CN108420535B - 一种用于脊柱手术的机械臂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于脊柱手术的机械臂,包括手术床，所述手术床的一侧安装有控制装置，手术床的底部内侧还安装有底座，所述底座的一侧设有第一伺服电机，通过控制装置对第一伺服电机的正转、反转和停转进行控制从而使得内侧开设有螺纹槽的第一连接块能在X向螺纹杆的表面横向传动，在第一连接块的顶部安装第二伺服电机，通过控制装置控制第二伺服电机同第一伺服电机一样，从而使得内侧开设有螺纹槽的第二连接块在Y向螺纹杆的表面上下传动，在第二连接块的一侧安装第三伺服电机，通过控制装置控制第三伺服电机同第一伺服电机一样，从而使得安装在正反螺纹杆两端的伸缩电机能够反向同步传动，结构简单，实用性强。

Description

一种用于脊柱手术的机械臂
技术领域
本发明涉及机械臂技术领域，尤其涉及一种用于脊柱手术的机械臂。
背景技术
第一代手术机器人已经用于世界各地的许多手术室中。这些机器人不是真正的自动化机器人，它们不能自已进行手术，但是它们向手术提供了有用的机械化帮助,在进行脊椎手术时，手术台边一般需要站立多名医护人员进行手术，同时还要摆放手术时所需用到的各种工具、仪器，使得本身就较为狭小的空间变得更加拥挤，医生在进行手术，特别是微创手术这种高精度的手术室，施展不开，必须很小心，动作幅度很小才能保证手术质量，这样就大大拖慢了手术的速度，增加了医护人员的工作时长。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于脊柱手术的机械臂。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于脊柱手术的机械臂，包括手术床，所述手术床的一侧安装有控制装置，手术床的底部内侧还安装有底座，所述底座的一侧设有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出端连接有X向螺纹杆，所述X向螺纹杆的外侧套设有第一连接块，所述第一连接块的顶部通过螺钉固定安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出端连接有沿X向螺纹杆竖直方向设置的Y向螺纹杆，第二伺服电机的顶部还焊接有导杆，所述Y向螺纹杆的外侧套设有第二连接块，所述第二连接块的一侧通过螺钉固定安装有第三伺服电机，所述第三伺服电机的输出端连接有正反螺纹杆，所述正反螺纹杆的外侧套设有伸缩电机，所述伸缩电机的输出端连接有伸缩杆，所述伸缩杆的末端安装有撑杆，正反螺纹杆的外侧还套设有第三连接块，所述第三连接块的顶部镶嵌有滚珠，所述滚珠的顶部设有转盘，所述转盘的顶端安装有气缸，第三连接块的底部安装有机械上臂，所述机械上臂的内部安装有第四伺服电机，所述第四伺服电机的输出端套设有同步带，机械上臂的末端设有第一转轴，机械上臂通过第一转轴安装有机械下臂，所述机械下臂的末端套设有安装板，所述安装板的底部安装有LED灯和摄像头，安装板的内部还设有第二转轴，安装板通过第二转轴固定有手术工具。
优选的，所述控制装置包括数控装置和PLC控制器，且控制装置与第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、伸缩电机和气缸电性连接。
优选的，所述底座的表面开设有滑槽，所述第一连接块的底部设有凸块，所述凸块卡设在滑槽的内部。
优选的，所述X向螺纹杆的表面设有螺纹，所述第一连接块的内侧开设有螺纹槽，第一连接块通过螺纹槽活动安装在X向螺纹杆的螺纹表面。
