一种脊柱钻孔手术辅助装置，其特征在于：包括底座、立柱、七自由度机械臂；所述七自由度机械臂中的旋转关节能够改变阻尼并且能够锁紧；所述七自由度机械臂能够重力自平衡；所述七自由度机械臂末端为移动副并且进给运动可控；该脊柱钻孔手术辅助装置结构简单，功能容易实现，操作方便，能减轻医生的工作强度，降低手术失败的风险。
【技术实现步骤摘要】
一种脊柱钻孔手术辅助装置
本技术涉及医用机器人领域，具体是一种脊柱钻孔手术辅助装置。
技术介绍
针对骨质疏松性脊柱压缩性骨折目前我国主要采用经皮椎弓根螺钉内固定手术进行治疗，然而国内大多数医院实施经皮椎弓根螺钉内固定手术时依然是医生手持骨钻进行钻孔手术，医生长时间的手术操作所带来的疲劳以及医生手部的生理颤抖增加了手术失误的可能性；因此使用脊柱钻孔手术辅助装置能够很大程度地降低手术的风险并减轻医生的负担。其中脊柱钻孔辅助装置各个旋转关节能够改变阻尼以及锁紧是非常有必要的。当医生实施钻孔定位时，需要直接拖动脊柱钻孔辅助装置到达指定位置，在拖动的过程中，当机械臂末端离定位点较远时，减小各个旋转关节的阻尼，使末端能够快速到达定位点附近，提高作业效率；当机械臂末端到达定位点附近时，增加各个旋转关节的阻尼以方便定位；当机械臂末端到达定位点时，锁紧各个旋转关节以及移动关节，完成定位；脊柱钻孔手术辅助装置能够很好的减轻医生的工作强度，降低手术的风险。
技术实现思路
本技术是为了解决上述问题提出的，提出了一种脊柱钻孔手术辅助装置，其特征在于：包括底座、立柱、七自由度机械臂；所述七自由度机械臂中的旋转关节能够变阻尼可控并且能够锁紧；所述七自由度机械臂能够重力自平衡；所述七自由度机械臂末端为移动副并且进给运动可控所述七自由度机械臂中的旋转关节能够变阻尼可控并且能够锁紧是通过装在旋转关节内的磁粉离合器实现；具体来说是通过改变输入给磁粉离合器的电流来改变磁粉离合器的阻尼力矩以实现旋转关节变阻尼，当电流大到使磁粉离合器的能提供阻尼力矩大于负载力矩时就实现了旋转关节的锁紧；所述七自由度机械臂通过悬挂重物能够重力自平衡；所述七自由度机械臂末端移动副的进给运动可控是通过直线模组实现的；所述底座包括箱体(1)、载物台(2)、移动元件(22)，载物台固定元件(202)，四个所述移动元件(22)与箱体(1)底部四个角固定连接，所述脊柱钻孔手术辅助装置可以通过移动元件(22)在地面任意地移动，所述箱体(1)侧面与所述载物台(2)侧面通过载物台固定元件(202)连接；所述立柱包括立柱主体(3)、导轨(4)、滚珠丝杠(5)、滚珠丝杠座(7)、电磁离合器(23)、滑轮(8)、绳子(6)，平衡重物(24)，所述立柱主体(3)下端与箱体(1)上表面固定连接，所述立柱主体(3)上装有滚珠丝杠(5)，所述滚珠丝杠(5)上下两侧装有滚珠丝杠座(7)，所述滚珠丝杠座(7)与所述立柱主体(3)固定连接，所述立柱主体(3)上固定连接着两条导轨(4)，所述滑轮(8)与立柱主体上端固定连接，所述电磁离合器(23)与滚珠丝杠(5)下端固定连接；所述七自由度机械臂包括第一关节臂(9)、第二关节臂(11)、第三关节臂(12)、第四关节臂(13)、第五关节臂(14)、第六关节臂(15)、第一旋转关节(21)、第二旋转关节(20)、第三旋转关节(19)、第四旋转关节(18)、第五旋转关节(17)、第一移动关节(25)、第二移动关节(26)、滑块(16)，骨钻或穿刺工具(27)，所述第一关节臂(9)右端与所述立柱主体(3)上的两条导轨(4)形成移动副，所述第一关节臂(9)与所述第二关节臂(11)通过所述第一旋转关节(21)绕竖直方向转动，所述第二关节臂(11)与所述第三关节臂(12)通过第二旋转关节(20)绕竖直方向转动，所述第三关节臂(12)与所述第四关节臂(13)通过所述第三旋转关节(19)绕水平方向转动，所述第四关节臂(13)与所述第五关节臂(14)通过所述第四旋转关节(18)绕第四旋转关节轴线转动，所述第五关节臂(14)与所述第六关节臂(15)通过第五旋转关节(17)绕第五旋转关节轴线转动，所述滑块(16)与第六关节臂(15)形成第二移动关节(26)；所述滑块(16)与所述骨钻或穿刺工具(27)连接；当需要使用脊柱钻孔手术辅助装置进行穿刺时，滑块就与穿刺工具连接，具体的连接形式视情况而定；当需要使用脊柱钻孔手术辅助装置进行钻孔时，滑块就与骨钻连接，具体的连接形式视情况而定；所述旋转关节变阻尼可控并且能够锁紧，可以使用磁粉制动器，电源，磁粉制动器驱动器，单片机实现；当机械臂末端离手术定位点较远时，单片机控制磁粉驱动器输给磁粉离合器的电流较小，使阻尼力矩较小；当机械臂末端离手术定位点附近时，单片机控制磁粉离合器驱动器输给磁粉离合器的电流较大，使阻尼力矩增大；当机械臂末端到达手术定位点，单片机控制磁粉离合器驱动器输给磁粉离合器的电流增大使阻尼力矩大于负载力矩，从而旋转关节锁紧；第二移动关节的进给可控使用直线模组实现。