CN111588613A - 一种枪柄系统及冲击波机器人治疗系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种枪柄系统及冲击波机器人治疗系统,冲击波机器人治疗系统包括主机和安装在主机上的枪柄系统,枪柄系包括:安装至主机的机械臂,机械臂的末端设置有末端工具连接件;枪柄,可拆卸地安装至末端工具连接件,能够在机械臂的驱动下进行运动,枪柄内设置有冲击波发生装置,枪柄的前端设置有用于与患者体表接触的枪头。该种结构,使得机械臂可以通过不同的连接件适配各类型的末端工具,并通过识别装置对不同的末端工具进行识别和控制。同时该结构,枪柄可在机械臂的带动下实现冲击波自动和移动治疗。
Description
技术领域
本公开的实施例一般涉及冲击波治疗领域,更具体地说,涉及一种枪柄系统及冲击波机器人治疗系统。
背景技术
骨科冲击波治疗作为一种起效快、疗效持久而又没有明显副作用的治疗方法,越来越被广泛应用在骨性关节炎、软骨损伤、腱鞘炎、骨坏死性疾病(月骨坏死、距骨坏死、舟状骨坏死)等疾病中。但现有的冲击波治疗系统由一个控制箱或一个台车类设备,一只或几只枪柄,再配备多个冲击波治疗头组成。在冲击波治疗时,需要医师手持冲击波枪柄,使枪头端面部位紧密接触患者体表进行治疗。医生在制定冲击波治疗方案时,往往会在多个部位间来回进行治疗,每次治疗过程一般会持续20到30分钟。医师长时间手持难以保持枪柄的稳定,治疗过程中冲击波枪柄的持续震动也易造成医师肢体的疲劳损伤。
如果采用被动支撑机械臂把持住冲击波设备的枪柄,在患者患部进行定点治疗,无法实现冲击波枪柄在人体表面的移动治疗,治疗中每次换到另外一个部位,医生就得重新牵引机械臂一次,既耗时又耗力。而且,长时间固定位置把持并不能保持枪柄与患者体表相对位置的稳定,会影响冲击波能量有效稳定的传输到治疗部位,达不到理想的治疗效果。
因此,如何设计出一种不需要手持且能够进行冲击波移动治疗的枪柄系统及冲击波机器人治疗系统就成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种枪柄系统。
本发明的另一个目的在于提供一种包括上述枪柄系统的冲击波机器人治疗系统。
根据本发明的第一方面的实施例,提供了一种枪柄系统,用于冲击波机器人治疗系统,其中,所述冲击波机器人治疗系统包括主机和安装在所述主机上的枪柄系统,所述枪柄系统能够在所述主机的作用下运动,所述枪柄系统包括:
机械臂,安装至所述主机,所述机械臂的末端设置有末端工具连接件和与所述主机连接的识别装置,所述末端工具连接件能够适配安装多种末端工具;
枪柄,可拆卸地安装至所述末端工具连接件,能够在所述机械臂的带动下运动,所述枪柄内设置有冲击波发生装置,所述枪柄的前端设置有用于与患者体表接触的枪头;
其中,所述识别装置能够对与所述末端工具连接件连接的末端工具进行识别,所述枪柄属于所述末端工具中的一种。
在上述任一方案中,优选地,所述机械臂或主机内设置有能够记录所述机械臂的运动轨迹的记录装置。
在上述任一方案中,优选地,所述枪柄系统还包括安装在机械臂上或枪柄上的视觉采集设备,所述视觉采集设备用于采集患者体表的图像信息。
在上述任一方案中,优选地,所述机械臂为7自由度柔性机械臂。
在上述任一方案中,优选地,所述枪柄系统还包括耦合组件,所述耦合组件安装在所述枪头上,且所述枪头在治疗过程中通过所述耦合组件与患者体表接触。
在上述任一方案中,优选地,所述枪柄还包括壳体,所述冲击波发生装置安装在所述壳体内,且所述枪柄的前端伸出到所述壳体外;消音减震管,安装在所述壳体内,并套设安装在所述冲击波发生装置外。