优选的，所述Y向螺纹杆的表面设有螺纹，所述第二连接块的内侧开设有螺纹槽，第二连接块通过螺纹槽活动安装在Y向螺纹杆的螺纹表面。
优选的，所述正反螺纹杆的两端分别开设有正向螺纹和反向螺纹，所述伸缩电机的内侧开设有螺纹槽，伸缩电机通过螺纹槽活动安装在正反螺纹杆表面的正向螺纹和反向螺纹外侧。
优选的，所述第二连接块的一侧焊接有套环，所述导杆的一端延伸至套环的另一侧。
优选的，所述气缸的底部连接有导管，所述导管的另一端连接有伸缩管。
本发明的有益效果是：
1、通过控制装置利用数控编程或PLC程序实现对第一伺服电机的正转、反转和停转进行控制从而使得内侧开设有螺纹槽的第一连接块能在X向螺纹杆的表面横向传动，在第一连接块的顶部安装第二伺服电机，通过控制装置控制第二伺服电机同第一伺服电机一样，从而使得内侧开设有螺纹槽的第二连接块在Y向螺纹杆的表面上下传动，在第二连接块的一侧安装第三伺服电机，通过控制装置控制第三伺服电机同第一伺服电机一样，从而使得安装在正反螺纹杆两端的伸缩电机能够反向同步传动，通过伸缩电机带动伸缩杆末端的撑杆向两侧打开，用于撑开脊椎部切开的皮肤，方便进行手术，结构简单，实用性强。
2、通过在正反螺纹杆的中间安装第三连接块，在第三连接块的顶部通过滚珠安装转盘，并在转盘的内部安装机械上臂，机械上臂的底部通过第一转轴安装机械下臂，通过控制装置控制安装在机械上臂的第四伺服电机利用同步带带动第一转轴转动，从而实现机械下臂的前后摆动，在机械下臂的末端安装安装板，并在安装板的内部安装手术工具、LED灯和摄像头，使得手术过程中不需要额外增加其他托盘，节省空间，同时利用转盘上的气缸将利用导管抽拉气体从而使得伸缩管能够带动手术工具在第二转轴上来回摆动，通过滚珠实现对手术工具的转向，从而能够自动进行各种切割、缝制等动作，结构简单，实用性强。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于脊柱手术的机械臂的结构示意图；
图2为本发明提出的一种用于脊柱手术的机械臂的竖截面结构示意图；
图3为本发明提出的一种用于脊柱手术的机械臂的A处结构示意图。
图中：1手术床、2控制装置、3底座、4X向螺纹杆、5第一连接块、6第二伺服电机、7Y向螺纹杆、8导杆、9第三伺服电机、10正反螺纹杆、11伸缩电机、12伸缩杆、13撑杆、14气缸、15转盘、16滚珠、17第三连接块、18机械上臂、19导管、20机械下臂、21第一转轴、22安装板、23手术工具、24第二转轴、25伸缩管、26LED灯、27第一伺服电机、28套环、29第二连接块、30摄像头、31第四伺服电机、32同步带。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-3，一种用于脊柱手术的机械臂，包括手术床1，手术床1的一侧安装有控制装置2，手术床1的底部内侧还安装有底座3，底座3的一侧设有第一伺服电机27，第一伺服电机27的输出端连接有X向螺纹杆4，通过第一伺服电机27带动X向螺纹杆4转动，X向螺纹杆4的外侧套设有第一连接块5，通过第一连接块5带动第二伺服电机6在X向螺纹杆4的表面传动，第一连接块5的顶部通过螺钉固定安装有第二伺服电机6，第二伺服电机6的输出端连接有沿X向螺纹杆4竖直方向设置的Y向螺纹杆7，通过第二伺服电机6带动Y向螺纹杆7转动，从而带动套设在Y向螺纹杆7表面的第二连接块29传动，第二伺服电机6的顶部还焊接有导杆8，Y向螺纹杆7的外侧套设有第二连接块29，第二连接块29的一侧通过螺钉固定安装有第三伺服电机9，第三伺服电机9的输出端连接有正反螺纹杆10，正反螺纹杆10的外侧套设有伸缩电机11，通过第三伺服电机9带动正反螺纹杆10转动，从而使得两