本申請涉及醫(yī)療器械的領(lǐng)域，尤其是涉及一種骨科機(jī)器人及控制方法。
背景技術(shù)：
1、傳統(tǒng)的骨科手術(shù)需要醫(yī)生在患者骨骼的相應(yīng)位置進(jìn)行手動操作，這在手術(shù)過程中對手工操作精度要求高。醫(yī)生需要豐富的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)來判斷手術(shù)過程中的變化，這在一定程度上提高了手術(shù)的難度，手術(shù)出現(xiàn)失誤的風(fēng)險(xiǎn)高，醫(yī)生的手術(shù)負(fù)擔(dān)重。
2、當(dāng)下的市場為了解決上述問題，出現(xiàn)了大量的骨科手術(shù)輔助產(chǎn)品，如一些置針用的固定套筒等末端裝置，幫助醫(yī)生確定置針的方向。但是在置針領(lǐng)域的末端裝置仍然需要人為進(jìn)行干預(yù)，保留了醫(yī)生捶打置針或者手持電鉆置針的操作步驟，故在現(xiàn)有末端裝置輔助的骨科置針手術(shù)中仍然需要醫(yī)生具有足夠的經(jīng)驗(yàn)，要求醫(yī)生要能夠精準(zhǔn)的把控力度與置針角度，稍有不慎就會打偏引發(fā)醫(yī)療事故。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了降低醫(yī)生操作骨科手術(shù)的門檻、減小手術(shù)難度與手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，本申請?zhí)峁┮环N骨科機(jī)器人及控制方法。
2、本申請?zhí)峁┑囊环N骨科機(jī)器人及控制方法采用如下的技術(shù)方案：
3、一種骨科機(jī)器人及控制方法，包括自動置針裝置，所述自動置針裝置包括動力機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、穿刺針及示蹤器，所述自動置針裝置通過一種便攜式手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行操控，所述便攜式手術(shù)機(jī)器人包括導(dǎo)航裝置及主控裝置，所述自動置針裝置及導(dǎo)航裝置皆連接于主控裝置，所述導(dǎo)航裝置及主控裝置相互配合控制自動置針裝置手術(shù)前的位置調(diào)整，具體包括以下步驟：
4、s1：根據(jù)手術(shù)對象的ct數(shù)據(jù)確定手術(shù)對象的目標(biāo)病灶；
5、s2：將自動置針裝置安裝于便攜式手術(shù)機(jī)器人上；
6、s3：通過導(dǎo)航裝置掃描示蹤器從而確定自動置針裝置的位置信息，并將信息輸送給主控裝置；
7、s4：通過主控裝置接收到自動置針裝置的當(dāng)前位置信息，結(jié)合目標(biāo)病灶的位置規(guī)劃自動置針裝置的調(diào)整路徑；
8、s5：通過主控裝置將自動置針裝置調(diào)節(jié)至手術(shù)位置；
9、s6：通過主控裝置控制自動置針裝置開始工作。
10、通過采用上述技術(shù)方案，操作人員能夠通過主控裝置將自動置針裝置調(diào)節(jié)至手術(shù)位置，隨后繼續(xù)通過主控裝置啟動自動置針裝置進(jìn)行手術(shù)，無需醫(yī)生進(jìn)行干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了全自動的置針過程，降低了醫(yī)生操作骨科手術(shù)的門檻，減小了手術(shù)難度與手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
11、可選的，所述s2中通過基準(zhǔn)安裝板將自動置針裝置安裝至便攜式手術(shù)機(jī)器人上。
12、通過采用上述技術(shù)方案，通過基準(zhǔn)安裝板安裝自動置針裝置，能夠適用于多種調(diào)節(jié)裝置。
13、可選的，s5.1:操作人員能夠通過主控裝置從x軸、y軸、z軸三個(gè)方向?qū)ψ詣又冕樠b置的空間位置進(jìn)行位置調(diào)節(jié)。
