一種智能骨科系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種智能骨科系統(tǒng)，述系統(tǒng)包括：智能機(jī)器人、控制器和操作桿，其中：所述的智能機(jī)器人包括：可移動(dòng)基座、七自由度機(jī)械臂和機(jī)器人末端執(zhí)行器，所述可移動(dòng)基座的底部設(shè)有可移動(dòng)裝置，所述的機(jī)器人操作桿的自由度數(shù)為機(jī)器人末端執(zhí)行器的一半，操作桿位于智能機(jī)器人的手腕處并與機(jī)器人控制器相連以傳輸傳遞操縱者的手動(dòng)操作信號(hào)，控制器位于智能機(jī)器人的底座內(nèi)并與智能機(jī)器人以及操作桿相連結(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能機(jī)器人的控制，智能機(jī)器人安放于手術(shù)臺(tái)邊輔助主刀醫(yī)師實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的手術(shù)操作。
【專利說(shuō)明】一種智能骨科系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及骨科醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種智能骨科系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)器人技術(shù)與醫(yī)學(xué)科學(xué)的交叉發(fā)展，各種用途的醫(yī)用機(jī)器人正在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。手術(shù)機(jī)器人是其中的前沿研究熱點(diǎn)之一。目前醫(yī)療機(jī)器人已經(jīng)在腦神經(jīng)外科、心臟修復(fù)、膽囊摘除手術(shù)、人工關(guān)節(jié)置換、整形外科、泌尿外科手術(shù)等方面取得了廣泛的應(yīng)用，在提高手 術(shù)效果和精度的同時(shí)，也不斷開(kāi)創(chuàng)新的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003]機(jī)器人與醫(yī)生手工操作相比在某些方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)闄C(jī)械手的定位更為準(zhǔn)確、穩(wěn)定且有力，可以避免外科醫(yī)生長(zhǎng)時(shí)間手術(shù)而帶來(lái)的疲勞，以及可能造成外科醫(yī)生手臂顫動(dòng)，從而提高了手術(shù)的精度、穩(wěn)定性以及安全性。正由于機(jī)器人的上述優(yōu)點(diǎn)，手術(shù)機(jī)器人的臨床應(yīng)用已經(jīng)展開(kāi)到外科的各個(gè)領(lǐng)域。
[0004]目前現(xiàn)有的手術(shù)機(jī)器人產(chǎn)品和技術(shù)主要是基于遙操作機(jī)器人的，即醫(yī)師通過(guò)遠(yuǎn)程操縱裝置來(lái)控制機(jī)器人完成各項(xiàng)動(dòng)作。機(jī)器人在手術(shù)全程都由受過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的醫(yī)師來(lái)操作，基本不具備自主性。
[0005]外科手術(shù)由于手術(shù)類型的不同，對(duì)手術(shù)機(jī)器人的要求也不同。骨科手術(shù)中常常需要精確的切削、磨削、固定等操作，這類操作對(duì)操作精度和力量要求較高，但動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，可以由機(jī)器人自主完成。因此，具有一定自主能力，能輔助醫(yī)師完成這些費(fèi)時(shí)費(fèi)力操作的機(jī)器人裝置，能大大減低醫(yī)師的作業(yè)強(qiáng)度，節(jié)約手術(shù)時(shí)間，提高作業(yè)精度，減少創(chuàng)口大小，是骨科手術(shù)的迫切需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為此，本發(fā)明提出一種智能骨科系統(tǒng)，可充分地消除由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺陷導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明另外的優(yōu)點(diǎn)、目的和特性，一部分將在下面的說(shuō)明書中得到闡明，而另一部分對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通過(guò)對(duì)下面的說(shuō)明的考察將是明顯的或從本發(fā)明的實(shí)施中學(xué)到。