基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人。其特征在于包括手术床、固定装置、执行机构、机械臂和机械手，手术床上滑动设置固定装置，固定装置上方设置执行机构，执行机构一侧设置机械臂，机械臂内卡接设置机械手。本实用新型的机械手主要用于实施高速旋转下的钢针的穿刺动作，建立最终的手术通道。机械手包括有钢针夹持机构、高速旋转机构和轴向移动机构，其中钢针夹持机构的核心工作原理为离心原理。当高速旋转机构带动主轴高速旋转时，钢针夹持机构的离心夹紧装置开始工作，即钢针夹持机构夹紧钢针，可以实现分段往下置钢针的动作。这种工作方式使得机械手具备了减少机构几何尺寸的同时又不损失工作行程的双重优势。
【专利说明】
基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人。
【背景技术】
[0002]传统手术方式下，医生主要凭借视觉的主观判断和积累的手术临床经验来决定手术路径。特别是针对一些较为隐蔽的器官，即使经验很丰富的外科医生有时在手术中也不能完全确认手术器械当前所在的准确位置，存在一定的失败率，尤其是高难度手术，比如颈椎手术，存在一定死亡率和致残率。此外，长时间的手术操作，会医生会是一个极大的体力负担，医生容易发生疲劳，影响手术效果。
[0003]目前，世界上很多国家都致力于开发各种手术机器人，来克服人手操作的不足。手术机器人具有人手无法比拟的高稳定性和精准度，超越了肉眼和人手的局限，且由此完成的手术创伤更小、失血更少，患者在术后恢复更快，愈合更好，能缩短住院时间。
[0004]目前手术机器人的建构方式主要是三维图像导航与机械臂相结合。专利号为02158691.8的专利，“计算机辅助髓内钉远端锁定系统”，利用计算机视觉的三维导航原理，实现手术路径的快速定位，从而实现髓内钉固定的半自动化。专利号为200910237998.6的专利“骨科手术机器人辅助装置及定位系统”，同样也是利用三维导航实现了多个位置的骨固定术。
[0005]但由于采用这种建构方式，这类手术机器人在使用过程中存在缺陷与不足:1.需要固定参考架，不仅给患者带来额外的创伤，而且如果参考架术中移位(骨折块移动、骨折疏松等)，则会发生定位错位，影响手术精度;2.需要三维重建，这不仅增加患者额外的辐射暴露，图像采集及三维重建同样也增加了手术时间。
[0006]为了改进现有技术中存在的不足，我们拟开发的手术机器人，采用了一种创新的建构模型一二维图像导航，精度高、辐射低、实时、无创。该设备适配二维转三维装置，实现极低辐射的三维导航。
【实用新型内容】
[0007]针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人的技术方案，能够快速、精确的建立微创手术的手术通道，增加手术安全性，提高手术准确率，同时减少辐射暴露及减少手术创伤。
[0008]所述的基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人，其特征在于包括手术床、固定装置、执行机构、机械臂和机械手，手术床上滑动设置固定装置，固定装置上方设置执行机构，执行机构一侧设置机械臂，机械臂内卡接设置机械手。
[0009]所述的基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人，其特征在于:
[0010]所述的手术床，其与固定装置通过轨道连接，轨道上具有锁定装置，能在轨道的任意位置进行锁定；
