一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人制造技术

本公开提供了一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人，包括底座和固定支撑机构，所述固定支撑机构包括固定平台和支撑件，所述固定平台安装在底座上，所述支撑件安装在固定平台上；刀具轴驱动机构，所述刀具驱动机构包括刀具进给机构和刀具旋转机构，所述刀具进给机构和刀具旋转机构安装在支撑件上；机械手驱动机构，所述机械手驱动结构包括机械手旋转机构和机械手弯曲机构；以及机械手，所述机械手与机械手驱动机构相连；所述刀具旋转机构带动刀具绕轴线旋转，所述刀具进给机构带动刀具轴向进给，所述机械手旋转机构带动机械手旋转，所述机械手弯曲机构带动机械手向一侧弯曲。具有快速、高效柔性实现受限空间骨病变区清楚的优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人


[0001]本公开属于机械制造和手术机器人领域，具体涉及一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]微创手术，是21世纪外科手术革命性的进步，其具备术前准备少、术中创伤小、术后恢复快等优点。连续体机械手(CM)因其柔顺、灵活、精细的特点，已应用于许多微创外科手术。自主手术是指由智能机器人或机械系统完成部分或全部任务的手术，可以有效地提高手术精度、效率等。骨科手术是最早应用自主机器人的医学应用之一，但迄今为止的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人系统普遍采用刚性机构作为核心构造，虽然有效地改善了手术结果，但仍存在一定的局限性，主要体现在灵巧性和空间性方面。为了解决这一问题，本专利技术设计了一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人，包含刚性定位结构和柔性连续体机械手(CM)。
[0004]全髋关节置换术(THA)是最常见的骨科手术之一，主要用于治疗严重的骨关节炎以及其他不常见的病症(包括骨坏死、骨折、发育不良、骨肿瘤等)，在当保守治疗(止痛药、物理疗法等)排除在外考虑，而近些年原发性THA的发病率不断上升。现有技术对受限空间内骨病变区清创存在较大难度。

