一种骨科手术机器人辅助定位方法及系统与流程

1.本发明涉及医疗设备领域，特别是涉及一种骨科手术机器人辅助定位方法及系统。


背景技术：

2.骨科手术机器人在工作之前需要利用借助术中的x光透视、术中或术前的ct图像、光学双目追踪系统等多种不同的手段，获取病人的三维姿态信息，完成导航和定位功能，但现有的骨科手术机器人定位装置均需要医生手动拖动安装有成像单元的安装臂，从而完成各种角度方位的透视图，操作较为麻烦；现有技术中通过在手术台的一侧安装支架，在支架上安装机械臂和用于控制机械臂运动的控制面板，支架上还设置有显示器，在机械臂的输出端设置ct装置，使得医生可以操作控制面板，控制机械臂的运动，从而利用机械臂上的ct装置对手术台上的病人进行拍摄，从而获取病人的三维姿态信息，完成导航和定位功能。
3.但现有的骨科手术机器人定位装置大多固定安装在手术台的一侧，导致安装支架上的机械臂上的ct装置的拍摄范围较小，获取的病人的三维姿态信息不够全面。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种骨科手术机器人辅助定位方法及系统，通过设置的转板和臂板结构，医护人员可将ct装置旋转至指定位置，并两组结构向指定方向进行旋转，转板由于其具有较宽的齿距，所以可进行快速的位置调整，而由于臂板内设置的较为绵密的齿结构，所以可进行较为精准而细致的移动，配合ct装置顶端的电动推杆，可实现调整与患者的位置远近的作用，而顶端设置的驱动电机d结构，可实现底端的电动推杆和ct装置的水平转动，从而获取病人的三维姿态信息，完成对手术机器人的导航和定位功能。
5.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种骨科手术机器人辅助定位系统，包括两组安装板，两组所述安装板之间设置有两组滑杆和丝杆，所述丝杆的顶端与驱动电机a，所述丝杆上套设有安装台，所述安装台的顶端固定有驱动电机b，所述驱动电机b的底端与转动齿b通过皮带b传动连接，所述转动齿b的顶端依次贯穿安装台和转板，固定在转板的底端，所述转板设置有两组，两组所述转板的另一端中部开设有圆孔，且圆孔内活动设置有转动轴d，所述转动轴d的顶端固定有转动齿c，其所述转动齿c的一通过皮带c与驱动电机c的底端输出端固定连接，所述转动轴d的上下两端均设置有连接杆d，每组所述连接杆d与夹板卡设固定，两组所述夹板之间设置有臂板，所述臂板的中部底端固定有驱动电机d，所述驱动电机d的顶端输出端通过皮带d与转动齿d传动连接，所述转动齿d的底端与电动推杆固定连接，所述电动推杆的底端与ct装置固定连接。
6.作为本发明的一种优选技术方案，所述转动齿b的中部设置有转动轴c，所述转动轴c的上下两侧均固定有连接杆c，每组所述连接杆c与转板中开设的连接孔c卡设固定。
7.作为本发明的一种优选技术方案，两侧所述夹板与臂板之间通过定位螺杆连接固
定，且每组所述夹板均为带有圆角的三角结构，且每组所述夹板的尖端开设有多组定位孔，另一端开设有圆孔，且在圆孔内横向贯穿开设有连接孔d。
8.作为本发明的一种优选技术方案，所述安装台的中部贯穿有螺纹孔结构，且螺纹孔结构与丝杆啮合，且所述安装台为双层结构，且在其末端为圆角结构。
9.作为本发明的一种优选技术方案，所述转动齿d贯穿臂板，且所述电动推杆的一端与外接电源电性连接。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动电机a、驱动电机b、驱动电机c和驱动电机d均为平面转动驱动结构，且所述驱动电机d为倒置安装结构。