[0011 ]所述的固定装置，其包括水平移动机构、垂直移动机构和肢体夹紧装置，水平移动机构通过轨道副与手术床连接，用于机器人的初步定位;垂直运动机构通过螺旋副来控制升降，用于适用不同体厚的患者;肢体夹紧装置为一对固定夹，通过手柄调整固定夹位置能够夹紧患者的肢体；
[0012]所述的执行机构，安装于固定装置的平台上，用于激光线的捕捉和把持;执行机构包括上平面运动机构和下平面运动机构，上平面运动机构包括了上平面X向移动机构和上平面Y向移动机构，上平面X向移动机构上设有上平面激光点捕捉面板;下平面运动机构包括了下平面X向移动机构和下平面Y向移动机构，下平面X向移动机构上设有下平面激光点捕捉面板；
[0013]所述的机械臂，其与执行机构、机械手连接，具有绕正交两轴旋转的自由度，旋转中心点在夹持的机械手的几何轴线上;机械臂包括机械臂基座、旋转轴和圆弧型夹持机构，圆弧型夹持机构设置在机械臂基座内，旋转轴一端连接机械臂基座，旋转轴另一端连接上平面X向移动机构或下平面X向移动机构，旋转轴能够在上平面X向移动机构或下平面X向移动机构内转动；圆弧型夹持机构包括相向设置的一对带外齿弧形爪、小齿轮、复位弹簧和齿条，小齿轮通过轴转动设置在圆弧型夹持机构的壳体上，带外齿弧形爪与齿条通过小齿轮啮合且带外齿弧形爪与齿条相向运动，齿条与圆弧型夹持机构的壳体侧壁之间设置用于对齿条复位的复位弹簧；
[0014]所述的机械手，其卡接设置在机械臂的圆弧型夹持机构内；机械手包括钢针夹持机构、高速旋转机构、轴向移动机构、上极限位置行程开关和下极限位置行程开关，其中钢针夹持机构与轴向移动机构的主轴连接，上极限位置行程开关和下极限位置行程开关安装在行程的上限位置和下限位置;钢针夹持机构主要由卡爪、卡爪固定轴及壳体组成，其中卡爪通过卡爪固定轴固定在壳体上;主轴处于高速旋转状态时，钢针夹持机构中的卡爪的尾部由于离心力的作用向外甩出，整个卡爪绕卡爪固定轴旋转，则卡爪的头部向心夹紧钢针，三个卡爪同时运动时，即可完成对钢针的夹持动作;高速旋转机构主要由高速电机软轴输入轴、斜齿轮和带花键斜齿轮组成，其中的带花键斜齿轮与轴向移动机构的主轴通过花键副连接，斜齿轮设置在高速电机软轴输入轴上，斜齿轮与带花键斜齿轮啮合，高速电机通过软轴将动力传递到高速电机软轴输入轴，高速电机软轴输入轴再带动斜齿轮运动，斜齿轮再驱动带花键斜齿轮，最后带花键斜齿轮通过花键副带动轴向移动机构的主轴，使其获得高速旋转的动力；轴向移动机构主要由轴向电机软轴输入轴、主轴、平面齿轮、齿条型轴向移动机身和角接触轴承组成，其中角接触轴承的外圈与齿条型轴向移动机身的内孔连接，角接触轴承的内圈与主轴的轴连接，轴向电机通过软轴将动力传递到轴向电机软轴输入轴上，再由轴向电机软轴输入轴带动平面齿轮，平面齿轮通过齿轮齿条传动的方式驱动齿条型轴向移动机身的轴向运动，最终通过角接触轴承来实现主轴在高速旋转的同时进行轴向运动;通过钢针夹持机构、高速旋转机构、轴向移动机构的联动，实现2mm钢针的置针穿刺动作。
[0015]所述的基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人，其特征在于所述上平面激光点捕捉面板和下平面激光点捕捉面板上均设置有一个黑色的十字标志点，激光线穿过上平面激光点捕捉面板的十字标志点和下平面激光点捕捉面板的十字标志点时即捕捉到激光线的位置。
