[实用新型]一种2自由度膝关节用截骨执行器

说明书

本实用新型涉及一种2自由度膝关节用截骨执行器，包括Y向移动机构、X向移动机构、六维力传感器和骨切割工具，Y向移动机构设有Y向驱动组件、Y向架体和Y向滑座，且所述Y向滑座与所述Y向架体滑动连接并通过所述Y向驱动组件驱动移动，所述X向移动机构包括X向驱动组件、X向架体和X向滑座，所述X向架体与所述Y向滑座固连，且所述X向滑座与所述X向架体滑动连接并通过所述X向驱动组件驱动移动，所述骨切割工具安装于所述X向滑座上，且所述骨切割工具与所述X向滑座之间设有六维力传感器。本实用新型能够精确控制骨切割工具位移，并且可以获得骨切割工具精准的力及力反馈，从而可以辅助系统完成切骨轨迹在线规划以及切骨轨迹跟踪。

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，具体地说是一种2自由度膝关节用截骨执行器。

背景技术

人工全膝关节置换(TKA，Total Knee Arthroplasty)是针对膝关节疾病的一种手术治疗方式，其将膝关节的连接表面用关节假体替换，能有效治疗重度膝关节病痛，提高病人的生活质量。

TKA操作的影响因素包括三维立体空间上的准确截骨、韧带等软组织的平衡及稳定、关节假体安放的位置和角度等。传统手术通过机械导向装置进行髓内外定位后截骨，手术者仅凭肉眼、手感和经验进行截骨操作，手术精确性难以得到一致性保证。随着科技发展，现有技术中出现了一些自动化的截骨装置，如授权公告号为CN212592301U的中国实用新型专利中就公开了一种智能截骨系统及截骨装置，该装置包括横向移动、纵向移动、深度移动等机构，该装置中设有六轴传感器，但所述六轴传感器直接安装于连接平台和安装接口座之间，所述安装接口座直接安装于手术机器人上，也即手术机器人直接通过所述六轴传感器感知该装置的力矩情况，而该装置中的截骨工具为电磨头，其安装于深度移动机构下端，与六轴传感器之间有一定距离，因此六轴传感器并不能直接感知截骨工具受力情况，而针对关节置换手术而言，其常采用大切口手术操作模式，手术损伤大，而且力反馈透明度低，TKA关键的软组织平衡难以实现，没有力反馈的精确安全范围限制以及缺乏对末端执行器的约束机制，这会提高手术风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种2自由度膝关节用截骨执行器，其将骨切割工具直接与六维力传感器相连，可以获得骨切割工具精准的力及力反馈，从而可以辅助系统完成切骨轨迹在线规划以及切骨轨迹跟踪，最终实现高效、安全的机器人自动切骨手术，并且本实用新型能够精确控制骨切割工具位移，保证手术顺利进行。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种2自由度膝关节用截骨执行器，包括Y向移动机构、X向移动机构、六维力传感器和骨切割工具，所述Y向移动机构设有Y向驱动组件、Y向架体和Y向滑座，所述Y向驱动组件和Y向滑座均设于所述Y向架体上，且所述Y向滑座与所述Y向架体滑动连接并通过所述Y向驱动组件驱动移动，所述X向移动机构包括X向驱动组件、X向架体和X向滑座，所述X向架体与所述Y向滑座固连，X向驱动组件和X向滑座均设于所述X向架体上，且所述X向滑座与所述X向架体滑动连接并通过所述X向驱动组件驱动移动，所述骨切割工具安装于所述X向滑座上，且所述骨切割工具与所述X向滑座之间设有六维力传感器，所述Y向架体上设有限定所述Y向滑座位移和方向的Y向限位滑槽，在所述Y向架体内设有实时监测所述Y向滑座位移的Y向移动传感器，所述X向架体上设有限定所述X向滑座位移和方向的X向限位滑槽，在所述X向架体内设有实时监测所述X向滑座位移的X向移动传感器。

所述Y向驱动组件包括Y向伺服电机、Y向减速器、Y向丝杠和Y向丝母，所述Y向伺服电机与Y向减速器固连，所述Y向减速器输出轴通过联轴器与所述Y向丝杠连接，所述Y向丝母套装于所述Y向丝杠上，所述Y向滑座与所述Y向丝母固连。

所述Y向架体上设有Y向滑轨，所述Y向滑座下侧设有滑块与所述Y向滑轨配合。