一种皮肤原位打印修复系统的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，特别涉及一种皮肤原位打印修复系统。

背景技术：

烧伤无论在和平时期和战争时期都是常见创伤，在烧伤中最先受到损害且损害最严重的就是皮肤因为皮肤是身体最大的器官，一旦遭到严重烧伤，就会使其重要的保护身体内环境稳定的功能受到破坏或丧失，因此烧伤后第一时间修复皮肤损伤对于烧伤的治疗至关重要。

目前，3d打印技术与生物、医疗的结合越来越紧密，衍生出生物3d打印技术这一新兴的学科。因此，急需一种可以在第一时间对烧伤的皮肤进行原位打印修复的设备。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种皮肤原位打印修复系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种皮肤原位打印修复系统，包括机械臂、图像采集装置、六轴并联平台及细胞打印头，其中六轴并联平台连接在机械臂的执行端，所述细胞打印头设置于所述六轴并联平台上，用于细胞3d打印，所述图像采集装置设置于所述六轴并联平台上，用于对伤口进行拍摄，从而得到伤口的3d点云。

所述六轴并联平台包括动平台、基座及连接在所述动平台和基座之间的六条运动链，所述基座与所述机械臂连接，所述细胞打印头安装在所述动平台上。

所述运动链包括直线伸缩机构，其中直线伸缩机构铰接在所述基座上、且输出端与所述动平台活动链接。

所述直线伸缩机构通过三自由度关节与所述基座连接，输出端通过二自由度万向节与所述动平台连接。

所述动平台和基座之间的六条运动链呈“八”字形排布。

所述基座为三角形结构，且各角上均设有基座连接座，每个基座连接座与两条所述运动链连接。

所述动平台为圆盘结构，且沿周向设有三个平台连接座，各所述平台连接座与两个所述运动链连接。

所述3d摄像头设置于所述基座上。

所述机械臂为七轴柔性机械臂。

所述图像采集装置为3d摄像头。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明可以通过生物3d打印技术第一时间对烧伤病人的伤口直接进行修复，减轻病人痛苦，缩短康复时间。

2.本发明可以通过图像技术对病人的伤口进行定位，并通过机器学习的方式进行诊断，自动选择合理的加工方案。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中六轴并联平台的结构示意图。

其中：1为机械臂，2为3d摄像头，3为六轴并联平台，31为动平台，32为二自由度万向节，33为直线伸缩机构，34为三自由度关节，35为基座，4为细胞打印头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种皮肤原位打印修复系统，包括机械臂1、图像采集装置、六轴并联平台3及细胞打印头4，其中六轴并联平台3连接在机械臂1的执行端，细胞打印头4设置于六轴并联平台3上，用于细胞3d打印，图像采集装置设置于六轴并联平台3上，用于对伤口进行拍摄，从而得到伤口的3d点云。

如图2所示，六轴并联平台3包括动平台31、基座35及连接在动平台31和基座35之间的六条运动链，基座35与机械臂1连接，细胞打印头4安装在动平台31上。

运动链包括直线伸缩机构33，其中直线伸缩机构33铰接在基座35上、且输出端与动平台31活动链接。

进一步地，直线伸缩机构33通过三自由度关节34与基座35连接，输出端通过二自由度万向节32与动平台31连接。动平台31和基座35之间的六条运动链呈“八”字形排布。

本发明的实施例中，基座35为三角形结构，且各角上均设有基座连接座，每个基座连接座与两条运动链连接。动平台31为圆盘结构，且沿周向设有三个平台连接座，各平台连接座与两个运动链连接。六个直线伸缩机构33伸缩驱动动平台31实现三个方向平移和三个旋转自由度的运动。

本发明的实施例中，图像采集装置为3d摄像头2，3d摄像头2对伤口进行拍摄得到伤口的3d点云，对点云进行分析处理得到伤口的位置。机械臂1为七轴柔性机械臂，七轴柔性机械臂1可以进行大范围的位移，用于进行粗定位。六轴并联平台3用于进行精确定位和运行轨迹，3d摄像头2用于进行定位和进行拍照。细胞打印头4用于实现细胞打印，要保证细胞能够稳定排出，并保证细胞存活。

本发明皮肤原位打印的流程如下：

首先，3d摄像头2对伤口进行拍摄得到伤口的3d点云，对点云进行分析处理得到伤口的位置。同时拍摄伤口的平面图像，前期需要专家人工进行诊断，以对诊断算法进行训练，完成训练后可以通过诊断算法进行自动诊断。然后，七轴柔性机械臂移动到伤口的大致位置。之后，六轴并联平台3带动细胞打印头4运动到皮肤打印的起始点的明确位置，开始沿着打印路径进行打印。

本发明中3d摄像头2对伤口进行定位，定位的精度对打印的效果有直接的影响。3d摄像头的分辨率，点云分析算法，光线强弱都会影响图像的定位精度。建立基于类似模式识别的机制的神经网络的机器学习算法，通过专家训练的方式，使其能够识别各种类型的伤口。细胞打印头4要能够保证细胞稳定排出，并且能够保证细胞存活。因此喷头需要高性能的温控系统，且喷头的流道要根据流体仿真进行优化。

本发明创意新颖，结合了图像、机器人、机器学习、生物3d打印等先进技术。皮肤打印仪在伤口处直接打印细胞进行修复，极大地降低了伤口暴露感染的风险，并且避免了人对伤口的接触，能够防止二次交叉感染。通过图像技术对伤口进行定位，并通过机器学习的方式对伤口进行诊断，自动选择治疗方案，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种皮肤原位打印修复系统。包括机械臂、图像采集装置、六轴并联平台及细胞打印头，其中六轴并联平台连接在机械臂的执行端，细胞打印头设置于六轴并联平台上，用于细胞3D打印，图像采集装置设置于六轴并联平台上，用于对伤口进行拍摄，从而得到伤口的3D点云。本发明在伤口处直接打印细胞进行修复，极大地降低了伤口暴露感染的风险，并且避免了人对伤口的接触，能够防止二次交叉感染。通过图像技术对伤口进行定位，并通过机器学习的方式对伤口进行诊断，自动选择治疗方案，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：田申;崔龙;王宏伟;白宁;张峰
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：2018.07.13
技术公布日：2018.12.11