CN114848146A - 用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统 - Google Patents

用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统 Download PDF

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CN114848146A CN202210401365.XA CN202210401365A CN114848146A CN 114848146 A CN114848146 A CN 114848146A CN 202210401365 A CN202210401365 A CN 202210401365A CN 114848146 A CN114848146 A CN 114848146A
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张逸凌
刘星宇
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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Abstract

本申请公开了一种用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,包括基板、固定于基板上的脚轮增高块和设置于脚轮增高块上的万向轮,其特征在于,还包括固定于基板上的安装架和设置于安装架上的中央控制箱,基板的下方固定有多个转接块,且转接块的下端面固定有电动地撑,中央控制箱与电动地撑通过线缆进行连接。本申请通过电动的方式实现手术机器人的自动增高,且通过该方式实现对手术机器人的限位和固定,保证手术机器人在工作过程中处于稳定的工作状态,进而保证手术的稳定进行。

Description

用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统
技术领域
本申请涉及医用器械技术领域,具体而言,涉及一种用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统。
背景技术
手术机器人技术的发展,在临床医学的手术领域,出现了越来越多的手术机器人,在骨科手术机器人领域尤其髋膝关节置换手术过程中,需要手术机器人稳定高效的完成整个手术过程。
手术机器人的运动模板主要通过轮子实现,在手术过程中,因为高度的问题,对手术机器人工作部的高度要求也不同,通常通过搭建外部平台来满足机器人对于高度的需要,该方法增加了额外成本,在使用时,比较繁琐,不方便,且在增高过程中需要对轮子进行限制,通常通过卡块等物件对其进行限制,需要增加额外辅助物品,操作很不方便。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,通过电动的方式实现手术机器人的自动增高,且通过该方式实现对手术机器人的限位和固定,保证手术机器人在工作过程中处于稳定的工作状态,进而保证手术的稳定进行。
为了实现上述目的,提供一种用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,包括基板、固定于基板上的脚轮增高块和设置于脚轮增高块上的万向轮,还包括固定于基板上的安装架和设置于安装架上的中央控制箱,所述基板的下方固定有多个转接块,且所述转接块的下端面固定有电动地撑,所述中央控制箱与电动地撑通过线缆进行连接。
作为优选,所述电动地撑包括固定于基板下方的基座、与基座滑动配合的支撑块和设置于基座内用于升降支撑块的升降组件,所述支撑块内部设置有固定腔室,所述固定腔室内设置有与升降组件螺纹配合的连接块,所述固定腔室内还设置有用于固定和支撑连接块的定位套。
作为优选,所述升降组件包括开设与基座内的安装腔室、设置于安装腔室内的微型电机和设置于固定腔室内且连接块螺纹配合的丝杠,所述丝杠与微型电机的输出轴通过联轴器连接,所述固定腔室的底部设置有与丝杠一端转动配合的轴承,且所述固定腔室的底部设置有用于夹持轴承的定位护套。
作为优选,所述定位套和定位护套之间设置有多个用于支撑和固定定位套的限位块。
作为优选,所述中央控制箱上设置有控制微型电机正转和反转的升按键和降按键,升按键和降按键与微型电机通过线缆连接。
作为优选,所述中央控制箱上还设置有用于显示升按键工作状态的升指示灯,所述中央控制箱上还设置有用于显示降按键工作状态的降指示灯,所述升指示灯和降指示灯通过电线分别与升按键和降按键相连接。
作为优选,所述中央控制箱的内部还设置于用于电路保护的保险座。
作为优选,所述安装腔室内还设置有用于保护微型电机的电机护套。
作为优选,所述安装腔室的上部设置有用于封闭安装腔室的地撑盖板。
在本申请实施例中,通过中央控制箱对电动地撑进行同步的智能控制,保证电动地撑的同步升降,进而实现基板的稳定升降;通过电动地撑实现地撑的自动升降,实现地撑高度的统一变化。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本实施例的主体结构示意图;
图2用于展示电动地撑结构的示意图;
图3用于展示升按键和降按键等位置关系的示意图;
图4用于展示保险座所在位置的示意图。
附图标记:1、丝杠;2、电机护套;3、微型电机;4、基座;5、地撑盖板;6、联轴器;7、轴承;8、定位护套;9、定位套;10、限位块;11、连接块;12、支撑块;13、升按键;14、降按键;15、升指示灯;16、降指示灯; 17、保险座;101、中央控制箱;201、安装架;301、基板;401、脚轮增高块; 501、万向轮;601、转接块;701、电动地撑。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例,并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作。
并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外,术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如,可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1至图4所示,一种用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,包括基板301、固定于基板301上的脚轮增高块401和设置于脚轮增高块401上的万向轮501,还包括固定于基板301上的安装架201和设置于安装架201上的中央控制箱 101,基板301的下方固定有多个转接块601,且转接块601的下端面固定有电动地撑701,中央控制箱101与电动地撑701通过线缆进行连接。
