[發(fā)明專利]手桿精密操作截骨機(jī)器人系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110024769.7
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN113133808A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李書綱;閆鈞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京和華瑞博醫(yī)療科技有限公司;北京和華瑞博科技有限公司
• 主分類號(hào): A61B17/3209
• 分類號(hào): A61B17/3209
• 代理公司: 北京中知法苑知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽(yáng)

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N手桿精密操作截骨機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)械臂裝置、電動(dòng)刀具裝置、導(dǎo)航儀裝置、攝像裝置以及操作臺(tái)裝置；電動(dòng)刀具裝置連接于機(jī)械臂裝置的前端；電動(dòng)刀具裝置上連接有切割刀具，用于執(zhí)行截骨手術(shù)；導(dǎo)航儀裝置用于實(shí)時(shí)獲取切割刀具的參數(shù)信息；攝像裝置用于實(shí)時(shí)拍攝截骨手術(shù)，并回傳圖像畫面；操作臺(tái)裝置與機(jī)械臂裝置、電動(dòng)刀具裝置、導(dǎo)航儀裝置及攝像裝置信號(hào)連接；操作臺(tái)裝置包括操作手桿、腳踏板、參數(shù)顯示屏和圖像顯示屏；操作手桿與機(jī)械臂裝置信號(hào)連接；腳踏板與電動(dòng)刀具裝置信號(hào)連接，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)刀具裝置上的切割刀具執(zhí)行切割手術(shù)；參數(shù)顯示屏與導(dǎo)航儀裝置信號(hào)連接；圖像顯示屏與攝像裝置信號(hào)連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及截骨手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種手桿精密操作截骨機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在利用機(jī)器人完成全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)或創(chuàng)傷或脊柱手術(shù)或其他骨骼手術(shù)中，需要精確控制電動(dòng)鋸片的運(yùn)動(dòng)平面、運(yùn)動(dòng)方向以及力反饋。

在現(xiàn)有技術(shù)中，在機(jī)械臂前端安裝電鋸刀具，機(jī)械臂在導(dǎo)航定位下運(yùn)動(dòng)到截骨平面的空間位置并把機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)范圍限定在設(shè)定平面上，人抓著機(jī)械臂前端的電鋸裝置推動(dòng)刀具在設(shè)定平面運(yùn)動(dòng)完成這一平面的切割。

目前的方法是利用機(jī)械臂的特性限定切割平面，由于機(jī)械臂是由電機(jī)控制的，機(jī)械臂的切割平面垂直方向限定的有一定的活動(dòng)度，人在推動(dòng)機(jī)械臂前端運(yùn)動(dòng)時(shí)由于人手的抖動(dòng)不能做到真正的嚴(yán)格限制切割平面，所以切割后的效果通常比設(shè)定平面有一定的誤差，并不理想。

目前的方法切割時(shí)刀具上受到的阻力以及骨骼對(duì)刀具的反作用力都是靠人的手感來(lái)感受，不能最大的發(fā)揮刀具的切割作用以及保證刀具的順暢。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)要解決的技術(shù)問題為提一種手桿精密操作截骨機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠消除人手的抖動(dòng)，精確的控制切割刀具在限定平面內(nèi)的位置，并且能夠合理調(diào)節(jié)切割刀具的進(jìn)給速度，順利完成手術(shù)。

為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N手桿精密操作截骨機(jī)器人系統(tǒng)，機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)械臂裝置、電動(dòng)刀具裝置、導(dǎo)航儀裝置、攝像裝置以及操作臺(tái)裝置；電動(dòng)刀具裝置連接于機(jī)械臂裝置的前端；電動(dòng)刀具裝置上連接有切割刀具，用于執(zhí)行截骨手術(shù)；導(dǎo)航儀裝置用于實(shí)時(shí)獲取切割刀具的參數(shù)信息，并根據(jù)該參數(shù)信息，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂及電動(dòng)刀具裝置的運(yùn)動(dòng)位置；攝像裝置用于實(shí)時(shí)拍攝截骨手術(shù)，并回傳圖像畫面；操作臺(tái)裝置與機(jī)械臂裝置、電動(dòng)刀具裝置、導(dǎo)航儀裝置及攝像裝置信號(hào)連接；操作臺(tái)裝置包括操作手桿、腳踏板、參數(shù)顯示屏和圖像顯示屏；操作手桿與機(jī)械臂裝置信號(hào)連接，通過操作手桿的擺動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂裝置在限定的切割平面內(nèi)進(jìn)行位置微調(diào)；腳踏板與電動(dòng)刀具裝置信號(hào)連接，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)刀具裝置上的切割刀具執(zhí)行切割手術(shù)；參數(shù)顯示屏與導(dǎo)航儀裝置信號(hào)連接，接收其回傳的切割刀具的參數(shù)信息，并予以顯示；圖像顯示屏與攝像裝置信號(hào)連接，接收其回傳的圖像畫面，并予以顯示。

可選的，導(dǎo)航儀裝置包括位置信息傳感器和速度信息傳感器，位置信息傳感器用于實(shí)時(shí)獲取切割刀具的位置參數(shù)信息，并回傳給參數(shù)顯示屏；速度信息傳感器用于實(shí)時(shí)獲取切割刀具的進(jìn)給速度參數(shù)信息，并回傳給參數(shù)顯示屏；根據(jù)位置參數(shù)信息，執(zhí)行者操縱操作手桿，調(diào)整機(jī)械臂裝置在限定的切割平面內(nèi)進(jìn)行位置微調(diào)；根據(jù)進(jìn)給速度參數(shù)信息，執(zhí)行者操縱腳踏板，調(diào)整電動(dòng)刀具裝置的進(jìn)給速度。

可選的，電動(dòng)刀具裝置包括力反饋傳感器，用于實(shí)時(shí)獲取切割刀具的切割力參數(shù)信息，并回傳給參數(shù)顯示屏；根據(jù)參數(shù)顯示屏顯示的切割力參數(shù)信息，執(zhí)行者操縱腳踏板控制電動(dòng)刀具裝置的進(jìn)給速度。

可選的，操作臺(tái)裝置包括工控主機(jī)，工控主機(jī)通過信號(hào)線與機(jī)械臂裝置信號(hào)連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂裝置運(yùn)動(dòng)及位置調(diào)整。

可選的，工控主機(jī)通過信號(hào)線與導(dǎo)航儀裝置信號(hào)連接，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)航儀裝置獲取切割刀具的參數(shù)信息。

可選的，導(dǎo)航儀裝置包括紅外光發(fā)射器和反光球參考架，紅外光發(fā)射器用于發(fā)射紅外光；反光球參考架分別設(shè)于骨骼上和電動(dòng)刀具裝置上，用于反射接收到的紅外光；導(dǎo)航儀裝置通過接收到的反光球參考架反射的紅外光，計(jì)算切割刀具的參數(shù)信息。