一种用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统，属于骨折复位技术领域。用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统包括环形台、偏置式铰链体和伸缩杆，环形台用于固定下肢，偏置式铰链体包括第一铰体、第二铰体和连接块，第一铰体的一端与连接块的一端通过第一转轴转动连接，第一铰体的另一端适于与环形台可拆卸连接，第二铰体的一端与连接块的另一端通过第二转轴转动连接，其中，第一转轴与第二转轴垂直，伸缩杆的两端均适于通过偏置式铰链体与环形台铰接，其中，伸缩杆适于与第二铰体的另一端可拆卸连接。提高了骨折复位手术的成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统
本专利技术涉及骨折复位
，具体而言，涉及一种用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统。
技术介绍
胫骨骨折包括胫骨骨干骨折和胫骨平台骨折。胫骨骨干骨折在全身骨折中约占29.45％，10岁以下儿童尤为多见，我国每年约有三千万人遭受骨折创伤，其中约有一千万人遭受胫骨骨干骨折。传统的骨折复位手术需要两名医生对肌肉首先进行牵引，其次借助X光等影像实现复位摆正工作，由于医生需要长期暴露在X光射线下工作，因此对医生的身体健康十分不利，容易诱发癌性病变。在操作过程中，总是存在身体过度运动的危险，导致肌肉、组织和韧带撕裂，从而造成后期复位效果不理想，而且手术效果因医生技术水平的不同差异性很大，手术完成的精确度难以保证，因此同质性较差。另外，人手的操作精度远低于机器人的操作精度，对于外科医生来说，在传统的复位技术中，在大的力和扭矩下进行精细的调整和保持可能很难进行。
技术实现思路
本专利技术旨在提高骨折复位的成功率。为解决上述问题，本专利技术提供了一种用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统，包括：环形台，所述环形台用于固定下肢；偏置式铰链体，所述偏置式铰链体包括第一铰体、第二铰体和连接块，所述第一铰体的一端与所述连接块的一端通过第一转轴转动连接，所述第一铰体的另一端适于与所述环形台可拆卸连接，所述第二铰体的一端与所述连接块的另一端通过第二转轴转动连接，其中，所述第一转轴与所述第二转轴垂直；以及伸缩杆，所述伸缩杆的两端均适于通过所述偏置式铰链体与所述环形台铰接，其中，所述伸缩杆适于与所述第二铰体的另一端可拆卸连接。进一步地，所述环形台包括环形台本体与凸起平台，所述环形台本体上环绕所述环形台的轴线开设有第一安装结构，所述第一安装结构适于安装多个环绕所述环形台的轴线分布的骨针夹持器，所述环形台本体朝外设置有多个所述凸起平台，所述伸缩杆的两端适于通过所述偏置式铰链体与所述凸起平台铰接。进一步地，所述第一安装结构包括第一螺纹孔，多个所述第一螺纹孔环绕所述环形台的轴线开设于所述环形台上。进一步地，所述环形台设置有两个，两个所述环形台分别为固定环和复位环，所述固定环和所述复位环相对且间隔设置，两个所述伸缩杆的一端均与所述固定环的一个所述凸起平台铰接，两个所述伸缩杆的另一端分别与所述复位环的两个所述凸起平台铰接；两个所述伸缩杆的一端均与所述复位环的一个所述凸起平台铰接，两个所述伸缩杆的另一端分别与所述固定环的两个所述凸起平台铰接；任意相邻的两个所述伸缩杆之间的夹角均相等。进一步地，所述第一铰体开设有第一敞口槽，所述第二铰体开设有第二敞口槽，所述连接块的一端位于所述第一敞口槽中，所述连接块的另一端位于所述第二敞口槽中。进一步地，令与所述固定环连接的所述偏置式铰链体为第一偏置式铰链体，与所述复位环连接的所述偏置式铰链体为第二偏置式铰链体，所述第二偏置式铰链体中的所述第二铰体中安装有轴承，所述轴承中安装有法兰轴，所述法兰轴的一端与所述伸缩杆可拆卸连接，所述法兰轴的另一端穿过所述轴承并设置有防脱螺母。进一步地，所述用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统还包括紧定螺钉，所述凸起平台上开设有安装孔和定位螺孔，所述安装孔与所述定位螺孔相通，所述第一铰体远离所述第二铰体的一端设置有安装轴，所述安装轴的径向上开设有孔槽，所述安装轴适于安装于所述安装孔中，所述紧定螺钉适于与所述定位螺孔连接后插入所述孔槽中。进一步地，所述用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统还包括定位销，所述凸起平台上还开设有定位销孔，所述第一铰体一侧开设有凹槽，所述定位销安装于所述定位销孔后置于所述凹槽中。进一步地，所述用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统还包括挡板，所述挡板适于与所述凸起平台连接并限制所述紧定螺钉。进一步地，所述伸缩杆为丝杠传动结构。与现有技术相比，本专利技术提供的一种用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统，具有但不局限于以下技术效果：可将两个环形台一上一下布置，可以将上方的环形台当做静平台(或叫做固定环)，将下方的环形台当做动平台(或叫做复位环)，静平台与外部装置(比如手术床等)连接固定不动，通过在固定环和复位环之间铰接适当数量的伸缩杆，并可通过固定环固定下肢骨折近端，复位环固定下肢骨折远端，腿部在静平台和动平台中固定后，可借助例如光学导航系统识别动平台的位置和姿态，由计算机规划出骨折复位的方案，解算出每根伸缩杆的运动长度，之后通过控制各个伸缩杆的运动长度带动末端的动平台到达指定的位置和姿态，以此完成骨折复位，其中，由于第一转轴和第二转轴是分别转动连接在连接块两端的，使得偏置式铰链体中的两个自由度垂直且不相交，构成一种“偏置式”虎克铰，减少了或者杜绝了第一铰体和第二铰体发生干涉的问题，进而进一步满足复位环的灵活性，同时，通过控制伸缩杆的伸缩运动实现复位环运动而完成骨折复位，省去了医生人力操作，避免了医生出现操作疲劳，提高了骨折复位手术的成功率；另外，由于伸缩杆可以与第二铰体远离连接块的一端可拆卸连接，第一铰体远离连接块的一端适于与所述环形台可拆卸连接，即伸缩杆与偏置式铰链体可拆卸连接，环形台与偏置式铰链体可拆卸连接，这种伸缩杆的模块化、环形台的模块化、偏置式铰链体的模块化设计更加便于后续的更换、维修、装运等操作。附图说明图1为本专利技术实施例的用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统的示意性结构图；图2为图1中A处的方大图；图3为本专利技术实施例的偏置式铰链体的示意性结构图。附图标记说明：1-环形台，12-凸起平台，121-安装孔，122-定位螺孔，123-定位销孔，124-挡板安装螺孔，13-第一螺纹孔；2-伸缩杆；3-偏置式铰链体，31-第一铰体，311-第一敞口槽，312-安装轴，313-孔槽，314-凹槽，32-第二铰体，321-第二敞口槽，33-连接块，34-第一转轴，35-第二转轴，36-法兰轴，37-防脱螺母；5-挡板，51-挡板安装螺钉；6-定位销。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。而且，附图中Z轴表示竖向，也就是上下位置，并且Z轴的正向(也就是Z轴的箭头指向)表示上，Z轴的负向(也就是与Z轴的正向相反的方向)表示下。同时需要说明的是，前述Z轴的表示含义仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。胫骨骨折包括胫骨骨干骨折和胫骨平台骨折，胫骨骨干骨折在全身骨折中约占29.45％，10岁以下儿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统，其特征在于，包括：/n环形台(1)，所述环形台(1)用于固定下肢；/n偏置式铰链体(3)，所述偏置式铰链体(3)包括第一铰体(31)、第二铰体(32)和连接块(33)，所述第一铰体(31)的一端与所述连接块(33)的一端通过第一转轴(34)转动连接，所述第一铰体(31)的另一端适于与所述环形台(1)可拆卸连接，所述第二铰体(32)的一端与所述连接块(33)的另一端通过第二转轴(35)转动连接，其中，所述第一转轴(34)与所述第二转轴(35)垂直；以及/n伸缩杆(2)，所述伸缩杆(2)的两端均适于通过所述偏置式铰链体(3)与所述环形台(1)铰接，其中，所述伸缩杆(2)适于与所述第二铰体(32)的另一端可拆卸连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统，其特征在于，包括：
环形台(1)，所述环形台(1)用于固定下肢；
偏置式铰链体(3)，所述偏置式铰链体(3)包括第一铰体(31)、第二铰体(32)和连接块(33)，所述第一铰体(31)的一端与所述连接块(33)的一端通过第一转轴(34)转动连接，所述第一铰体(31)的另一端适于与所述环形台(1)可拆卸连接，所述第二铰体(32)的一端与所述连接块(33)的另一端通过第二转轴(35)转动连接，其中，所述第一转轴(34)与所述第二转轴(35)垂直；以及
伸缩杆(2)，所述伸缩杆(2)的两端均适于通过所述偏置式铰链体(3)与所述环形台(1)铰接，其中，所述伸缩杆(2)适于与所述第二铰体(32)的另一端可拆卸连接。