通過(guò)在文字的說(shuō)明書和權(quán)利要求書及附圖中特別地指出的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明目的和優(yōu)點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明提供了一種智能骨科系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:智能機(jī)器人、控制器和操作桿，其中:所述的智能機(jī)器人包括:可移動(dòng)基座、七自由度機(jī)械臂和機(jī)器人末端執(zhí)行器，所述可移動(dòng)基座的底部設(shè)有可移動(dòng)裝置，所述的機(jī)器人操作桿的自由度數(shù)為機(jī)器人末端執(zhí)行器的一半，操作桿位于智能機(jī)器人的手腕處并與機(jī)器人控制器相連以傳輸傳遞操縱者的手動(dòng)操作信號(hào)，控制器位于智能機(jī)器人的底座內(nèi)并與智能機(jī)器人以及操作桿相連結(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能機(jī)器人的控制，智能機(jī)器人安放于手術(shù)臺(tái)邊輔助主刀醫(yī)師實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的手術(shù)操作。
[0009]優(yōu)選的，可移動(dòng)基座作為整個(gè)裝置的基座，七自由度機(jī)械臂固定安裝于可移動(dòng)基座的上方通過(guò)信號(hào)電纜與控制器相連并接受其控制信號(hào)，機(jī)器人末端執(zhí)行器固定安裝于機(jī)械臂末端的機(jī)械接口上并通過(guò)導(dǎo)線與控制器相連以接收控制信號(hào)，機(jī)器人末端執(zhí)行器作為機(jī)器人的作業(yè)工具，包括手術(shù)用的骨鋸、骨鉆和夾持工具。
[0010]優(yōu)選的，所述可移動(dòng)裝置為滾輪。
[0011]優(yōu)選的，所述的七自由度機(jī)械臂的為開(kāi)鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)，包括:肩部、肘部和腕部，其中:肩部、腕部采用三關(guān)節(jié)軸線相互垂直交于一點(diǎn)的球副結(jié)構(gòu)，便于運(yùn)動(dòng)控制算法的簡(jiǎn)化，肘部采用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)了肩部、腕部各具有三個(gè)自由度，肘部具有一個(gè)自由度。
[0012]優(yōu)選的，所述的機(jī)器人末端執(zhí)行器的通過(guò)機(jī)械鎖定裝置固定安裝于機(jī)械臂末端機(jī)械接口。 [0013]優(yōu)選的，所述的控制器包括:中央控制模塊、多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、顯示模塊和傳感模塊，其中:中央控制模塊通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)與導(dǎo)航裝置相連接，接受來(lái)自導(dǎo)航裝置的導(dǎo)航指令，并將機(jī)器人位置、姿態(tài)等自身信息輸出到導(dǎo)航裝置，中央控制模塊通過(guò)PCI總線與多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊相連接，中央控制模塊完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，并將指令發(fā)送到多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊，由后者具體實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制，中央控制模塊通過(guò)IO接口與傳感模塊相連接，接受來(lái)自后者的傳感信息，顯示模塊與中央控制模塊相連，作為人機(jī)交互界面用于在工作過(guò)程中監(jiān)控機(jī)器人工作狀態(tài)，并通過(guò)觸摸屏方式接受用戶輸入信息，可用于工作模式選擇，工作參數(shù)設(shè)定，流伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)信號(hào)電纜與多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊相連接，接受來(lái)自中央控制模塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃信息，按照控制算法完成插補(bǔ)運(yùn)算，生成具體的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到各交流伺服驅(qū)動(dòng)器，控制各電機(jī)運(yùn)動(dòng)以完成指令動(dòng)作。
[0014]優(yōu)選的，所述的機(jī)器人操作桿，包括一個(gè)操縱控制桿和一個(gè)選擇開(kāi)關(guān)，均安裝于機(jī)械臂末端，通過(guò)IO端口與中央控制模塊相連接，將手動(dòng)操縱信息傳達(dá)到中央控制模塊。
