CN117898840A - 一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，包括患侧骨盆骨折复位机器人和健侧固定装置，患侧骨盆骨折复位机器人包括可移动底座、三轴移动装置、三轴旋转装置、复位力检测装置、患侧螺钉把持装置，通过上述结构，可实现骨折块六自由度平移和旋转，并实时监测复位力变化，为手术安全提供保障。三轴旋转装置通过U形架串联，比传统球副占用空间小，复位时可贴近人体上表面，力臂短，可提供较大的复位力。本机器人结构紧凑、精度高、负载力大、灵活性高、工作空间大，其运动中心为空间虚拟点，位置可根据患者和骨折类型调整，操作方便。

Description

一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体为一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人。

背景技术

随着社会进步和交通行业发展，骨盆骨折患者的数量逐年增多，骨盆骨折发生率占全身骨折的3%~8%，致残率高达37%，致死率高达30-60%。传统切开复位手术切口大，出血多，复位效果依赖医生经验。骨盆骨折闭合复位微创手术避免大切口，显著减少出血量，减少并发症，已成为骨盆骨折复位手术的发展趋势。

复位手术过程中所需的复位力高达500N,医生徒手复位劳动强度大，复位精度无法保证。机器人辅助骨盆骨折复位相较于医生徒手复位具有操作平稳，精准度高，术中透视少，降低医生的劳动强度等优点，能够提供更高的准确性和安全性。

目前，骨折手术机器人的研究主要集中于长骨骨折方面，骨盆骨折复位机器人的相关研究较少。串联骨盆骨折复位机器人主要以六轴机器人为主，六轴机器人刚度低、末端负载较小，无法满足临床要求。并联骨盆骨折复位机器人主要使用Ilizarov外架或Stewart平台，负载大，但工作空间较小，占用空间大，会影响术中X线片拍摄等操作。串并联骨盆骨折复位机器人主要以串联移动平台为基，并联机构位于串联平台末端控制骨折块姿态，该类机器人直接位于床侧，影响医生操作，并联机构往往体积较大，靠近骨盆会干涉手术操作空间并影响术中X线片拍摄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，以解决相关技术中的医生劳动强度大，术中透视多，复位精度低，机器人体积大、载荷小、刚度小的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，其特征在于：该骨盆骨折复位机器人包括患侧骨盆骨折复位机器人和健侧固定装置；其中，

所述患侧骨盆骨折复位机器人包括可移动底座、三轴移动装置、三轴旋转装置、复位力检测装置、患侧螺钉把持装置；所述患侧骨盆骨折复位机器人移至患侧，置于手术床旁，偏向患者脚部位置，便于医生术前和术后操作。所述可移动底座与手术床的床旁导轨固连，所述三轴移动装置固定于可移动底座上方，用于骨折块横向和纵向牵拉，使骨折断端分离解锁，及骨折块的三自由度平移复位；所述三轴旋转装置固定于三轴移动装置前方，用于骨折块的三自由度旋转复位；其输出端固定有所述复位力检测装置，复位力检测装置末端与所述患侧螺钉把持装置可拆卸连接，便于手术消毒需要；患侧螺钉把持装置可实现对患侧把持钉的任意位置把持，并与患侧把持钉可拆卸连接，通过上述结构，可实现骨折块六自由度平移和旋转，并实时监测复位力的变化，为复位手术安全提供保障。健侧固定装置可实现对健侧把持钉的任意位置把持，与健侧把持钉可拆卸连接，并与手术床的床旁导轨固连，用于牢固固定健侧半骨盆。患侧骨盆骨折复位机器人、患者、手术床、健侧固定装置连接形成封闭结构，复位力为内力，可提高机器人的承载能力并减轻机器人的整体重量。

