[发明专利]一种机器人辅助骨盆复位系统

摘要

一种机器人辅助骨盆复位系统，它包括复位执行单元、固定单元、支撑单元和控制单元；复位执行单元固定于支撑单元的上部，固定单元固定于复位执行单元的前端，控制单元与支撑单元固连；本发明用以解决现有技术中骨折复位不良、医生手术操作强度大、术中医生和病人受到的射线辐射量大的问题。该系统中，旋转运动机构采用的构型使系统输出的旋转误差较小，系统具有机构精度高、负载及刚度大、工作空间合理、结构紧凑等优点。它在医疗器械技术领域里具有广阔地应用前景。

主权项

一种机器人辅助骨盆复位系统，其特征在于，它包括复位执行单元、固定单元、支撑单元和控制单元；复位执行单元固定于支撑单元的上部，固定单元固定于复位执行单元的前端，控制单元与支撑单元固连；所述的复位执行单元包括直线运动机构、旋转运动机构和连接机构；旋转运动机构固定于直线运动机构底部，连接机构固定于直线运动机构侧面；该直线运动机构包括3个丝杠导轨模块，第一丝杠导轨模块固定于第二丝杠导轨模块和第三丝杠导轨模块侧面，第二丝杠导轨模块固定于第三丝杠导轨模块上；该丝杠导轨模块包括支撑平板(1)、2个滑轨(2)、2个滑块(3)、丝杠(4)、单孔挡板(5)、双孔挡板(6)、丝杠滑块(7)、2个齿轮(8)、电机(9)和编码器(10)，2个滑轨(2)并行固定于支撑平板(1)两侧，两个滑块(3)分别与两个滑轨(2)连接，丝杠(4)两端分别连接单孔挡板(5)和双孔挡板(6)，其中一端与第一齿轮(8)固连，丝杠滑块(7)与丝杠(4)连接，第一齿轮(8)与第二齿轮(8)啮合，第二齿轮(8)与电机(9)的输出轴固连，编码器(10)固定于电机(9)的末端，第一丝杠导轨模块的2个滑块(3)和丝杠滑块(7)与连接机构固连，第二丝杠导轨模块的2个滑块(3)和丝杠滑块(7)与第三丝杠导轨模块固连，第三丝杠导轨模块的2个滑块(3)和丝杠滑块(7)与旋转运动机构固连；该支撑平板(1)是一种带有凹槽的平板状结构件，用于支撑丝杠导轨模块的其他结构件；该滑轨(2)是与滑块(3)配合使用，用于为机构提供直线运动；该滑块(3)与滑轨(2)配合使用，用于为机构提供直线运动；该丝杠(4)用于将旋转运动转换为直线运动；该单孔挡板(5)是一种设置有一个孔的板状结构件，用于支撑和连接丝杠(4)；该双孔挡板(6)是一种设置有两个孔的板状结构件，用于支撑和连接丝杠(4)；该丝杠滑块(7)是一种带有螺纹孔的块状结构件，用于连接丝杠(4)与其它结构件；该齿轮(8)用于传递动力；该电机(9)用于输出动力；该编码器(10)用于获得电机(9)的旋转角度；该旋转运动机构包括框架(11)、摆动导轨(12)、摆动滑块(13)、连接块(14)、连接套筒(15)、摆动丝杠(16)、3个电机(9)、3个编码器(10)、2个齿轮(8)、摆动杆(17)、L形摆动板(18)、半齿轮(19)、摆动齿轮(20)、滑动套筒(21)、Y形连杆(22)、连接丝杠(23)、联轴器(24)、2个L形支架(25)、立方体滑块(26)、Y形摆动杆(27)、立方体转动块(28)、2个法兰(29)、法兰连接块(30)、2个圆柱杆(31)和框架连接块(32)；摆动导轨(12)固定于框架(11)内，摆动滑块(13)与摆动导轨(12)连接，连接块(14)与摆动滑块(13)固连，连接套筒(15)与连接块(14)连接，摆动丝杠(16)与连接套筒(15)、框架(11)和第三齿轮(8)连接，第三齿轮(8)与第四齿轮(8)啮合，第四齿轮(8)与第三电机(9)固连，编码器(10)与第四电机(9)连接，摆动杆(17)与连接套筒(15)、半齿轮(19)、立方体转动块(28)和框架连接块(32)连接，L形摆动板(18)上安装有2个L形支架(25)、滑动套筒(21)，摆动齿轮(20)与半齿轮(19)啮合，并与第五电机(9)及第五编码器(10)固连，第六电机(9)通过联轴器(24)与连接丝杠(23)连接，Y形连杆(22)分别与滑动套筒(21)和连接丝杠(23)连接，立方体滑块(26)连接Y形摆动杆(27)与Y形连接杆(22)，立方体转动块(28)连接摆动杆(17)，并通过2个法兰(29)连接Y形摆动杆(27)，法兰连接块(30)连接法兰(29)和2个圆柱杆(31)；该框架(11)是一种三角形结构件，用于固定和连接其它结构件，该摆动导轨(12)与摆动滑块(13)配合，用于为直线运动提供导向；该摆动滑块(13)与摆动导轨配合，用于为直线运动提供导向；该连接块(14)是一种块状立方体结构件，用于连接摆动滑块(13)、摆动丝杠(16)与连接套筒(15)；该连接套筒(15)是一种带有通孔及凸台的结构件，用于摆动杆(27)与连接套筒(15)的连接；该摆动丝杠(16)用于将旋转运动转