[發明專利]一種智能骨科系統

無效

• 申請號: 201310496571.4
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103536364A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 李建祥
• 申請（專利權）人: 江蘇艾迪爾醫療科技股份有限公司
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 孫國棟

技術領域

本發明涉及骨科醫療器械技術領域，特別是一種智能骨科系統。?

背景技術

隨著機器人技術與醫學科學的交叉發展，各種用途的醫用機器人正在醫學領域中得到越來越廣泛的應用。手術機器人是其中的前沿研究熱點之一。目前醫療機器人已經在腦神經外科、心臟修復、膽囊摘除手術、人工關節置換、整形外科、泌尿外科手術等方面取得了廣泛的應用，在提高手術效果和精度的同時，也不斷開創新的應用領域。?

機器人與醫生手工操作相比在某些方面具有極大的優勢，因為機械手的定位更為準確、穩定且有力，可以避免外科醫生長時間手術而帶來的疲勞，以及可能造成外科醫生手臂顫動，從而提高了手術的精度、穩定性以及安全性。正由于機器人的上述優點，手術機器人的臨床應用已經展開到外科的各個領域。?

目前現有的手術機器人產品和技術主要是基于遙操作機器人的，即醫師通過遠程操縱裝置來控制機器人完成各項動作。機器人在手術全程都由受過專業培訓的醫師來操作，基本不具備自主性。?

外科手術由于手術類型的不同，對手術機器人的要求也不同。骨科手術中常常需要精確的切削、磨削、固定等操作，這類操作對操作精度和力量要求較高，但動作比較簡單，可以由機器人自主完成。因此，具有一定自主能力，能輔助醫師完成這些費時費力操作的機器人裝置，能大大減低醫師的作業強度，節約手術時間，提高作業精度，減少創口大小，是骨科手術的迫切需要。?

發明內容

為此，本發明提出一種智能骨科系統，可充分地消除由于現有技術的限制和缺陷導致的一個或多個問題。?

本發明另外的優點、目的和特性，一部分將在下面的說明書中得到闡明，而另一部分對于本領域的普通技術人員通過對下面的說明的考察將是明顯的或從本發明的實施中學到。通過在文字的說明書和權利要求書及附圖中特別地指出的結構可實現和獲得本發明目的和優點。?

本發明提供了一種智能骨科系統，其特征在于，所述系統包括：智能機器人、控制器和操作桿，其中：所述的智能機器人包括：可移動基座、七自由度機械臂和機器人末端執行器，所述可移動基座的底部設有可移動裝置，所述的機器人操作桿的自由度數為機器人末端執行器的一半，操作桿位于智能機器人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，控制器位于智能機器人的底座內并與智能機器人以及操作桿相連結實現對智能機器人的控制，智能機器人安放于手術臺邊輔助主刀醫師實現對患者的手術操作。?

優選的，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。?

優選的，所述可移動裝置為滾輪。?

優選的，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。?

優選的，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。?

優選的，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。?

優選的，所述的機器人操作桿，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。?

優選的，所述的機器人操作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。?

與現有技術相比，本發明的突出特點是：?