进一步地，所述三轴旋转装置包括固定环、定限位齿盘、动限位齿盘、第一连接轴、第一轴承、升降螺母、第一旋转驱动安装座、第一旋转驱动、第一联轴器、第二轴承、第一轴承盖、U形架、第二旋转驱动、第二旋转驱动安装座、第二联轴器、第三轴承、第三旋转驱动、第三旋转驱动安装座、第三联轴器、第四轴承，所述固定环套装固定在所述三轴移动装置，所述定限位齿盘固定于固定环下方，所述动限位齿盘固定于所述第一旋转驱动安装座上方，其内部镶嵌有所述第一轴承，所述第一连接轴竖直安装在固定环下方，并从两限位齿盘的中心穿过，第一轴承安装在第一连接轴上，所述升降螺母与第一连接轴下方螺纹连接，用于控制限位齿盘的啮合和脱开，以实现三轴旋转装置的旋转与固定；所述第一旋转驱动固定于第一旋转驱动安装座下方，所述第一联轴器与第一旋转驱动输出端固连，所述第二轴承固定在所述第一轴承盖内，并安装于第一联轴器上，所述第一轴承盖与第一旋转驱动安装座固连，以增强第一联轴器抵抗弯矩的能力；所述U形架与第一联轴器输出端固连，所述第二旋转驱动通过所述第二旋转驱动安装座固定于U形架一臂的前端外侧，所述第二联轴器与第二旋转驱动输出端固连，所述第三轴承固定于U形架两臂的前端内侧，所述第三旋转驱动安装座穿过第三轴承内圈与第二联轴器输出端固连；所述第三旋转驱动安装于第三旋转驱动安装座上，所述第三联轴器与第三旋转驱动输出端固连，所述第四轴承安装于第三联轴器上，以增强第三联轴器抵抗弯矩的能力，所述三轴旋转装置用于实现骨折块的三自由度旋转复位。

进一步地，所述可移动底座包括底板、4个万向刹车轮、2个定向刹车轮、4个固定脚杯、机箱、2个直线导轨滑块、2个夹紧座、2个锁紧螺栓、2个锁紧扳手、2个床固定夹具，所述底板向床下延申，以防止患侧骨盆骨折复位机器人侧向倾覆，所述4个万向刹车轮、2个定向刹车轮和4个固定脚杯装在底板下方，用于患侧骨盆骨折复位机器人的移动和固定；所述机箱固定于底板上部，机箱内部用于放置控制器、电源等，顶部用于固定三轴移动装置；所述2个夹紧座固定在机箱顶部，夹紧座上装有所述锁紧螺栓，所述锁紧扳手安装在锁紧螺栓尾部；所述2个直线导轨滑块固定在机箱侧面，直线导轨滑块上固定有所述床固定夹具，床固定夹具与床旁导轨连接，用于患侧骨盆骨折复位机器人的固定，防止患侧机器人术中移动；直线导轨滑块用于实现床固定夹具的升降，以适应手术床的高度，所述夹紧座及锁紧螺栓用于床固定夹具的左右限位和锁紧固定。

进一步地，所述三轴移动装置包括第一伺服电机、第一直线模组、第一加强板、第一固定板、第二伺服电机、第二直线模组、第二加强板、第二固定板、第三伺服电机、第三直线模组、第三加强板、第三固定板，所述第一（第二、第三）直线模组固定装有所述第一（第二、第三）伺服电机和第一（第二、第三）固定板，所述第一直线模组固定于所述可移动底座顶部，沿床长轴方向布置，用于实现骨折块沿床长轴移动；所述第二直线模组固定于第一固定板上方，垂直床面方向布置，并利用所述第一加强板加强固定，用于实现骨折块垂直于床面升降；所述第三直线模组固定于第二固定板上，位于第二直线模组前方，沿床短轴方向布置，用于实现骨折块沿床短轴方向移动，所述第二加强板套于第二直线模组上，所述第三加强板套于第三直线模组上，两个加强板均与第二固定板固连,对第三直线模组进行加强固定，上述结构用于实现骨折块的三自由度平移复位。

