一种便携式胫骨骨折复位机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种便携式胫骨骨折复位机器人，包括可移动的底板组件，底板组件上设置有三自由度移动平台，三自由度移动平台的一端设置有两自由度转动平台，两自由度转动平台的一端设置有脚板；还包括用于固定断骨远端的第一固定装置和用于固定断骨近端的第二固定装置，第一固定装置设置在脚板的一端，第二固定装置设置在手术台的一端。本发明专利技术中，本机器人为五自由度串联机器人，与传统的六自由度串联机器人比较具有更高的精度、更快的响应速度，且操作更为便捷同时减小了体积，易于实现便携；另外，第一固定装置和第二固定装置能完成手术过程中骨折部位成角消除操作，提高手术精度，便于骨折手术的快速进行。便于骨折手术的快速进行。便于骨折手术的快速进行。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式胫骨骨折复位机器人


[0001]本专利技术涉及外科医疗器械
，具体涉及一种便携式胫骨骨折复位机器人。

技术介绍

[0002]随着医疗技术的发展，越来越多的机器人在手术过程中被用来辅助医生进行手术操作；其中，骨折复位机器人的核心理念是通过术者远程操作复位机械来替代人工复位，以减轻医患人员受到的放射性辐射，并在复位过程中提供持续、稳定、定量和精确化的操作。
[0003]然而，目前的串联和并联骨折复位机器人均存在一定缺陷；其中，并联骨折复位机器人工作空间相对较小、控制复杂，且在临床上需要和髓内钉内固定技术结合实施，这对断骨远、近端的夹持形式和长度提出了要求，当患者出现肌肉紧张造成肌肉收缩张力过大时，机器人末端执行器对断骨的夹持会受到影响，造成机器人在实施骨折复位的过程中姿态可能不可控；而串联骨折复位机器人由于过大的体积，会占用较大的手术空间，使得医务人员的操作空间受到限制，此外，串联机器人由于多自由度活动的要求，使得机器人末端执行器的定位精度降低。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种减轻放射性辐射对医患人员影响的便携式胫骨骨折复位机器人。
[0005]为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]提供一种便携式胫骨骨折复位机器人，包括可移动的底板组件，底板组件上设置有三自由度移动平台，三自由度移动平台的一端设置有两自由度转动平台，两自由度转动平台的一端设置有脚板；
[0007]还包括用于固定断骨远端的第一固定装置和用于固定断骨近端的第二固定装置，第一固定装置设置在脚板的一端，第二固定装置设置在手术台的一端；
[0008]底板组件上设置有箱体，箱体中设置有用于控制三自由度移动平台和两自由度转动平台运动的控制器，控制器电连接有上位机、远程操控板和六轴力传感器，上位机设置在箱体上，六轴力传感器设置在两自由度转动平台与脚板之间。
[0009]采用上述技术方案的有益效果为：三自由度移动平台和两自由度转动平台使本机器人可进行五自由度的运动；而五自由度串联机器人相对于传统的六自由度串联机器人具有更高的精度，更快的响应速度，同时减小了体积，易于实现便携化；上位机有利于人机交互，且可对机器人受力状态和驱动机构进行实时控制；第一固定装置和第二固定装置解决了骨折手术过程中骨折部位定位难的问题，能完成手术过程中骨折部位成角消除操作，提高手术精度，便于骨折手术的快速进行；而远程操控板有利于医生远程操控机器人完成骨折复位手术，避免医生在手术过程中长时间暴露在X射线下；六轴力传感器用于在手术过程中实时传递和监控力和力矩。
[0010]进一步地，三自由度移动平台包括固定设置在底板组件上的第一移动平台，第一
移动平台上滑动设置有第一滑座，且第一移动平台上设置有第一直线驱动机构，第一直线驱动机构的输出端固定连接第一滑座；第一滑座的上方固定设置有下机架，下机架的上端固定设置有第二直线驱动机构，第二直线驱动机构的输出端固定连接有上机架，上机架的上端固定设置有第二滑座，第二滑座上滑动设置有第二移动平台，且第二移动平台上设置有第三直线驱动机构，第三直线驱动机构的输出端固定连接第二滑座；第一直线驱动机构、第二直线驱动机构和第三直线驱动机构输出端的运动方向相互垂直。
[0011]采用上述技术方案的有益效果为：第一直线驱动机构驱动第一滑座及下机架进行纵向运动，下机架上的第二直线驱动机构驱动上机架及第二滑座进行竖向运动，第三直线驱动机构驱动第二移动平台相对第二滑座滑动，进行横向运动，从而使复位机器人进行三自由度的水平移动，有利于骨折复位手术的平移复位操作。
[0012]进一步地，第一直线驱动机构、第二直线驱动机构和第三直线驱动机构均电连接控制器。
[0013]采用上述技术方案的有益效果为：第一直线驱动机构、第二直线驱动机构和第三直线驱动机构均电连接控制器，有利于上位机或远程操控板通过控制器控制第一直线驱动机构、第二直线驱动机构和第三直线驱动机构输出运动。
[0014]进一步地，第一直线驱动机构为线性马达，第三直线驱动机构为伺服电机；第二直线驱动机构为贯通式丝杠步进电机，贯通式丝杠步进电机的丝杠固定连接在上机架上。
[0015]采用上述技术方案的有益效果为：伺服电机具有快速响应和准确定位的优点，而第三直线驱动机构设置为伺服电机，有利于提高机器人的响应速度和定位精度；另外，贯通式丝杠步进电机驱动丝杠进行直线运动，进而使上机架在竖向上运动。