[0016]本实用新型的固定装置具有很高的操作灵活性，通过水平移动机构可以快速的将骨科手术机器人移动至定位激光线附近，即缩短了执行机构的捕捉行程，又增大了骨科手术机器人的工作范围；固定装置中还包括固定夹和垂直移动机构，其中的固定夹可以快速方便的固定患者的肢体，而垂直移动机构则可以实现高度方向上的大幅度调整，从而可以根据手术床上的患者的肢体的高度情况对骨科手术机器人在高度方向上作相应的调整，使得骨科手术机器人被调整到最佳的摆放位置，即将机械手调整到了最合适的初始高度位置。整个调整过程简单、便捷，减少了骨科手术机器人的姿态调整时间，从而使手术更加的方便。
[0017]本实用新型的执行机构包括上平面运动机构和下平面运动机构，其中上平面运动机构中又包括有上平面激光点捕捉面板，下平面运动机构中又包括有下平面激光点捕捉面板，通过两个激光捕捉面板依次去捕捉定位激光线与面板的相交点，通过两点一线的方式来确定需要捕捉的那条定位激光线。这样便简单的实现了定位激光线的精确捕捉。完成捕捉后，上平面运动机构和下平面运动机构中的电机分别自动锁定，便实现了定位激光线的把持功能。
[0018]本实用新型的机械臂分别与执行机构和机械手连接，具有绕正交两轴旋转的自由度。本实用新型包含有两个机械臂，两个机械臂的末端旋转轴分别与执行机构中的上平面运动机构和下平面运动机构相连接。两个机械臂的旋转中心分别为上平面激光点捕捉面板和下平面激光点捕捉面板捕捉到的激光点。其中机械臂、机械手均为可消毒部件。机械臂末端旋转轴插入执行机构后便自动锁定，实现机械手与执行机构的隔离，防止机械手在安装使用中被污染。这样便无需在手术前后对骨科手术机器人的各大部件进行高温蒸煮等消毒灭菌处理，也就解决了无需在手术前后对骨科手术机器人的各部件进行组装、拆卸，更加解决了骨科手术机器人的某些部件根本无法进行常规的高温蒸煮消毒灭菌的问题。
[0019]本实用新型的机械臂还设置有自动复位的圆弧型夹持机构。该圆弧型夹持机构与机械手的外圆弧表面精确配合，通过具有自动复位功能的圆弧型夹持机构可以实现机械手的快速安装和拆卸。这样医生在手术中可以根据手术的需求来更换不同的机械手，同时该置换机械手的操作模式又增强了骨科手术机器人的可拓展性，可以适用于多种应用。
[0020]本实用新型的机械手主要用于实施高速旋转下的2mm钢针的穿刺动作，建立最终的手术通道。本实用新型的机械手包括有钢针夹持机构、高速旋转机构和轴向移动机构，其中的钢针夹持机构的核心工作原理为离心原理。当高速旋转机构带动主轴高速旋转时，钢针夹持机构的离心夹紧装置开始工作，即钢针夹持机构夹紧钢针，可以实现分段往下置钢针的动作。这种工作方式使得机械手具备了减少机构几何尺寸的同时又不损失工作行程的双重优势。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的结构不意图；
[0022]图2是本实用新型固定装置的结构示意图一；
[0023]图3是本实用新型固定装置的结构示意图二；
[0024]图4是本实用新型执行机构的结构示意图；
[0025]图5是本实用新型机械臂的结构示意图；
[0026]图6是本实用新型机械手的结构示意图；
[0027]图7是本实用新型钢针夹持机构的结构示意图；
[0028]图8是本实用新型尚速旋转机构的结构不意图；
[0029]图9是本实用新型轴向移动机构的结构示意图；
[0030]图10是本实用新型激光捕捉面板的不意图；