进一步地，所述复位力检测装置包括法兰座、六维力传感器、输出轴，所述法兰座与第三联轴器固连，所述六维传感器固定于法兰座上，其另一端固定有所述输出轴，用于实时监测术中复位力的变化。

进一步地，所述患侧螺钉把持装置包括锁紧螺母、把持杆、3个螺钉随意把持机构，所述把持杆把安装于输出轴上，通过所述锁紧螺母快速固定与拆卸，所述螺钉随意把持机构安装于把持杆两侧，用于快速便捷地找到患侧把持钉位置，并进行牢固把持固定。

进一步地，所述健侧固定装置包括2个床固定夹具、2个U形支架、4个十字连接件、2个横连杆、4个螺钉随意把持机构，所述床固定夹具悬挂于床旁导轨上，所述U形支架固定于床固定夹具的外侧，所述十字连接件一端固定于U形支架，另一端固定横连杆，所述螺钉随意把持机构安装于横连杆上，用于快速便捷地找到健侧把持钉位置，并进行牢固把持固定。

进一步地，所述床固定夹具包括导轨连接件、2个夹紧块、2个锁紧螺栓、2个锁紧扳手，所述锁紧螺栓一端装有所述夹紧块，另一端装有锁紧扳手，与所述导轨连接件通过螺纹连接，导轨连接件悬挂于床旁导轨上，通过锁紧螺栓驱动夹紧块夹紧固定。

进一步地，所述螺钉随意把持机构包括旋转固定夹、连杆、套筒、垫片、螺栓、把持钉夹具，所述旋转固定夹一端固定于把持杆上，另一端连接所述连杆，连杆下端装有所述套筒，与所述把持钉夹具旋转连接，利用所述垫片和螺栓进行轴向固定，把持钉夹具对把持钉夹紧固定。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

患侧骨盆骨折复位机器人置于手术床旁，位于患者患侧股骨处，可满足医生术中操作和拍摄X线片的空间需求；利用三轴移动装置实现空间三维移动，三轴旋转装置实现空间三维旋转，三轴旋转装置的轴线相交于一点，类似球副，可实现空间任意转动，机器人灵活性高，工作空间大；三轴旋转装置通过U形架串联，结构紧凑，比传统球副占用空间小，复位时可贴近人体上表面，力臂短，可提供较大的复位力；患侧螺钉把持装置的每个支链具有七个自由度，可实现把持螺钉任意位置把持，并且装置可与骨盆可形成并联机构，每条支链相互约束，控制每个支链的少量自由度，便可将患侧螺钉把持装置和骨盆形成刚体；患侧骨盆骨折复位机器人、患者、手术床、健侧螺钉把持机构连接形成闭环，复位力为内力，可提高机器人的承载能力并减轻机器人的整体重量；本骨盆骨折复位机器人的运动中心为空间虚拟点，位置可根据患者位置和骨折类型调整，为手术提供方便；该机器人可根据手术要求和需要提供单侧和双侧复位操作，能够满足不同体型患者的手术需要。

