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专利号: 2019107508224
申请人: 重庆文理学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种全膝关节置换手术辅助机器人,其特征在于,包括:

具有七个关节的皮肤肌肉组织翻夹机械臂,用于打开切口处皮肤肌肉组织,包括对称设置的左侧皮肤肌肉组织翻夹机械臂(4)和右侧皮肤肌肉组织翻夹机械臂(11);

具有七个关节的手术机械臂(7),用于全膝关节置换手术中的皮肤切开、膝盖骨立体切削造型、膝盖骨连接处钻孔和手术中电刀止血;

腿部支撑夹紧机械臂,用于手术中大腿与小腿的固定,包括结构相同、相对设置的小腿支撑夹紧机械臂(3)和大腿支撑夹紧机械臂(10);

立体视觉与光源机械臂(9),设置有双目摄像头及补充光源组件,用于术中视觉识别;

支架立柱(2),用于支撑机器人,支架立柱(2)包括两个,两个支架立柱(2)之间设置有支架连接板(5)和支架盖板(6),支架连接板(5)用于固定左侧皮肤肌肉组织翻夹机械臂(4)、右侧皮肤肌肉组织翻夹机械臂(11)、手术机械臂(7)、小腿支撑夹紧机械臂(3)、大腿支撑夹紧机械臂(10)和立体视觉与光源机械臂(9);左侧皮肤肌肉组织翻夹机械臂(4)与右侧皮肤肌肉组织翻夹机械臂(11)设置在支架立柱(2)的一侧,对称分布于腿部支撑夹紧机械臂的两边,手术机械臂(7)设置在支架立柱(2)的另一侧,支架盖板(6)上设置有顶灯(8),立体视觉与光源机械臂(9)位于顶灯(8)的下方。

2.根据权利要求1所述的全膝关节置换手术辅助机器人,其特征在于,皮肤肌肉组织翻夹机械臂包括第四皮肤肌肉组织翻夹机臂连杆(4-14),第四皮肤肌肉组织翻夹机臂连杆(4-14)的上端通过第五皮肤肌肉组织翻夹机臂舵机(4-15)与支架连接板(5)连接,下端通过第四皮肤肌肉组织翻夹机臂舵机(4-13)与第三皮肤肌肉组织翻夹机臂连杆(4-12)的后端连接,第三皮肤肌肉组织翻夹机臂连杆(4-12)的前端通过第三皮肤肌肉组织翻夹机臂舵机(4-11)与第二皮肤肌肉组织翻夹机臂连杆(4-10)的后端连接,第二皮肤肌肉组织翻夹机臂连杆(4-10)的前端通过第二皮肤肌肉组织翻夹机臂舵机(4-8)与第一皮肤肌肉组织夹紧组件连杆(4-6)的后端连接,第一皮肤肌肉组织夹紧组件连杆(4-6)的前端与第一皮肤肌肉组织夹紧组件旋转舵机(4-2)连接,第一皮肤肌肉组织夹紧组件旋转舵机(4-2)输出端与第一皮肤肌肉组织夹紧组件(4-1)连接;第二皮肤肌肉组织翻夹机臂连杆(4-10)下侧中部与第一皮肤肌肉组织翻夹机臂连杆(4-9)的上端连接,第一皮肤肌肉组织翻夹机臂连杆(4-9)的底端通过第一皮肤肌肉组织翻夹机臂舵机(4-7)与第二皮肤肌肉组织夹紧组件连杆(4-

5)的后端连接,第二皮肤肌肉组织夹紧组件连杆(4-5)的前端与第二皮肤肌肉组织夹紧组件旋转舵机(4-4)连接,第二皮肤肌肉组织夹紧组件旋转舵机(4-4)的输出端与第二皮肤肌肉组织夹紧组件(4-3)连接。

3.根据权利要求2所述的全膝关节置换手术辅助机器人,其特征在于,第一皮肤肌肉组织夹紧组件(4-1)包括第一皮肤肌肉组织夹紧组件转接板(4-1-1),第一皮肤肌肉组织夹紧组件转接板(4-1-1)垂直侧面通过螺钉固定在第二皮肤肌肉组织夹紧组件旋转舵机(4-4)的输出端,转接板(4-1-1)水平侧通过第一皮肤肌肉组织夹紧组件连接螺钉(4-1-2)与第一皮肤肌肉组织夹紧组件底板(4-1-3)相连;第一皮肤肌肉组织夹紧组件底板(4-1-3)中部通过第一皮肤肌肉组织夹紧组件夹紧舵机(4-1-11)分别与对称设置的两个第一皮肤肌肉组织夹紧组件齿轮连杆(4-1-5)连接,每个第一皮肤肌肉组织夹紧组件齿轮连杆(4-1-5)另一端通过一个第二连接销钉(4-1-6)与对应的第一皮肤肌肉组织夹紧组件末端(4-1-7)的一端连接,每个第一皮肤肌肉组织夹紧组件末端(4-1-7)的中部通过第三连接销钉(4-1-9)与一个第一连接板(4-1-8)连接,每个第一连接板(4-1-8)通过第四连接销钉(4-1-10)与第一皮肤肌肉组织夹紧组件底板(4-1-3)上侧连接,从而构成连杆机构;第一皮肤肌肉组织夹紧组件底板(4-1-3)中部通过齿轮连杆分别与两个第一皮肤肌肉组织夹紧组件齿轮连杆(4-