11.作为本发明的一种优选技术方案，所述臂板的中部开设有两组定位槽结构，所述驱动电机d通过固定螺栓与定位槽安装固定，且所述定位槽的尺寸大于驱动电机d的尺寸。
12.作为本发明的一种优选技术方案，两组所述转板之间通过连接板和定位螺杆连接一体。
13.本发明还提供一种骨科手术机器人辅助定位方法，应用于一种骨科手术机器人辅助定位系统，步骤如下：医护人员可首先将本装置移动至指定位置，之后，调整高度，通过驱动电机a调整转板和臂板的高度，通过驱动电机b驱动皮带b驱动转动齿b调整两组转板的角度，而在转板转动至需要角度之后，通过其上的驱动电机c和底端的皮带c带动转动轴c，进而带动臂板进行偏转至指定需要的角度，气动推杆可受外接结构的驱动，将底端的ct装置推送至指定位置，最后通过驱动电机d带动电动推杆和ct装置旋转至角度，，从而调节所述ct装置的拍摄角度，使得所述ct装置能够更加全面的拍摄手术台上的病人的x光图像，从而获取病人的三维姿态信息，完成对手术机器人的导航和定位功能。
14.作为本发明的一种优选技术方案，在进行调试之前，可通过定位槽结构调整驱动电机d的位置，实现安装固定。
15.与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：
16.本装置中，通过设置的转板和臂板结构，医护人员可将ct装置旋转至指定位置，并两组结构向指定方向进行旋转，转板由于其具有较宽的齿距，所以可进行快速的位置调整，而由于臂板内设置的较为绵密的齿结构，所以可进行较为精准而细致的移动，配合ct装置顶端的电动推杆，可实现调整与患者的位置远近的作用，而顶端设置的驱动电机d结构，可实现底端的电动推杆和ct装置的水平转动，从而获取病人的三维姿态信息，完成对手术机器人的导航和定位功能。
附图说明
17.图1为本发明的结构示意图之一；
18.图2为本发明的结构示意图之二；
19.图3为本发明的转板的结构示意图；
20.图4为本发明夹板和臂板的结构示意图；
21.图5为本发明的结构侧视图。
22.其中：1、安装板；11、丝杆；12、驱动电机a；2、滑杆；3、安装台；31、驱动电机b；32、皮带b；4、转板；41、转动齿b；42、驱动电机c；421、皮带c；43、转动轴c；431、连接杆c；44、转动齿c；441、转动轴d；442、连接杆d；45、连接孔c；46、夹板；461、定位孔；462、连接孔d；47、定位螺
杆；5、臂板；51、驱动电机d；511、皮带d；6、电动推杆；61、转动齿d；7、ct装置。
具体实施方式
23.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
24.实施例一:
25.如图1-5所示，本发明提供一种骨科手术机器人辅助定位系统，包括两组安装板1，两组安装板1之间设置有两组滑杆2和丝杆11，丝杆11的顶端与驱动电机a12，丝杆11上套设有安装台3，安装台3的顶端固定有驱动电机b31，驱动电机b31的底端与转动齿b41通过皮带b32传动连接，转动齿b41的顶端依次贯穿安装台3和转板4，固定在转板4的底端，转板4设置有两组，两组转板4的另一端中部开设有圆孔，且圆孔内活动设置有转动轴d441，转动轴d441的顶端固定有转动齿c44，其转动齿c44的一通过皮带c421与驱动电机c42的底端输出端固定连接，转动轴d441的上下两端均设置有连接杆d442，每组连接杆d442与夹板46卡设固定，两组夹板46之间设置有臂板5，臂板5的中部底端固定有驱动电机d51，驱动电机d51的顶端输出端通过皮带d511与转动齿d61传动连接，转动齿d61的底端与电动推杆6固定连接，电动推杆6的底端与ct装置7固定连接；转动齿b41的中部设置有转动轴c43，转动轴c43的上下两侧均固