附图说明

图1是本发明一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人的轴测视图；

图2是可移动底座的结构示意图；

图3是三轴移动装置的结构示意图；

图4是三轴旋转装置的结构示意图；

图5是三轴旋转装置的俯视角度示意图；

图6是复位力检测装置的结构示意图；

图7是患侧螺钉把持装置的结构示意图；

图8是健侧固定装置的结构示意图；

图9是床固定夹具的结构示意图；

图10是螺钉随意把持机构的结构示意图。

附图标记说明：

手术床1、可移动底座2、三轴移动装置3、三轴旋转装置4、复位力检测装置5、患侧螺钉把持装置6、健侧固定装置7、底板8、万向刹车轮9、定向刹车轮10、固定脚杯11、机箱12、直线导轨滑块13、夹紧座14、锁紧螺栓15、锁紧扳手16、床固定夹具17、第一伺服电机18、第一直线模组19、第一加强板20、第一固定板21、第二伺服电机22、第二直线模组23、第二加强板24、第二固定板25、第三伺服电机26、第三直线模组27、第三加强板28、第三固定板29，固定环30、定限位齿盘31、动限位齿盘32、第一连接轴33、第一轴承34、升降螺母35、第一旋转驱动安装座36、第一旋转驱动37、第一联轴器38、第二轴承39、第一轴承盖40、U形架41、第二旋转驱动42、第二旋转驱动安装座43、第二联轴器44、第三轴承45、第三旋转驱动46、第三旋转驱动安装座47、第三联轴器48、第四轴承49、法兰座50、六维力传感器51、输出轴52、锁紧螺母53、把持杆54、螺钉随意把持机构55、床固定夹具56、U形支架57、十字连接件58、横连杆59、导轨连接件60、夹紧块61、旋转固定夹62、连杆63、套筒64、垫片65、螺栓66、把持钉夹具67、把持钉68。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所做的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

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。

在本申请中，术语“上”、“下”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申请及其实施例，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申请中的具体含义。此外，术语“设置”、“装有”、“固定”等应做广义理解，术语“固连”是通过螺栓连接的可拆卸连接。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申请中的具体含义。

为降低医生劳动强度和手术透视次数，提高骨折复位精度，相关技术中采用手术机器人进行骨折复位。由于骨盆骨折复位所需复位力大，对工作空间要求高，现有的骨盆骨折机器人末端负载较小，无法满足临床对复位力的要求，机器人位于床侧，影响医生操作和术中X线片拍摄。

为此，本申请提供一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，以实现在复位机器人不影响医生操作和术中X线片拍摄的同时，具有更大的负载能力和更高的精度的目的。具体如下所示：

串联骨盆骨折复位机器人主要以六轴机器人为主，六轴机器人刚度低、末端负载较小，无法满足临床要求。并联骨盆骨折复位机器人主要使用Ilizarov外架或Stewart平台，负载大，但工作空间较小，占用空间大，会影响术中X线片拍摄等操作。串并联骨盆骨折复位机器人主要以串联移动平台为基，并联机构位于串联平台末端控制骨折块姿态，该类机器人直接位于床侧，影响医生操作，并联机构往往体积较大，靠近骨盆会干涉手术操作空间并影响术中X线片拍摄。

本实施例提供了一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，参图1~图10所示，该骨盆骨折复位机器人包括患侧骨盆骨折复位机器人和健侧固定装置；其中，所述患侧骨盆骨折复位机器人包括可移动底座2、三轴移动装置3、三轴旋转装置4、复位力检测装置5、患侧螺钉把持装置6；所述患侧骨盆骨折复位机器人移至患侧，置于手术床旁，偏向患者脚部位置，便于医生术前和术后操作。所述可移动底座2与手术床1的床旁导轨固连，所述三轴移动装置3固定于可移动底座2上方，用于骨折块横向和纵向牵拉，使骨折断端分离解锁，及骨折块的三自由度平移复位；所述三轴旋转装置4固定于三轴移动装置3前方，用于骨折块的三自由度旋转复位；其输出端固定有所述复位力检测装置5，复位力检测装置5末端与所述患侧螺钉把持装置6可拆卸连接，便于手术消毒需要；患侧螺钉把持装置6可实现对患侧把持钉的任意位置把持，并与患侧把持钉68可拆卸连接，通过上述结构，可实现骨折块六自由度平移和旋转，并实时监测复位力的变化，为复位手术安全提供保障。健侧固定装置7可实现对健侧螺钉的任意位置把持，与健侧把持钉68可拆卸连接，并与手术床1的床旁导轨固连，用于牢固固定健侧半骨盆。患侧骨盆骨折复位机器人、患者、手术床、健侧固定装置连接形成封闭结构，复位力为内力，可提高机器人的承载能力并减轻机器人的整体重量。