进一步地,所述壳体包括基座和安装在所述基座上的外壳,所述外壳和所述基座之间形成有安装腔,且所述基座上设置有与所述安装腔连通的通孔,其中,所述基座能够与所述末端工具连接件可拆卸地连接;所述枪柄还包括:动力源控制装置,用于控制冲击波动力源的连通和断开,安装在所述壳体内,且所述动力源控制装置上设置有容纳腔,所述容纳腔靠近所述基座的一端开口,所述冲击波发生装置的一端安装在所述容纳腔内,所述冲击波发生装置的另一端穿过所述容纳腔的开口并由所述通孔伸出到所述基座外;所述消音减震管位于所述动力源控制装置和所述基座围成的空间内,并套设安装在所述冲击波发生装置外。
进一步优选地,所述基座和所述外壳之间通过螺钉连接。
进一步优选地,所述枪柄还包括动力源连接通路,所述动力源连接通路用于使所述冲击波发生装置与冲击波动力源连通。具体地,冲击波发生装置所需的动力源可以为液电式、压电式、电磁式、气压式等。
进一步优选地,所述基座上设置有突出部,所述突出部突出所述外壳的侧部设置,所述突出部用于与所述末端工具连接件连接,所述末端工具连接件与所述机械臂的末端固定连接,且所述机械臂与所述末端工具连接件连接时,所述机械臂末端的部分结构能够与位于所述突出部上方的部分壳体相抵靠。
根据本发明提供的枪柄系统,用于冲击波机器人治疗系统,而枪柄系统包括安装在主机上的机械臂和安装在机械臂末端的枪柄,其中,机械臂用于在主机的控制下带动枪柄运动,且枪柄与机械臂之间通过末端工具连接件可拆卸连接,这样就使得枪柄能够从机械臂上拆卸下来,更换其他的末端工具安装到机械臂上。识别装置用于对末端工具进行识别,当枪柄等末端工具安装到机械臂上以后,经过识别匹配能够由机械臂和主机对应安装的末端工具进行控制而实现其对应的功能。同时,本申请中的枪柄系统能够通过机械臂安装在主机上,使得枪柄系统能够在主机的作用下实现冲击波智能移动治疗,这样就解放了操作者的双手,不需要医师长期手持,从而解决了现有手持冲击波枪柄治疗存在的技术问题,即解决了手持冲击治疗,过程耗时耗力,长时间把持不能保持枪柄的稳定,影响冲击波能量有效稳定地传输到治疗部位,达不到理想的治疗效果,还有治疗过程中冲击波枪柄的持续震动造成医师肢体的疲劳损伤等问题,从而使得冲击波的治疗效果更理想,操作过程更加智能、简便和稳定,且也能够避免因手持枪柄而对医师肢体造成疲劳损伤。同时,该种结构由于枪柄在机械臂的驱动下能够进行移动治疗,因此可实现多点循环治疗,因而在实现冲击波自动治疗的同时,实现了冲击波枪柄在人体表面的移动治疗。
本发明第二方面的实施例提供了一种冲击波机器人治疗系统,包括:主机;和第一方面任一项实施例提供的枪柄系统,所述枪柄系统通过所述机械臂安装至所述主机,且所述枪柄系统能够在所述主机的控制下运动。
应当理解,公开内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征,亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明,本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中,相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素,其中:
图1示出了本公开的实施例提供的冲击波机器人治疗系统的结构示意图;
图2示出了本公开的实施例提供的冲击波机器人治疗系统的系统结构示意框图;
图3示出了本公开的实施例提供的枪柄系统的结构示意图;
图4示出了枪柄系统的另一结构示意图;
图5为图4中的枪柄系统的分解结构示意图;
图6为一个实施例中的枪柄系统的剖视结构示意图;
图7为一个实施例中的枪柄系统的枪柄的结构示意图;