技术实现思路

[0005]本公开为了解决上述问题，提出了一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人，本公开为了解决现有刚性用于受限空间骨病变区清除的手术机器人结构灵巧性、空间性不足、精确性差的技术问题。
[0006]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0007]一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人，包括：
[0008]底座；
[0009]固定支撑机构，包括固定平台和支撑件，所述固定平台安装在底座上，所述支撑件安装在固定平台上；
[0010]刀具轴驱动机构，包括刀具进给机构和刀具旋转机构，所述刀具进给机构和刀具旋转机构安装在支撑件上；
[0011]机械手驱动机构，包括机械手旋转机构和机械手弯曲机构，机械手旋转机构和机械手弯曲机构安装于固定支撑机构上；以及
[0012]机械手，与机械手驱动机构相连；
[0013]其中，所述刀具旋转机构带动刀具绕轴线旋转，所述刀具进给机构带动刀具轴向进给，所述机械手旋转机构带动机械手旋转，所述机械手弯曲机构带动机械手向一侧弯曲。
[0014]另外，根据本公开实施例的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人还可以具有以下附加技术特征：
[0015]优选的，所述刀具进给机构包括：移动平台，所述移动平台位于固定平台上；第一丝杠，所述第一丝杠与移动平台相连；联轴器，所述联轴器位于第一丝杠端部；以及第一电机，所述第一电机安装于固定平台上，所述第一电机通过联轴器与第一丝杠相连；所述第一电机正反转运动带动第一丝杠转动，所述第一丝杠转动带动移动平台移动，所述移动平台移动带动刀具轴向进给。
[0016]优选的，所述旋转机构包括：驱动轴，所述驱动轴安装于支撑件上；第二电机，所述第二电机位于移动平台上；后置带轮，所述后置带轮与驱动轴相连；以及后置皮带，所述后置皮带与后置带轮连接驱动轴和第二电机；刀具轴，所述刀具轴与驱动轴相连；刀具，所述刀具与刀具轴相连；所述第二电机正反转带动驱动轴旋转，所述驱动轴旋转带动刀具轴旋转，所述刀具轴旋转带动刀具绕轴线旋转。
[0017]优选的，所述机械手旋转机构包括：第三电机，所述第三电机位于固定平台上；旋转轴，所述旋转轴位于支撑件上；前置带轮，所述前置带轮位于旋转轴端部；以及前置皮带，所述前置皮带与前置带轮配合，所述电机通过前置皮带和前置带轮与旋转轴相连；所述第三电机正反转带动机械手绕轴线旋转。
[0018]优选的，所述机械手弯曲机构包括：第四电机，所述第四电机安装在旋转轴上；第二丝杠，所述第二丝杠通过联轴器与第四电机相连；丝杠固定盘，所述丝杠固定盘固定丝杠；丝杠螺母，所述丝杠螺母套设在丝杠上，所述丝杠螺母与驱动缆线管相连；以及滑块，所述滑块与丝杠螺母相连，所述滑块还与旋转轴相连；拉力传感器，所述拉力传感器位于滑块上；所述第四电机带动第二丝杠转动，所述第二丝杠带动丝杠螺母移动，所述丝杠螺母通过滑块沿着导轨移动，所述丝杠螺母牵引驱动缆线管，所述驱动缆线管牵引机械手弯曲。
[0019]优选的，所述机械手包括：刀具轴，所述刀具轴穿设在旋转轴中；刀具，所述刀具设置在刀具轴末端；驱动缆线孔，所述驱动缆线孔设置在柔性连续体上；以及驱动缆线管，所述驱动缆线管穿设在驱动缆线孔内，所述驱动缆线管与丝杆螺母相连；所述丝杆螺母在第二丝杆上移动牵引驱动线缆管进而带动柔性连续体弯曲或伸展。
[0020]优选的，所述移动平台上设有丝孔，所述第一丝杆贯穿移动平台上的丝孔并与底座通过轴承相连。
[0021]优选的，所述丝杠固定盘包括第一丝杠固定盘和第二丝杠固定盘，所述第一丝杠固定盘和第二丝杠固定盘之间设有导杆。
[0022]优选的，所述支撑件包括第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和第二支撑件分别支撑刀具轴的两端。
[0023]优选的，所述旋转轴上设有与滑块配合的导轨。
[0024]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0025]本公开的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人，设置机械手通过旋转运动和弯曲运动的配合，实现空间上各个方向的定点操作；通过采用两条驱动缆线来完成机械手向一侧的弯曲，使得整个机构更加简洁、紧凑，避免了传统柔性连续体机械手结构的冗余，使得手术机器人更好的实现简洁化和一体化。
[0026]本公开的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人，通过更改结构，使每根驱动
缆线与两个传感器连结，更加有利于提高弯曲运动的精准度，更加便于进行手术操作；通过采用进给装置，更好的实现了刀具的快速更换以及手术区更深区域的操作，提高了手术操作的效率。
[0027]本公开的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人，结构简单，易于操作，减少了传统骨科手术的人员配置，提高了手术执行的效率。
附图说明
[0028]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0029]图1为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人整体结构示意图；
[0030]图2为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人侧视图；
[0031]图3为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人的柔性连续体机械手驱动装置结构示意图；
[0032]图4为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人的刀具轴驱动装置结构示意图；
[0033]图5为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人的柔性连续体机械手示意图；
[0034]图6为本公开的用于受限空间骨病变区清除手术机器人的驱动电缆的连接示意图。
[0035]附图标记说明：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于受限空间骨病变区清除的手术机器人,其特征在于,包括：底座；固定支撑机构，包括固定平台和支撑件，所述固定平台安装在底座上，所述支撑件安装在固定平台上；刀具轴驱动机构，包括刀具进给机构和刀具旋转机构，所述刀具进给机构和刀具旋转机构安装在支撑件上；机械手驱动机构，包括机械手旋转机构和机械手弯曲机构，机械手旋转机构和机械手弯曲机构安装于固定支撑机构上；以及机械手，与机械手驱动机构相连；其中，所述刀具旋转机构带动刀具绕轴线旋转，所述刀具进给机构带动刀具轴向进给，所述机械手旋转机构带动机械手旋转，所述机械手弯曲机构带动机械手向一侧弯曲。2.根据权利要求1所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人，其特征在于，所述刀具进给机构包括：移动平台，所述移动平台位于固定平台上；第一丝杠，所述第一丝杠与移动平台相连；联轴器，所述联轴器位于第一丝杠端部；以及第一电机，所述第一电机安装于固定平台上，所述第一电机通过联轴器与第一丝杠相连；所述第一电机正反转运动带动第一丝杠转动，所述第一丝杠转动带动移动平台移动，所述移动平台移动带动刀具轴向进给。3.根据权利要求1所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人，其特征在于，所述旋转机构包括：驱动轴，所述驱动轴安装于支撑件上；第二电机，所述第二电机位于移动平台上；后置带轮，所述后置带轮与驱动轴相连；以及后置皮带，所述后置皮带与后置带轮连接驱动轴和第二电机；刀具轴，所述刀具轴与驱动轴相连；刀具，所述刀具与刀具轴相连；所述第二电机正反转带动驱动轴旋转，所述驱动轴旋转带动刀具轴旋转，所述刀具轴旋转带动刀具绕轴线旋转。4.根据权利要求1所述的用于受限空间骨病变区清除的手术机器人，其特征在于，所述机械手旋转机构包括：第三电机，所述第三电机位于固定平台上；旋转轴，所述旋转轴位于支撑件上；前置带轮，所述前置带轮位于旋转轴端部；以及前置皮带，所述前置皮带与前置带轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜付鑫，张钢，苑宇龙，秦川界，李贻斌，宋锐，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：