[发明专利]一种基于信息物理融合的骨折复位机器人系统

权利要求书

1.一种基于信息物理融合的骨折复位机器人系统，其特征在于：包括工作台(101)，所述工作台(101)顶面的后侧固定安装有后立板(102)，所述后立板(102)的上部固定连接基平台(103)的两侧，所述基平台(103)通过六个后万向节(104)转动连接电推杆(105)的一端，所述电推杆(105)的另一端通过前万向节(106)转动连接远端固定环(107)的后端面，所述远端固定环(107)的一侧固定安装有远端标志物(108)，所述远端固定环(107)前方的工作台(101)的顶面固定安装有第一固定架(109)，所述第一固定架(109)的顶部固定安装有滚轮固定座一(110)和滚轮固定座二(112)，所述滚轮固定座一(110)上对称转动安装有滚轮一(111)，所述滚轮固定座二(112)上对称转动安装有滚轮二(113)，所述滚轮一(111)、滚轮二(113)的内侧夹持安装有转动环(114)，所述转动环(114)的后端面固定安装有连接板(115)，所述连接板(115)的一端开设有调距滑槽(116)，所述连接板(115)的顶端固定安装有双目相机(117)，所述转动环(114)前方的工作台(101)的顶面固定安装有第二固定架(118)，所述第二固定架(118)上固定安装有调高机构(119)，所述调高机构(119)包括下固定架(1191)、梯形丝杠(1192)、转柄(1193)、导杆(1194)、滑动台(1195)，所述滑动台(1195)的顶部通过夹持机构(120)固定安装有近端固定环(121)，所述近端固定环(121)的一侧固定安装有近端标志物(122)。

2.根据权利要求1所述的一种基于信息物理融合的骨折复位机器人系统，其特征在于：所述远端标志物(108)、近端标志物(122)朝向双目相机(117)拍摄端的一面设有ArUco码。

3.根据权利要求1所述的一种基于信息物理融合的骨折复位机器人系统，其特征在于：所述转动环(114)上开设有内螺纹通孔，所述连接板(115)通过后端插入调距滑槽(116)中的螺栓固定连接转动环(114)上的内螺纹通孔。

4.根据权利要求1所述的一种基于信息物理融合的骨折复位机器人系统，其特征在于：所述转动环(114)为扁平的圆环形结构，所述滚轮一(111)的数量为多个，两个为一组前后对称转动连接转动环(114)的前后端面，所述滚轮二(113)的数量为多个，三个为一组左右对称转动连接转动环(114)的内外两侧面。

5.根据权利要求1所述的一种基于信息物理融合的骨折复位机器人系统，其特征在于：所述滚轮一(111)、滚轮二(113)为具有弹性的聚氨酯滚轮，所述滚轮固定座一(110)上开设有滑槽一(1101)，所述滚轮固定座二(112)上开设有滑槽二(1121)。

6.根据权利要求1所述的一种基于信息物理融合的骨折复位机器人系统，其特征在于：所述下固定架(1191)的顶侧固定连接第二固定架(118)，所述梯形丝杠(1192)的顶端转动连接下固定架(1191)的内顶面，所述梯形丝杠(1192)的底端转动贯通下固定架(1191)的底端且固定连接转柄(1193)，所述导杆(1194)对称设置在梯形丝杠(1192)的左右两侧且上下两端固定连接下固定架(1191)的内顶面和内底面，所述滑动台(1195)的底部开设有螺纹连接梯形丝杠(1192)的内螺纹通孔和滑动连接导杆(1194)的垂直通孔，所述夹持机构(120)固定安装在滑动台(1195)的顶面上。

7.根据权利要求1所述的一种基于信息物理融合的骨折复位机器人系统，其特征在于：所述后万向节(104)的一端固定连接基平台(103)的前端面，所述后万向节(104)的另一端固定连接电推杆(105)的缸体底端，所述电推杆(105)的推杆顶端固定连接前万向节(106)的一端，所述前万向节(106)的另一端通过螺栓固定连接远端固定环(107)，所述电推杆(105)、前万向节(106)的数量均为六个，所述前万向节(106)绕远端固定环(107)的轴线环向排列，所述后万向节(104)绕基平台(103)的轴线环向排列。

8.根据权利要求1所述的一种基于信息物理融合的骨折复位机器人系统，其特征在于：包括步骤：

S1、将患者的移动骨(远端骨)与近端骨段分别与远端固定环(107)及近端固定环(121)通过骨针进行牢固的固定，并将远端固定环(107)作为机器人动平台与六个电推杆(105)推杆顶端的前万向节(106)固定，近端固定环(121)通过夹持机构(120)、调高机构(119)与第一固定架(109)固定；

S2、安装结束后，拍摄患者骨折部位的X光影像以确定远端固定环(107)及近端固定环(121)与骨段的位姿关系；

S3、将用于表征骨段位姿的远端标志物(108)、近端标志物(122)分别固定安装在远端固定环(107)和近端固定环(121)上；

S4、调整双目相机(117)的位置角度，使远端标志物(108)、近端标志物(122)位于双目相机(117)合适的视野范围内，双目相机(117)通过测量远端标志物(108)、近端标志物(122)的空间位姿间接获取骨折骨段的位置和姿态，并根据患者的实际骨折状态引导控制电推杆(105)的伸缩状态实施骨折复位手术；

S5、利用可手动调节的线性连杆将远端固定环(107)与近端固定环(121)相连构成骨外固定架并断开外远端固定环(107)、近端固定环(121)与前万向节(106)、夹持机构(120)的连接，即可完成骨折复位的手术及术后固定。