[0016]进一步地，下机架的上端设置有若干中空的导向套，导向套的长度方向与第二直线驱动机构输出端的运动方向相同，上机架的下端设置有与导向套匹配的导向杆，且导向杆滑动设置在导向套中。
[0017]采用上述技术方案的有益效果为：导向杆滑动设置在导向套中，使上机架沿导向方向运动，增加了上机架运动的平稳性。
[0018]进一步地，两自由度转动平台包括设置在三自由度移动平台一端的第一连接件，第一连接件上固定设置有第一转动驱动机构，第一转动驱动机构的输出端键连接有第二连接件，第二连接件上固定设置有第二转动驱动机构，第二转动驱动机构的输出端键连接有第一带轮，第二连接件上转动设置有第二带轮，第一带轮和第二带轮通过皮带传动连接，第二带轮的一端设置六轴力传感器；第一转动驱动机构和第二转动驱动机构的转动方向相互垂直。
[0019]采用上述技术方案的有益效果为：第一转动驱动机构使第二连接件在垂直于竖向的平面上转动，第二连接件上的第二转动驱动机构带动第一带轮转动，并通过皮带传动使第二带轮转动，最终使六轴力传感器在垂直于横向的平面上转动，从而使复位机器人进行两个自由度的转动，有利于骨折复位手术中的旋转复位操作。
[0020]进一步地，第一转动驱动机构和第二转动驱动机构均电连接控制器。
[0021]采用上述技术方案的有益效果为：第一转动驱动机构和第二转动驱动机构均电连接控制器，有利于上位机或远程操控板通过控制器控制第一转动驱动机构和第二转动驱动机构输出动作。
[0022]进一步地，第一转动驱动机构和第二转动驱动机构均为伺服电机。
[0023]采用上述技术方案的有益效果为：伺服电机具有快速响应和准确定位的优点，而第一转动驱动机构和第二转动驱动机构均为伺服电机，有利于提高机器人的响应速度和定位精度。
[0024]进一步地，第一固定装置和第二固定装置的结构相同；第一固定装置包括固定设置在脚板一端的固定座，固定座的两侧均设置有直线导轨，两侧的直线导轨上分别滑动设置有滑块和导轨钳制器，滑块和导轨钳制器上固定设置有环形件；环形件上沿长度方向设置有滑槽，滑槽内滑动设置有用于固定钢针的两个固定件，固定件的一端穿过滑槽且螺纹连接锁紧螺母。
[0025]采用上述技术方案的有益效果为：第一固定装置的固定件上的钢针用于固定断骨远端，第二固定装置的固定件上的钢针用于固定断骨近端；滑块和导轨钳制器滑动设置在直线导轨上，有利于调整环形件及其钢针的横向位置，进而调节第一固定装置上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式胫骨骨折复位机器人，其特征在于，包括可移动的底板组件(1)，所述底板组件(1)上设置有三自由度移动平台(2)，所述三自由度移动平台(2)的一端设置有两自由度转动平台(3)，所述两自由度转动平台(3)的一端设置有脚板(5)；还包括用于固定断骨远端(9)的第一固定装置(6)和用于固定断骨近端(10)的第二固定装置(7)，所述第一固定装置(6)设置在脚板(5)的一端，所述第二固定装置(7)设置在手术台(8)的一端；所述底板组件(1)上设置有箱体(11)，所述箱体(11)中设置有用于控制三自由度移动平台(2)和两自由度转动平台(3)运动的控制器，所述控制器电连接有上位机(13)、远程操控板(12)和六轴力传感器(4)，所述上位机(13)设置在箱体(11)上，所述六轴力传感器(4)设置在两自由度转动平台(3)与脚板(5)之间。2.根据权利要求1所述的便携式胫骨骨折复位机器人，其特征在于，所述三自由度移动平台(2)包括固定设置在底板组件(1)上的第一移动平台(201)，所述第一移动平台(201)上滑动设置有第一滑座(202)，且所述第一移动平台(201)上设置有第一直线驱动机构，所述第一直线驱动机构的输出端固定连接第一滑座(202)；所述第一滑座(202)的上方固定设置有下机架(203)，所述下机架(203)的上端固定设置有第二直线驱动机构(211)，所述第二直线驱动机构(211)的输出端固定连接有上机架(209)，所述上机架(209)的上端固定设置有第二滑座(208)，所述第二滑座(208)上滑动设置有第二移动平台(206)，且所述第二移动平台(206)上设置有第三直线驱动机构(207)，所述第三直线驱动机构(207)的输出端固定连接第二滑座(208)；所述第一直线驱动机构、第二直线驱动机构(211)和第三直线驱动机构(207)输出端的运动方向相互垂直。3.根据权利要求2所述的便携式胫骨骨折复位机器人，其特征在于，所述第一直线驱动机构、第二直线驱动机构(211)和第三直线驱动机构(207)均电连接控制器。4.根据权利要求2所述的便携式胫骨骨折复位机器人，其特征在于，所述第一直线驱动机构为线性马达，所述第三直线驱动机构(207)为伺服电机；所述第二直线驱动机构(211)为贯通式丝杠步进电机，所述贯通式丝杠步进电机的丝杠(210)固定连接在上机架(209)上。5.根据权利要求2所述的便...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炜，汤剑华，于川，
申请(专利权)人：成都清大华科微晶材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：