[发明专利]骨质磨削机器人、椎板磨削手术机器人控制系统及方法

权利要求书

1.一种骨质磨削机器人，其特征在于，包括有：

一骨钻(101)，用于磨削病灶骨质(110)；

一机械臂(102)，用于驱使骨钻(101)运动；

一多维力传感器(103)，用于采集骨钻(101)磨削病灶骨质(110)时所产生的作用力；

一机器人控制器(104)，所述骨钻(101)、机械臂(102)和多维力传感器(103)分别电性连接于机器人控制器(104)其中：

所述机器人控制器(104)用于将多维力传感器(103)采集的作用力分解为沿病灶骨质(110)切面的切向力(F1)和沿骨钻(101)轴心的轴向力(F2)，以及用于控制机械臂(102)的运动姿态，以令所述切向力(F1)保持在预设值，并根据轴向力(F2)的力值得出骨钻(101)对病灶骨质(110)的磨削深度位置。

2.如权利要求1所述的骨质磨削机器人，其特征在于，，所述机器人控制器(104)包括力学处理单元(105)和模糊控制器(106)，所述力学处理单元(105)用于将多维力传感器(103)采集的作用力分解为沿病灶骨质(110)切面的切向力(F1)和沿骨钻(101)轴心的轴向力(F2)；所述模糊控制器(106)用于将力学处理单元(105)分解得出的所述切向力(F1)进行模糊运算，根据运算结果实时调整机械臂(102)的运动姿态，以令所述切向力(F1)保持在预设值。

3.如权利要求1所述的骨质磨削机器人，其特征在于，所述多维力传感器(103)为六维力传感器。

4.如权利要求1所述的骨质磨削机器人，其特征在于，还包括有一浮动支架(107)，所述机械臂(102)设于浮动支架(107)上，所述浮动支架(107)对所述机械臂进行定位和支撑。

5.一种椎板磨削手术机器人控制系统，其特征在于，包括有：

如权利要求1至3任一项所述的骨质磨削机器人(100)；

一手术床(200)，设于所述机械臂(102)下方；

一扫描装置(300)，用于对人体脊柱进行扫描而获得CT影像，以呈现人体脊柱上的病灶骨质(110)；

一靶点定位装置(400)，用于采集骨钻(101)和病灶骨质(110)的空间位置信息；

一图像导航控制器(500)，所述骨质磨削机器人(100)、扫描装置(300)和红外光学定位仪(400)分别电性连接于图像导航控制器(500)，所述图像导航控制器(500)用于接收所述CT影像和空间位置信息，以及生成磨削路径信息并发送至所述骨质磨削机器人(100)，所述骨质磨削机器人(100)按照该磨削路径信息而磨削椎板。

6.如权利要求5所述的椎板磨削手术机器人控制系统，其特征在于，所述扫描装置(300)为C形臂。

7.如权利要求5所述的椎板磨削手术机器人控制系统，其特征在于，所述靶点定位装置(400)为红外线定位仪。