一种用于辅助髓内钉远端锁定的模块化骨科机器人
专利汇可以提供一种用于辅助髓内钉远端锁定的模块化骨科机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于辅助髓内钉远端 锁 定的模 块 化骨科 机器人 ，其包括垂直运动关节A、垂直运动关节B、 水 平运动关节A、水平运动关节B、底座、连接板A、连接板B、导向关节A、导向关节B和四个步进 电机 ，该模块化骨科机器人由两个运动平面组成龙 门 型单闭环 并联机器人 结构，其底座是静平台，两个导向关节中心的连线是动平台，动、静平台间的支链由水平运动关节和垂直运动关节 串联 而成。本发明综合利用了机械设计、机构学、机器人学等多门学科技术，解决了髓内钉内固定手术中路径导航的问题。该机器人既为髓内钉远端锁定提供了稳定可靠的 手术导航 方法，又能简单地拆卸和组装，便于消毒灭菌操作，并且具有结构紧凑、操作简便、成本低廉等优点。，下面是一种用于辅助髓内钉远端锁定的模块化骨科机器人专利的具体信息内容。
1、一种用于辅助髓内钉远端锁定的模块化骨科机器人，其特征在于：由垂直运动关 节A(1)、垂直运动关节B(7)、水平运动关节A(2)、水平运动关节B(8)、 底座(4)、连接板A(5)、连接板B(6)、导向关节A(3)、导向关节B(9) 和四个步进电机构成，
垂直运动关节A(1)和垂直运动关节B(7)的结构相同，且互相平行固定安 装在底座(4)上；
水平运动关节A(2)和水平运动关节B(8)的结构相同，水平运动关节A(2)安 装在垂直运动关节A(1)上，水平运动关节B(8)安装在垂直运动关节B(7)上；
连接板A(5)和连接板B(6)的结构相同，且互相平行固定安装在垂直运动 关节A(1)和垂直运动关节B(7)的连接位上；其中，连接板A(5)的一端通过 螺钉固定安装在垂直运动关节A(1)的连接位A(109)上，连接板A(5)的另一 端通过螺钉固定安装在垂直运动关节B(7)的连接位上；连接板B(6)的一端通 过螺钉固定安装在垂直运动关节A(1)的连接位B(110)上，连接板B(6)的另 一端通过螺钉固定安装在垂直运动关节B(7)的连接位上；
导向关节A(3)和导向关节B(9)的结构相同，导向关节A(3)安装在水平 运动关节A(2)上，导向关节B(9)安装在水平运动关节B(8)上；
底座(4)为四边形；
四个步进电机的输出轴分别通过联轴器与各自驱动的丝杠连接；
所述的垂直运动关节A(1)由骨架(101)、连接座(103)、光轴A(108)、 光轴B(106)、丝杠(107)、垂直滑块A(120)和步进电机(105)构成；所述 垂直滑块A(120)上设有供水平运动关节A(2)的骨架(201)安装的槽(125)， 槽(125)的一端上有螺纹孔(127)，螺纹孔(127)内安装有锁扣(104)的连接 柱(114)；其凸面端(126)上设有光轴孔A(123)、丝杠孔(122)和光轴孔B (121)；所述骨架(101)为机械加工一体件，骨架(101)中部为U形空腔，垂 直滑块A(120)的凸面端(126)卡合在U形空腔内，光轴A(108)、丝杠(107) 和光轴B(106)分别穿过垂直滑块A(120)上的光轴孔A(123)、丝杠孔(122) 和光轴孔B(121)后安装在骨架(101)中部的U形空腔内，丝杠(107)放置在 光轴A(108)和光轴B(106)的中间，光轴A(108)在光轴孔A(123)内滑 动配合运动，光轴B(106)在光轴孔B(121)内滑动配合运动，丝杠(107)在 丝杠孔(122)内螺纹配合运动，丝杠(107)一端通过联轴器与安装在骨架(101) 上端面的步进电机(105)输出轴连接；骨架(101)下端面通过螺钉连接有连接座 (103)，连接座(103)上安装有锁扣(104)；骨架(101)上设有带螺纹孔的连 接位A(109)和连接位B(110)，连接位A(109)和连接位B(110)上通过螺 钉与螺纹孔配合将连接板A(5)和连接板B(6)平行安装在其上；所述锁扣(104、 124)由连接柱(114)和锁板(115)构成，连接柱(114)安装在锁板(115) 一端的螺纹孔内，锁板(115)的另一端是锁板柱(116)，锁板(115)的中心设有 卡槽(117)；