14、通過采用上述技術(shù)方案，能夠快速的進(jìn)行手術(shù)前的準(zhǔn)備工作，減少調(diào)整位置所需的時(shí)間。
15、可選的，所述s5.1中的x軸包括包括第一電機(jī)、第一絲杠及第一連接座，所述第一電機(jī)能夠帶動第一絲杠轉(zhuǎn)動，所述第一絲杠與x軸相互平行，所述第一連接座螺紋連接第一絲杠，所述自動置針裝置連接第一連接座，所述第一連接座被限制圍繞第一絲杠軸向的轉(zhuǎn)動。
16、通過采用上述技術(shù)方案，操作人員通過主控裝置控制第一電機(jī)啟動，第一電機(jī)帶動第一絲杠轉(zhuǎn)動，第一連接座被限制圍繞第一絲杠軸向轉(zhuǎn)動，故第一連接座能夠帶動自動置針裝置沿著x軸方向進(jìn)行移動。
17、可選的，所述s5.1中的y軸包括第二電機(jī)、第二絲杠及第二連接座，所述第二電機(jī)能夠帶動第二絲杠轉(zhuǎn)動，所述第二絲杠與y軸相互平行，所述第二連接座螺紋連接第二絲杠，所述自動置針裝置連接第二連接座，所述第二連接座被限制圍繞第二絲杠軸向的轉(zhuǎn)動。
18、通過采用上述技術(shù)方案，操作人員通過主控裝置控制第二電機(jī)啟動，第二電機(jī)帶動第二絲杠轉(zhuǎn)動，第二連接座被限制圍繞第二絲杠軸向的轉(zhuǎn)動，故第二連接座能夠帶動自動置針裝置沿著y軸方向進(jìn)行移動。
19、可選的，所述動力機(jī)構(gòu)包括進(jìn)給組件及轉(zhuǎn)動組件，所述轉(zhuǎn)動組件能夠通過傳動機(jī)構(gòu)帶動穿刺針轉(zhuǎn)動，所述進(jìn)給組件通過安裝塊連接轉(zhuǎn)動組件，所述進(jìn)給組件能夠控制穿刺針進(jìn)針及退針。
20、通過采用上述技術(shù)方案，轉(zhuǎn)動組件工作的同時(shí)，進(jìn)給組件能夠帶動轉(zhuǎn)動組件進(jìn)給，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全自動置針。
21、可選的，所述s5.1中的z軸即進(jìn)給組件，所述進(jìn)給組件包括進(jìn)給電機(jī)、進(jìn)給絲杠及滑塊，所述進(jìn)給電機(jī)連接基準(zhǔn)安裝板，所述進(jìn)給電機(jī)能夠帶動進(jìn)給絲杠轉(zhuǎn)動，所述進(jìn)給絲杠能夠與z軸相互平行，所述滑塊螺紋連接于進(jìn)給絲杠，所述滑塊連接安裝塊，所述安裝塊連接轉(zhuǎn)動組件，所述滑塊被限制圍繞進(jìn)給絲杠的軸向轉(zhuǎn)動。
22、通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)操作人員啟動進(jìn)給電機(jī)，進(jìn)給電機(jī)能夠帶動進(jìn)給絲杠轉(zhuǎn)動，滑塊能夠沿著進(jìn)給絲杠移動；滑塊能夠帶動轉(zhuǎn)動組件做位移，又因?yàn)榇┐提樳B接轉(zhuǎn)動組件，從而進(jìn)給組件能夠控制穿刺針的進(jìn)針或退針。
23、可選的，s5.2：操作人員還能夠通過主控裝置從第一自由度及第二自由度對自動置針裝置的置針角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
24、通過采用上述技術(shù)方案，能夠根據(jù)手術(shù)需求調(diào)整置針角度。
25、可選的，所述s5.2中的第一自由度包括模組固定座及轉(zhuǎn)動座，所述轉(zhuǎn)動座與模組固定座轉(zhuǎn)動連接，所述轉(zhuǎn)動座連接自動置針機(jī)構(gòu)。
26、通過采用上述技術(shù)方案，操作人員能夠通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動座調(diào)整第一自由度上的置針角度。
27、可選的，所述s5.2中的第二自由度包括設(shè)置于模組固定座上的連接座，所述連接座連接自動置針裝置，所述連接座轉(zhuǎn)動連接于模組固定座。
