CN107802348A - 一种脊柱微创手术机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种脊柱微创手术机器人，涉及医疗器械领域包括手术床、直线导轨、圆弧支撑基座、圆弧导轨、转动机构、六自由度并联机构和进针机构，直线导轨设置在手术床上，圆弧支撑基座与直线导轨滑动连接，圆弧导轨设置于圆弧支撑基座，转动机构、六自由度并联机构和进针机构依次连接并可移动的设置在圆弧导轨上。本发明能够通过控制模块以遥控方式操作手术机器人，医师可避免X光辐射对身体造成的危害；利用手术机器人开展微创手术，可以达到安全、精准、高效、高度可重复等效果，具有手术创伤小、术中出血量少、住院时间短、术后恢复更快等优势。

Description

一种脊柱微创手术机器人
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种脊柱微创手术机器人。
背景技术
脊柱穿刺是神经科临床常用的检查方法之一，既可用于诊断又可用于治疗，其操作简单易行，也较为安全。为了安全有效地实施这项操作，医师需了解腰椎穿刺的禁忌症、相关的解剖学和最大程度减少并发症发生危险的方法。了解腰椎穿刺的适应症、禁忌症和正确的操作方法，可将危险发生率降至最低。
虽然腰椎穿刺极少发生危险，但一旦发生，可以很严重，甚至有可能危及患者的生命。但是如果操作不当，轻者加重病情，重者甚至危及患者的性命，目前医师主要还是通过手动完成脊柱穿刺，対医师能力要求较高，即使是经验丰富的医师，仅凭手感也可能会产生失误。另外，在脊柱穿刺过程中，医师会短时暴露在X光辐射内，虽然每次剂量较小，但是辐射量会逐渐积累。随着对医疗水平要求的提高，传统的脊椎外科手术由于风险高、伤害大，已越来越难以满足患者的需求，引入机器人辅助手术已成为一种必然的趋势。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够机械定位、简单易用的脊柱微创手术机器人。
本发明提供了一种脊柱微创手术机器人，包括手术床、直线导轨、圆弧支撑基座、圆弧导轨、转动机构、六自由度并联机构和进针机构，所述直线导轨设置在所述手术床上，所述圆弧支撑基座与所述直线导轨滑动连接，所述圆弧导轨设置于所述圆弧支撑基座，所述转动机构、所述六自由度并联机构和进针机构依次连接并可移动的设置在所述圆弧导轨上。
进一步地，所述直线导轨包括至少两根轨道，分别固定设置在所述手术床的两侧，直线导轨滑块可滑动地设置于所述直线导轨。
进一步地，所述圆弧支撑基座跨设在所述手术床两侧的所述直线导轨的所述直线导轨滑块上，使用状态下，患者位于所述圆弧支撑基座与所述手术床之间，所述圆弧支撑基座可供脊柱微创手术机器人绕患者移动。
进一步地，所述直线导轨滑块含有锁紧机构，所述锁紧机构优选为手动锁紧机构，所述圆弧支撑基座与所述直线导轨滑块固定连接，所述圆弧支撑基座能够沿所述直线导轨滑动。
优选地，所述圆弧导轨安装于所述圆弧支撑基座，所述圆弧导轨设置有圆弧导轨滑块，所述圆弧导轨滑块由第一步进电机驱动。
进一步地，所述第一步进电机通过第一蜗轮蜗杆减速器带动小齿轮，所述小齿轮能够绕所述圆弧支撑基座的外齿进行圆弧运动。
进一步地，所述第一步进电机输出轴连接所述第一蜗轮蜗杆减速器，所述第一步进电机输出轴经所述第一蜗轮蜗杆减速器减速后，所述第一蜗轮蜗杆减速器输出端输出扭矩，所述小齿轮安装于所述第一蜗轮蜗杆减速器输出端。
优选地，所述第一步进电机使用系列号为57HB76-401A 4.4A的步进电机。
优选地，所述转动机构安装于圆弧导轨滑块，所述转动机构由第二步进电机驱动。
进一步地，所述第二步进电机通过同步带连接到第二蜗轮蜗杆减速器，进而带动L型连接件。
进一步地，所述第二步进电机经所述第二蜗轮蜗杆减速器输出轴输出扭矩，带动固定于所述第二蜗轮蜗杆减速器输出轴的L型连接件，进而带动末端执行机构的转动。
优选地，所述第二步进电机使用系列号为42HB76-403A 2.3A的步进电机。
优选地，所述第一蜗轮蜗杆减速器和所述第二蜗轮蜗杆减速器采用型号为NMRV30的蜗轮蜗杆减速器。
优选地，所述同步带型号为HTD3M-270。
进一步地，所述六自由度并联机构的上平台与转动机构的L型连接件连接。
进一步地，所述进针机构与所述六自由度并联机构的下平台连接，所述六自由度并联平台用于末端进针机构姿态的调节，所述进针机构执行进针动作。
进一步地，所述脊柱微创手术机器人还包括控制模块，所述控制模块与所述脊柱微创手术机器人通信连接，医师能够通过所述控制模块以遥控方式控制所述脊柱微创手术机器人。
与现有技术相比，本发明的优势有：
1、本发明通过控制模块以遥控方式操作手术机器人，医师可避免X光辐射对身体造成的危害，控制模块优选为力反馈设备；
2、利用手术机器人开展微创手术，可以达到安全、精准、高效、高度可重复等效果；
3、利用手术机器人开展微创手术，手术创伤小、术中出血量少、住院时间短、术后恢复更快等优势。
附图说明
图1为本发明一种脊柱微创手术机器人的结构示意图；
