[發明專利]骨科手術輔助機器人系統

無效

• 申請號: 201010299237.6
• 申請日: 2010-10-02
• 公開（公告）號: CN101947126A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 欒楠;張詩雷;趙言正;張曉明;徐俊虎
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B17/56
• 分類號: A61B17/56
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種骨科手術輔助機器人系統，其特征在于，包括：機器人本體、控制器和操縱桿，其中：操縱桿位于機器人本體的手腕處并與機器人控制器相連以傳輸傳遞操縱者的手動操作信號，控制器位于機器人本體的底座內并與機器人本體以及操縱桿相連結實現對機器人本體的控制，機器人本體安放于手術臺邊輔助主刀醫師實現對患者的手術操作。

2.根據權利要求1所述的骨科手術輔助機器人系統，其特征是，所述的機器人本體包括：可移動基座、七自由度機械臂和機器人末端執行器，其中：可移動基座作為整個裝置的基座，七自由度機械臂固定安裝于可移動基座的上方通過信號電纜與控制器相連并接受其控制信號，機器人末端執行器固定安裝于機械臂末端的機械接口上并通過導線與控制器相連以接收控制信號，機器人末端執行器作為機器人的作業工具，包括手術用的骨鋸、骨鉆和夾持工具。

3.根據權利要求2所述的骨科手術輔助機器人系統，其特征是，所述的可移動基座的底部設有滾輪。

4.根據權利要求2所述的骨科手術輔助機器人系統，其特征是，所述的七自由度機械臂的為開鏈式機構，包括：肩部、肘部和腕部，其中：肩部、腕部采用三關節軸線相互垂直交于一點的球副結構，便于運動控制算法的簡化，肘部采用一個轉動副，實現了肩部、腕部各具有三個自由度，肘部具有一個自由度。

5.根據權利要求2所述的骨科手術輔助機器人系統，其特征是，所述的機器人末端執行器的通過機械鎖定裝置固定安裝于機械臂末端機械接口。

6.根據權利要求1所述的骨科手術輔助機器人系統，其特征是，所述的控制器包括：中央控制模塊、多軸運動控制模塊、交流伺服驅動器、顯示模塊和傳感模塊，其中：中央控制模塊通過局域網絡與導航裝置相連接，接受來自導航裝置的導航指令，并將機器人位置、姿態等自身信息輸出到導航裝置，中央控制模塊通過PCI總線與多軸運動控制模塊相連接，中央控制模塊完成機器人運動規劃，并將指令發送到多軸運動控制模塊，由后者具體實現機器人運動控制，中央控制模塊通過IO接口與傳感模塊相連接，接受來自后者的傳感信息，顯示模塊與中央控制模塊相連，作為人機交互界面用于在工作過程中監控機器人工作狀態，并通過觸摸屏方式接受用戶輸入信息，可用于工作模式選擇，工作參數設定，流伺服驅動器通過信號電纜與多軸運動控制模塊相連接，接受來自中央控制模塊的運動規劃信息，按照控制算法完成插補運算，生成具體的驅動信號發送到各交流伺服驅動器，控制各電機運動以完成指令動作。

7.根據權利要求1所述的骨科手術輔助機器人系統，其特征是，所述的機器人操縱桿，包括一個操縱控制桿和一個選擇開關，均安裝于機械臂末端，通過IO端口與中央控制模塊相連接，將手動操縱信息傳達到中央控制模塊。

8.根據權利要求1或7所述的骨科手術輔助機器人系統，其特征是，所述的機器人操縱桿的自由度數為機器人末端執行器的一半，因此將操縱動作分為兩組模式，即進行位置平移操作和姿態調整操作，每組各三個自由度并由選擇開關切換。