端的伸缩电机11能够做反向同步传动，伸缩电机11的输出端连接有伸缩杆12，伸缩杆12的末端安装有撑杆13，通过撑杆13能够撑开隔开的脊椎皮肤，正反螺纹杆10的外侧还套设有第三连接块17，第三连接块17的顶部镶嵌有滚珠16，滚珠16的顶部设有转盘15，通过转盘15底部的滚珠16使得机械上臂18能够转动，转盘15的顶端安装有气缸14，第三连接块17的底部安装有机械上臂18，机械上臂18的内部安装有第四伺服电机31，第四伺服电机31的输出端套设有同步带32，通过第四伺服电机31带动第一转轴21转动，从而使得机械下臂20能够随第一转轴21在机械上臂18末端左右摆动，机械上臂18的末端设有第一转轴21，机械上臂18通过第一转轴21安装有机械下臂20，机械下臂20的末端套设有安装板22，安装板22的底部安装有LED灯26和摄像头30，方便手术进行，同时减少额外放置，安装板22的内部还设有第二转轴24，安装板22通过第二转轴24固定有手术工具23，控制装置2包括数控装置和PLC控制器，且控制装置2与第一伺服电机27、第二伺服电机6、第三伺服电机9、第四伺服电机31、伸缩电机11和气缸14电性连接，底座3的表面开设有滑槽，第一连接块5的底部设有凸块，凸块卡设在滑槽的内部，X向螺纹杆4的表面设有螺纹，第一连接块5的内侧开设有螺纹槽，第一连接块5通过螺纹槽活动安装在X向螺纹杆4的螺纹表面，Y向螺纹杆7的表面设有螺纹，第二连接块29的内侧开设有螺纹槽，第二连接块29通过螺纹槽活动安装在Y向螺纹杆7的螺纹表面，正反螺纹杆10的两端分别开设有正向螺纹和反向螺纹，伸缩电机11的内侧开设有螺纹槽，伸缩电机11通过螺纹槽活动安装在正反螺纹杆10表面的正向螺纹和反向螺纹外侧，第二连接块29的一侧焊接有套环28，导杆8的一端延伸至套环28的另一侧，通过套环28防止第三伺服电机9岁Y向螺纹杆7转动，气缸14的底部连接有导管19，导管19的另一端连接有伸缩管25，通过气缸14带动导管19内的气体进出，从而使得伸缩管25实现伸缩。
本实施例中，通过控制装置2利用数控编程或PLC程序实现对第一伺服电机27的正转、反转和停转进行控制从而使得内侧开设有螺纹槽的第一连接块5能在X向螺纹杆4的表面横向传动，在第一连接块5的顶部安装第二伺服电机6，通过控制装置2控制第二伺服电机6同第一伺服电机27一样，从而使得内侧开设有螺纹槽的第二连接块29在Y向螺纹杆7的表面上下传动，在第二连接块29的一侧安装第三伺服电机9，通过控制装置2控制第三伺服电机9同第一伺服电机27一样，从而使得安装在正反螺纹杆10两端的伸缩电机11能够反向同步传动，通过伸缩电机11带动伸缩杆12末端的撑杆13向两侧打开，用于撑开脊椎部切开的皮肤，方便进行手术，结构简单，实用性强。
本实施例中，通过在正反螺纹杆10的中间安装第三连接块17，在第三连接块17的顶部通过滚珠16安装转盘15，并在转盘15的内部安装机械上臂18，机械上臂18的底部通过第一转轴21安装机械下臂20，通过控制装置2控制安装在机械上臂18的第四伺服电机31利用同步带32带动第一转轴21转动，从而实现机械下臂20的前后摆动，在机械下臂20的末端安装安装板22，并在安装板22的内部安装手术工具23、LED灯26和摄像头30，使得手术过程中不需要额外增加其他托盘，节省空间，同时利用转盘20上的气缸14将利用导管19抽拉气体从而使得伸缩管25能够带动手术工具23在第二转轴24上来回摆动，通过滚珠16实现对手术工具23的转向，从而能够自动进行各种切割、缝制等动作，结构简单，实用性强。