[发明专利]一种主从式双臂仿生数字化长骨骨干骨折复位机器人

说明书

一种主从式双臂仿生数字化长骨骨干骨折复位机器人，包括：上位机模块、操作手柄、主控制板、电机驱动模块、机械执行模块、位置监测反馈模块和机箱；所述机械执行模块包括左侧仿生复位手臂和右侧仿生复位手臂；所述操作手柄包括左侧手柄和右侧手柄，分别对应控制左侧仿生复位手臂和右侧仿生复位手臂；所述位置监测反馈模块设置在所述机械执行模块的左侧仿生复位手臂和右侧仿生复位手臂的各个自由度运动的极限位置处；所述主控制板分别与上位机模块、操作手柄、电机驱动模块和位置监测反馈模块连接通信。本发明实现了数字化定量控制，减少了手术医生的辐射损伤和体力支出，降低了操作人员个体差异对复位精度带来的影响，并进一步提高了长骨骨干骨折复位治疗精度，具有临床应用价值。

技术领域

本发明属于外科医疗器械领域，具体涉及一种主从式双臂仿生数字化长骨骨干骨折复位机器人。

背景技术

随着骨折治疗理念的发展，髓内钉内固定治疗长骨骨干骨折已经成为金标准治疗方法，手术主要分为复位和固定两个步骤。其中，复位多采用闭合复位，依靠简单的手动牵拉装置或人力牵拉进行复位，无法精确量化，需多次透视检查指导牵拉操作，复位精度低且容易在固定过程中丢失骨折两端的相对位置关系、人员体力消耗大、并使人员在X射线中暴露时间过长。

发明内容

针对现有技术中存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提出了一种主从式双臂仿生数字化长骨骨干骨折复位机器人，以解决现有的复位动作缺乏精确量化控制、复位关系易丢失、术中X射线暴露时间过长和人员体力支出大等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种主从式双臂仿生数字化长骨骨干骨折复位机器人，包括：上位机模块、操作手柄、主控制板、电机驱动模块、机械执行模块、位置监测反馈模块和机箱；

所述上位机模块设置在机箱上；

所述机械执行模块包括左侧仿生复位手臂和右侧仿生复位手臂，所述包括左侧仿生复位手臂和右侧仿生复位手臂分别设置在机箱顶部；

所述操作手柄设置在机箱上，包括左侧手柄和右侧手柄，分别对应控制左侧仿生复位手臂和右侧仿生复位手臂；

所述电机驱动模块包括多个伺服电机，所述多个伺服电机设置在机械执行模块内；

所述位置监测反馈模块设置在所述机械执行模块的左侧仿生复位手臂和右侧仿生复位手臂的各个自由度运动的极限位置处；

所述主控制板设置在机箱内，分别与上位机模块、操作手柄、电机驱动模块和位置监测反馈模块连接通信。

进一步的，所述左侧仿生复位手臂包括竖直部和水平部，所述竖直部包括设置在机箱左侧的左侧一号丝杠滑台和七号伺服电机驱动的设置在所述左侧一号丝杠滑台上的左侧Z轴运动关节；

所述水平部包括垂直安装在竖直部底部的左侧二号丝杠滑台和通过三号伺服电机驱动的连接在左侧二号丝杠滑台上的左侧Y轴运动关节，所述水平部还包括骨折近端固定轴，所述左侧Y轴运动关节与骨折近端固定轴通过T型钢板结构刚性固定。

进一步的，所述右侧仿生复位手臂包括竖直部和水平部，所述竖直部包括设置在机箱右侧的右侧一号丝杠滑台和通过八号伺服电机驱动的设置在所述右侧一号丝杠滑台上的右侧Z轴运动关节，所述右侧一号丝杠滑台的底部设置有右侧二号丝杠滑台，所述右侧二号丝杠滑台上设置有通过二号伺服电机驱动的右侧X轴运动关节；

所述水平部包括垂直安装在竖直部底部的右侧三号丝杠滑台和通过一号伺服电机驱动的连接在右侧三号丝杠滑台上的右侧Y轴运动关节，所述水平部远离机箱一端还包括通过电机由上至下依次连接的Z轴旋转模块、Y轴旋转模块和X轴旋转模块。

进一步的，所述Z轴旋转模块包含四号伺服电机、一号末端丝杆、Z轴丝杆和Z轴连心轴，一号末端丝杆与Z轴丝杆组成正交丝杆结构，Z轴连心轴与Y轴旋转模块刚性固定；