本实施例中，参图1、图2所示所述可移动底座2包括底板8、4个万向刹车轮9、2个定向刹车轮10、4个固定脚杯11、机箱12、2个直线导轨滑块13、2个夹紧座14、2个锁紧螺栓15、2个锁紧扳手16、2个床固定夹具17，所述底板8向床下延申，以防止患侧骨盆骨折复位机器人侧向倾覆，所述4个万向刹车轮9、2个定向刹车轮10和4个固定脚杯11装在底板8下面，用于患侧骨盆骨折复位机器人的移动和固定；所述机箱12固定于底板8上部，机箱12内部用于放置控制器、电源等，顶部用于固定三轴移动装置3；所述2个夹紧座14固定在机箱12顶部，夹紧座14上装有所述锁紧螺栓15，所述锁紧扳手16安装在锁紧螺栓15尾部；所述2个直线导轨滑块13固定在机箱12侧面，直线导轨滑块13上固定有所述床固定夹具17，床固定夹具17与床旁导轨连接，用于患侧骨盆骨折复位机器人的固定，防止患侧机器人术中移动；用于直线导轨滑块13用于实现床固定夹具17的升降，以适应手术床的高度，所述夹紧座14及锁紧螺栓15用于床固定夹具的左右限位和锁紧固定。

本实施例中，参图1、图3所示，所述三轴移动装置3包括第一伺服电机18、第一直线模组19、第一加强板20、第一固定板21、第二伺服电机22、第二直线模组23、第二加强板24、第二固定板25、第三伺服电机26、第三直线模组27、第三加强板28、第三固定板29；直线模组采用丝杠模组，所述第一（第二、第三）直线模组19（23、27）固定装有所述第一（第二、第三）伺服电机18(22、26)和第一（第二、第三）固定板21（25、29），所述第一直线模组19固定于所述可移动底座2顶部，沿床长轴方向布置，用于实现骨折块沿床长轴方向移动；所述第二直线模组23固定于第一固定板21上方，垂直床面方向布置，并利用所述第一加强板20加强固定，用于实现骨折块垂直于床面升降；所述第三直线模组27固定于第二固定板25上，位于第二直线模组23前方，沿床短轴方向布置，用于实现骨折块沿床短轴方向移动，所述第二加强板24套于第二直线模组23上，所述第三加强板28套于第三直线模组27上，两个加强板均与第二固定板25固连,对第三直线模组27进行加强固定，上述结构用于实现骨折块的三自由度平移复位。

本实施例中，参图1、图3-6所示，所述三轴旋转装置4包括固定环30、定限位齿盘31、动限位齿盘32、第一连接轴33、第一轴承34、升降螺母35、第一旋转驱动安装座36、第一旋转驱动37、第一联轴器38、第二轴承39、第一轴承盖40、U形架41、第二旋转驱动42、第二旋转驱动安装座43、第二联轴器44、第三轴承45、第三旋转驱动46、第三旋转驱动安装座47、第三联轴器48、第四轴承49，所述固定环30套装固定在所述第三固定板29，所述定限位齿盘31固定于固定环30下方，所述动限位齿盘32固定于所述第一旋转驱动安装座36上方，其内部镶嵌有所述第一轴承34，所述第一连接轴33竖直安装在固定环30下方，并从两限位齿盘（31、32）中心穿过，第一轴承34安装在第一连接轴33上，所述升降螺母35与第一连接轴33下方螺纹连接，用于控制限位齿盘（31、32）的啮合和脱开，以实现三轴旋转装置4的旋转与固定；所述第一旋转驱动37固定于第一旋转驱动安装座36下方，所述第一联轴器38与第一旋转驱动37输出端固连，所述第二轴承39固定在所述第一轴承盖40内，并安装于第一联轴器38上，所述第一轴承盖40与第一旋转驱动安装座36固连，以增强第一联轴器38抵抗弯矩的能力；所述U形架41与第一联轴器38输出端固连，所述第二旋转驱动42通过所述第二旋转驱动安装座43固定于U形架41一臂的前端外侧，所述第二联轴器44与第二旋转驱动42输出端固连，所述第三轴承45固定于U形架41两臂的前端内侧，所述第三旋转驱动安装座47穿过第三轴承45内圈与第二联轴器输出端44固连；所述第三旋转驱动46安装于第三旋转驱动安装座47上，所述第三联轴器48与第三旋转驱动46输出端固连，所述第四轴承49安装于第三联轴器48上，以增强第三联轴器48抵抗弯矩的能力，上述结构用于实现骨折块的三自由度旋转复位。