如图1所示,基板301采用正方形,万向轮501设置有四个且分别位于基板301 的四个角,电动地撑701也设置有四个,且分别位于基板301四个侧边的中部,中央控制箱101与四个电动地撑701之间通过线缆连接,外部电源与中央控制箱 101通过电线进行连接,进而通过中央控制箱101对每个电动地撑701进行供电,中央控制箱101可对外界输入的电源进行分配,使每个电动地撑701均具有充足的电力供应,使用时,人工可以推动基板301移动,在万向轮501的配合下,可实现基板301的多方向移动,方便工作人员将基板301移动到合适的位置,待基板301的位置确定后,工作人员通过中央控制箱101对电动地撑701进行升降控制,电动地撑701在进行上升和下降的运行时,四个电动地撑701进行同步上升或下降,待电动地撑701的底部与地面接触后,可将基板301的当前位置给限制住,避免基板301在工作时,处于可晃动的状态。
如图1至图3所示,在中央控制箱101上设置有升按键13,且中央控制箱101 上还设置有与升按键13相对应的升指示灯15,需要对基板301进行支撑时,工作人员可通过按压升按键13,进而升按键13就会处于闭合状态,且同时相对应的升指示灯15也会亮起,提示工作人员电动地撑701处于下降状态,升按键13闭合的同时,也会发出信号给中央控制箱101的处理模块,进而处理模块发出信号给多个电动地撑701,多个电动地撑701同步进行下降,电动地撑701包括固定于基板301下方的基座4、与基座4滑动配合的支撑块12和设置于基座4内用于升降支撑块12的升降组件,支撑块12内部设置有固定腔室,固定腔室内设置有与升降组件螺纹配合的连接块11,固定腔室内还设置有用于固定和支撑连接块11的定位套9,电动地撑701接收到的信号会传输到升降组件,升降组件开始工作,升降组件包括开设与基座4内的安装腔室、设置于安装腔室内的微型电机3和设置于固定腔室内且连接块11螺纹配合的丝杠1,丝杠1与微型电机3的输出轴通过联轴器6连接,固定腔室的底部设置有与丝杠1一端转动配合的轴承7,且固定腔室的底部设置有用于夹持轴承7的定位护套8,传输的信号会被微型电机3接收,进而微型电机3的输出轴开始正向转动,在联轴器6的连接作用下,电机的输出轴带动丝杠1一起做正向转动,进而与丝杠1螺纹配合的连接块11向下移动,通过定位套9实现连接块11与支撑块12的连接固定,进而在定位套9的配合下,支撑块12伴随着连接块11一起向下移动,伴随着支撑块12向下运动,丝杠1的下端逐渐从轴承7的中心孔中脱离,通过定位护套8可以对轴承7的位置进行固定和限位,避免轴承7伴随着丝杠1一起移动且方便丝杠1的下端再次回位到轴承7 的中心孔内,支撑块12继续向下移动,直至抵触地面,当支撑块12抵触地面后,继续按压升按钮,此时微型电机3仍然做不断的正向转动,此时基座4在力的相互作用下,开始向上移动,进而基座4带动基板301一起向上移动,待基板301上升一定高度后,工作人员停止按压升按钮,此时电路断开,微型电机3停止运动,此时支撑块12与基座4的相对位置固定,即支撑块12与基板301的位置相对固定,且此时万向轮501处于悬空的状态,保证基板301在工作时,处于稳定的状态。定位套9和定位护套8之间设置有多个限位块10,通过限位块10、定位套9和定位护套8的配合下,可以给到定位套9稳定的支撑,进而给到连接块11 稳定的支撑,保证基座4在做向上运动时有足够的力量支撑,保证基板301上升状态的稳定性。如图3所示,在中央控制箱101上还设置有降按键14且中央控制箱101上还设置有与降按键14相对应的降指示灯16,在基板301结束工作状态后,工作人员按下降按键14,降按键14就会发出信号到中央控制箱101的处理模块,进而处理模块发出信号给多个微型电机3,且同时降指示灯16亮起,微型电机3 的输出轴开始反向转动,进而丝杠1做反向转动,此时基座4在丝杠1和连接块11 的作用下向下移动,直至万向轮501抵触地面,工作人员继续按压降按钮,此时微型电机3继续做反向转动,此时连接块11沿着丝杠1向上移动,在定位套9的配合下,支撑块12向上运动,伴随着支撑块12的向上运动,支撑块12脱离地面,此时万向轮501处于可滑动状态,随着支撑块12的不断向上移动,丝杠1的下端会再次进入到轴承7的中心孔内,此时工作人员松开降按钮,微型电机3停止运行,由于支撑块12不在与地面相接触此时工作人员可推动基板301移动。
如图4所示,中央控制箱101的内部还设置于保险座17,保险座17与中央控制箱101内的电路相连接,通过保险座17可以对中央控制箱101的电压负载等进行保护,避免电流或电压过大,导致中央控制箱101损坏或微型电机3烧坏等现象。
如图2所示,安装腔室内还设置有电机护套2,电机护套2为具有一定硬度的柔性材料,优选材料为橡胶,通过电机护套2可以对微型电机3的位置进行限位,且也避免了微型电机3的罩壳与安装腔室的内壁直接碰撞,且电机护套2具有一定的柔性,在微型电机3的运行过程中,可起到一定的减震功能,同时也能对微型电机3发出的声音进行一定的降噪,保证工作环境的安静,同时在一定程度上也保证了微型电机3的使用寿命和使用状态。
如图2所示,安装腔室的上部设置有地撑盖板5,该地撑盖板5通过螺钉的方式固定在基座4上,且通过螺栓与转接块601进行固定连接,从而基座4固定在基板301上,地撑盖板5较为硬质的材料,优选使用铁板,且地撑盖板5的中央开设有限位孔,该限位孔与微型电机3的尾部相适配,进而通过地撑盖板5可以对微型电机3的尾部进行限位,保证微型电机3的工作状态,避免微型电机3在工作时,出现上下跳动或左右晃动的现象,且通过该地撑盖板5可以对安装腔室的一端进行部分封闭,避免外部的水渍、粉尘等进入到安装腔室内,影响电机内转子的运行状态,进一步地保证微型电机3的使用寿命和使用状态,且通过地撑盖板5也方便后期维护人员对微型电机3的维护等。
该装置通过中央控制箱101实现对多个电动地撑701的同步控制,进而实现基板301的稳定上升或下降;电动地撑701通过微型电机3作为驱动源,避免了人工操作的不方便,降低了人工的劳动强度和操作难度;中央控制箱101内设置有保险座17,可避免电流或电压过大,直接损坏中央控制箱101,降低后期的维护成本。
以上所述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 (9)

