[發(fā)明專利]一種微創(chuàng)骨科手術(shù)機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610245578.2
• 申請(qǐng)日: 2016-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105662587B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田和強(qiáng);楊朋;朱炫炫;蔣佳坤;董國(guó)振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B34/30
• 分類號(hào): A61B34/30;A61B17/56;A61B17/16
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司37205
• 代理人: 毛勝昔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種醫(yī)用的機(jī)器人，尤其涉及一種微創(chuàng)骨科手術(shù)機(jī)器人；具體涉及一種骨外科手術(shù)中執(zhí)行鉆孔和打磨操作的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人。

背景技術(shù)

微創(chuàng)骨科手術(shù)中，諸如椎弓根釘內(nèi)固定術(shù)、經(jīng)皮齒狀突骨折螺釘內(nèi)固定術(shù)、股骨和脛骨髓內(nèi)釘內(nèi)固定術(shù)、頸椎間盤置換術(shù)等骨科手術(shù)都需要進(jìn)行按照精確路徑和軌跡進(jìn)行鉆孔和打磨操作。該類手術(shù)需要在正確的位置對(duì)手術(shù)部位進(jìn)行鉆孔和打磨，治療效果嚴(yán)重依賴于手術(shù)精度，操作不當(dāng)可導(dǎo)致人體重要的神經(jīng)、血管等的損傷，毫米誤差就會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果，嚴(yán)重時(shí)可使患者癱瘓，甚至危及生命。

目前該類手術(shù)主要依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，無(wú)疑增加了手術(shù)的不確定性，增加了患者的損傷和術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率。

外科手術(shù)機(jī)器人在操作靈活性、穩(wěn)定性及準(zhǔn)確定位方面顯示出了明顯優(yōu)勢(shì)，可有效解決骨科微創(chuàng)手術(shù)中存在的精度不足、輻射過(guò)多、切口較大和操作疲勞等問(wèn)題。

現(xiàn)有技術(shù)中，微創(chuàng)骨科手術(shù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)形式多樣，但由于結(jié)構(gòu)上的先天不足，或多或少地，均分別存在靈活性、自由度不足、對(duì)于復(fù)雜動(dòng)作執(zhí)行精度不高等缺點(diǎn)或不完美的問(wèn)題或不足。

這也正是目前骨科微創(chuàng)手術(shù)的醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程中，勞動(dòng)強(qiáng)度大、手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)，并且手術(shù)質(zhì)量的好壞因人而異、且差別較大。主要原因在于，骨科微創(chuàng)手術(shù)仍然很大程度上地，主要決定于醫(yī)生人手操作的技術(shù)熟練程度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種微創(chuàng)骨科手術(shù)機(jī)器人，其具有6-DOF，精度高、操控靈活，特別適于骨外科手術(shù)中鉆孔和打磨操作。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是，一種微創(chuàng)骨科手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，包括基座、移動(dòng)平臺(tái)、第一五連桿機(jī)構(gòu)、第二五連桿機(jī)構(gòu)、磨鉆姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)和磨鉆六個(gè)組成部分；其中：

所述基座為一體式結(jié)構(gòu)，截面近似呈U形，包括一矩形的第一底板，第一底板左右兩端分別豎立設(shè)置有第一端板和第二端板，在第一端板和第二端板之間、靠近第二端板一側(cè)，還豎立設(shè)置有第三端板；

以第一端板和第三端板為固定端，在基座上分別安裝有一絲杠螺母副和兩根導(dǎo)軌，其中，絲杠螺母副居中，兩根導(dǎo)軌一前一后分別布置在絲杠螺母副的前后兩側(cè)，絲杠螺母副和兩根導(dǎo)軌位于同一水平面，相互平行，絲杠螺母副的一端通過(guò)第一聯(lián)軸器與安裝在第二端板上的帶減速機(jī)的電機(jī)連接，由該電機(jī)驅(qū)動(dòng)；上述第一聯(lián)軸器位于第二端板與第三端板之間；

上述基座的底面與所述第一底板之間保留一定間距；

所述移動(dòng)平臺(tái)為一體式結(jié)構(gòu)，包括上部與下部?jī)刹糠郑w近似呈U形，移動(dòng)平臺(tái)的下部呈六面體形狀，其內(nèi)部分別開(kāi)設(shè)有三個(gè)貫通左右兩端面的孔，各孔相對(duì)位置分別與上述絲杠螺母副和兩根導(dǎo)軌的相對(duì)位置相匹配；其中，位置居中的孔為內(nèi)螺紋孔，前后兩側(cè)的孔為光滑的孔；

移動(dòng)平臺(tái)的上部近似呈U形，包括第二底板、第四端板和第五端板；其中，第二底板固定在上述移動(dòng)平臺(tái)的下部分的上表面上，第四端板和第五端板分別與第二底板垂直，一左一右分別布置在第二底板的左右兩端；

所述移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)其下部裝配在所述基座上，其中，移動(dòng)平臺(tái)的下部上的位置居中的孔與絲杠螺母副通過(guò)螺紋連接，前后兩側(cè)的孔分別與對(duì)應(yīng)的導(dǎo)軌成松配合；

所述第一五連桿機(jī)構(gòu)和第二五連桿機(jī)構(gòu)一左一右分別布置在第四端板和第五端板之間；所述第一五連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡所在的平面與第四端板平行，第二五連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡所在的平面與第五端板平行，所述第一五連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡所在的平面與所述第二五連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡所在的平面平行；

所述第四端板的外側(cè)壁面上，在同一水平直線上，一上一下，分別安裝有第一傳動(dòng)裝置和第二傳動(dòng)裝置；

所述第五端板的外側(cè)壁面上，在同一直線上，一上一下，分別安裝有第三傳動(dòng)裝置和第四傳動(dòng)裝置；

上述第一傳動(dòng)裝置、第二傳動(dòng)裝置、第三傳動(dòng)裝置和第四傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式、型號(hào)與規(guī)格均完全相同；以所述第四端板和所述第五端板之間的中心平面為對(duì)稱平面，上述第一傳動(dòng)裝置與第三傳動(dòng)裝置左右對(duì)稱、第二傳動(dòng)裝置與第四傳動(dòng)裝置左右對(duì)稱；

上述第一傳動(dòng)裝置、第二傳動(dòng)裝置、第三傳動(dòng)裝置和第四傳動(dòng)裝置各自均包括帶減速機(jī)的電機(jī)、裝配在減速機(jī)輸出軸上的同步齒輪、以及由該同步齒輪通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)的皮帶輪；

每一個(gè)傳動(dòng)裝置各自的皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸分別從各自對(duì)應(yīng)的端板的外側(cè)壁面穿入、從另一側(cè)壁面伸出；位置在上方的那個(gè)皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與對(duì)應(yīng)的五連桿機(jī)構(gòu)的首端成軸孔配合，位置在下方的那個(gè)皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與對(duì)應(yīng)的五連桿機(jī)構(gòu)的末端成軸孔配合；