本实施例中，参图1、图6所示，所述复位力检测装置5包括法兰座50、六维力传感器51、输出轴52，所述法兰座50与第三联轴器48固连，所述六维传感器51固定于法兰座50上，其另一端固定有所述输出轴52，用于实时监测术中复位力的变化。

本实施例中，参图1、图7所示，所述患侧螺钉把持装置6包括锁紧螺母53、把持杆54、3个螺钉随意把持机构55，所述把持杆54把安装于输出轴52上，通过所述锁紧螺母53快速固定与拆卸，所述3个螺钉随意把持机构55安装于把持杆54两侧，用于快速便捷地找到患侧把持钉位置，并进行牢固把持固定。

本实施例中，参图1、图8所示，所述健侧固定装置7包括2个床固定夹具56、2个U形支架57、4个十字连接件58、2个横连杆59、4个螺钉随意把持机构55，所述2个床固定夹具56悬挂于床旁导轨上，位于骨盆两端，所述U形支架57固定于床固定夹具56的外侧，所述十字连接件58一端固定于U形支架57，另一端固定所述横连杆59，2个横联杆上、下安装，所述螺钉随意把持机构55安装于上横连杆59上，用于快速便捷地找到健侧把持钉位置，并进行牢固把持固定。

本实施例中，参图1、图2、图9、图10所示，所述床固定夹具56包括导轨连接件60、2个夹紧块61、2个锁紧螺栓15、2个锁紧扳手16，所述锁紧螺栓15一端装有所述夹紧块61，另一端装有锁紧扳手16，分别位于所述导轨连接件60的侧面和底部，与导轨连接件60通过螺纹连接，导轨连接件60悬挂于床旁导轨上，通过锁紧螺栓15驱动夹紧块61夹紧固定。

本实施例中，参图1、图7、图8、图10所示，所述螺钉随意把持机构55包括旋转固定夹62、连杆63、套筒64、垫片65、螺栓66、把持钉夹具67，所述旋转固定夹62一端固定于把持杆54上，另一端连接所述连杆63，连杆63下端装有所述套筒64，与所述把持钉夹具67旋转连接，利用所述垫片65和螺栓66进行轴向固定，把持钉夹具67对把持钉68夹紧固定。

本发明的工作原理为：首先，将把持钉分别置于健侧和患侧骨盆中，将3根把持钉置于健侧半骨盆，1根把持钉置于健侧股骨，2根把持钉置于患侧骨盆，1根把持钉置于患侧股骨。将把持螺钉通过4个螺钉随意把持机构固定把持，4个螺钉随意把持机构与上横连杆固连，通过健侧固定装置将骨盆稳固固定；将患侧骨盆骨折复位机器人移至患侧，置于手术床旁，将床固定夹具与床旁导轨固连后，将刹车轮锁死固定；将把持杆安装于输出轴上，利用锁紧螺母固定，将患侧把持螺钉通过3个螺钉随意把持机构固定把持，螺钉随意把持机构安装于把持杆两侧，并锁紧固定，骨盆与骨折复位机器人连接完成。然后，建立骨盆骨折术前CT三维模型，进行骨折块复位路径规划。最后，通过骨折复位机器人的六自由度平移和旋转实施骨折复位，医生通过X相片反复观察骨折块复位情况，并指导机器人进行调整，先进行平移完成粗复位，后进行骨折块姿态调整，最后进行末端执行器位置调整，完成骨折块精确复位。