图8为图6中的枪柄的壳体的结构示意图;
图9为图6中的枪柄的基座的结构示意图;
图10示出了本公开的实施例提供的枪柄系统的机械臂的结构图。
其中,图1至图10中的附图标记与部件名称之间的对应关系为:
1主机,2机械臂,22末端工具连接件,24识别装置,26记录装置,3枪柄,30冲击波发生装置,31壳体,312外壳,314基座,3140通孔,3142突出部,316安装腔,32动力源控制装置,33消音减震管,34动力源连接通路,4摄像头,5结构光扫描仪,6耦合组件,7治疗平台,8治疗辅具,9软件规划设备。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例,都属于本公开保护的范围。
如图1至图10所示,根据本发明的第一方面的实施例,提供了一种枪柄系统,用于冲击波机器人治疗系统,其中,冲击波机器人治疗系统包括主机1和安装在主机1上的枪柄系统,枪柄系统能够在主机1的作用下运动,枪柄系统包括机械臂2和枪柄3,具体地:
机械臂2安装至主机1,机械臂2的末端设置有末端工具连接件22和与主机1连接的识别装置24,末端工具连接件22能够适配安装多种末端工具;
枪柄3可拆卸地安装至末端工具连接件22,能够在机械臂2的带动下运动,枪柄3内设置有冲击波发生装置30,枪柄3的前端设置有用于与患者体表接触的枪头;
其中,识别装置24能够对与末端工具连接件22连接的末端工具进行识别,枪柄3属于末端工具中的一种。
根据本发明提供的枪柄系统,用于冲击波机器人治疗系统,枪柄系统包括安装在主机1上的机械臂2和安装在机械臂2末端的枪柄3,其中,机械臂2用于在主机1的控制下带动枪柄3进行运动,且枪柄3与机械臂2之间是通过末端工具连接件22进行可拆卸连接的,这样就使得枪柄3能够从机械臂2上拆卸下来,然后将其他的末端工具安装到机械臂2上。识别装置24用于对末端工具进行识别,当枪柄3等末端工具安装到机械臂2上以后,经过识别匹配能够由机械臂2和主机1对应安装的末端工具进行控制而实现其对应的功能。同时,本申请中的枪柄系统能够通过机械臂2安装在主机1上,使得枪柄系统能够在主机1的作用下实现冲击波智能移动治疗,这样就解放了操作者的双手,不需要医师长期手持,从而解决了现有手持冲击波枪柄3治疗存在的技术问题,即解决了手持冲击治疗,过程耗时耗力,长时间把持不能保持枪柄3的稳定,影响冲击波能量有效稳定地传输到治疗部位,达不到理想的治疗效果,还有治疗过程中冲击波枪柄3的持续震动造成医师肢体的疲劳损伤等问题,从而使得冲击波的治疗效果更理想,操作过程更加智能、简便和稳定,且也能够避免因手持枪柄3而对医师肢体造成疲劳损伤。同时,该种结构由于枪柄3在机械臂2的驱动下能够进行移动治疗,因此可实现多点循环治疗,因而在实现冲击波自动治疗的同时,实现了冲击波枪柄3在人体表面的移动治疗。
在上述任一实施例中,优选地,如图2所示,机械臂2或主机1内设置有能够记录机械臂2的运动轨迹的记录装置26。
在该实施例中,在自动治疗之前,可让有经验的医生先手动控制枪柄3或机械臂2进行一次示教治疗,以使机械臂2或主机1在示教治疗过程中,能够通过记录装置26记录机械臂的移动轨迹,使机械臂随后可重复执行所记录的移动轨迹,实现自动移动治疗。该种方式利用了自动记录机械臂2路径的功能,亦可不设置机械臂末端的摄像装备和图形分析装置,因而可简化机器人的负荷。
在上述方案中,优选地,如图2所示,枪柄系统还包括安装在机械臂2上或枪柄3上的视觉采集设备,视觉采集设备用于采集患者体表的图像信息。
