CN104274266A - 全自动骨科牵引机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动骨科牵引机器人，包括支架、基板、位移调节装置、旋转组件、手夹持器和大臂受力传感组件；所述基板固定于支架上，基板上设有滑轨，旋转组件通过滑块安装于所述滑轨上，并在位移调节装置的驱动下沿滑轨滑动；所述手夹持器固定于旋转组件上，在旋转组件的驱动下沿水平面转动；所述基板上设有一立柱，所述大臂受力传感组件包括传感器固定板、胳膊固定板和力传感器，所述传感器固定板固定于立柱上，胳膊固定板的下端与传感器固定板的下端铰接，胳膊固定板的上端通过力传感器与传感器固定板的上端连接。本发明提供的全自动骨科牵引机器人具有自动化、安全、易操作和高效率的优点。

Description

全自动骨科牵引机器人

技术领域

本发明涉及一种骨科辅助牵引装置，尤其涉及一种全自动骨科牵引机器人。

背景技术

现在医院对前臂骨折进行正骨主要还是靠医生进行操作，一个医生对前臂进行牵引，另一位医生进行正骨，由于正骨时间比较长，因此牵引的医生会非常累，这样就推动了骨科牵引设备的产生。

现有技术中，通常的骨科辅助牵引装置有的利用转轮带动丝杆转动以实现对患者手臂的牵引；有的利用机械式气泵，通过手捏所述机械式气泵调节可伸缩式气缸的伸缩，以实现对患者手臂的牵引。上述骨科辅助牵引装置的缺点是对患者手臂牵引所使用的力度不够精准，并且医生在进行正骨、接骨、打石膏等操作的同时还需要腾出手来调整牵引的力度，影响了医生的治疗。

目前市场上最新一款骨科辅助装置虽然解决了上述问题，但是其加力组件为气动装置，只能控制输出力的大小，非常刚性；并且其调整装置需要手动控制，不够智能，无法与医生的正骨操作进行相应的配合。此外，医生在正骨的过程中有时需要牵引伤者的手臂旋转一定角度，现有的骨科辅助装置也无法实现这一功能。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种骨科辅助牵引装置，该装置为一种可与医生正骨操作进行相应的配合并可实现医生在正骨的过程中要求牵引手有一定角度的旋转功能的全自动骨科牵引机器人。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全自动骨科牵引机器人，包括支架、基板、位移调节装置、旋转组件、手夹持器和大臂受力传感组件；所述基板固定于支架上，基板上设有滑轨，旋转组件通过滑块安装于所述滑轨上，并在位移调节装置的驱动下沿滑轨滑动；所述手夹持器固定于旋转组件上，在旋转组件的驱动下沿水平面转动；所述基板上设有一立柱，所述大臂受力传感组件包括传感器固定板、胳膊固定板和力传感器，所述传感器固定板固定于立柱上，胳膊固定板的下端与传感器固定板的下端铰接，胳膊固定板的上端通过力传感器与传感器固定板的上端连接。

优选的，所述位移调节装置包括粗调组件和加力组件；所述粗调组件和加力组件均为丝杆传动结构，粗调组件固定于基板上，加力组件固定于粗调组件的活动端，旋转组件固定于加力组件的活动端。

优选的，所述粗调组件包括粗调电机、粗调丝杆、丝杆支撑件和电机连接板；所述粗调电机固定于基板上，粗调电机的输出端通过一联轴器与粗调丝杆的输入端连接，所述粗调丝杆的两端分别通过一安装座固定安装于基板上，所述丝杆支撑件安装于粗调丝杆上，并通过一丝母与粗调丝杆啮合；所述电机连接板固定于丝杆支撑件上，并通过滑块滑动安装于基板的滑轨上。

优选的，所述加力组件包括加力电机、加力丝杆和牵引支撑板；所述加力电机固定于粗调组件的电机连接板上，加力电机的输出端通过一联轴器与加力丝杆的输入端连接，所述加力丝杆的输入端通过一丝杆座固定安装于电机连接板上，所述牵引支撑板安装于加力丝杆上，并通过一丝母与加力丝杆啮合；所述牵引支撑板还通过滑块滑动安装于基板的滑轨上，还通过一过渡架与旋转组件固定连接。

优选的，所述旋转组件包括旋转电机、蜗杆、涡轮和旋转托盘；所述旋转电机通过带轮和同步带，使蜗杆沿水平轴线转动，蜗杆与涡轮相互啮合，使涡轮沿竖直轴线转动；所述涡轮固定于旋转托盘上；所述手夹持器固定于旋转托盘上。

优选的，所述旋转组件上设置有至少一个限位传感器，用于感应并限制旋转托盘的旋转角度范围。

优选的，所述胳膊固定板上设有挂钩和绑带，用于固定伤者的手臂。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