[0015]優(yōu)選的，所述的機(jī)器人操作桿的自由度數(shù)為機(jī)器人末端執(zhí)行器的一半，因此將操縱動(dòng)作分為兩組模式，即進(jìn)行位置平移操作和姿態(tài)調(diào)整操作，每組各三個(gè)自由度并由選擇開(kāi)關(guān)切換。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的突出特點(diǎn)是:
[0017]1、自由度高，適用性強(qiáng)?，F(xiàn)有智能骨科系統(tǒng)都是為特定手術(shù)作業(yè)設(shè)計(jì)的，如膝關(guān)節(jié)造型、開(kāi)顱等，而本發(fā)明涉及的手術(shù)輔助機(jī)器人有7自由度，靈活性高，還具有冗余自由度，便于與醫(yī)師協(xié)同作業(yè)。
[0018]2、自主性較高，與目前已有的全手動(dòng)遙操作手術(shù)機(jī)器人有本質(zhì)的不同。本發(fā)明涉及的手術(shù)輔助機(jī)器人能自主實(shí)現(xiàn)手術(shù)前規(guī)劃的操作動(dòng)作，并可在手術(shù)中由醫(yī)師隨時(shí)進(jìn)行調(diào)
難
iF.0
[0019]3、結(jié)構(gòu)開(kāi)放，能夠作為基礎(chǔ)平臺(tái)與各種導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合。操作方式靈活，既可以與自動(dòng)導(dǎo)航裝置連接，在導(dǎo)航裝置的引導(dǎo)下作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成術(shù)前規(guī)劃的操作，也可以作為獨(dú)立的手術(shù)輔助器械在醫(yī)師的操作下實(shí)現(xiàn)截骨、鉆孔、磨削、固定等手術(shù)作業(yè)。
[0020]4、操縱方便，且定位精度高。支持使用操縱桿的“手把手”式操縱，尤其適用于手術(shù)中操控機(jī)器人的需要。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、智能骨科系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、智能骨科系統(tǒng)的使用示意圖。
[0023]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、智能骨科系統(tǒng)的控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例包括:七自由度機(jī)器人1、控制器2和機(jī)器人操縱桿3，其中:機(jī)器人操縱桿3位于機(jī)器人本體I手腕處，與機(jī)器人控制器2相連，傳遞操縱者的手動(dòng)操作信號(hào)；控制器2位于機(jī)器人本體I的底座內(nèi)，并與機(jī)器人本體I以及機(jī)器人操縱桿3相連結(jié)，對(duì)機(jī)器人本體實(shí)施控制；機(jī)器人本體I使用中安放于手術(shù)臺(tái)邊，輔助主刀醫(yī)師實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的手術(shù)操作。
[0026]所述的機(jī)器人本體I包括:可移動(dòng)基座4、七自由度機(jī)械臂5、機(jī)器人末端執(zhí)行器6，是整個(gè)裝置的機(jī)械部分。其中:所述的可移動(dòng)基座4，是整個(gè)裝置的基座4。七自由度機(jī)械臂5固定安裝于基座4上方，用于實(shí)現(xiàn)各種手術(shù)動(dòng)作，通過(guò)信號(hào)電纜與控制器2相連，接受其控制信號(hào)。機(jī)器人末端執(zhí)行器6是機(jī)器人的作業(yè)工具，本發(fā)明中特指手術(shù)器械，包括手術(shù)用的骨鋸，骨鉆，特定的夾持工具等，使用時(shí)固定安裝于機(jī)械臂5末端的機(jī)械接口上，并有導(dǎo)線與控制器2相連，接受其控制信號(hào)。
[0027]所述的可移動(dòng)基座4，下面有四個(gè)萬(wàn)向輪7可以滾動(dòng)移動(dòng)，在工作時(shí)輪子脫離地面，由支承腳著地，使基座4穩(wěn)定固定于地面，以獲得較高的定位精度?；?內(nèi)的空間安放機(jī)器人控制器2。
[0028]所述的七自由度機(jī)械臂5為一開(kāi)鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)與人的手臂相似。大致可分為肩部8、肘部9、腕部10三部分構(gòu)成。其中肩部8、腕部10采用三關(guān)節(jié)軸線相互垂直交于一點(diǎn)的球副結(jié)構(gòu)，便于運(yùn)動(dòng)控制算法的簡(jiǎn)化，肘部9采用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。即肩部8、腕部10各具有三個(gè)自由度；肘部9具有一個(gè)自由度。由于有7個(gè)自由度，機(jī)械臂5末端可以以任意姿態(tài)到達(dá)手術(shù)區(qū)域內(nèi)的任意位置。手術(shù)使用過(guò)程中，機(jī)械臂5可以以較大的力量穩(wěn)定保持在任意位置姿態(tài)上，起到手術(shù)中的夾持固定作用；機(jī)械臂5可以手持手術(shù)器械在手術(shù)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的直線、圓弧等軌跡運(yùn)動(dòng)，根據(jù)醫(yī)師的要求實(shí)現(xiàn)切割、磨削、鉆孔等操作；在操作過(guò)程中，機(jī)械臂5可以在保持末端執(zhí)行器6位置和姿態(tài)不變的情況下通過(guò)調(diào)整肘關(guān)節(jié)位置來(lái)避開(kāi)主刀醫(yī)師的操作位置，使主刀醫(yī)師能夠方便自如地進(jìn)行手術(shù)操作。
