一种脊柱微创手术机器人的制作方法

本发明属于医疗器械领域，尤其涉及一种脊柱微创手术机器人。

背景技术：

根据临床数据显示，脊柱侧弯、椎弓跟螺钉固定、脊柱腰椎退行性病等脊柱类问题的发病率在逐年提高，已经成为临床医疗中的一种主要病种。相较与具有切口大、组织创伤大、术后恢复缓慢、并发症概率较高的传统开放式手术方式，脊柱微创手术已经成为现代临床医疗的首选。目前，脊柱微创手术主要依靠经验丰富、熟练度高的高精尖医生结合反复拍摄x光实现。即使经验丰富的医生执行手术，也不可避免面对疲劳、颤抖以及x光长时间辐射的危险。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能够机械定位、简单易用的脊柱微创手术机器人，避免了医师长期暴露在x光辐射下的问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

本发明的一种脊柱微创手术机器人，包括：第一平台、第二平台、直线驱动部、定位桥、套筒和定位钉；其中，

所述第一平台的下表面用于外部平台固定；

所述直线驱动部的第一端与所述第一平台的上表面铰接；所述直线驱动部的第二端与所述第二平台的下表面铰接；所述第一平台和所述第二平台之间设有至少六个所述直线驱动部；所述直线驱动部与所述第一平台的任意三个连接点不处于一条直线上；所述直线驱动部与所述第二平台的任意三个连接点不处于一条直线上；

所述定位桥的第一端固连于所述第二平台的上表面；所述套筒设于所述定位桥的第二端；所述定位钉夹持于所述套筒。

本发明的一种脊柱微创手术机器人，所述直线驱动部包括电动推杆、直线套筒、直线筒体和直线制动器；其中，

所述电动推杆设于所述直线筒体内部；

所述直线套筒外套于所述直线筒体并与所述电动推杆的输出轴相连，所述电动推杆推动所述直线套筒沿所述直线筒体的轴线直线运动；

所述直线制动器设于所述电动推杆的输出轴上。

本发明的一种脊柱微创手术机器人，所述直线驱动部的第一端与所述第一平台的上表面通过虎克铰相连，所述直线驱动部的第二端与所述第二平台的下表面通过虎克铰相连。

本发明的一种脊柱微创手术机器人，所述虎克铰与所述第一平台和所述第二平台通过滚珠轴承相连；所述虎克铰与所述直线驱动部通过滚珠丝杠相连。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明一实施例通过采用多个直线驱动部与第一平台和第二平台连接，以构成一个并联系统，并联机构为执行部提供了刚度大、重复精密度高、承载能力大、体积小的优点，并具有结构紧凑、相对柔顺的运动能力，对工作空间受限的环境具有独特的适应性。医师通过外部控制信号通过各个直线驱动部伸长量的变化，以控制第二平台的位置和姿态使得执行部达到指定位置以开展手术流程，避免了医师长期暴露在x光辐射下的问题。

附图说明

图1为本发明的一种脊柱微创手术机器人的结构示意图；

图2为本发明的一种脊柱微创手术机器人的虎克铰的结构示意图；

图3为本发明的一种脊柱微创手术机器人的虎克铰的结构示意图；

图4为本发明的一种脊柱微创手术机器人的直线驱动部的结构示意图；

图5为本发明的一种脊柱微创手术机器人的执行部的结构示意图。

附图标记说明：1：第一平台；2：直线驱动部；3：第二平台；4：虎克铰；5：定位桥；6：直线筒体；7：直线套筒；8：套筒；9：定位钉。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种脊柱微创手术机器人作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