换为直线运动；该电机(9)用于为系统提供动力；该编码器(10)用于获得电机(9)的旋转角度；该摆动杆(17)是一种杆状结构件，用于连接L形摆动板(18)与连接套筒(15)；该L形摆动板(18)是一种L形板状结构件，用于固定连接其他结构件；该半齿轮(19)是一种半月形齿轮结构，与摆动齿轮配合，用于实现旋转运动；该摆动齿轮(20)与半齿轮(19)配合，用于实现旋转运动；该滑动套筒(21)是一种带通孔的块状结构件，为Y形连接杆(22)提供限位；该Y形连杆(22是一种末端为Y形，本体为柱状结构件，用于连接连接丝杠(23与立方体滑块(26)；该连接丝杠(23)用于将旋转运动转换为直线运动；该联轴器(24)用于连接电机(9)与连接丝杠(23)；该L形支架(25)是一种L形板状结构件，用于连接两个电机(9)与L形摆动板(18)；该立方体滑块(26)是一种带有两个通孔的块状结构件，用于连接Y形连杆(22)与Y形摆动杆(27)；该Y形摆动杆(27)是一种Y形结构件，用于实现机构的旋转功能；该立方体转动块(28)是一种带有两个通孔的块状结构件，用于连接摆动杆(17)和法兰(29)；该法兰(29)是一种由两个直径不等的圆柱组成的结构件，用于连接Y形摆动杆(27)和立方体转动块(28)；该法兰连接块(30)是一种主体为圆盘的板状结构件，用于连接法兰(29)和两个圆柱杆(31)；该圆柱杆(31)是一种杆状结构件，用于连接复位执行单元与固定单元；该框架连接块(32)是一种带有通孔的块状结构件，用于固定支撑摆动杆(17)；该连接机构包括T形连接板(33)、燕尾槽连接板(34)、L形连接板(35)和2个圆柱导杆(3)，T形连接板(33)的一侧与第一丝杠导轨模块固连，底部与升降机构固连，燕尾槽连接板(34)的一侧与T形连接板(33)和L形连接板(35)的一端连接，L形连接板(35)的另一端与2个圆柱导杆(31)连接；该T形连接板(33)是一种T形板状结构件，用于连接直线运动机构、升降机构与连接机构；该燕尾槽连接板(34)是一种带燕尾槽结构的板状结构件，用于连接T形连接板(33)和L形连接板(35)；该L形连接板(35)是一种L形板状结构件，用于连接燕尾槽连接板(34)和圆柱杆(31)；该圆柱杆(31)是一种杆状结构件，用于连接复位执行单元与固定单元；所述的固定单元包括固定机构连接板(36)、梯形连接板(37)、4个圆柱杆(31)、2个骨盆连接机构，固定机构连接板(36)的一侧与梯形连接板(37)的一侧连接，二者另一侧分别通过2个圆柱杆(31)与2个骨盆连接机构连接；该固定机构连接板(36)是一种带有燕尾槽和通孔的板状结构件，用于连接梯形连接板(37)和2个圆柱杆(31)；该梯形连接板(37)是一种侧面为梯形的板状结构件，用于连接2个圆柱杆(31)和固定机构连接板(36)；该圆柱杆(31)是一种杆状结构件，用于连接骨盆连接机构；该骨盆连接机构包括2个连接夹板(38)、连接座(39)、连接杆(40)、4个快速接头(41)和4个钢钉(42)，两个连接夹板(38)通过螺栓与连接座(39)连接，连接杆(40)与连接座(39)固连，并通过快速连接头(41)连接钢钉(42)；该连接夹板(38)是一种带有通孔和凹槽的板状结构件，与圆柱杆(31)配合，用于连接固定单元和复位执行单元；该连接座(39)是一种带有支座的板状结构件，用于支撑骨盆连接机构的其它结构件；该连接杆(40)是一种杆状结构件，与快速接头(41)配合，用于连接钢钉(42)；该快速接头(41)是一种带有两个通孔的柱状结构，用于连接钢钉(42)与连接杆(40)；该钢钉(42)是一种医用钢钉，用于连接机器人骨盆连接机构与骨盆；所述的支撑单元包括壳体(43)、万向轮(44)和升降机构，万向轮(44)固连于壳体(43)底部，升降机构固连于壳体(43)内部；该壳体(43)是一种由多个板状结构构成的结构件，用于为系统提供支撑；该万向轮(44)用于实现系统的移动；该升降机构包括连接法兰(45)、把手(46)、把手固定板(47)和升降平台(48),法兰(45)固连于升降平台(48)顶端，把手(46)通过把手固定板(47)固连于升降平台(48)侧面；该连接法兰(45)是一种由两个不同直径的圆柱构成的结构件，用于连接支撑单元与复位执行单元；该把手(46)是一种由多个圆柱体构成的结构件，用于提供把持功能；该把手固定板(47)是一种板状结构，用于辅助连接把手(46)；该升降平台(48)用于调节系统高度；所述的控制单元包括个人电脑(49)和控制器(50)，个人电脑(49)放置于壳体(43)上部，控制器(50)放置于壳体(43)内部；该个人电脑(49)用于处理骨盆数据和实现系统复位路径规划；该控制器(50)用于控制系统运动。