图2为圆弧导轨滑块及转动机构驱动部件示意图；
其中，1-手术床，2-直线导轨，3-圆弧支撑基座，4-圆弧导轨，5-转动机构，6-六自由度并联机构，7-进针机构，8-第一步进电机，9-第一蜗轮蜗杆减速器，10-小齿轮，11-第二步进电机，12-同步带，13-第二蜗轮蜗杆减速器，14-L型连接件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方案作进一步地描述。
如图1所示，一种脊柱微创手术机器人，包括手术床1、直线导轨2、圆弧支撑基座3、圆弧导轨4、转动机构5、六自由度并联机构6和进针机构7，2根直线导轨2设置在手术床1两侧，直线导轨滑块可滑动地设置于直线导轨2。圆弧支撑基座3跨设在手术床1两侧的直线导轨2的直线导轨滑块上，使用状态下，患者位于圆弧支撑基座3与手术床1之间，圆弧支撑基座3与直线导轨滑块固定连接，圆弧支撑基座3能够沿直线导轨2滑动，直线导轨滑块能够被手动锁紧在直线导轨2上。
如图1和图2所示，圆弧导轨4安装于圆弧支撑基座3，圆弧导轨4设置有圆弧导轨滑块，圆弧导轨滑块由第一步进电机8驱动，第一步进电机8输出轴连接第一蜗轮蜗杆减速器9，第一步进电机8输出轴经第一蜗轮蜗杆减速器9减速后，第一蜗轮蜗杆减速器9输出端输出扭矩，小齿轮10安装于第一蜗轮蜗杆减速器9输出端，小齿轮10能够绕圆弧支撑基座3的外齿进行圆弧运动。第一步进电机使用系列号为57HB76-401A 4.4A的步进电机。
如图1和图2所示，转动机构5安装于圆弧导轨滑块，转动机构5由第二步进电机11驱动，第二步进电机11经第二蜗轮蜗杆减速器13输出轴输出扭矩，带动固定于第二蜗轮蜗杆减速器13输出轴的L型连接件14，进而带动末端执行机构的转动。第二步进电机使用系列号为42HB76-403A 2.3A的步进电机。第一蜗轮蜗杆减速器和第二蜗轮蜗杆减速器采用型号为NMRV30的蜗轮蜗杆减速器，同步带型号为HTD3M-270。
如图2所示，六自由度并联机构6的上平台与转动机构5的L型连接件14连接，进针机构7与六自由度并联机构6的下平台连接，六自由度并联平台6用于末端进针机构7姿态的调节，进针机构7执行进针动作。
脊柱微创手术机器人还包括控制模块，控制模块与脊柱微创手术机器人通信连接，医师能够通过控制模块以遥控方式控制脊柱微创手术机器人，控制模块在图上未示出。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种脊柱微创手术机器人，其特征在于，包括手术床(1)、直线导轨(2)、圆弧支撑基座(3)、圆弧导轨(4)、转动机构(5)、六自由度并联机构(6)和进针机构(7)，所述直线导轨(2)设置在所述手术床(1)上，所述圆弧支撑基座(3)与所述直线导轨(2)滑动连接，所述圆弧导轨(4)设置于所述圆弧支撑基座(3)，所述转动机构(5)、所述六自由度并联机构(6)和进针机构(7)依次连接并可移动的设置在所述圆弧导轨(4)上。
2.如权利要求1所述的脊柱微创手术机器人，其特征在于，所述直线导轨(2)包括至少两根轨道，分别固定设置在所述手术床(1)的两侧，直线导轨滑块可滑动地设置于所述直线导轨(2)。
3.如权利要求2所述的脊柱微创手术机器人，其特征在于，所述圆弧支撑基座(3)跨设在所述手术床(1)两侧的所述直线导轨(2)的所述直线导轨滑块上，使用状态下，患者位于所述圆弧支撑基座(3)与所述手术床(1)之间。
4.如权利要求3所述的脊柱微创手术机器人，其特征在于，所述直线导轨滑块含有锁紧机构，所述圆弧支撑基座(3)与所述直线导轨滑块固定连接，所述圆弧支撑基座(3)能够沿所述直线导轨(2)滑动。
5.如权利要求1所述的脊柱微创手术机器人，其特征在于，所述圆弧导轨(4)安装于所述圆弧支撑基座(3)，所述圆弧导轨(4)设置有圆弧导轨滑块，所述圆弧导轨滑块由第一步进电机(8)驱动。
6.如权利要求5所述的脊柱微创手术机器人，其特征在于，所述第一步进电机(8)通过第一蜗轮蜗杆减速器(9)带动小齿轮(10)，所述小齿轮(10)能够绕所述圆弧支撑基座(3)的外齿进行圆弧运动。
7.如权利要求1所述的脊柱微创手术机器人，其特征在于，所述转动机构(5)安装于圆弧导轨滑块，所述转动机构(5)由第二步进电机(11)驱动。
8.如权利要求7所述的脊柱微创手术机器人，其特征在于，所述第二步进电机(11)通过同步带(12)连接到第二蜗轮蜗杆减速器(13)，进而带动L型连接件(14)。
9.如权利要求8所述的脊柱微创手术机器人，其特征在于，所述六自由度并联机构(6)的上平台与转动机构(5)的L型连接件(14)连接，所述进针机构(7)与所述六自由度并联机构(6)的下平台连接。
10.如权利要求1所述的脊柱微创手术机器人，其特征在于，所述脊柱微创手术机器人还包括控制模块，所述控制模块与所述脊柱微创手术机器人通信连接，医师能够通过所述控制模块以遥控方式控制所述脊柱微创手术机器人。
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