在该些实施例中,为了实现机器人的自动治疗,可首先在患者体表设置标识点、线来标示出预设治疗路径,通过视觉采集设备获取患者体表标示出的预设路径信息,医生可对该预设路径的图像信息进行修改和确认,进而规划出实际治疗路径,通过指令控制机器人进行往复治疗。而本申请中,在机械臂2上或枪柄3安装有进行图像采集的视觉采集设备,而视觉采集设备采集到图像以后,可通过对图形的分析从而规划出枪柄3的治疗路径,从而可通过规划的治疗路径控制枪柄系统按照规划好的路径进行自动和移动治疗,这样便基于视觉采集信息实现了机械臂2的智能导航。其中,视觉采集设备可以为摄像头4。
其中,主机1内设置有路径编辑模块,在通过记录装置26获取到初步路径后,可通过路径编辑模块对其进行合理性编辑修改(包括增加、删除和调整等),以便能够实现路径的合理规划。
在上述任一实施例中,优选地,如图4和图10所示,机械臂2为7自由度柔性机械臂。其中,7自由度柔性机械臂2可理解为最接近人手臂灵活度的臂,该种机械臂2能够实现保持基座314和末端位置不变,同时改变机械臂2的空间姿态。
在上述任一实施例中,优选地,如图2所示,枪柄系统还包括耦合组件6,耦合组件6安装在枪头上,且枪头在治疗过程中通过耦合组件6与患者体表接触。其中,耦合组件6用于与冲击波机器人枪柄3的枪头组装后实现能量传输过程的界面耦合作用,保证冲击波能量的有效稳定的传输。一般而言,耦合组件内嵌固态耦合介质。这种方式,不需要提前在患者体表涂抹耦合剂,因而可简化操作。当然,在其他方案中,也可不在枪头上设置耦合组件6,此时,可提前把耦合剂涂抹在患者体表上。
在上述任一实施例中,优选地,如图3至图9所示,枪柄3还包括:壳体31,冲击波发生装置30安装在壳体31内,且枪柄3的前端伸出到壳体31外;消音减震管33,安装在壳体31内,并套设安装在冲击波发生装置30外。
在该实施例中,枪柄3包括外壳312、冲击波发生装置30和消音减震管33等零件,而壳体31由外壳312由基座314组成,而消音减震管33用于减少噪音和震动,从而可减少冲击波发生装置30在产生冲击波过程中的噪音和震动,以使枪柄3在工作时更安静。
进一步地,如图3至图9所示,壳体31包括基座314和安装在基座314上的外壳312,外壳312和基座314之间形成有安装腔316,且基座314上设置有与安装腔316连通的通孔3140,其中,基座314能够与末端工具连接件22能够可拆卸地连接;枪柄3还包括:动力源控制装置32,安装在壳体31内,且动力源控制装置32上设置有容纳腔,容纳腔靠近基座314的一端开口,冲击波发生装置30的一端安装在容纳腔内,冲击波发生装置30的另一端穿过容纳腔的开口并由通孔3140伸出到基座314外,且动力源控制装置32与动力源连接,用于将动力源进行控制处理后提供给冲击波发生装置30;其中,消音减震管33位于动力源控制装置32和基座314围成的空间内,并套设安装在冲击波发生装置30外。
在该实施例中,而壳体31由外壳312由基座314组成,动力源控制装置32用于控制冲击波发生装置30的工作,以确保冲击波发生装置30能够产生所需参数的冲击波。
进一步优选地,如图5所示,基座314和外壳312之间通过螺钉连接。
进一步优选地,如图5和图6所示,枪柄3还包括安装在外壳312上的动力源连接通路34,动力源连接通路34用于使冲击波发生装置30与冲击波动力源连通。优选地,动力源控制装置32安装在所述壳体内,用于控制冲击波动力源的连通和断开。具体地,冲击波发生装置30所需的动力源可以为液电式、压电式、电磁式、气压式等。
进一步优选地,如图7至图9所示,基座314上设置有突出部3142,突出部3142突出外壳312的侧部设置,突出部3142用于与末端工具连接件22连接,所述末端工具连接件22与机械臂2的末端固定连接,且机械臂2与末端工具连接件22连接时,机械臂2末端的部分结构与位于突出部3142上方的部分壳体31相抵靠。该种设置能够使机械臂2与枪柄3之间配合的更加牢靠。