参看图1和图5，在一个实施例中，一种脊柱微创手术机器人，包括：第一平台1、第二平台3、直线驱动部2、定位桥5、套筒8和定位钉9。其中，第一平台1的下表面用于外部平台固定。直线驱动部2的第一端与第一平台1的上表面铰接。直线驱动部2的第二端与第二平台3的下表面铰接。第一平台1和第二平台3之间设有至少六个直线驱动部2。直线驱动部2与第一平台1的任意三个连接点不处于一条直线上。直线驱动部2与第二平台3的任意三个连接点不处于一条直线上。定位桥5的第一端固连于第二平台3的上表面。套筒8设于定位桥5的第二端。定位钉9夹持于套筒8。通过采用多个直线驱动部与第一平台和第二平台连接，以构成一个并联系统，并联机构为执行部提供了刚度大、重复精密度高、承载能力大、体积小的优点，并具有结构紧凑、相对柔顺的运动能力，对工作空间受限的环境具有独特的适应性。医师通过外部控制信号通过各个直线驱动部伸长量的变化，以控制第二平台的位置和姿态使得执行部达到指定位置以开展手术流程，避免了医师长期暴露在x光辐射下的问题。手术过程中，在患者腰椎上固定光学标记，通过操作台进行标定，然后x光机进行拍摄，确定椎弓根进钉点，以及轨迹规划。将脊柱微创手术机器人安装在病床边并启动。医师可以通过主操控台进行全自动操控，驱动直线驱动部2运动使第二平台3按照导航系统到达椎弓根进钉点。执行部5的轴心即是椎弓根进钉点的轴心，使定位桥上套管深入体内，抵达椎体完成椎弓根钉的安装和固定，使医生能够完成后续手术。实现了脊柱微创手术机器人的导向功能和定位功能，减轻了医生的工作量和对医生的高要求。减少了医生和患者的x光辐射时间，降低手术时间，降低了并发症发作的可能性，使患者在术后恢复更块。

进一步地，参看图4，直线驱动部2包括电动推杆、直线套筒7、直线筒体6和直线制动器。其中，电动推杆设于直线筒体6内部。直线套筒7外套于直线筒体8并与电动推杆的输出轴相连，电动推杆推动直线套筒7沿直线筒体8的轴线运动。直线驱动部2包含直线制动器，内部连接电动推杆的输出轴上，电动推杆完成沿输出轴向上或向下运动，可以保证运动的平稳度和准确度，驱动直线运动部2杆长变化，每个直线驱动部2可以单独控制，根据每个直线驱动部2杆长的改变以改变上端第二平台3的位置和姿态。

优选地，直线驱动部2的第一端与第一平台1的上表面通过虎克铰4相连，直线驱动部2的第二端与第二平台3的下表面通过虎克铰4相连。通过六个直线驱动部2产生推动力，结合虎克铰4产生直线制动和旋转制动，最终驱动第二平台3到达预先设定好的位置和姿态。虎克铰4用于产生扭转力，从而带动手术平台产生扭转，从而改变直线驱动部2的刚度，继而使第二平台3产生旋转。具体而言，虎克铰使得直线驱动部2产生旋转，直线驱动单部2旋转带动第二平台3自身发生旋转运动。

进一步地，参看图2和图3，虎克铰4与第一平台1和第二平台3通过滚珠轴承相连；虎克铰与直线驱动部2通过滚珠丝杠相连。通过使用滚珠轴承与滚珠丝杠，能够有效地满足脊柱微创手术机器人对于高传动效率，高精度，高速度，高刚性以及可逆性的要求。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种脊柱微创手术机器人，包括：第一平台、第二平台、直线驱动部、定位桥、套筒和定位钉。其中，第一平台的下表面用于外部平台固定。直线驱动部的第一端与第一平台的上表面铰接。直线驱动部的第二端与第二平台的下表面铰接。第一平台和第二平台之间设有至少六个直线驱动部。直线驱动部与第一平台的任意三个连接点不处于一条直线上。直线驱动部与第二平台的任意三个连接点不处于一条直线上。定位桥的第一端固连于第二平台的上表面。套筒设于定位桥的第二端。定位钉夹持于套筒。通过外部控信号控制直线驱动部伸长量的变化，以控制第二平台的位置和姿态使得定位钉到达指定位置以开展手术流程，避免了医师长期暴露在X光辐射下的问题。

技术研发人员：荆学东
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：2018.12.29
技术公布日：2019.03.22