本发明提供一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，具有如下有益效果：

1）患侧骨盆骨折复位机器人置于手术床旁，位于患者患侧股骨处，可满足医生术中操作和拍摄X线片的空间需求；

2）三轴旋转装置通过U形架串联，比传统球副占用空间小，复位时可贴近人体上表面，力臂短，可提供较大的复位力；

3）患侧螺钉把持装置的每个支链具有七个自由度，可实现把持螺钉任意位置把持；

4）患侧骨盆骨折复位机器人、患者、手术床、健侧螺钉把持机构连接形成封闭结构，复位力为内力，可提高机器人的承载能力并减轻机器人的整体重量。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (8)

1.一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人,其特征在于：该用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人包括患侧骨盆骨折复位机器人和健侧固定装置；其中，

所述患侧骨盆骨折复位机器人包括可移动底座、三轴移动装置、三轴旋转装置、复位力检测装置、患侧螺钉把持装置；所述患侧骨盆骨折复位机器人移至患侧，置于手术床旁，偏向患者脚部位置；所述可移动底座与手术床的床旁导轨固连，所述三轴移动装置固定于可移动底座上方，用于骨折块横向和纵向牵拉，使骨折断端分离解锁，及骨折块的三自由度平移复位；所述三轴旋转装置固定于三轴移动装置前方，用于骨折块的三自由度旋转复位；所述三轴旋转装置的输出端固定有所述复位力检测装置，复位力检测装置末端与所述患侧把持钉把持装置可拆卸连接，便于手术消毒需要；

所述三轴旋转装置包括固定环、定限位齿盘、动限位齿盘、第一连接轴、第一轴承、升降螺母、第一旋转驱动安装座、第一旋转驱动、第一联轴器、第二轴承、第一轴承盖、U形架、第二旋转驱动、第二旋转驱动安装座、第二联轴器、第三轴承、第三旋转驱动、第三旋转驱动安装座、第三联轴器、第四轴承，所述固定环套装固定在所述三轴移动装置，所述定限位齿盘固定于固定环下方，所述动限位齿盘固定于所述第一旋转驱动安装座上方，其内部镶嵌有所述第一轴承，所述第一连接轴竖直安装在固定环下方，并从两限位齿盘的中心穿过，第一轴承安装在第一连接轴上，所述升降螺母与第一连接轴下方螺纹连接，用于控制限位齿盘的啮合和脱开，以实现三轴旋转装置的旋转与固定；所述第一旋转驱动固定于第一旋转驱动安装座下方，所述第一联轴器与第一旋转驱动输出端固连，所述第二轴承固定在所述第一轴承盖内，并安装于第一联轴器上，所述第一轴承盖与第一旋转驱动安装座固连，以增强第一联轴器抵抗弯矩的能力；所述U形架与第一联轴器输出端固连，所述第二旋转驱动通过所述第二旋转驱动安装座固定于U形架一臂的前端外侧，所述第二联轴器与第二旋转驱动输出端固连，所述第三轴承固定于U形架两臂的前端内侧，所述第三旋转驱动安装座穿过第三轴承内圈与第二联轴器输出端固连；所述第三旋转驱动安装于第三旋转驱动安装座上，所述第三联轴器与第三旋转驱动输出端固连，所述第四轴承安装于第三联轴器上，以增强第三联轴器抵抗弯矩的能力；所述三轴旋转装置用于实现骨折块的三自由度旋转复位；

所述患侧螺钉把持装置可实现对患侧螺钉的任意位置把持，并与患侧把持钉可拆卸连接；所述健侧固定装置可实现对健侧把持钉的任意位置把持，与健侧把持钉可拆卸连接，并与手术床的床旁导轨固连，用于牢固固定健侧半骨盆。

