主机械臂2的下端与所述竖直直线移动机构连接，滑台4通过所述活动关节组件安装在主机械臂2的上端，置针机构15安装在所述活动关节组件上。本实施方式中水平直线移动机构、竖直直线移动机构、活动关节组件和置针机构15均有控制台5操控。底座1上还安装有刹车装置22，刹车装置22用于机器人整体的固定。具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种脊柱微创手术机器人的活动关节组件由进给螺旋机构、第五电机11和转动关节3组成，所述进给机构包括第三电机8、精密滚珠丝杠滚珠花键组件9和第四电机10，第三驱动电机8的转动轴通过同步带轮与精米滚珠丝杠滚珠花键组件9的滚珠丝杠部连接，精密滚珠丝杠滚珠花键组件9的滚珠花键部通过齿轮组与第四电机10的转动轴连接，精密滚珠丝杠滚珠花键组件9通过转动关节3与滑台4连接，转动关节3通过谐波减速器和锥齿轮与第五电机11的转动轴连接。精密滚珠丝杠滚珠花键组件9的滚珠丝杠部通过同步带轮由第三电机驱动8，实现前端滑台4进给运动；精密滚珠丝杠滚珠花键组件9的滚珠花键部通过齿轮由第四电机驱动10，实现滑台4的螺旋运动；当第三电机8和第四电机10同时运动，实现滑台4的左右旋转运动；精密滚珠丝杠滚珠花键9与滑台4由转动关节3连接，转动关节3通过谐波减速器和锥齿轮第五电机11驱动，实现滑台4的俯仰运动。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种脊柱微创手术机器人的转动关节3上安装有六维传感器12。六维传感器12可以测量进给克氏针和磨削脊柱时所受到的力，并起到防止钻穿脊柱的功能。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种脊柱微创手术机器人的滑台4由第六电机13和直线模组14组成，第六电机13通过联轴器与直线模组14连接。滑台4上安装有双V块快换装置17，来实现置针机构和磨削装置的往复运动和快速切换；滑台4上安装有导向装置18，通过螺丝连接可以快速的安装与拆卸；滑台4上有控制六维传感器12的开关；可以实现机器人在医生手的引导，到达预定位置。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种脊柱微创手术机器人的滑台4上安装有光学标记球16。光学标记球16通过螺丝可与双V块快换装置17安装和拆卸，可以使主操作台知道机器人坐标。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种脊柱微创手术机器人的水平直线移动机构包括第一电机6、水平直线模组7和连接机械臂19，连接机械臂19的一端与主机械臂2的中部连接，连接机械臂19的另一端与水平直线模组7连接，水平直线模组7与第一电机6连接。水平直线模组7通过带轮连接由第一电机6驱动。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式七：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种脊柱微创手术机器人的竖直直线移动机构包括竖直直线模组20和第二电机21，主机械臂2的下端与竖直直线模组20连接，竖直直线模组20与第二电机21连接。竖直直线模组通过联轴器由第二电机21驱动。第一电机6和第二电机21均有制动装置；水平直线模组7和竖直直线模组20为并联机构，为机器人提供两自由度，并联机构刚度大、承载能力强，精度高。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式八：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述一种脊柱微创手术机器人的置针机构15包括双V块快换接头23、第七电机24、齿轮室25和夹针轴26，双V块快换接头23与滑台4的直线模组14连接，第七电机24安装在双V块快换接头23上，第七电机24通过齿轮室25与夹针轴26连接。第七电机24通过V块快换接头23来与滑台4实现快速安装和拆卸；电机24通过齿轮室25，驱动夹针轴26旋转。其它组成及连接关系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脊柱微创手术机器人，其特征在于：所述一种脊柱微创手术机器人包括底座(1)、主机械臂(2)、滑台(4)、支架、水平直线移动机构、竖直直线移动机构、活动关节组件和置针机构(15)，主机械臂(2)的中部通过所述水平直线移动机构安装在所述支架的上端，所述支架安装在底座(1)上，所述竖直直线移动机构安装在所述支架的一侧，且主机械臂(2)的下端与所述竖直直线移动机构连接，滑台(4)通过所述活动关节组件安装在主机械臂(2)的上端，置针机构(15)安装在所述活动关节组件上。

【技术特征摘要】
1.一种脊柱微创手术机器人，其特征在于：所述一种脊柱微创手术机器人包括底座(1)、主机械臂(2)、滑台(4)、支架、水平直线移动机构、竖直直线移动机构、活动关节组件和置针机构(15)，主机械臂(2)的中部通过所述水平直线移动机构安装在所述支架的上端，所述支架安装在底座(1)上，所述竖直直线移动机构安装在所述支架的一侧，且主机械臂(2)的下端与所述竖直直线移动机构连接，滑台(4)通过所述活动关节组件安装在主机械臂(2)的上端，置针机构(15)安装在所述活动关节组件上。2.根据权利要求1所述一种脊柱微创手术机器人，其特征在于：所述活动关节组件由进给螺旋机构、第五电机(11)和转动关节(3)组成，所述进给机构包括第三电机(8)、精密滚珠丝杠滚珠花键组件(9)和第四电机(10)，第三驱动电机(8)的转动轴通过同步带轮与精密滚珠丝杠滚珠花键组件(9)的滚珠丝杠部连接，精密滚珠丝杠滚珠花键组件(9)的滚珠花键部通过齿轮组与第四电机(10)的转动轴连接，精密滚珠丝杠滚珠花键组件(9)通过转动关节(3)与滑台(4)连接，转动关节(3)通过谐波减速器和锥齿轮与第五电机(11)的转动轴连接。3.根据权利要求2所述一种脊柱微创手术机器人，其特征在于：转动关节(3)上安装有六维传感器(12)。4.根据权利要求1所述一种脊柱微创手术机器人，其特征在于：滑台(4)由第六电机(13)和直线模组(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜志江，于洪健，闫志远，杨文龙，王吉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23