[0029]所述的機(jī)器人末端執(zhí)行器6是機(jī)器人的作業(yè)工具，本例中特指手術(shù)器械，包括手術(shù)用的骨鋸，骨鉆，特定的夾持工具等?？紤]到手術(shù)中可能需要更換手術(shù)器械，采用可脫卸的機(jī)械接口與機(jī)械臂5相連，手術(shù)中由護(hù)士實(shí)現(xiàn)快速更換。
[0030]如圖3所示，所述的控制器2包括:中央控制模塊11、多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊12、交流伺服驅(qū)動(dòng)器13、顯示模塊14和傳感模塊15。其中:所述的中央控制模塊11是控制系統(tǒng)的核心，它通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)與導(dǎo)航裝置相連接，接受來(lái)自導(dǎo)航裝置的導(dǎo)航指令，并將機(jī)器人位置、姿態(tài)等自身信息輸出到導(dǎo)航裝置。中央控制模塊11通過(guò)PCI總線與多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊12相連接，中央控制模塊1 1完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，并將指令發(fā)送到多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊12，由后者具體實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制。中央控制模塊11通過(guò)IO接口與傳感模塊15相連接，接受來(lái)自后者的傳感信息。顯示模塊14與中央控制模塊11相連，作為人機(jī)交互界面用于在工作過(guò)程中監(jiān)控機(jī)器人工作狀態(tài)，并通過(guò)觸摸屏方式接受用戶輸入信息，可用于工作模式選擇，工作參數(shù)設(shè)定等。所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器13通過(guò)信號(hào)電纜與多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊12相連接，接受來(lái)自中央控制模塊11的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃信息，按照一定的控制算法完成插補(bǔ)運(yùn)算，生成具體的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到各交流伺服驅(qū)動(dòng)器13，控制各電機(jī)運(yùn)動(dòng)以完成指令動(dòng)作。
[0031]所述的中央控制模塊11實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人本體的控制，包括控制機(jī)器人的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)航系統(tǒng)的通信等。中央控制模塊11能實(shí)現(xiàn)七自由度機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制算法，包括快速定位的點(diǎn)位控制和直線、圓弧等精確軌跡控制。中央控制模塊11可實(shí)現(xiàn)圖形化人機(jī)界面，可以完成系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定。中央控制模塊11可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人坐標(biāo)，導(dǎo)航儀坐標(biāo)，患者身體坐標(biāo)等坐標(biāo)系之間的換算，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精確動(dòng)作。中央控制模塊n能夠接受來(lái)自操縱桿的信息，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，并依據(jù)醫(yī)師手動(dòng)設(shè)定的參考位置調(diào)整機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃。中央控制模塊11能實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)航裝置之間的網(wǎng)絡(luò)通信，在導(dǎo)航裝置的引導(dǎo)下完成操作動(dòng)作。