[0031 ]图中:1-手术床;2-固定装置;21-水平移动机构；22-垂直移动机构；23-肢体夹紧装置；3-执行机构；31-上平面运动机构；32-下平面运动机构；311-上平面Y向移动机构；312-上平面X向移动机构;313-上平面激光点捕捉面板;321-下平面Y向移动机构;322-下平面X向移动机构;323-下平面激光点捕捉面板;4-机械臂;41-带外齿弧形爪;42-小齿轮;43-复位弹簧;44-齿条;45-圆弧型夹持机构；46-机械臂基座;47-Y向旋转轴心;48-X向旋转轴心;49-旋转轴;5-机械手;51-钢针夹持机构;52-高速旋转机构;53-轴向移动机构;54-上极限位置行程开关;55-下极限位置行程开关;511-卡爪;512-卡爪固定轴;521-高速电机软轴输入轴;522-斜齿轮;523-带花键斜齿轮;531-轴向电机软轴输入轴;532-主轴;533-平面齿轮;534-齿条型轴向移动机身;535-角接触轴承。
【具体实施方式】
[0032]下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明:
[0033]如图1所示，本实用新型由手术床1、固定装置2、执行机构3、机械臂4和机械手5组成;手术床上滑动设置固定装置，固定装置上方设置执行机构，执行机构一侧设置机械臂，机械臂内卡接设置机械手。
[0034]手术床I，其与固定装置2通过轨道连接，轨道上具有锁定装置，能在轨道的任意位置进行锁定。手术床的其它功能通过现有技术实现。
[0035]固定装置2，其包括水平移动机构21、垂直移动机构22和肢体夹紧装置23。其中水平移动机构21通过轨道副与手术床I连接，用于机器人的水平方向的快速移动和初步定位。垂直运动机构22通过螺旋副来控制升降，用于适用不同体厚的患者。肢体夹紧装置23上装有一对固定夹，用于夹紧患者肢体，防止患者在术中的体位移动。
[0036]执行机构3，安装于固定装置2的平台上。其包括上平面运动机构31和下平面运动机构32，上平面运动机构31包括了上平面X向移动机构312和上平面Y向移动机构311，其中上平面X向移动机构312上有上平面激光点捕捉面板313，通过控制上平面运动机构31来移动上平面激光点捕捉面板313，使得定位激光线与上平面激光点捕捉面板313的十字标志点中心重合;下平面运动机构32包括了下平面X向移动机构322和下平面Y向移动机构321，其中下平面X向移动机构322上有下平面激光点捕捉面板323，通过控制下平面运动机构32来移动下平面激光点捕捉面板323，使得定位激光线与下平面激光点捕捉面板323的十字标志点中心重合。最终通过两点一线的方式来确定需要捕捉的那条定位激光线，这样便简单的实现了定位激光线的精确捕捉。完成捕捉后，上平面运动机构31和下平面运动机构32中的电机分别自动锁定，便实现了定位激光线的把持功能。
[0037]机械臂4，其分别与执行机构3和机械手5连接，具有绕正交两轴(S卩Y向旋转轴心47、X向旋转轴心48)旋转的自由度。本实用新型包含有两个机械臂4，两个机械臂4的机械臂基座46的末端旋转轴49分别与执行机构3中的上平面运动机构31和下平面运动机构32相连接。机械臂4包括机械臂基座46、旋转轴49和圆弧型夹持机构45，圆弧型夹持机构45设置在机械臂基座46内，旋转轴49 一端连接机械臂基座46，旋转轴另一端连接上平面X向移动机构或下平面X向移动机构，旋转轴能够在上平面X向移动机构312或下平面X向移动机构322内转动；圆弧型夹持机构45包括相向设置的一对带外齿弧形爪41、小齿轮42、复位弹簧43和齿条44，小齿轮通过轴转动设置在圆弧型夹持机构的壳体上，带外齿弧形爪与齿条通过小齿轮啮合且带外齿弧形爪与齿条相向运动，齿条与圆弧型夹持机构的壳体侧壁之间设置用于对齿条复位的复位弹簧;圆弧型夹持机构45与机械手5的外圆弧表面精确配合。安装机械手5时，机械手5的外圆弧面先顶开带外齿弧形爪41，此时复位弹簧43被压缩；当机械手5安装到位时，复位弹簧43复位，卡住机械手5，实现机械手5的锁定。通过具有自动复位功能的圆弧型夹持机构45可以实现机械手的快速安装和拆卸。
