[发明专利]一种十字滑台驱动式混联脊柱手术机器人

说明书

一种十字滑台驱动式混联脊柱手术机器人，属于手术机器人技术领域。本发明为了解决现有脊柱微创手术机器人无法实现主动磨削及钻削功能的问题。包括滑动基座、四自由度并联结构和轴向进给结构，四自由度并联结构连接在两个滑动基座之间；所述四自由度并联结构包括上下两组同步带驱动的十字滑台，两组十字滑台可实现坐标系XYZ中XY方向的进给；两组十字滑台纵向分支的末端动平台连接轴向进给结构，所述轴向进给结构可在两组十字滑台被驱动后的带动下实现俯仰偏航运动；所述轴向进给结构连接手术器械，可提供手术器械在坐标系XYZ中Z方向的进给。本发明用于脊柱微创手术。

技术领域

本发明涉及一种十字滑台驱动式混联脊柱手术机器人，属于手术机器人技术领域。

背景技术

脊柱微创手术机器人主要用于在脊柱微创手术中为手术器械进行导向。现有的脊柱微创手术机器人无法实现主动磨削及钻削功能；同时现有脊柱微创手术机器人通常为多个串联机构连接而成，其需要固定于台车，结构笨重响应慢，并且占用空间较大，会影响到医生的手术操作。

因此，需要提供一种新型的脊柱微创手术机器人，能够具备足够的刚度和精度，满足机器人辅助钻削磨削等手术操作的需求。

发明内容

本发明目的是为了解决现有脊柱微创手术机器人无法实现主动磨削及钻削功能的问题，提供了一种十字滑台驱动式混联脊柱手术机器人。

本发明所述一种十字滑台驱动式混联脊柱手术机器人，包括两个滑动基座1、四自由度并联结构2和轴向进给结构3，

所述滑动基座1包括滑道和支架，两个滑道分别对应连接在手术床长度方向的两侧导轨上，所述滑道连接支架，四自由度并联结构2连接在两个支架之间，并横跨在手术床的台面上方；

所述四自由度并联结构2包括上下两组同步带驱动的十字滑台，两组十字滑台可实现坐标系XYZ中XY方向的进给；两组十字滑台纵向分支的末端动平台连接轴向进给结构3，所述轴向进给结构3可在两组十字滑台被驱动后的带动下实现俯仰偏航运动；所述轴向进给结构3连接手术器械，可提供手术器械在坐标系XYZ中Z方向的进给。

根据本发明所述的一种十字滑台驱动式混联脊柱手术机器人，所述四自由度并联结构2包括夹紧装置2-1、电机2-2、驱动带轮2-3、上支链横向滑轨2-4、上支链嵌合滑台2-5、上支链纵向滑台2-6、上虎克铰2-7、并联部分动平台2-8、下虎克铰2-9、下支链纵向滑台2-10、下支链嵌合滑台2-11、下支链横向滑轨2-12和同步带2-13，

上支链横向滑轨2-4与上支链纵向滑台2-6呈十字连接，上支链横向滑轨2-4通过导轨滑块与上支链嵌合滑台2-5连接，形成上组十字滑台；

下支链横向滑轨2-12与下支链纵向滑台2-10呈十字连接，下支链横向滑轨2-12通过导轨滑块与下支链嵌合滑台2-11连接，形成下组十字滑台；

上组十字滑台和下组十字滑台上分别布设十字分布的同步带2-13，同步带在十字滑台的四个末端分别连接驱动带轮2-3，所述驱动带轮2-3通过对应的电机2-2驱动；

上组十字滑台纵向分支的末端设置上虎克铰2-7，下组十字滑台纵向分支的末端设置下虎克铰2-9，上虎克铰2-7和下虎克铰2-9连接并联部分动平台2-8，上虎克铰2-7和下虎克铰2-9的中心点可在同步带2-13的差速转动下，在各自十字滑台工作平面内相对交错移动，两个十字滑台工作平面相平行并且相对距离恒定，从而带动并联部分动平台2-8运动；并联部分动平台2-8的侧面连接轴向进给结构3；

上组十字滑台和下组十字滑台横向分支的两个末端分别通过夹紧装置2-1与对应的支架连接。

根据本发明所述的一种十字滑台驱动式混联脊柱手术机器人，所述轴向进给结构3通过丝杠3-1实现末端手术器械的轴向进给。