使用本发明提供的全自动骨科牵引机器人，实现了一个大夫就能够独立完成正骨工作的效果，不仅解决了医生正骨过程中必须有两个大夫相互配合工作的难题，并且实现了柔性控制，能够密切地与大夫进行配合，大大提高了正骨过程的安全性。同时，本发明实现了所有操作的自动化，降低了大夫操作的难度，提高了大夫正骨的效率。

综上所述，本发明提供的全自动骨科牵引机器人具有自动化、安全、易操作和高效率的优点。

附图说明

图1是本发明实施例的主视结构图。

图2是本发明实施例的仰视结构图。

图3是本发明实施例的俯视结构图。

图4是图3中的A-A剖视局部放大图。

附图标记：

支架1           基板2           旋转组件3

手夹持器4       过渡架5         牵引支撑板6

加力丝杆7       第二联轴器9     立柱11

力传感器12      胳膊固定板13    传感器固定板14

电机连接板16    加力电机17      第一滑块19

第二滑块20      从动带轮22      蜗杆25

限位传感器27    旋转电机28      主动带轮29

同步带30        旋转托盘31      涡轮32

粗调电机34      第一联轴器35    右安装座36

粗调丝杆37      丝杆支撑件38    左安装座39

具体实施方式

下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本发明提供的一种全自动骨科牵引机器人，包括支架1、基板2、粗调组件、加力组件、旋转组件3、手夹持器4和大臂受力传感组件。所述基板2固定支撑于支架1上，作为工作平台使用，所述旋转组件3和手夹持器4安装在基板2的上面，粗调组件安装在基板2的底面。基板2上面设有滑轨，所述旋转组件3通过加力组件上的第二滑块20安装于滑轨上，并在粗调组件和加力组件的驱动下沿滑轨滑动。所述手夹持器4固定于旋转组件3上，可在旋转组件3的驱动下沿水平面转动。

具体地，所述基板2上设有一立柱11，所述大臂受力传感组件包括传感器固定板14、胳膊固定板13和力传感器12，所述传感器固定板14固定于立柱11上，胳膊固定板13的下端与传感器固定板14的下端铰接，胳膊固定板13的上端通过力传感器12与传感器固定板14的上端连接。

如图1和图2所示，粗调组件和加力组件均为丝杆传动结构，粗调组件固定于基板2底面，加力组件固定于粗调组件的活动端，旋转组件3固定于加力组件的活动端。

本发明实施例中的粗调组件包括粗调电机34、粗调丝杆37、丝杆支撑件38和电机连接板16。所述粗调组件由粗调电机34提供动力，粗调电机34通过粗调电机座固定于基板2上，粗调电机34的输出端通过第一联轴器35与粗调丝杆37的输入端连接。所述粗调丝杆37的两端分别通过左安装座39和右安装座36固定安装在基板2底面。所述丝杆支撑件38安装于粗调丝杆37上，并通过第一丝母与粗调丝杆37啮合。具体地，第一丝母内部与粗调丝杆37啮合，第一丝母的外部固定在丝杆支撑件38上。所述电机连接板16与丝杆支撑件38固定连接，并通过第一滑块19滑动安装于基板2的滑轨上，所述加力组件固定于电机连接板16上。

当粗调电机34驱动粗调丝杆37转动时，由于粗调丝杆37上的丝杆支撑件38和电机连接板16受滑轨限制，无法随粗调丝杆37转动，于是在第一丝母的啮合作用下沿粗调丝杆37延伸方向滑动。这样，大夫就可以通过操作终端的粗调按钮来控制粗调电机34，利用丝杆传动结构将粗调电机34输出的转矩转换成加力组件和旋转组件3的水平运动，实现手夹持器4的粗调。

进一步的，本发明实施例中的加力组件包括加力电机17、加力丝杆7和牵引支撑板6。所述加力电机17通过加力电机座固定安装在粗调组件的电机连接板16上，加力电机17的输出端通过第二联轴器9与加力丝杆7的输入端连接。所述加力丝杆7的输入端为固定端，通过丝杆座固定安装于电机连接板16上。所述牵引支撑板6安装于加力丝杆7上，并通过第二丝母与加力丝杆7啮合；所述牵引支撑板6还通过第二滑块20滑动安装于基板的滑轨上，还通过一过渡架5与旋转组件3的底部固定连接。

当加力组件中的加力电机17不工作时，加力组件与旋转组件3的位置相对固定，可以通过调节粗调组件一起运动，实现粗调。当加力电机17工作时，旋转组件3与手夹持器4在第二丝母的啮合作用下沿加力丝杆7的延伸方向运动，实现加力操作。