[0032]所述的機(jī)器人操縱桿3，包括一個(gè)操縱控制桿和一個(gè)選擇開(kāi)關(guān)，均安裝于機(jī)械臂5末端，通過(guò)IO端口與中央控制模塊11相連接，將手動(dòng)操縱信息傳達(dá)到中央控制模塊11，由系統(tǒng)軟件處理。操縱桿有三個(gè)自由度，而機(jī)器人末端執(zhí)行器6有六個(gè)自由度，因此將操縱動(dòng)作分為兩組模式，即進(jìn)行位置平移操作和姿態(tài)調(diào)整操作，每組各三個(gè)自由度，符合一般機(jī)器人產(chǎn)品的操作習(xí)慣。選擇開(kāi)關(guān)的作用就是用于切換操縱桿控制模式。平移操作時(shí)機(jī)器人末端執(zhí)行器6姿態(tài)不變，可沿操縱桿所指方向保持平行移動(dòng)，姿態(tài)調(diào)整時(shí)機(jī)器人末端執(zhí)行器6參考點(diǎn)位置不變(參考點(diǎn)通常設(shè)置為器械工作點(diǎn)，如鋸刀的刀尖)，整個(gè)末端執(zhí)行器6繞參考點(diǎn)沿操縱桿所指方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)整器械姿態(tài)。操縱桿發(fā)出的操縱信息由中央控制模塊11的系統(tǒng)軟件處理，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換和運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算生成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令，然后經(jīng)過(guò)多軸運(yùn)動(dòng)控制卡處理生成具體的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到各交流伺服驅(qū)動(dòng)器13，從而控制伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。
[0033]本實(shí)施例在使用時(shí)可根據(jù)需要選擇手動(dòng)或者自動(dòng)工作狀態(tài)。
[0034]機(jī)器人工作在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，接受來(lái)自導(dǎo)航系統(tǒng)的引導(dǎo)指令，自主實(shí)現(xiàn)術(shù)前規(guī)劃預(yù)定的動(dòng)作。與其他的手動(dòng)遙操作型的機(jī)器人系統(tǒng)相比，不僅效率更高，手術(shù)動(dòng)作也更精確。手術(shù)過(guò)程中主刀醫(yī)師可隨時(shí)終止機(jī)器人動(dòng)作并通過(guò)操縱桿對(duì)規(guī)劃好的位置、姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。由于采用安裝于機(jī)械臂5末端的操縱桿，實(shí)現(xiàn)了“手把手”式的操縱方式，醫(yī)師可以直接向目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向撥動(dòng)操縱桿即可實(shí)現(xiàn)手術(shù)器械向該方向運(yùn)動(dòng)，直觀方便，與傳統(tǒng)的示教盒操縱相比大大提高了效率，減少了操作失誤的危險(xiǎn)。
[0035]機(jī)器人工作在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)需要一名操作員配合，由主刀醫(yī)師通過(guò)操縱桿控制機(jī)器人動(dòng)作，由操作員通過(guò)界面設(shè)定速度、運(yùn)動(dòng)方式等參數(shù)，并在主刀醫(yī)師的口令指揮下啟動(dòng)機(jī)器人完成操作。這主要是考慮主刀醫(yī)師在手術(shù)過(guò)程中不便使用觸摸屏等方式完成參數(shù)輸入，可由護(hù)士或助手充任機(jī)器人操作員。
[0036]以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種智能骨科系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:智能機(jī)器人、控制器和操作桿，其中:所述的智能機(jī)器人包括:可移動(dòng)基座、七自由度機(jī)械臂和機(jī)器人末端執(zhí)行器，所述可移動(dòng)基座的底部設(shè)有可移動(dòng)裝置，所述的機(jī)器人操作桿的自由度數(shù)為機(jī)器人末端執(zhí)行器的一半，操作桿位于智能機(jī)器人的手腕處并與機(jī)器人控制器相連以傳輸傳遞操縱者的手動(dòng)操作信號(hào)，控制器位于智能機(jī)器人的底座內(nèi)并與智能機(jī)器人以及操作桿相連結(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能機(jī)器人的控制，智能機(jī)器人安放于手術(shù)臺(tái)邊輔助主刀醫(yī)師實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的手術(shù)操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能骨科系統(tǒng)，其特征是，可移動(dòng)基座作為整個(gè)裝置的基座，七自由度機(jī)械臂固定安裝于可移動(dòng)基座的上方通過(guò)信號(hào)電纜與控制器相連并接受其控制信號(hào)，機(jī)器人末端執(zhí)行器固定安裝于機(jī)械臂末端的機(jī)械接口上并通過(guò)導(dǎo)線與控制器相連以接收控制信號(hào)，機(jī)器人末端執(zhí)行器作為機(jī)器人的作業(yè)工具，包括手術(shù)用的骨鋸、骨鉆和夾持工具。