本技术提出的一种脊柱钻孔手术辅助装置，其特征在于：所述立柱主体(3)上端与两个滑轮(8)固定连接，所述滑轮(8)一个位于立柱主体(3)前侧，所述滑轮(8)另一个位于立柱主体(3)后侧，所述立柱主体上部设有孔(301)，所述绳子(6)左端与第一关节臂(9)连接，所述绳子(6)右端穿过立柱主体前侧滑轮，并从孔(301)穿出，并穿过立柱主体后侧的滑轮，最后绳子(6)右端与立柱主体后侧的平衡重物连接；所述箱体(1)侧面设有两条用于载物台(2)升降的导槽(101)，所述载物台(2)与箱体(1)紧贴的一面设有两条载物台导槽(201)，所述载物台(2)与箱体(1)是通过载物台固定元件(202)连接的，所述载物台固定元件(202)穿过导槽(101)与载物台导槽(201)，调节载物台固定元件使载物台(2)能够在箱体上下滑动以便调节载物台的高度。本技术提出的一种脊柱钻孔手术辅助装置，其特征在于：所述两条导轨(4)与立柱主体(3)固定连接，所述两条导轨(4)沿着竖直方向布置，所述两条导轨(4)平行；所述第一关节臂右端两条导向槽(92)与导轨(4)形成移动副，所述第一关节臂(9)右端螺母孔及螺母(91)与滚珠丝杠(5)连接并构成丝杠螺母副，导向槽(92)与导轨(4)形成的移动副与第一关节臂(9)右端螺母孔及螺母(91)与滚珠丝杠(5)连接并构成的丝杠螺母副形成第一移动关节(25)。本技术提出的一种脊柱钻孔手术辅助装置，其特征在于：所述第一旋转关节(21)的旋转轴线竖直向下，所述第二旋转关节(20)的轴线竖直向下，第三旋转关节(19)的旋转轴线在水平方向上并且与第二旋转关节(20)的旋转轴线垂直交于一点，所述第四旋转关节(18)的旋转轴线与所述第三旋转关节(19)的旋转轴线垂直交于一点；所述第五旋转关节(17)的旋转轴线与所述第四旋转关节(18)的旋转轴线垂直交于一点；所述第三旋转关节的旋转轴线、所述第四旋转关节的旋转轴线、所述第五旋转关节的旋转轴线交于一点；所述第三旋转关节以及第四旋转关节以及第五旋转关节形成的末端角度微调机构实现绕竖直方向20°范围内可调。附图说明图1是本专利技术一种脊柱钻孔手术辅助装置的立体结构简图。图2是本专利技术一种脊柱钻孔手术辅助装置工作时的立体结构简图。图3是本专利技术一种脊柱钻孔手术辅助装置立柱部分的立体结构简图。图4是本专利技术一种脊柱钻孔手术辅助装置机械臂远离立柱部分的立体简图。图5是本专利技术一种脊柱钻本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种脊柱钻孔手术辅助装置，其特征在于：包括底座、立柱、七自由度机械臂；所述七自由度机械臂中的旋转关节能够改变阻尼并且能够锁紧；所述七自由度机械臂能够重力自平衡；所述七自由度机械臂末端为移动副并且进给运动可控；/n所述七自由度机械臂中的旋转关节能够变阻尼可控并且能够锁紧是通过装在旋转关节内的磁粉离合器实现；具体来说是通过改变输入给磁粉离合器的电流来改变磁粉离合器的阻尼力矩以实现旋转关节变阻尼，当电流大到使磁粉离合器能提供的阻尼力矩大于负载力矩时就实现了旋转关节的锁紧；所述七自由度机械臂通过悬挂重物以实现重力自平衡；所述七自由度机械臂末端移动副的进给运动可控是通过直线模组实现的；/n所述底座包括箱体(1)、载物台(2)、移动元件(22)，载物台固定元件(202)，四个所述移动元件(22)与箱体(1)底部四个角固定连接，所述脊柱钻孔手术辅助装置通过移动元件(22)能在地面移动，所述箱体(1)侧面与所述载物台(2)侧面通过载物台固定元件(202)连接；/n所述立柱包括立柱主体(3)、导轨(4)、滚珠丝杠(5)、滚珠丝杠座(7)、电磁离合器(23)、滑轮(8)、绳子(6)，平衡重物(24)，所述立柱主体(3)下端与箱体(1)上表面固定连接，所述立柱主体(3)上装有滚珠丝杠(5)