所述的水平运动关节A(2)由骨架(201)、光轴A(208)、丝杠(207)、光 轴B(206)、水平滑块(220)和步进电机(205)构成；所述水平滑块(220)上 设有光轴孔A(221)、丝杠孔(222)、光轴孔B(223)和用于安装导向关节A(3) 的导向轴(305)的安装孔(224)；所述骨架(201)为机械加工一体件，骨架(201) 中部为U形空腔，水平滑块(220)卡合在U形空腔内，光轴A(208)、丝杠(207) 和光轴B(206)分别穿过水平滑块(220)上的光轴孔A(221)、丝杠孔(222) 和光轴孔B(223)后安装在骨架(101)中部的U形空腔内，丝杠(207)放置在 光轴A(208)和光轴B(206)的中间，光轴A(208)在光轴孔A(221)内滑 动配合运动，光轴B(206)在光轴孔B(223)内滑动配合运动，丝杠(207)在 丝杠孔(222)内螺纹配合运动，丝杠(207)一端通过联轴器与安装在骨架(201) 端面的步进电机(205)输出轴连接；
所述的导向关节A(3)由U形关节座(301)、导向轴(305)和导向筒(302) 构成，导向筒(302)安装在U形关节座(301)内；所述导向筒(302)的中心设 有通孔(303)；所述导向轴(305)的一端通过螺纹连接在U形关节座(301)的 下端，另一端安装在水平滑块(220)的安装孔(224)内；所述U形关节座(301) 的两个侧面上分别设有销孔(304)。
2、根据权利要求1所述的模块化骨科机器人，其特征在于：水平运动关节A(2) 串行联接在垂直运动关节A(1)的输出端上，构成一个运动平面；水平运动关节 B(8)串行联接在垂直运动关节B(7)的输出端上，构成另一个运动平面；这 两个相互平行的运动平面组成龙门型单闭环并联机器人结构。
3、根据权利要求1所述的模块化骨科机器人，其特征在于：导向关节A(3)和导 向关节B(9)的中心连线构成髓内钉远端锁定的空间直线路径。
4、根据权利要求1所述的模块化骨科机器人，其特征在于：导向关节A(3)绕导 向轴(305)的轴线转动，导向筒(302)绕穿过U形关节座(301)上销孔(304) 的销子转动。
5、根据权利要求1所述的模块化骨科机器人，其特征在于：锁扣以连接柱(114) 为转动点。
6、根据权利要求1所述的模块化骨科机器人，其特征在于：四个步进电机的工作电 流为1.5A。
技术领域
本发明涉及一种医疗用的机器人设备，具体地说，是指一种采用小型化、模块化 设计的，具有龙门型单闭环并联结构的用于辅助髓内钉远端锁定的模块化骨科机器人。
背景技术
发明内容
本发明是一种用于辅助髓内钉远端锁定的模块化骨科机器人，由垂直运动关节 A、垂直运动关节B、水平运动关节A、水平运动关节B、底座、连接板A、连接板 B、导向关节A、导向关节B和四个步进电机构成。垂直运动关节A和垂直运动关节 B的结构相同，且互相平行固定安装在底座上；水平运动关节A和水平运动关节B 的结构相同，水平运动关节A安装在垂直运动关节A上，水平运动关节B安装在垂 直运动关节B上；连接板A和连接板B的结构相同，且互相平行固定安装在垂直运 动关节A和垂直运动关节B的连接位上；导向关节A和导向关节B的结构相同，导 向关节A安装在水平运动关节A上，导向关节B安装在水平运动关节B上；底座为 四边形；四个步进电机的输出轴分别通过联轴器与各自驱动的丝杠连接。
所述的模块化骨科机器人，其水平运动关节A串行联接在垂直运动关节A的输 出端上，构成一个运动平面；水平运动关节B串行联接在垂直运动关节B的输出端 上，构成另一个运动平面；这两个相互平行的运动平面组成龙门型单闭环并联机器人 结构。
本发明的步进电机驱动丝杠转动，从而使垂直运动关节A和垂直运动关节B上 的滑块随丝杠上下运动，水平运动关节A和水平运动关节B上的滑块随丝杠前后运 动。