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于脊柱手术的机械臂，包括手术床(1)，其特征在于，所述手术床(1)的一侧安装有控制装置(2)，手术床(1)的底部内侧还安装有底座(3)，所述底座(3)的一侧设有第一伺服电机(27)，所述第一伺服电机(27)的输出端连接有X向螺纹杆(4)，所述X向螺纹杆(4)的外侧套设有第一连接块(5)，所述底座(3)的表面开设有滑槽，所述第一连接块(5)的底部设有凸块，所述凸块卡设在滑槽的内部，所述X向螺纹杆(4)的表面设有螺纹，所述第一连接块(5)的内侧开设有螺纹槽，第一连接块(5)通过螺纹槽活动安装在X向螺纹杆(4)的螺纹表面，
所述第一连接块(5)的顶部通过螺钉固定安装有第二伺服电机(6)，所述第二伺服电机(6)的输出端连接有沿X向螺纹杆(4)竖直方向设置的Y向螺纹杆(7)，所述Y向螺纹杆(7)的表面设有螺纹，第二连接块(29)的内侧开设有螺纹槽，第二连接块(29)通过螺纹槽活动安装在Y向螺纹杆(7)的螺纹表面，第二伺服电机(6)的顶部还焊接有导杆(8)，所述Y向螺纹杆(7)的外侧套设有第二连接块(29)，
所述第二连接块(29)的一侧通过螺钉固定安装有第三伺服电机(9)，所述第三伺服电机(9)的输出端连接有正反螺纹杆(10)，所述正反螺纹杆(10)的外侧套设有伸缩电机(11)，所述伸缩电机(11)的输出端连接有伸缩杆(12)，所述伸缩杆(12)的末端安装有撑杆(13)，所述撑杆(13)为L形，
正反螺纹杆(10)的外侧还套设有第三连接块(17)，所述第三连接块(17)的顶部镶嵌有滚珠(16)，所述滚珠(16)的顶部设有转盘(15)，所述转盘(15)的顶端安装有气缸(14)，第三连接块(17)的底部安装有机械上臂(18)，
所述机械上臂(18)的内部安装有第四伺服电机(31)，所述第四伺服电机(31)的输出端套设有同步带(32)，机械上臂(18)的末端设有第一转轴(21)，机械上臂(18)通过第一转轴(21)安装有机械下臂(20)，
所述机械下臂(20)的末端套设有安装板(22)，所述安装板(22)的底部安装有LED灯(26)和摄像头(30)，安装板(22)的内部还设有第二转轴(24)，安装板(22)通过第二转轴(24)固定有手术工具(23)，所述手术工具(23)为4个均匀分布在安装板(22)上，所述转盘(15)上的气缸(14)利用导管(19)抽拉气体从而使得伸缩管(25)能够带动手术工具(23)在第二转轴(24)上来回摆动，并通过滚珠(16)实现手术工具(23)的转动更换，从而能够自动进行各种切割、缝制动作。
2.根据权利要求1所述的一种用于脊柱手术的机械臂，其特征在于，所述控制装置(2)包括数控装置和PLC控制器，且控制装置(2)与第一伺服电机(27)、第二伺服电机(6)、第三伺服电机(9)、第四伺服电机(31)、伸缩电机(11)和气缸(14)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于脊柱手术的机械臂，其特征在于,所述正反螺纹杆(10)的两端分别开设有正向螺纹和反向螺纹，所述伸缩电机(11)的内侧开设有螺纹槽，伸缩电机(11)通过螺纹槽活动安装在正反螺纹杆(10)表面的正向螺纹和反向螺纹外侧。
4.根据权利要求1所述的一种用于脊柱手术的机械臂，其特征在于,所述第二连接块(29)的一侧焊接有套环(28)，所述导杆(8)的一端延伸至套环(28)的另一侧。
5.根据权利要求1所述的一种用于脊柱手术的机械臂，其特征在于,所述气缸(14)的底部连接有导管(19)，所述导管(19)的另一端连接有伸缩管(25)。
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