[發明專利]膝關節手術機器人和控制方法

有效

• 申請號: 202310314523.2
• 申請日: 2023-03-28
• 公開（公告）號: CN116019564B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 李文龍;張靖;魏曉晨;胡瑞崢;王遠;李文凱;楊友波;劉志成
• 申請（專利權）人: 北京壹點靈動科技有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B17/16
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 周春枚

本申請公開了一種膝關節手術機器人和控制方法。該膝關節手術機器人包括：機械臂，所述機械臂的末端與鉸鏈機構的一端連接，其中，所述機械臂用于將所述鉸鏈機構轉動至預設的目標平面；所述鉸鏈機構，所述鉸鏈機構的另一端與擺鋸連接，其中，所述鉸鏈機構在所述目標平面內移動，以將所述擺鋸移動至目標位置；擺鋸，其中，所述擺鋸用于在所述目標位置執行切割操作；其中，依據所述預設的目標平面和逆解算法進行計算，得到所述機械臂的目標轉動角度，并依據所述目標轉動角度控制所述機械臂轉動，以將所述鉸鏈機構轉動至所述目標平面。通過本申請，解決了相關技術中膝關節手術機器人定位準確度比較低的問題。

技術領域

本申請涉及醫療技術領域，具體而言，涉及一種膝關節手術機器人和控制方法。

背景技術

在骨科手術中，膝關節置換手術往往需要對膝關節的股骨和脛骨進行截骨操作，需要將機器人放置在手術床邊的指定位置，等待進行手術作業。

但是膝關節手術機器人往往體積過大，受限制于手術室的空間大小，會過多的占用手術室的空間。另外不同的病人體型存在不同，往往機器人在適應不同的手術病人時需要再次調整機器人的姿態。不同的病人在做手術時的姿態也不同，截骨量也存在差異，因此根據術前規劃，需要機器人根據不同的病人的截骨量進而調整不同的姿態，針對根據病人的姿態反推調整機器人姿態的算法的精度對手術具有很嚴重的影響。然后現有的膝關節手術機器人的定位準確度比較低，難以滿足膝關節手術的需求。

針對相關技術中膝關節手術機器人定位準確度比較低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種膝關節手術機器人和控制方法，以解決相關技術中膝關節手術機器人定位準確度比較低的問題。

為了實現上述目的，根據本申請的一個方面，提供了一種膝關節手術機器人，該膝關節手術機器人包括：機械臂，所述機械臂的末端與鉸鏈機構的一端連接，其中，所述機械臂用于將所述鉸鏈機構轉動至預設的目標平面；所述鉸鏈機構，所述鉸鏈機構的另一端與擺鋸連接，其中，所述鉸鏈機構在所述目標平面內移動，以將所述擺鋸移動至目標位置；擺鋸，其中，所述擺鋸用于在所述目標位置執行切割操作；其中，依據所述預設的目標平面和逆解算法進行計算，得到所述機械臂的目標轉動角度，并依據所述目標轉動角度控制所述機械臂轉動，以將所述鉸鏈機構轉動至所述目標平面。

進一步地，所述機械臂還包括：關節模組，其中，所述關節模組包括多個關節，每個關節包括電機和控制裝置，所述控制裝置用于將所述目標轉動角度轉換為所述電機的控制參數，以通過所述電機控制所述機械臂的多個關節進行轉動。

進一步地，所述關節模組中的每個關節還包括：狀態檢測裝置，其中，所述狀態檢測裝置用于檢測每個關節是否轉動至所述目標轉動角度對應的位置。

進一步地，所述關節模組包括：第一關節、第二關節和第三關節，其中，控制所述第一關節、所述第二關節和所述第三關節轉動，以將所述鉸鏈機構轉動至所述目標平面。

進一步地，述鉸鏈機構還包括：第一鉸鏈連桿、第二鉸鏈連桿、第三鉸鏈連桿和第四鉸鏈連桿，其中，所述第一鉸鏈連桿和所述機械臂的末端法蘭連接，所述第一鉸鏈連桿、所述第二鉸鏈連桿、所述第三鉸鏈連桿和所述第四鉸鏈連桿之間活動連接，所述第四鉸鏈連桿的末端與所述擺鋸連接，通過所述第一鉸鏈連桿、所述第二鉸鏈連桿、所述第三鉸鏈連桿和所述第四鉸鏈連桿將所述擺鋸移動至目標位置。

進一步地，所述第一鉸鏈連桿、所述第二鉸鏈連桿、所述第三鉸鏈連桿和所述第四鉸鏈連桿之間使用的轉軸為可調阻尼轉軸。

進一步地，所述膝關節手術機器人還包括：升降裝置，所述升降裝置與所述機械臂的首端連接，其中，所述升降裝置用于對所述機械臂的高度進行調整。

進一步地，所述升降裝置還包括：鎖緊旋鈕和固定橫桿，其中，所述鎖緊旋鈕和所述固定橫桿用于將所述升降裝置固定在手術床。