2.根据权利要求1所述的一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，其特征在于：所述可移动底座包括底板、万向刹车轮、定向刹车轮、固定脚杯、机箱、直线导轨滑块、夹紧座、锁紧螺栓、锁紧扳手、床固定夹具，所述底板向床下延申，以防止患侧骨盆骨折复位机器人侧向倾覆，所述万向刹车轮、定向刹车轮和固定脚杯装在底板下方，用于患侧骨盆骨折复位机器人的移动和固定；所述机箱固定于底板上部，机箱内部用于放置控制器、电源，顶部用于固定三轴移动装置；所述夹紧座固定在机箱顶部，夹紧座上装有所述锁紧螺栓，所述锁紧扳手安装在锁紧螺栓尾部；所述直线导轨滑块固定在机箱侧面，直线导轨滑块上固定有所述床固定夹具，床固定夹具与床旁导轨连接，直线导轨滑块用于实现床固定夹具的升降，以适应手术床的高度，所述夹紧座及锁紧螺栓用于床固定夹具的左右限位和锁紧固定。

3.根据权利要求1所述的一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，其特征在于：所述三轴移动装置包括第一伺服电机、第一直线模组、第一加强板、第一固定板、第二伺服电机、第二直线模组、第二加强板、第二固定板、第三伺服电机、第三直线模组、第三加强板、第三固定板，所述第一直线模组固定装有所述第一伺服电机和第一固定板，所述第二直线模组固定装有所述第二伺服电机和第二固定板，所述第三直线模组固定装有所述第三伺服电机和第三固定板；

所述第一直线模组固定于所述可移动底座顶部，沿床长轴方向布置，用于实现骨折块沿床长轴移动；所述第二直线模组固定于第一固定板上方，垂直床面方向布置，并利用所述第一加强板加强固定，用于实现骨折块垂直于床面升降；所述第三直线模组固定于第二固定板上，位于第二直线模组前方，沿床短轴方向布置，用于实现骨折块沿床短轴方向移动，所述第二加强板套于第二直线模组上，所述第三加强板套于第三直线模组上，两个加强板均与第二固定板固连,对第三直线模组进行加强固定。

4.根据权利要求1所述的一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，其特征在于：所述复位力检测装置包括法兰座、六维力传感器、输出轴，所述法兰座与第三联轴器固连，所述六维力传感器固定于法兰座上，其另一端固定有所述输出轴。

5.根据权利要求1所述的一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，其特征在于：所述患侧螺钉把持装置包括锁紧螺母、把持杆、螺钉随意把持机构，所述把持杆把安装于输出轴上，通过所述锁紧螺母快速固定与拆卸，所述螺钉随意把持机构安装于把持杆两侧。

6.根据权利要求5所述的一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，其特征在于：所述螺钉随意把持机构包括旋转固定夹、连杆、套筒、垫片、螺栓、把持钉夹具，所述旋转固定夹一端固定于把持杆上，另一端连接所述连杆，连杆下端装有所述套筒，与所述把持钉夹具旋转连接，利用所述垫片和螺栓进行轴向固定，把持钉夹具对把持钉夹紧固定。

7.根据权利要求1所述的一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，其特征在于：所述健侧固定装置包括床固定夹具、U形支架、十字连接件、横连杆、螺钉随意把持机构，所述床固定夹具悬挂于床旁导轨上，所述U形支架固定于床固定夹具的外侧，所述十字连接件一端固定于U形支架，另一端固定横连杆，所述螺钉随意把持机构安装于横连杆上。

8.根据权利要求7所述的一种用于骨盆骨折闭合复位的串联式三轴运动复位机器人，其特征在于：所述床固定夹具包括导轨连接件、夹紧块、锁紧螺栓、锁紧扳手，所述锁紧螺栓一端装有所述夹紧块，另一端装有锁紧扳手，与所述导轨连接件通过螺纹连接，导轨连接件悬挂于床旁导轨上，通过锁紧螺栓驱动夹紧块夹紧固定。