1.一种用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,包括基板(301)、固定于基板(301)上的脚轮增高块(401)和设置于脚轮增高块(401)上的万向轮(501),其特征在于,还包括固定于基板(301)上的安装架(201)和设置于安装架(201)上的中央控制箱(101),所述基板(301)的下方固定有多个转接块(601),且所述转接块(601)的下端面固定有电动地撑(701),所述中央控制箱(101)与电动地撑(701)通过线缆进行连接。
2.根据权利要求1所述的用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,其特征在于,所述电动地撑(701)包括固定于基板(301)下方的基座(4)、与基座(4)滑动配合的支撑块(12)和设置于基座(4)内用于升降支撑块(12)的升降组件,所述支撑块(12)内部设置有固定腔室,所述固定腔室内设置有与升降组件螺纹配合的连接块(11),所述固定腔室内还设置有用于固定和支撑连接块(11)的定位套(9)。
3.根据权利要求1所述的用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,其特征在于,所述升降组件包括开设于基座(4)内的安装腔室、设置于安装腔室内的微型电机(3)和设置于固定腔室内且连接块(11)螺纹配合的丝杠(1),所述丝杠(1)与微型电机(3)的输出轴通过联轴器(6)连接,所述固定腔室的底部设置有与丝杠(1)一端转动配合的轴承(7),且所述固定腔室的底部设置有用于夹持轴承(7)的定位护套(8)。
4.根据权利要求2所述的用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,其特征在于,所述定位套(9)和定位护套(8)之间设置有多个用于支撑和固定定位套(9)的限位块(10)。
5.根据权利要求1所述的用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,其特征在于,所述中央控制箱(101)上设置有控制微型电机(3)正转和反转的升按键(13)和降按键(14),所述升按键(13)和所述降按键(14)与所述微型电机(3)通过线缆连接。
6.根据权利要求1所述的用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,其特征在于,所述中央控制箱(101)上还设置有用于显示升按键(13)工作状态的升指示灯(15),所述中央控制箱(101)上还设置有用于显示降按键(14)工作状态的降指示灯(16),所述升指示灯(15)和降指示灯(16)通过电线分别与升按键(13)和降按键(14)相连接。
7.根据权利要求1所述的用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,其特征在于,所述中央控制箱(101)的内部还设置有用于电路保护的保险座(17)。
8.根据权利要求1所述的用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,其特征在于,所述安装腔室内还设置有用于保护微型电机(3)的电机护套(2)。
9.根据权利要求1所述的用于髋膝关节手术机器人的升降控制系统,其特征在于,所述安装腔室的上部设置有用于封闭安装腔室的地撑盖板(5)。
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