如图1和图2所示,本发明第二方面的实施例提供了一种冲击波机器人治疗系统,包括:主机1;和第一方面任一项实施例提供的枪柄系统,枪柄系统通过机械臂2安装至主机1,且枪柄系统能够在主机1的控制下运动。
根据本发明第二方面的实施例提供的冲击波机器人治疗系统,由于其包括第一方面任一项实施例提供的枪柄系统,因此其包括第一方面任一项实施例提供的枪柄系统的有益效果,在此不再赘述。
在上述任一实施例中,优选地,如图1所示,冲击波机器人治疗系统还包括供患者坐卧的治疗平台7和用于确保患者治疗体位的治疗辅具8。具体地,治疗平台7为治疗床或治疗椅,治疗辅具8包括用于对患者进行定位的定位工具、以及对患者进行局部固定的夹具、以及对冲击波机器人和枪柄3进行定位和/或支撑的定位支撑装置中的一种或多种。其中,冲击波机器人治疗床(或椅)及其他的冲击波机器人治疗辅具8,是为满足冲击波机器人治疗而选用或是定制的维持患者治疗体位需求的器具,其不仅满足功能需求,同时也使得患者在治疗过程中能有很好的舒适度。
进一步优选地,如图1所示,为了便于对主机1和结构光扫描仪5进行程序编辑和管理,还可在主机1和结构光扫描仪5之外外接一个软件规划设备9。
进一步地,冲击波机器人治疗系统还包括其他末端工具(图中未示出)。
针对本发明提供的冲击波机器人治疗系统在临床中的应用流程可分为两种方式的应用,一种是基于机械臂对轨迹自我记录的示教模式,另一种是基于图形采集和分析而生成路径的自主导航模式。
其中,示教模式临床流程的操作流程如下:
——患者就位;
——患者按照医师要求摆出所需治疗体位,医师用治疗辅具进行固定;
——医师诊断、规划治疗方案,并在体表患处做出相应的标记(用颜色笔画标记或是粘贴标记点);
——医师在患部涂抹冲击波治疗耦合剂(或在冲击波设备枪柄的枪头上装配耦合组件);
——机器人设备就位(找好机器人与治疗部位之间的合适摆位,锁定脚轮固定设备);
——开启冲击波机器人,医师把持并拖拽机器人末端,使冲击波机器人枪柄的枪头端面与患部表面紧密接触,并按照诊断、规划的治疗方案进行示教治疗;
——对路径进行编辑,删除无效路径,以实现路径的最终规划;设置枪头行进路径的方向、速度;设置关键治疗点位的定点治疗时间;
——医师开启冲击波治疗设备,设置能量值、频率值、治疗次数
——进行模拟治疗(动画演示);
——机器人按照规划的路径,设置的参数进行自动全疗程的治疗;
——治疗结束后,关闭冲击波设备,关闭机器人设备;
——机器人设备离场;
——清洁患部,患者离开;
——清洁机器人冲击波枪柄。
自主导航模式临床流程的具体操作流程如下:
——患者就位;
——患者按照医师要求摆出所需治疗体位,医师用治疗辅具进行固定;
——医师诊断、规划治疗方案,并在体表患处做出相应的标记(用颜色笔画标记或是粘贴标记点);
——机器人设备就位(找好机器人与治疗部位之间的合适摆位,锁定脚轮固定设备);
——开启机器人设备,拖拽机器人末端到患部正上方30—50cm处(保证视觉部件视野能覆盖需治疗患部的全部区域);
——根据视觉采集信息,在机器人控制器上进行治疗方案的规划;设置枪头行进路径的方向、速度;设置关键治疗点位的定点治疗时间;冲设置击波能量值、频率值、治疗次数参数,治疗的循环方式及次数;
——进行模拟治疗(动画演示);
——医师在患部涂抹冲击波治疗耦合剂(或在冲击波设备枪柄的枪头上装配耦合组件);
——执行规划的治疗方案,进行治疗;
——治疗结束后,关闭冲击波设备,关闭机器人设备;
——机器人设备离场;
——清洁患部,患者离开;
——清洁机器人冲击波枪柄。