定有连接杆c431，每组连接杆c431与转板4中开设的连接孔c45卡设固定；两侧夹板46与臂板5之间通过定位螺杆47连接固定，且每组夹板46均为带有圆角的三角结构，且每组夹板46的尖端开设有多组定位孔461，另一端开设有圆孔，且在圆孔内横向贯穿开设有连接孔d462；安装台3的中部贯穿有螺纹孔结构，且螺纹孔结构与丝杆11啮合，且安装台3为双层结构，且在其末端为圆角结构；转动齿d61贯穿臂板5，且电动推杆6的一端与外接电源电性连接；驱动电机a12、驱动电机b31、驱动电机c42和驱动电机d51均为平面转动驱动结构，且驱动电机d51为倒置安装结构；臂板5的中部开设有两组定位槽结构，驱动电机d51通过固定螺栓与定位槽安装固定，且定位槽的尺寸大于驱动电机d51的尺寸；两组转板4之间通过连接板和定位螺杆47连接一体。
26.本装置中，通过设置的转板4和臂板5结构，医护人员可将ct装置7旋转至指定位置，并两组结构向指定方向进行旋转，转板4由于其具有较宽的齿距，所以可进行快速的位置调整，而由于臂板5内设置的较为绵密的齿结构，所以可进行较为精准而细致的移动，配合ct装置7顶端的电动推杆6，可实现调整与患者的位置远近的作用，而顶端设置的驱动电机d51结构，可实现底端的电动推杆6和ct装置7的水平转动，从而获取病人的三维姿态信息，完成对手术机器人的导航和定位功能。
27.实施例二：
28.本发明还提供一种骨科手术机器人辅助定位方法，应用于一种骨科手术机器人辅助定位系统，步骤如下医护人员可首先将本装置移动至指定位置，之后，调整高度，通过驱动电机a12调整转板4和臂板5的高度，通过驱动电机b31驱动皮带b32驱动转动齿b41调整两组转板4的角度，而在转板4转动至需要角度之后，通过其上的驱动电机c42和底端的皮带
c421带动转动轴c43，进而带动臂板5进行偏转至指定需要的角度，气动推杆可受外接结构的驱动，将底端的ct装置7推送至指定位置，最后通过驱动电机d51带动电动推杆6和ct装置7旋转至角度，从而调节ct装置7的拍摄角度，使得ct装置7能够更加全面的拍摄手术台上的病人的x光图像，从而获取病人的三维姿态信息，完成对手术机器人的导航和定位功能；在进行调试之前，可通过定位槽结构调整驱动电机d51的位置，实现安装固定。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种骨科手术机器人辅助定位系统，包括两组安装板(1)，其特征在于：两组所述安装板(1)之间设置有两组滑杆(2)和丝杆(11)，所述丝杆(11)的顶端与驱动电机a(12)，所述丝杆(11)上套设有安装台(3)，所述安装台(3)的顶端固定有驱动电机b(31)，所述驱动电机b(31)的底端与转动齿b(41)通过皮带b(32)传动连接，所述转动齿b(41)的顶端依次贯穿安装台(3)和转板(4)，固定在转板(4)的底端，所述转板(4)设置有两组，两组所述转板(4)的另一端中部开设有圆孔，且圆孔内活动设置有转动轴d(441)，所述转动轴d(441)的顶端固定有转动齿c(44)，其所述转动齿c(44)的一通过皮带c(421)与驱动电机c(42)的底端输出端固定连接，所述转动轴d(441)的上下两端均设置有连接杆d(442)，每组所述连接杆d(442)与夹板(46)卡设固定，两组所述夹板(46)之间设置有臂板(5)，所述臂板(5)的中部底端固定有驱动电机d(51)，所述驱动电机d(51)的顶端输出端通过皮带d(511)与转动齿d(61)传动连接，所述转动齿d(61)的底端与电动推杆(6)固定连接，所述电动推杆(6)的底端与ct装置(7)固定连接。2.