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能骨科系統(tǒng)，其特征是，所述可移動(dòng)裝置為滾輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能骨科系統(tǒng)，其特征是，所述的七自由度機(jī)械臂的為開(kāi)鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)，包括:肩部、肘部和腕部，其中:肩部、腕部采用三關(guān)節(jié)軸線相互垂直交于一點(diǎn)的球副結(jié)構(gòu)，便于運(yùn)動(dòng)控制算法的簡(jiǎn)化，肘部采用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)了肩部、腕部各具有三個(gè)自由度，肘部具有一個(gè)自由度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能骨科系統(tǒng)，其特征是，所述的機(jī)器人末端執(zhí)行器的通過(guò)機(jī)械鎖定裝置固定安裝于機(jī)械臂末端機(jī)械接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能骨科系統(tǒng)，其特征是，所述的控制器包括:中央控制模塊、多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、顯示模塊和傳感模塊，其中:中央控制模塊通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)與導(dǎo)航裝置相連接，接受來(lái)自導(dǎo)航裝置的導(dǎo)航指令，并將機(jī)器人位置、姿態(tài)等自身信息輸出到導(dǎo)航裝置，中央控制模塊通過(guò)PCI總線與多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊相連接，中央控制模塊完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，并將指令發(fā)送到多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊，由后者具體實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制，中央控制模塊通過(guò)IO接口與傳感模塊相連接，接受來(lái)自后者的傳感信息，顯示模塊與中央控制模塊相連，作為人機(jī)交互界面用于在工作過(guò)程中監(jiān)控機(jī)器人工作狀態(tài)，并通過(guò)觸摸屏方式接受用戶輸入信息，可用于工作模式選擇，工作參數(shù)設(shè)定，流伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)信號(hào)電纜與多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊相連接，接受來(lái)自中央控制模塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃信息，按照控制算法完成插補(bǔ)運(yùn)算，生成具體的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到各交流伺服驅(qū)動(dòng)器，控制各電機(jī)運(yùn)動(dòng)以完成指令動(dòng)作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能骨科系統(tǒng)，其特征是，所述的機(jī)器人操作桿，包括一個(gè)操縱控制桿和一個(gè)選擇開(kāi)關(guān)，均安裝于機(jī)械臂末端，通過(guò)IO端口與中央控制模塊相連接,將手動(dòng)操縱信息傳達(dá)到中央控制模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的智能骨科系統(tǒng)，其特征是，所述的機(jī)器人操作桿的自由度數(shù)為機(jī)器人末端執(zhí)行器的一半，因此將操縱動(dòng)作分為兩組模式，即進(jìn)行位置平移操作和姿態(tài)調(diào)整操作，每組各三個(gè)自由度并由選擇開(kāi)關(guān)切換。
【文檔編號(hào)】A61B19/00GK103536364SQ201310496571
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】李建祥 申請(qǐng)人:江蘇艾迪爾醫(yī)療科技股份有限公司