本发明模块化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，也便于对机械结构进行消毒灭菌；(2)双平面定位机构使髓内 钉远端孔锁定操作更精确，合理；(3)结构紧凑、操作简便、成本低廉等优点。
附图说明
图1是本发明骨科机器人的整体结构图。
图2A是垂直运动关节A的结构图。
图2B是垂直滑块的结构图。
图2C是锁扣的结构图。
图3A是水平运动关节A的结构图。
图3B是水平滑块的结构图。
图4是导向关节A的结构图。
图中： 1.垂直运动关节A 101.骨架 103.连接座
104.锁扣 105.步进电机 106.光轴B 107.丝杠 108.光轴A
109.连接位A 110.连接位B 114.连接柱 115.锁板 116.锁板柱
117.卡槽 120.垂直滑块A 121.光轴孔A 122.丝杠孔 123.光轴孔B
124.锁扣 125.槽 126.凸面端 127.安装孔
2.水平运动关节A 201.骨架 205.步进电机 206.光轴B
207.丝杠 208.光轴A 220.水平滑块 221.光轴孔A 222.丝杠孔
223.光轴孔B 224.安装孔 225.凸面
3.导向关节A 301.U形关节座 302.导向筒 303.通孔 304.销孔
305.导向轴 4.底座 5.连接板A 6.连接板B 7.垂直运动关节B
703.连接座 720.垂直滑块B 8.水平运动关节B 9.导向关节B
具体实施方式
本发明是一种用于辅助髓内钉远端锁定的模块化骨科机器人，由垂直运动关节A 1、垂直运动关节B7、水平运动关节A2、水平运动关节B8、底座4、连接板A5、 连接板B6、导向关节A3、导向关节B9和四个步进电机构成。请参见附图所示， 各器件的连接关系通过下列表述进行说明：
垂直运动关节A1和垂直运动关节B7的结构相同，且互相平行固定安装在底 座4上；
水平运动关节A2和水平运动关节B8的结构相同，水平运动关节A2安装在 垂直运动关节A1上，水平运动关节B8安装在垂直运动关节B7上；
连接板A5和连接板B6的结构相同，且互相平行固定安装在垂直运动关节A1 和垂直运动关节B7的连接位上；其中，连接板A5的一端通过螺钉固定安装在垂 直运动关节A1的连接位A109上，连接板A5的另一端通过螺钉固定安装在垂直 运动关节B7的连接位上；连接板B6的一端通过螺钉固定安装在垂直运动关节A1 的连接位A110上，连接板B6的另一端通过螺钉固定安装在垂直运动关节B7的 连接位上；
导向关节A3和导向关节B9的结构相同，导向关节A3安装在水平运动关节 A2上，导向关节B9安装在水平运动关节B8上；导向关节A3和导向关节B9 的中心连线构成髓内钉远端锁定的空间直线路径。
底座4为四边形。
四个步进电机的输出轴分别通过联轴器与各自驱动的丝杠连接；在本发明中，步 进电机的工作电流为1.5A，其驱动丝杠转动，从而使垂直运动关节A1和垂直运动 关节B7上的滑块随丝杠上下运动，水平运动关节A2和水平运动关节B8上的滑 块随丝杠前后运动。
请参见图2A、图2B和图2C所示，所述的垂直运动关节A1由骨架101、连 接座103、光轴A108、光轴B106、丝杠107、垂直滑块A120和步进电机105 构成；所述垂直滑块A120上设有供水平运动关节A2的骨架201安装的槽125， 槽125的一端上有螺纹孔127，螺纹孔127内安装有锁扣104的连接柱114；其 凸面端126上设有光轴孔A123、丝杠孔122和光轴孔B121(请参见图2B所示)； 所述骨架101为机械加工一体件，骨架101中部为U形空腔，垂直滑块A120的 凸面端126卡合在U形空腔内，光轴A108、丝杠107和光轴B106分别穿过垂 直滑块A120上的光轴孔A123、丝杠孔122和光轴孔B121后安装在骨架101 中部的U形空腔内，丝杠107放置在光轴A108和光轴B106的中间，光轴A108 在光轴孔A123内滑动配合运动，光轴B106在光轴孔B121内滑动配合运动， 丝杠107在丝杠孔122内螺纹配合运动，丝杠107一端通过联轴器与安装在骨架 101上端面的步进电机105输出轴连接；骨架101下端面通过螺钉连接有连接座 103，连接座103上安装有锁扣104；骨架101上设有带螺纹孔的连接位A109 和连接位B110，连接位A109和连接位B110上通过螺钉与螺纹孔配合将连接板 A5和连接板B6平行安装在其上；所述锁扣由连接柱114和锁板115构成，连接 柱114安装在锁板115一端的螺纹孔内，锁板115的另一端是锁板柱116，锁板 115的中心设有卡槽117(请参见图2C所示)；本发明中的锁扣以连接柱114为转 动点进行运动，通过卡槽117卡紧。
