[发明专利]一种基于3D鼠标操作的微创骨科手术机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种骨科手术用的机器人，具体地说，是指一种为提高手术过程中的安全性、稳定性、可靠性而设计的，采用6自由度的3D鼠标操作与控制的微创骨科手术辅助机器人。

背景技术

目前，骨科手术的治疗已经从传统的闭合整复转向微创外科手术治疗，空心钉固定术、髓内钉内固定术作为几种典型的微创手术正逐渐成为治疗骨折的首选术式。比如手术过程中将髓内钉植入折骨的骨髓腔内，在近端和远端分别用螺钉锁定，起到固定骨折的作用，这种微创手术对于患者的损伤较小、固定效果好、有利于患者术后的恢复。这种微创手术要求在闭合状态下完成髓内钉的锁定，对于近端孔的锁定可以借助于机械瞄准器(髓内钉厂商提供)完成；而远端孔由于距离入点较远，并且髓内钉在插入骨髓腔后会有一定的形变，因此远端孔的锁定一直都是开展这一手术的难点。传统的手术中医生只有借助于C型臂X光的透视，来完成髓内钉远端锁定，不仅患者和医务人员需要长时间的暴露在X光辐射下，而且对于医生的经验和技巧有较高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于3D鼠标进行安全操作的微创手术骨科机器人，该骨科机器人通过模块化设计各个的机构，配合3D鼠标进行主、被动控制，可以在有限的手术空间中完成对手术路径的导航，并精确定位，辅助医生完成手术操作。机器人各个机构可以简单的拆卸和组装，便于对其进行消毒和灭菌操作。

本发明是一种基于3D鼠标进行安全操作的微创手术骨科机器人，由横向移动组件、减速器组件、上下移动组件、小臂组件、腕部组件和3D鼠标组成；3D鼠标安装在小臂组件的小臂壳体上，减速器组件的机座与横向移动组件的旋转法兰通过螺钉连接，上下移动组件的安装底座与减速器组件的接口通过两个锁杆连接，小臂组件的滑槽与上下移动组件的C滑槽)连接，且在滑动槽内滑动，腕部组件的腕部法兰与小臂组件的减速器的输出轴通过键连接。

本发明微创骨科机器人的优点在于:(1)机械结构采用小型化、模块化设计，有利于拆卸和组装；(2)串联的机器人结构方式可以灵活控制，布局合理；(3)所采用的结构设计使得整个运动精密且容易实现各部件的功能；(4)横向移动组件采用齿轮、齿条在电机的驱动下运动，提高了运动精度；(5)采用的3D鼠标安装在小臂组件4的移动臂前端，方便医生操作和控制，该3D鼠标含有六个自由度，可以实现笛卡尔坐标系中的六个方向运动控制；(6)减速器组件采用蜗轮、蜗杆的传动方式，有利于上下移动组件3、小臂组件4、腕部组件5可以沿蜗杆206的轴心转动。

附图说明

图1是本发明微创骨科机器人的外部结构图。

图2是本发明连接座的外部结构图。     图2A是连接座下面板的结构图。

图2B是旋转法兰与导轨的装配示意图。  图3是本发明减速器组件的仰视图。

图3A是图3的A—A视图。               图3B是本发明减速器组件的俯视图。

图3C是图3B的B—B视图。              图4是本发明上下移动组件的剖面图。

图4A是图4的A—A视图。               图5是本发明小臂组件的剖面图。

图6是本发明腕部组件的外部结构图。   图6A是图6的A—A视图。

图6B是无导向块、挡板时的腕部组件的外部结构图。

图中:             1.横向移动组件      101.旋转法兰     102.转轴        103.定位销

104.导轨          105.齿条            106.销孔         107.走线槽      130.连接座

131.A横向转轴     132.B横向转轴       133.C横向转轴    134.D横向转轴   135.右面板

136.通孔          137.连接端          141.A纵向转轴    142.B纵向转轴   143.C纵向转轴

144.D纵向转轴     145.上面板          151.圆孔         152.A凹槽       153.B槽

154.螺纹孔        155.下面板          2.减速器组件     201.平面轴承    202.接口

203.B电机         204.涡轮端盖        205.涡轮         206.涡杆        207.机座