2.根据权利要求1所述的用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统，其特征在于，所述环形台(1)包括环形台本体与凸起平台(12)，所述环形台本体上环绕所述环形台(1)的轴线开设有第一安装结构，所述第一安装结构适于安装多个环绕所述环形台的轴线分布的骨针夹持器，所述环形台本体朝外设置有多个所述凸起平台(12)，所述伸缩杆(2)的两端适于通过所述偏置式铰链体(3)与所述凸起平台(12)铰接。


3.根据权利要求2所述的用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统，其特征在于，所述第一安装结构包括第一螺纹孔(13)，多个所述第一螺纹孔(13)环绕所述环形台(1)的轴线开设于所述环形台(1)上。


4.根据权利要求2所述的用于下肢骨折复位手术的并联机器人系统，其特征在于，所述环形台(1)设置有两个，两个所述环形台(1)分别为固定环和复位环，所述固定环和所述复位环相对且间隔设置，两个所述伸缩杆(2)的一端均与所述固定环的一个所述凸起平台(12)铰接，两个所述伸缩杆(2)的另一端分别与所述复位环的两个所述凸起平台(12)铰接；两个所述伸缩杆(2)的一端均与所述复位环的一个所述凸起平台(12)铰接，两个所述伸缩杆(2)的另一端分别与所述固定环的两个所述凸起平台(12)铰接；任意相邻的两个所述伸缩杆(2)之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洪健，杜志江，杨惠博，温信然，孙社稷，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