根据权利要求1所述的一种骨科手术机器人辅助定位系统，其特征在于：所述转动齿b(41)的中部设置有转动轴c(43)，所述转动轴c(43)的上下两侧均固定有连接杆c(431)，每组所述连接杆c(431)与转板(4)中开设的连接孔c(45)卡设固定。3.根据权利要求1所述的一种骨科手术机器人辅助定位系统，其特征在于：两侧所述夹板(46)与臂板(5)之间通过定位螺杆(47)连接固定，且每组所述夹板(46)均为带有圆角的三角结构，且每组所述夹板(46)的尖端开设有多组定位孔(461)，另一端开设有圆孔，且在圆孔内横向贯穿开设有连接孔d(462)。4.根据权利要求1所述的一种骨科手术机器人辅助定位系统，其特征在于：所述安装台(3)的中部贯穿有螺纹孔结构，且螺纹孔结构与丝杆(11)啮合，且所述安装台(3)为双层结构，且在其末端为圆角结构。5.根据权利要求1所述的一种骨科手术机器人辅助定位系统，其特征在于：所述转动齿d(61)贯穿臂板(5)，且所述电动推杆(6)的一端与外接电源电性连接。6.根据权利要求1所述的一种骨科手术机器人辅助定位系统，其特征在于：所述驱动电机a(12)、驱动电机b(31)、驱动电机c(42)和驱动电机d(51)均为平面转动驱动结构，且所述驱动电机d(51)为倒置安装结构。7.根据权利要求6所述的一种骨科手术机器人辅助定位系统，其特征在于：所述臂板(5)的中部开设有两组定位槽结构，所述驱动电机d(51)通过固定螺栓与定位槽安装固定，且所述定位槽的尺寸大于驱动电机d(51)的尺寸。8.根据权利要求1所述的一种骨科手术机器人辅助定位系统，其特征在于：两组所述转板(4)之间通过连接板和定位螺杆(47)连接一体。9.本发明还提供一种骨科手术机器人辅助定位方法，应用于如权利要求1-8所述的一种骨科手术机器人辅助定位系统，其特征在于，步骤如下其特征在于：医护人员可首先将本装置移动至指定位置，之后，调整高度，通过驱动电机a调整转板和臂板的高度，通过驱动电机b驱动皮带b驱动转动齿b调整两组转板的角度，而在转板转动至需要角度之后，通过其上的驱动电机c和底端的皮带c带动转动轴c，进而带动臂板进行偏转至指定需要的角度，气动推杆可受外接结构的驱动，将底端的ct装置推送至指定位置，最后通过驱动电机d带动电动推杆和ct装置旋转至角度，，从而调节所述ct装置的拍摄角度，使得所述ct装置能够更加全
面的拍摄手术台上的病人的x光图像，从而获取病人的三维姿态信息，完成对手术机器人的导航和定位功能。10.根据权利要求9所述的一种骨科手术机器人辅助定位方法，其特征在于：在进行调试之前，可通过定位槽结构调整驱动电机d(51)的位置，实现安装固定。

技术总结
本发明公开了一种骨科手术机器人辅助定位系统，包括两组安装板，两组安装板之间设置有两组滑杆和丝杆，丝杆的顶端与驱动电机A，丝杆上套设有安装台，安装台的顶端固定有驱动电机B，驱动电机B的底端与转动齿B通过皮带B传动连接，转动齿B的顶端依次贯穿安装台和转板，固定在转板的底端，转板设置有两组，两组转板的另一端中部开设有圆孔，由于臂板内设置的较为绵密的齿结构，所以可进行较为精准而细致的移动，配合CT装置顶端的电动推杆，可实现调整与患者的位置远近的作用，而顶端设置的驱动电机D结构，可实现底端的电动推杆和CT装置的水平转动，从而获取病人的三维姿态信息，完成对手术机器人的导航和定位功能。术机器人的导航和定位功能。术机器人的导航和定位功能。


技术研发人员：黄兴锐 王建华 周欢欢 蒋元斌 钱心英 徐浩 王健生 史浩 李豪
受保护的技术使用者：苏州市吴江区中医医院（苏州市吴江区第二人民医院）
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/8/9