如图3和图4所示，所述旋转组件包括旋转电机28、蜗杆25、涡轮32和旋转托盘31。旋转电机28通过电机座固定于一底板上，旋转电机28的主动转矩依次通过主动带轮29、同步带30和从动带轮22的传动，使蜗杆25沿水平轴线转动。蜗杆25上的齿与涡轮32相互啮合，进而使涡轮32沿竖直轴线转动。进一步地，所述涡轮32固定于旋转托盘31上，旋转托盘31通过螺栓将手夹持器4固定，最终实现了手夹持器4的旋转。

而为了确保伤者放置于手夹持器4上的手臂能够在安全范围内旋转，所述旋转组件3上设置有两个限位传感器27，用于感应并限制旋转托盘31的旋转角度范围。这样，大夫就只需通过操作终端的左右旋转钮控制旋转电机28，即可实现对伤者手臂方向位置的控制。

进一步地，所述胳膊固定板13上设有挂钩和绑带，用于固定伤者的手臂。

本发明实施例的全自动骨科牵引机器人使用时，可将骨折病人的大臂通过绑带和挂钩固定在胳膊固定板13上，并将骨折病人的手固定在手夹持器4上。当加力组件工作时，产生的拉力会通过骨折病人的小臂传递到其大臂、接着传递到胳膊固定板13上，由于胳膊固定板13下端与传感器固定板14的下端相互铰接，因此胳膊固定板13上部会产生转动的趋势，但在力传感器12的作用下，并不会实际产生转动。这样，力传感器12就会反映出手臂所受的拉力大小；同时，当大夫对病人骨折手臂进行正骨时，力传感器12也可以时时判断出大夫的出力大小，向控制系统提供一个可靠的受力数字量，这样控制系统就可以根据大夫的出力而对应调节加力组件加力的大小，实现了加力组件的柔性调节，使控制过程更加智能，并且增加了设备的安全性。此外，通过调节旋转组件3，还可以使伤者的手臂在安全范围内旋转，进而调整手臂的方向位置，进一步丰富了机器的功能，免去了多余的人力劳动。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种全自动骨科牵引机器人，其特征在于，包括支架、基板、位移调节装置、旋转组件、手夹持器和大臂受力传感组件；所述基板固定于支架上，基板上设有滑轨，旋转组件通过滑块安装于所述滑轨上，并在位移调节装置的驱动下沿滑轨滑动；所述手夹持器固定于旋转组件上，在旋转组件的驱动下沿水平面转动；所述基板上设有一立柱，所述大臂受力传感组件包括传感器固定板、胳膊固定板和力传感器，所述传感器固定板固定于立柱上，胳膊固定板的下端与传感器固定板的下端铰接，胳膊固定板的上端通过力传感器与传感器固定板的上端连接。

2.根据权利要求1所述的全自动骨科牵引机器人，其特征在于，所述位移调节装置包括粗调组件和加力组件；所述粗调组件和加力组件均为丝杆传动结构，粗调组件固定于基板上，加力组件固定于粗调组件的活动端，旋转组件固定于加力组件的活动端。

3.根据权利要求2所述的全自动骨科牵引机器人，其特征在于，所述粗调组件包括粗调电机、粗调丝杆、丝杆支撑件和电机连接板；所述粗调电机固定于基板上，粗调电机的输出端通过一联轴器与粗调丝杆的输入端连接，所述粗调丝杆的两端分别通过一安装座固定安装于基板上，所述丝杆支撑件安装于粗调丝杆上，并通过一丝母与粗调丝杆啮合；所述电机连接板固定于丝杆支撑件上，并通过滑块滑动安装于基板的滑轨上。

4.根据权利要求3所述的全自动骨科牵引机器人，其特征在于，所述加力组件包括加力电机、加力丝杆和牵引支撑板；所述加力电机固定于粗调组件的电机连接板上，加力电机的输出端通过一联轴器与加力丝杆的输入端连接，所述加力丝杆的输入端通过一丝杆座固定安装于电机连接板上，所述牵引支撑板安装于加力丝杆上，并通过一丝母与加力丝杆啮合；所述牵引支撑板还通过滑块滑动安装于基板的滑轨上，还通过一过渡架与旋转组件固定连接。

5.根据权利要求1所述的全自动骨科牵引机器人，其特征在于，所述旋转组件包括旋转电机、蜗杆、涡轮和旋转托盘；所述旋转电机通过带轮和同步带，使蜗杆沿水平轴线转动，蜗杆与涡轮相互啮合，使涡轮沿竖直轴线转动；所述涡轮固定于旋转托盘上；所述手夹持器固定于旋转托盘上。

6.根据权利要求5所述的全自动骨科牵引机器人，其特征在于，所述旋转组件上设置有至少一个限位传感器，用于感应并限制旋转托盘的旋转角度范围。

7.根据权利要求1所述的全自动骨科牵引机器人，其特征在于，所述胳膊固定板上设有挂钩和绑带，用于固定伤者的手臂。