注:在冲击波机器人治疗流程中:要求冲击波机器人枪柄的枪头轴线始终垂直于患部体表,同时,要求枪柄的枪头端面与体表始终接触且保持恒力。
在本说明书的描述中,术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种枪柄系统,用于冲击波机器人治疗系统,其特征在于,所述枪柄系统包括:
机械臂,安装至所述冲击波机器人治疗系统的主机,所述机械臂的末端设置有末端工具连接件,所述末端工具连接件能够适配安装多种末端工具;
枪柄,可拆卸地安装至所述末端工具连接件,能够在所述机械臂的带动下运动,所述枪柄内设置有冲击波发生装置,所述枪柄的前端设置有用于与患者体表接触的枪头。
2.根据权利要求1所述的枪柄系统,其特征在于,所述枪柄还包括:
动力源控制装置,安装在所述壳体内,且所述动力源控制装置上设置有容纳腔,所述容纳腔靠近所述基座的一端开口,所述冲击波发生装置的一端安装在所述容纳腔内,所述冲击波发生装置的另一端穿过所述容纳腔的开口并由所述通孔伸出到所述基座外;所述动力源控制装置用于控制冲击波动力源的连通和断开;
动力源连接通路,所述动力源连接通路用于使所述冲击波发生装置与冲击波动力源连通。
3.根据权利要求2所述的枪柄系统,其特征在于,所述枪柄还包括:
壳体,所述冲击波发生装置安装在所述壳体内,且所述枪柄的前端伸出到所述壳体外;所述壳体包括基座和安装在所述基座上的外壳,所述外壳和所述基座之间形成有安装腔,且所述基座上设置有与所述安装腔连通的通孔,其中,所述基座能够与所述末端工具连接件可拆卸地连接;
消音减震管,安装在所述壳体内,位于所述动力源控制装置和所述基座围成的空间内,并套设安装在所述冲击波发生装置外。
4.根据权利要求3所述的枪柄系统,其特征在于,
所述基座上设置有突出部,所述突出部突出所述外壳的侧部设置,所述突出部用于与所述末端工具连接件连接,所述机械臂的末端能够从所述末端工具连接件的上方与所述末端工具连接件连接,且所述机械臂与所述末端工具连接件连接时,所述机械臂的部分结构与位于所述突出部上方的部分壳体相抵靠。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的枪柄系统,其特征在于,
所述枪柄系统还包括与所述主机连接的识别装置,所述识别装置能够对与所述末端工具连接件连接的末端工具进行识别,所述枪柄属于所述末端工具中的一种。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的枪柄系统,其特征在于,
所述枪柄系统还包括安装在机械臂上或所述枪柄上的视觉采集设备,所述视觉采集设备用于采集患者体表的图像信息。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的枪柄系统,其特征在于,
所述机械臂或所述主机内设置有能够记录所述机械臂的运动轨迹的记录装置。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的枪柄系统,其特征在于,
所述机械臂为7自由度柔性机械臂。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的枪柄系统,其特征在于,
所述枪柄系统还包括耦合组件,所述耦合组件安装在所述枪头上,且所述枪头在治疗过程中通过所述耦合组件与患者体表接触。
10.一种冲击波机器人治疗系统,其特征在于,包括:
主机;和
如权利要求1至9中任一项所述的枪柄系统,所述枪柄系统通过所述机械臂安装至所述主机,且所述枪柄系统能够在所述主机的控制下运动。
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