[發明專利]基于無創式實時手術定位導航設備的骨科手術機器人

有效

• 申請號: 201610047353.6
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105434048B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 何濱;沈麗萍;許碩貴;童睿
• 申請（專利權）人: 杭州三壇醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B90/14;A61B17/56
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙)33213
• 代理人: 李靈鋒

1.基于無創式實時手術定位導航設備的骨科手術機器人，其特征在于包括手術床、固定裝置、執行機構、機械臂和機械手，手術床上滑動設置固定裝置，固定裝置上方設置執行機構，執行機構一側設置機械臂，機械臂內卡接設置機械手；

所述的手術床，其與固定裝置通過軌道連接，軌道上具有鎖定裝置，能在軌道的任意位置進行鎖定；

所述的固定裝置，其包括水平移動機構、垂直移動機構和肢體夾緊裝置，水平移動機構通過軌道副與手術床連接，用于機器人的初步定位；垂直運動機構通過螺旋副來控制升降，用于適用不同體厚的患者；肢體夾緊裝置為一對固定夾，通過手柄調整固定夾位置能夠夾緊患者的肢體；

所述的執行機構，安裝于固定裝置的平臺上，用于激光線的捕捉和把持；執行機構包括上平面運動機構和下平面運動機構，上平面運動機構包括了上平面X向移動機構和上平面Y向移動機構，上平面X向移動機構上設有上平面激光點捕捉面板；下平面運動機構包括了下平面X向移動機構和下平面Y向移動機構，下平面X向移動機構上設有下平面激光點捕捉面板；

所述的機械臂，其與執行機構、機械手連接，具有繞正交兩軸旋轉的自由度，旋轉中心點在夾持的機械手的幾何軸線上；機械臂包括機械臂基座、旋轉軸和圓弧型夾持機構，圓弧型夾持機構設置在機械臂基座內，旋轉軸一端連接機械臂基座，旋轉軸另一端連接上平面X向移動機構或下平面X向移動機構，旋轉軸能夠在上平面X向移動機構或下平面X向移動機構內轉動；圓弧型夾持機構包括相向設置的一對帶外齒弧形爪、小齒輪、復位彈簧和齒條，小齒輪通過軸轉動設置在圓弧型夾持機構的殼體上，帶外齒弧形爪與齒條通過小齒輪嚙合且帶外齒弧形爪與齒條相向運動，齒條與圓弧型夾持機構的殼體側壁之間設置用于對齒條復位的復位彈簧；

所述的機械手，其卡接設置在機械臂的圓弧型夾持機構內；機械手包括鋼針夾持機構、高速旋轉機構、軸向移動機構、上極限位置行程開關和下極限位置行程開關，其中鋼針夾持機構與軸向移動機構的主軸連接，上極限位置行程開關和下極限位置行程開關安裝在行程的上限位置和下限位置；鋼針夾持機構主要由卡爪、卡爪固定軸及殼體組成，其中卡爪通過卡爪固定軸固定在殼體上；主軸處于高速旋轉狀態時，鋼針夾持機構中的卡爪的尾部由于離心力的作用向外甩出，整個卡爪繞卡爪固定軸旋轉，則卡爪的頭部向心夾緊鋼針，三個卡爪同時運動時，即可完成對鋼針的夾持動作；高速旋轉機構主要由高速電機軟軸輸入軸、斜齒輪和帶花鍵斜齒輪組成，其中的帶花鍵斜齒輪與軸向移動機構的主軸通過花鍵副連接，斜齒輪設置在高速電機軟軸輸入軸上，斜齒輪與帶花鍵斜齒輪嚙合，高速電機通過軟軸將動力傳遞到高速電機軟軸輸入軸，高速電機軟軸輸入軸再帶動斜齒輪運動，斜齒輪再驅動帶花鍵斜齒輪，最后帶花鍵斜齒輪通過花鍵副帶動軸向移動機構的主軸，使其獲得高速旋轉的動力；軸向移動機構主要由軸向電機軟軸輸入軸、主軸、平面齒輪、齒條型軸向移動機身和角接觸軸承組成，其中角接觸軸承的外圈與齒條型軸向移動機身的內孔連接，角接觸軸承的內圈與主軸的軸連接，軸向電機通過軟軸將動力傳遞到軸向電機軟軸輸入軸上，再由軸向電機軟軸輸入軸帶動平面齒輪，平面齒輪通過齒輪齒條傳動的方式驅動齒條型軸向移動機身的軸向運動，最終通過角接觸軸承來實現主軸在高速旋轉的同時進行軸向運動；通過鋼針夾持機構、高速旋轉機構、軸向移動機構的聯動，實現2mm鋼針的置針穿刺動作。

2.根據權利要求1所述的基于無創式實時手術定位導航設備的骨科手術機器人，其特征在于所述上平面激光點捕捉面板和下平面激光點捕捉面板上均設置有一個黑色的十字標志點，激光線穿過上平面激光點捕捉面板的十字標志點和下平面激光點捕捉面板的十字標志點時即捕捉到激光線的位置。