[实用新型]一种辅助定位手术机器人

说明书

本实用新型涉及一种辅助定位手术机器人，包括底座，底座上通过升降机构安装升降杆，升降杆上转动安装四节式手臂，四节式手臂终端处安装力矩传感器和定位标记组件，通过力矩传感器采集施加于四节式手臂上的力并反馈至控制系统，由控制系统控制四节式手臂移动；升降杆顶端安装有触摸屏，四节式手臂的下方放置有手术床；还包括摄像头，摄像头采集定位标记组件的位置信息并反馈至控制系统，以实时获取四节式手臂执行终端的位姿。本实用新型的机器人智能化程度高，能够在骨科手术中实现定位导航功能，系统精度高，通过粗定位加精定位的模式保证定位的准确，机器人作为智能手术工具协助医生完成手术，极大地助力于整个手术的质量。

技术领域

本实用新型涉及手术机器人技术领域，尤其是一种辅助定位手术机器人。

背景技术

机器人进入医疗领域以来，随着技术水平的提高，由机器人辅助的外科手术逐渐成为生物医学及机器人学科研究的热点。由于机器人辅助的外科手术具有更小的创伤、更短的康复时间、更精确的操作等优点，因此在许多类型手术中都得到了应用。

骨科手术机器人是一种外科手术机器人。早期的骨科手术机器人为了能够实现高精度的手术操作都是以主动式机器人为主，但是随着临床试验的深入，医生发现在复杂的手术操作环境下，高度的自动化并没有给手术过程带来足够的安全保障，反而给医生心理带来很大的压力，后来逐渐发展了被动机器人、主从遥操作机器人、人机协作机器人等几种操作模式的机器人，以此希望通过医生对机器人实时的、直接的干预实现高安全性的手术过程。从实际效果看，人机协作机器人在骨科手术中的应用需求更明显，机器人保留了其高精度以及高灵巧性的特点，医生具有操作技巧以及决策能力，机器人作为智能手术工具来协助医生完成手术。

实用新型内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的辅助定位手术机器人，从而通过半自主式的智能辅助定位，极大地助力于协助医生完成手术，助力于手术质量的提升。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种辅助定位手术机器人，包括底座，底座上通过升降机构安装有升降杆，升降杆上转动安装有四节式手臂，四节式手臂的执行终端处安装有力矩传感器和定位标记组件，通过力矩传感器采集施加于四节式手臂上的力并反馈至控制系统，由控制系统控制四节式手臂移动；所述升降杆顶端安装有触摸屏，所述四节式手臂的下方放置有手术床；还包括位于机器人外部、由支架支承的摄像头，摄像头采集定位标记组件的位置信息并反馈至控制系统，以实时获取四节式手臂执行终端的位姿；所述四节式手臂执行终端的末端支承有手术器械。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述四节式手臂的结构为：包括转动安装于升降杆的大臂，大臂一端套装于升降杆并转动连接，大臂另一端的底面转动安装有J型结构的小臂；所述小臂顶端转动安装于大臂底面，小臂下端沿着轴向转动安装有回转臂，回转臂端部转动安装有旋转臂，旋转臂以其与回转臂的相接位为中心上下摆动；所述旋转臂圆周壁面上固装有定位标记组件，位于定位标记组件前方的旋转臂上固装有力矩传感器；所述旋转臂端部开有供手术器械卡装的上下贯穿的孔。

所述定位标记组件的结构为：包括与四节式手臂固装的十字形架，十字形架的同一侧面的四个端头均固装有反光球，摄像头采集四个反光球的位置信息并反馈至控制系统，由控制系统计算获得四节式手臂执行终端的位姿。

手术床上的人体上配置有相同的反光球，结合摄像头的位置采集，经视觉匹配算法，由控制系统控制四节式手臂的末端移动跟踪至待手术位置的上方。

所述升降机构的结构为：包括竖直安装于底座上的支座，位于支座内侧的底座上安装有电机，电机输出端通过皮带传动结构衔接安装有丝杆，丝杆两端端部转动安装于支座内侧的顶部和底部；位于丝杆两侧的支座上对称安装有导轨，两根导轨共同通过滑块滑动安装有升降块，升降块通过螺母与丝杆螺旋副配装；所述升降块顶面与升降杆底端固装。

所述控制系统包括控制机器人运动、粗定位和精定位的控制模块，以及终端服务设备；