，所述滚珠丝杠(5)上下两侧装有滚珠丝杠座(7)，所述滚珠丝杠座(7)与所述立柱主体(3)固定连接，所述立柱主体(3)上固定连接着两条导轨(4)，所述滑轮(8)与立柱主体上端固定连接，所述电磁离合器(23)与滚珠丝杠(5)下端固定连接；/n所述七自由度机械臂包括第一关节臂(9)、第二关节臂(11)、第三关节臂(12)、第四关节臂(13)、第五关节臂(14)、第六关节臂(15)、第一旋转关节(21)、第二旋转关节(20)、第三旋转关节(19)、第四旋转关节(18)、第五旋转关节(17)、第一移动关节(25)、第二移动关节(26)、滑块(16)，骨钻或穿刺工具(27)，所述第一关节臂(9)右端与所述立柱主体(3)上的两条导轨(4)形成移动副，所述第一关节臂(9)与所述第二关节臂(11)通过所述第一旋转关节(21)绕竖直方向转动，所述第二关节臂(11)与所述第三关节臂(12)通过第二旋转关节(20)绕竖直方向转动，所述第三关节臂(12)与所述第四关节臂(13)通过所述第三旋转关节(19)绕水平方向转动，所述第四关节臂(13)与所述第五关节臂(14)通过所述第四旋转关节(18)绕第四旋转关节轴线转动，所述第五关节臂(14)与所述第六关节臂(15)通过第五旋转关节(17)绕第五旋转关节轴线转动，所述滑块(16)与第六关节臂(15)形成第二移动关节(26)；所述滑块(16)与所述骨钻或穿刺工具(27)连接。/n...
【技术特征摘要】
1.一种脊柱钻孔手术辅助装置，其特征在于：包括底座、立柱、七自由度机械臂；所述七自由度机械臂中的旋转关节能够改变阻尼并且能够锁紧；所述七自由度机械臂能够重力自平衡；所述七自由度机械臂末端为移动副并且进给运动可控；
所述七自由度机械臂中的旋转关节能够变阻尼可控并且能够锁紧是通过装在旋转关节内的磁粉离合器实现；具体来说是通过改变输入给磁粉离合器的电流来改变磁粉离合器的阻尼力矩以实现旋转关节变阻尼，当电流大到使磁粉离合器能提供的阻尼力矩大于负载力矩时就实现了旋转关节的锁紧；所述七自由度机械臂通过悬挂重物以实现重力自平衡；所述七自由度机械臂末端移动副的进给运动可控是通过直线模组实现的；
所述底座包括箱体(1)、载物台(2)、移动元件(22)，载物台固定元件(202)，四个所述移动元件(22)与箱体(1)底部四个角固定连接，所述脊柱钻孔手术辅助装置通过移动元件(22)能在地面移动，所述箱体(1)侧面与所述载物台(2)侧面通过载物台固定元件(202)连接；
所述立柱包括立柱主体(3)、导轨(4)、滚珠丝杠(5)、滚珠丝杠座(7)、电磁离合器(23)、滑轮(8)、绳子(6)，平衡重物(24)，所述立柱主体(3)下端与箱体(1)上表面固定连接，所述立柱主体(3)上装有滚珠丝杠(5)，所述滚珠丝杠(5)上下两侧装有滚珠丝杠座(7)，所述滚珠丝杠座(7)与所述立柱主体(3)固定连接，所述立柱主体(3)上固定连接着两条导轨(4)，所述滑轮(8)与立柱主体上端固定连接，所述电磁离合器(23)与滚珠丝杠(5)下端固定连接；
所述七自由度机械臂包括第一关节臂(9)、第二关节臂(11)、第三关节臂(12)、第四关节臂(13)、第五关节臂(14)、第六关节臂(15)、第一旋转关节(21)、第二旋转关节(20)、第三旋转关节(19)、第四旋转关节(18)、第五旋转关节(17)、第一移动关节(25)、第二移动关节(26)、滑块(16)，骨钻或穿刺工具(27)，所述第一关节臂(9)右端与所述立柱主体(3)上的两条导轨(4)形成移动副，所述第一关节臂(9)与所述第二关节臂(11)通过所述第一旋转关节(21)绕竖直方向转动，所述第二关节臂(11)与所述第三关节臂(12)通过第二旋转关节(20)绕竖直方向转动，所述第三关节臂(12)与所述第四关节臂(13)通过所述第三旋转关节(19)绕水平方向转动，所述第四关节臂(13)与所述第五关节臂(14)通过所述第四旋转关节(18)绕第四旋转关...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚进，徐邦杰，李翔昱，汤卿，高文翔，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川;51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。