[0038]机械手5，其卡接设置在机械臂的圆弧型夹持机构内；机械手5包括钢针夹持机构51、高速旋转机构52、轴向移动机构53、上极限位置行程开关54和下极限位置行程开关55。其中钢针夹持机构51与轴向移动机构53的主轴532连接。钢针夹持机构51主要由卡爪511、卡爪固定轴512及壳体组成。其中卡爪511通过卡爪固定轴512固定在壳体上。当主轴532处于高速旋转状态时，钢针夹持机构51中的卡爪511的尾部(即锤体部分)由于离心力的作用向外甩出，整个卡爪因此绕卡爪固定轴512旋转，则卡爪511的头部(即爪子部分)向心夹紧钢针。三个卡爪511同时运动时，即可完成对钢针的夹持动作。高速旋转机构52主要由高速电机软轴输入轴521、斜齿轮522、带花键斜齿轮523组成。其中的带花键斜齿轮523与轴向移动机构53的主轴532通过花键副连接。高速电机通过软轴将动力传递到高速电机软轴输入轴521，高速电机软轴输入轴521再带动斜齿轮522运动，斜齿轮522再驱动带花键斜齿轮523，最后带花键斜齿轮523通过花键副带动轴向移动机构53的主轴532，使其获得高速旋转的动力。轴向移动机构53主要由轴向电机软轴输入轴531、主轴532、平面齿轮533、齿条型轴向移动机身534和角接触轴承535组成。其中角接触轴承535的外圈与齿条型轴向移动机身534的内孔连接，角接触轴承535的内圈与主轴532的轴连接。轴向电机通过软轴将动力传递到轴向电机软轴输入轴531上，再由531带动平面齿轮533，平面齿轮533通过齿轮齿条传动的方式驱动齿条型轴向移动机身534的轴向运动。最终通过角接触轴承535来实现主轴532在高速旋转的同时进行轴向运动。另外上极限位置行程开关54和下极限位置行程开关55分别用于机械手极限位置的检测。通过钢针夹持机构51、高速旋转机构52、轴向移动机构53的联动，便可以实现2mm钢针7的置针穿刺动作。
[0039]本实用新型的具体使用方法如下:
[0040]1、捕捉、把持定位激光线
[0041]( I )操作无创式实时手术定位导航设备(该部分为现有技术，详见201310515922.1 )，获得一束定位激光线；
[0042](2)打开骨科手术机器人电源，让骨科手术机器人处于开机复位状态；
[0043](3)通过固定装置2中的水平移动机构21将固定装置移动至定位激光线附近，然后锁住固定装置2 ;
[0044](4)调整固定装置2中的垂直移动机构22，根据患者的体厚，将执行机构调整至合适的高度位置，最后调整肢体夹紧装置23，固定好患者肢体；
[0045](5)控制执行机构3中的上平面运动机构31的运动，最终使得定位激光线与上平面激光点捕捉面板313的十字标志点中心重合；
[0046](6)控制执行机构3中的下平面运动机构32的运动，最终使得定位激光线与下平面激光点捕捉面板323的十字标志点中心重合，系统完成捕捉，并锁住电机；
[0047]2、进行2mm钢针7的置针操作
[0048](a)将机械臂4插入至执行机构3的对应孔中并锁止；
[0049](b)将2 mm钢针7装入机械手5，然后将高速旋转机构52的高速电机软轴输入轴521和轴向移动机构53的轴向电机软轴输入轴531分别连接上驱动电机，最后将机械手5卡入机械臂4中；
[0050](c )启动驱动电机，高速旋转机构带动主轴高速旋转，钢针夹持机构的离心夹紧装置开始工作，钢针夹持机构夹紧钢针，即实现分段往下置钢针的动作。
[0051 ]本实用新型可外设手持控制器，进行自动化定位和自动置针操作。