请参见图3A、图3B所示，所述的水平运动关节A2由骨架201、光轴A208、 丝杠207、光轴B206、水平滑块220和步进电机205构成；所述水平滑块220 上设有光轴孔A221、丝杠孔222、光轴孔B223和用于安装导向关节A3的导向 轴305的安装孔224，安装孔224、以及固定安装导向关节A3的安装孔(图3B 中未标出图标，即在安装孔224两边的孔)设在凸面端225上；所述骨架201为机 械加工一体件，骨架201中部为U形空腔，水平滑块220卡合在U形空腔内，光 轴A208、丝杠207和光轴B206分别穿过水平滑块220上的光轴孔A221、丝 杠孔222和光轴孔B223后安装在骨架101中部的U形空腔内，丝杠207放置在 光轴A208和光轴B206的中间，光轴A208在光轴孔A221内滑动配合运动， 光轴B206在光轴孔B223内滑动配合运动，丝杠207在丝杠孔222内螺纹配合 运动，丝杠207一端通过联轴器与安装在骨架201端面的步进电机205输出轴连接；
请参见图4所示，所述的导向关节A3由U形关节座301、导向轴305和导向 筒302构成，导向筒302安装在U形关节座301内；所述导向筒302的中心设有 通孔303；所述导向轴305的一端通过螺纹连接在U形关节座301的下端，另一端 安装在水平滑块220的安装孔224内；所述U形关节座301的两个侧面上分别设 有销孔304。本发明中的导向关节A3绕导向轴305的轴线转动，导向筒302绕穿 过U形关节座301上销孔304的销子转动。
在本发明中，水平运动关节A2串行联接在垂直运动关节A1的输出端上，构 成一个运动平面；水平运动关节B8串行联接在垂直运动关节B7的输出端上，构 成另一个运动平面；这两个相互平行的运动平面组成龙门型单闭环并联机器人结构。 模块化骨科机器人的底座4是静平台，两个导向关节(导向关节A3和导向关节B9) 的中心连线是动平台，动、静平台间有两个支链，其中，一个支链由水平运动关节A 2和垂直运动关节A1串联构成；另一个支链由水平运动关节B8和垂直运动关节B 7串联构成。本发明的模块化骨科机器人的输出是一直线路径，在髓内钉内固定手术 中使用时即为穿过髓内钉远端孔的手术路径。因此，本发明的模块化骨科机器人可用 于引导医生完成髓内钉内固定手术中的远端锁定操作。
本发明的用于辅助髓内钉远端锁定的模块化骨科机器人，是针对髓内钉手术的临 床需求和手术环境，以实用性和适用性为基本的出发点，结合双平面定位原理，采用 小型化、模块化的设计思想，开发的骨科手术辅助机器人。本发明综合利用了机械设 计、机构学、机器人学等多门学科技术，解决了髓内钉内固定手术中路径导航的问题。 该机器人既为髓内钉远端锁定提供了稳定可靠的手术导航方法，又能简单的拆卸和组 装，便于消毒灭菌操作，并且具有结构紧凑、操作简便、成本低廉等优点，适合在我 国的国情下进行临床应用的推广。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种用于辅助髓内钉远端锁定的模块化骨科机器人 | 2020-05-11 | 505 |
| 外科手术导航系统基于光学定位的机器人手术定位方法 | 2020-05-13 | 790 |
| 外科手术导航系统基于光学定位的机器人手术定位方法 | 2020-05-14 | 245 |
| 对缺血性心肌病进行早期诊断与治疗的超声系统 | 2020-05-12 | 776 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