28、通過采用上述技術(shù)方案，操作人員能夠通過轉(zhuǎn)動連接座調(diào)整第二自由度上的置針角度。
29、可選的，所述轉(zhuǎn)動組件包括轉(zhuǎn)動電機(jī)、聯(lián)軸器、減速器及鉆頭夾，所述轉(zhuǎn)動電機(jī)的輸出軸連接聯(lián)軸器，所述聯(lián)軸器連接減速器，所述減速器連接鉆頭夾，所述鉆頭夾連接穿刺針。
30、通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)操作人員啟動轉(zhuǎn)動電機(jī)，轉(zhuǎn)動電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器、減速器及鉆頭夾帶動穿刺針轉(zhuǎn)動，通過鉆頭夾對穿刺針進(jìn)行夾持，能夠提高穿刺針被夾持狀態(tài)的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高手術(shù)過程中的安全性。
31、綜上所述，本申請包括以下至少一種有益技術(shù)效果：
32、1.操作人員能夠通過主控裝置將自動置針裝置調(diào)節(jié)至手術(shù)位置，隨后繼續(xù)通過主控裝置啟動自動置針裝置進(jìn)行手術(shù)，無需醫(yī)生進(jìn)行干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了全自動的置針過程，降低了醫(yī)生操作骨科手術(shù)的門檻，減小了手術(shù)難度與手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；
33、2.操作人員能夠通過主控裝置從x軸、y軸、z軸三個(gè)方向快速的對自動置針裝置的空間位置進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，減少術(shù)前準(zhǔn)備所需的時(shí)間；
34、3.進(jìn)給電機(jī)帶動進(jìn)給絲杠轉(zhuǎn)動，螺紋連接于進(jìn)給絲杠的滑塊能夠沿著進(jìn)給絲杠做位移；又因?yàn)檗D(zhuǎn)動組件通過安裝塊連接于滑塊，則進(jìn)給組件能夠帶動轉(zhuǎn)動組件沿著進(jìn)給絲杠做位移；又因?yàn)榇┐提樳B接于轉(zhuǎn)動組件，且轉(zhuǎn)動電機(jī)能夠帶動穿刺針轉(zhuǎn)動；進(jìn)而通過進(jìn)給組件與轉(zhuǎn)動組件同時(shí)工作實(shí)現(xiàn)自動置針過程；
1.一種骨科機(jī)器人及控制方法，特征在于：包括自動置針裝置(1)，所述自動置針裝置包括動力機(jī)構(gòu)(11)、傳動機(jī)構(gòu)、穿刺針(13)及示蹤器(14)，所述自動置針裝置(1)通過一種便攜式手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行操控，所述便攜式手術(shù)機(jī)器人包括導(dǎo)航裝置(2)及主控裝置(3)，所述自動置針裝置(1)及導(dǎo)航裝置(2)皆連接于主控裝置(3)，所述導(dǎo)航裝置(2)及主控裝置(3)相互配合控制自動置針裝置(1)手術(shù)前的位置調(diào)整，具體包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨科機(jī)器人及控制方法，其特征在于：所述s2中通過基準(zhǔn)安裝板(4)將自動置針裝置(1)安裝至便攜式手術(shù)機(jī)器人上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨科機(jī)器人及控制方法，其特征在于：s5.1:操作人員能夠通過主控裝置(3)從x軸(5)、y軸(6)、z軸三個(gè)方向?qū)ψ詣又冕樠b置(1)的空間位置進(jìn)行位置調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種骨科機(jī)器人及控制方法，其特征在于：所述s5.1中的x軸(5