[0052]本实用新型的固定装置具有很高的操作灵活性，通过水平移动机构可以快速的将骨科手术机器人移动至定位激光线附近，即缩短了执行机构的捕捉行程，又增大了骨科手术机器人的工作范围；固定装置中还包括固定夹和垂直移动机构，其中的固定夹可以快速方便的固定患者的肢体，而垂直移动机构则可以实现高度方向上的大幅度调整，从而可以根据手术床上的患者的肢体的高度情况对骨科手术机器人在高度方向上作相应的调整，使得骨科手术机器人被调整到最佳的摆放位置，即将机械手调整到了最合适的初始高度位置。整个调整过程简单、便捷，减少了骨科手术机器人的姿态调整时间，从而使手术更加的方便。
[0053]本实用新型的执行机构包括上平面运动机构和下平面运动机构，其中上平面运动机构中又包括有上平面激光点捕捉面板，下平面运动机构中又包括有下平面激光点捕捉面板，通过两个激光捕捉面板依次去捕捉定位激光线与面板的相交点，通过两点一线的方式来确定需要捕捉的那条定位激光线。这样便简单的实现了定位激光线的精确捕捉。完成捕捉后，上平面运动机构和下平面运动机构中的电机分别自动锁定，便实现了定位激光线的把持功能。
[0054]本实用新型的机械臂分别与执行机构和机械手连接，具有绕正交两轴旋转的自由度。本实用新型包含有两个机械臂，两个机械臂的末端旋转轴分别与执行机构中的上平面运动机构和下平面运动机构相连接。两个机械臂的旋转中心分别为上平面激光点捕捉面板和下平面激光点捕捉面板捕捉到的激光点。其中机械臂、机械手均为可消毒部件。机械臂末端旋转轴插入执行机构后便自动锁定，实现机械手与执行机构的隔离，防止机械手在安装使用中被污染。这样便无需在手术前后对骨科手术机器人的各大部件进行高温蒸煮等消毒灭菌处理，也就解决了无需在手术前后对骨科手术机器人的各部件进行组装、拆卸，更加解决了骨科手术机器人的某些部件根本无法进行常规的高温蒸煮消毒灭菌的问题。
[0055]本实用新型的机械臂还设置有自动复位的圆弧型夹持机构。该圆弧型夹持机构与机械手的外圆弧表面精确配合，通过具有自动复位功能的圆弧型夹持机构可以实现机械手的快速安装和拆卸。这样医生在手术中可以根据手术的需求来更换不同的机械手，同时该置换机械手的操作模式又增强了骨科手术机器人的可拓展性，可以适用于多种应用。
[0056]本实用新型的机械手主要用于实施高速旋转下的2mm钢针的穿刺动作，建立最终的手术通道。本实用新型的机械手包括有钢针夹持机构、高速旋转机构和轴向移动机构，其中的钢针夹持机构的核心工作原理为离心原理。当高速旋转机构带动主轴高速旋转时，钢针夹持机构的离心夹紧装置开始工作，即钢针夹持机构夹紧钢针，可以实现分段往下置钢针的动作。这种工作方式使得机械手具备了减少机构几何尺寸的同时又不损失工作行程的双重优势。
[0057]在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的，凡是本实用新型的简单变形或等效变换，应认为落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人，其特征在于包括手术床、固定装置、执行机构、机械臂和机械手，手术床上滑动设置固定装置，固定装置上方设置执行机构，执行机构一侧设置机械臂，机械臂内卡接设置机械手。2.