[发明专利]一种脊柱钻孔手术辅助装置

说明书

一种脊柱钻孔手术辅助装置，其特征在于：包括底座、立柱、七自由度机械臂；所述七自由度机械臂中的旋转关节能够改变阻尼并且能够锁紧；所述七自由度机械臂能够重力自平衡；所述七自由度机械臂末端为移动副并且进给运动可控；该脊柱钻孔手术辅助装置结构简单，功能容易实现，操作方便，能减轻医生的工作强度，降低手术失败的风险。

技术领域

本发明涉及医用机器人领域，具体是一种脊柱钻孔手术辅助装置。

背景技术

针对骨质疏松性脊柱压缩性骨折目前我国主要采用经皮椎弓根螺钉内固定手术进行治疗，然而国内大多数医院实施经皮椎弓根螺钉内固定手术时依然是医生手持骨钻进行钻孔手术，医生长时间的手术操作所带来的疲劳以及医生手部的生理颤抖增加了手术失误的可能性；因此使用脊柱钻孔手术辅助装置能够很大程度地降低手术的风险并减轻医生的负担。其中脊柱钻孔辅助装置各个旋转关节能够改变阻尼以及锁紧是非常有必要的。当医生实施钻孔定位时，需要直接拖动脊柱钻孔辅助装置到达指定位置，在拖动的过程中，当机械臂末端离定位点较远时，减小各个旋转关节的阻尼，使末端能够快速到达定位点附近，提高作业效率；当机械臂末端到达定位点附近时，增加各个旋转关节的阻尼以方便定位；当机械臂末端到达定位点时，锁紧各个旋转关节以及移动关节，完成定位；脊柱钻孔手术辅助装置能够很好的减轻医生的工作强度，降低手术的风险。

发明内容

本发明是为了解决上述问题提出的，提出了一种脊柱钻孔手术辅助装置，其特征在于：包括底座、立柱、七自由度机械臂；所述七自由度机械臂中的旋转关节能够变阻尼可控并且能够锁紧；所述七自由度机械臂能够重力自平衡；所述七自由度机械臂末端为移动副并且进给运动可控所述七自由度机械臂中的旋转关节能够变阻尼可控并且能够锁紧是通过装在旋转关节内的磁粉离合器实现；具体来说是通过改变输入给磁粉离合器的电流来改变磁粉离合器的阻尼力矩以实现旋转关节变阻尼，当电流大到使磁粉离合器的能提供阻尼力矩大于负载力矩时就实现了旋转关节的锁紧；所述七自由度机械臂通过悬挂重物能够重力自平衡；所述七自由度机械臂末端移动副的进给运动可控是通过直线模组实现的；所述底座包括箱体（1）、载物台（2）、移动元件（22），载物台固定元件（202），其特征在于：四个移动元件（22）与箱体（1）底部四个角固定连接，所述脊柱钻孔手术辅助装置可以通过移动元件（22）在地面任意地移动，所述箱体（1）侧面与所述载物台（2）侧面通过载物台固定元件（202）连接；所述立柱包括立柱主体（3）、导轨（4）、滚珠丝杠（5）、滚珠丝杠座（7）、电磁离合器（23）、滑轮（8）、绳子（6），平衡重物（24），其特征在于：立柱主体（3）下端与箱体（1）上表面固定连接，所述立柱主体（3）上装有滚珠丝杠（5），所述滚珠丝杠（5）上下两侧装有滚珠丝杠座（7），所述滚珠丝杠座（7）与所述立柱主体（3）固定连接，所述立柱主体（3）上固定连接着两条导轨（4），所述滑轮（8）与立柱主体上端固定连接，所述电磁离合器（23）与滚珠丝杠（5）下端固定连接；所述七自由度机械臂包括第一关节臂（9）、第二关节臂（11）、第三关节臂（12）、第四关节臂（13）、第五关节臂（14）、第六关节臂（15）、第一旋转关节（21）、第二旋转关节（20）、第三旋转关节（19）、第四旋转关节（18）、第五旋转关节（17）、第一移动关节（25）、第二移动关节（26）、滑块（16），其特征在于：所述第一关节臂（9）右端与所述立柱主体（3）上的两条导轨（4）形成移动副，所述第一关节臂（9）与所述第二关节臂（11）通过所述第一旋转关节（21）绕竖直方向转动，所述第二关节臂（11）与所述第三关节臂（12）通过第二旋转关节（20）绕竖直方向转动，所述第三关节臂（12）与所述第四关节臂（13）通过所述第三旋转关节（19）绕水平方向转动，所述第四关节臂（13）与所述第五关节臂（14）通过所述第四旋转关节（18）绕第四旋转关节轴线转动，所述第五关节臂（14）与所述第六关节臂（15）通过第五旋转关节（17）绕第五旋转关节轴线转动，所述滑块（16）与第六关节臂（15）形成第二移动关节（26）；所述滑块（16）与所述骨钻或穿刺工具（27）连接；当需要使用脊柱钻孔手术辅助装置进行穿刺时，滑块就与穿刺工具连接，具体的连接形式视情况而定；当需要使用脊柱钻孔手术辅助装置进行钻孔时，滑块就与骨钻连接，具体的连接形式视情况而定；所述旋转关节变阻尼可控并且能够锁紧，可以使用磁粉制动器，电源，磁粉制动器驱动器，单片机实现；当机械臂末端离手术定位点较远时，单片机控制磁粉驱动器输给磁粉离合器的电流较小，使阻尼力矩较小；当机械臂末端离手术定位点附近时，单片机控制磁粉离合器驱动器输给磁粉离合器的电流较大，使阻尼力矩增大；当机械臂末端到达手术定位点，单片机控制磁粉离合器驱动器输给磁粉离合器的电流增大使阻尼力矩大于负载力矩，从而旋转关节锁紧；第二移动关节的进给可控使用直线模组实现。