)包括包括第一電機(jī)(51)、第一絲杠(52)及第一連接座(53)，所述第一電機(jī)(51)能夠帶動第一絲杠(52)轉(zhuǎn)動，所述第一絲杠(52)與x軸(5)相互平行，所述第一連接座(53)螺紋連接第一絲杠(52)，所述自動置針裝置(1)連接第一連接座(53)，所述第一連接座(53)被限制圍繞第一絲杠(52)軸向的轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種骨科機(jī)器人及控制方法，其特征在于：所述s5.1中的y軸(6)包括第二電機(jī)(61)、第二絲杠(62)及第二連接座(63)，所述第二電機(jī)(61)能夠帶動第二絲杠(62)轉(zhuǎn)動，所述第二絲杠(62)與y軸(6)相互平行，所述第二連接座(63)螺紋連接第二絲杠(62)，所述自動置針裝置(1)連接第二連接座(63)，所述第二連接座(63)被限制圍繞第二絲杠(62)軸向的轉(zhuǎn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨科機(jī)器人及控制方法，其特征在于：所述動力機(jī)構(gòu)(11)包括進(jìn)給組件(15)及轉(zhuǎn)動組件(16)，所述轉(zhuǎn)動組件(16)能夠通過傳動機(jī)構(gòu)帶動穿刺針(13)轉(zhuǎn)動，所述進(jìn)給組件(15)通過安裝塊(17)連接轉(zhuǎn)動組件(16)，所述進(jìn)給組件(15)能夠控制穿刺針(13)進(jìn)針及退針。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種骨科機(jī)器人及控制方法，其特征在于：所述s5.1中的z軸即進(jìn)給組件(15)，所述進(jìn)給組件(15)包括進(jìn)給電機(jī)(151)、進(jìn)給絲杠(152)及滑塊(153)，所述進(jìn)給電機(jī)(151)連接基準(zhǔn)安裝板(4)，所述進(jìn)給電機(jī)(151)能夠帶動進(jìn)給絲杠(152)轉(zhuǎn)動，所述進(jìn)給絲杠(152)能夠與z軸相互平行，所述滑塊(153)螺紋連接于進(jìn)給絲杠(152)，所述滑塊(153)連接安裝塊(17)，所述安裝塊(17)連接轉(zhuǎn)動組件(16)，所述滑塊(153)被限制圍繞進(jìn)給絲杠(152)的軸向轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨科機(jī)器人及控制方法，其特征在于：s5.2：操作人員還能夠通過主控裝置(3)從第一自由度(7)及第二自由度(8)對自動置針裝置(1)的置針角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種骨科機(jī)器人及控制方法，其特征在于：所述s5.2中的第一自由度(7)包括模組固定座(71)及轉(zhuǎn)動座(72)，所述轉(zhuǎn)動座(72)與模組固定座(71)轉(zhuǎn)動連接，所述轉(zhuǎn)動座(72)連接自動置針機(jī)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種骨科機(jī)器人及控制方法，其特征在于：所述s5.2中的第二自由度(8)包括設(shè)置于模組固定座(71)上的連接板(81)，所述連接板(81)連接自動置針裝置(1)，所述連接板(81)轉(zhuǎn)動連接于模組固定座(71)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種骨科機(jī)器人及控制方法，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動組件(16)包括轉(zhuǎn)動電機(jī)(161)、聯(lián)軸器、減速器及鉆頭夾(162)，所述轉(zhuǎn)動電機(jī)(161)的輸出軸連接聯(lián)軸器，所述聯(lián)軸器連接減速器，所述減速器連接鉆頭夾(162)，所述鉆頭夾(162)連接穿刺針(13)。