根据权利要求1所述的基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人，其特征在于: 所述的手术床，其与固定装置通过轨道连接，轨道上具有锁定装置，能在轨道的任意位置进行锁定； 所述的固定装置，其包括水平移动机构、垂直移动机构和肢体夹紧装置，水平移动机构通过轨道副与手术床连接，用于机器人的初步定位;垂直运动机构通过螺旋副来控制升降，用于适用不同体厚的患者;肢体夹紧装置为一对固定夹，通过手柄调整固定夹位置能够夹紧患者的肢体； 所述的执行机构，安装于固定装置的平台上，用于激光线的捕捉和把持;执行机构包括上平面运动机构和下平面运动机构，上平面运动机构包括了上平面X向移动机构和上平面Y向移动机构，上平面X向移动机构上设有上平面激光点捕捉面板;下平面运动机构包括了下平面X向移动机构和下平面Y向移动机构，下平面X向移动机构上设有下平面激光点捕捉面板； 所述的机械臂，其与执行机构、机械手连接，具有绕正交两轴旋转的自由度，旋转中心点在夹持的机械手的几何轴线上;机械臂包括机械臂基座、旋转轴和圆弧型夹持机构，圆弧型夹持机构设置在机械臂基座内，旋转轴一端连接机械臂基座，旋转轴另一端连接上平面X向移动机构或下平面X向移动机构，旋转轴能够在上平面X向移动机构或下平面X向移动机构内转动；圆弧型夹持机构包括相向设置的一对带外齿弧形爪、小齿轮、复位弹簧和齿条，小齿轮通过轴转动设置在圆弧型夹持机构的壳体上，带外齿弧形爪与齿条通过小齿轮啮合且带外齿弧形爪与齿条相向运动，齿条与圆弧型夹持机构的壳体侧壁之间设置用于对齿条复位的复位弹簧； 所述的机械手，其卡接设置在机械臂的圆弧型夹持机构内；机械手包括钢针夹持机构、高速旋转机构、轴向移动机构、上极限位置行程开关和下极限位置行程开关，其中钢针夹持机构与轴向移动机构的主轴连接，上极限位置行程开关和下极限位置行程开关安装在行程的上限位置和下限位置;钢针夹持机构主要由卡爪、卡爪固定轴及壳体组成，其中卡爪通过卡爪固定轴固定在壳体上；主轴处于高速旋转状态时，钢针夹持机构中的卡爪的尾部由于离心力的作用向外甩出，整个卡爪绕卡爪固定轴旋转，则卡爪的头部向心夹紧钢针，三个卡爪同时运动时，即可完成对钢针的夹持动作;高速旋转机构主要由高速电机软轴输入轴、斜齿轮和带花键斜齿轮组成，其中的带花键斜齿轮与轴向移动机构的主轴通过花键副连接，斜齿轮设置在高速电机软轴输入轴上，斜齿轮与带花键斜齿轮啮合，高速电机通过软轴将动力传递到高速电机软轴输入轴，高速电机软轴输入轴再带动斜齿轮运动，斜齿轮再驱动带花键斜齿轮，最后带花键斜齿轮通过花键副带动轴向移动机构的主轴，使其获得高速旋转的动力；轴向移动机构主要由轴向电机软轴输入轴、主轴、平面齿轮、齿条型轴向移动机身和角接触轴承组成，其中角接触轴承的外圈与齿条型轴向移动机身的内孔连接，角接触轴承的内圈与主轴的轴连接，轴向电机通过软轴将动力传递到轴向电机软轴输入轴上，再由轴向电机软轴输入轴带动平面齿轮，平面齿轮通过齿轮齿条传动的方式驱动齿条型轴向移动机身的轴向运动，最终通过角接触轴承来实现主轴在高速旋转的同时进行轴向运动；通过钢针夹持机构、高速旋转机构、轴向移动机构的联动，实现2mm钢针的置针穿刺动作。3.根据权利要求2所述的基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人，其特征在于所述上平面激光点捕捉面板和下平面激光点捕捉面板上均设置有一个黑色的十字标志点，激光线穿过上平面激光点捕捉面板的十字标志点和下平面激光点捕捉面板的十字标志点时即捕捉到激光线的位置。
【文档编号】A61B34/30GK205459036SQ201620068764
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月25日
【发明人】何滨, 沈丽萍, 许硕贵, 童睿
【申请人】杭州三坛医疗科技有限公司