1-5)啮合。

4.根据权利要求1所述的全膝关节置换手术辅助机器人,其特征在于,腿部支撑夹紧机械臂包括腿部立柱,腿部立柱(3-12)上端与支架连接板(5)上的腿部支撑夹紧机械臂方向舵机(3-13)连接,下端一侧通过腿部支撑联接螺钉(3-10)与腿部支撑机构连接,另一侧通过腿骨夹压组件方向舵机(3-11)与腿部夹压机构连接。

5.根据权利要求4所述的全膝关节置换手术辅助机器人,其特征在于,腿部支撑机构包括第一腿部方向舵机(3-1)、第一腿部支撑连杆(3-2)、第二腿部支撑连杆(3-3)、腿部支撑转接杆(3-4)、第二腿部方向舵机(3-5)和腿部支撑槽(3-6);

第一腿部方向舵机(3-1)上端通过螺钉与腿部立柱(3-12)侧面连接,另一端与第二腿部支撑连杆(3-3)成角度连接,第二腿部支撑连杆(3-3)的末端通过第二腿部方向舵机(3-

5)与腿部支撑转接杆(3-4)侧面连接,腿部支撑转接杆(3-4)的顶端与腿部支撑槽(3-6)的底端连接;

腿部夹压机构包括夹压组件电缸联接杆(3-9),夹压组件电缸联接杆(3-9)的一端通过腿骨夹压组件方向舵机(3-11)与腿部立柱(3-12)侧边连接,另一端连接夹压组件推动电缸(3-8)的底部,夹压组件推动电缸(3-8)的顶部与腿骨夹压组件连接。

6.根据权利要求5所述的全膝关节置换手术辅助机器人,其特征在于,腿骨夹压组件包括腿骨夹压组件转接板(3-7-18),腿骨夹压组件转接板(3-7-18)一侧中心与夹压组件推动电缸(3-8)顶部连接,另一侧上部通过腿骨压紧与双目视觉组件旋转舵机(3-7-17)与腿骨夹紧组件连接;

腿骨夹压组件转接板(3-7-18)的另一侧下部通过螺钉与腿骨夹紧组件转接板(3-7-

19)垂直侧面连接,腿骨夹紧组件转接板(3-7-19)水平侧通过腿骨夹紧组件连接螺钉(3-7-

20)与腿骨夹紧底座(3-7-27)相连;

腿骨夹紧底座(3-7-27)通过腿骨夹紧舵机(3-7-21)分别与第一腿骨夹紧齿轮杆(3-7-

32)和第二腿骨夹紧齿轮杆(3-7-33)连接,第一腿骨夹紧齿轮杆(3-7-32)和第二腿骨夹紧齿轮杆(3-7-33)对称设置,分别连接对应的第一腿骨夹紧末端(3-7-1)和第二腿骨夹紧末端(3-7-28),其中,第二腿骨夹紧齿轮杆(3-7-33)另一端通过第二腿骨夹紧连接销钉(3-7-

23)与第二腿骨夹紧末端(3-7-28)的一端连接,第二腿骨夹紧末端(3-7-28)的中部通过第三腿骨夹紧连接销钉(3-7-24)与第二腿骨夹紧连接杆(3-7-25)连接,第二腿骨夹紧连接杆(3-7-25)通过第四腿骨夹紧连接销钉(3-7-26)与腿骨夹紧底座(3-7-27)上侧连接;

腿骨夹紧组件包括腿骨压紧电缸连接板(3-7-30),腿骨压紧电缸连接板(3-7-30)一端通过腿骨压紧与双目视觉组件旋转舵机(3-7-17)与腿骨夹压组件转接板(3-7-18)连接,中间通过腿骨压紧电缸旋转舵机(3-7-16)与腿骨压紧电缸(3-7-4)联接,另一端通过第一移动光源旋转舵机(3-7-12)与双目视觉移动光源组件连接,腿骨压紧电缸(3-7-4)的另一端连接腿骨压紧末端(3-7-29);

双目视觉移动光源组件包括第一双目视觉移动光源组件转接板(3-7-34),第一双目视觉移动光源组件转接板(3-7-34)侧面通过第一移动光源旋转舵机(3-7-12)与腿骨压紧电缸连接板(3-7-30)连接;上侧通过第一双目视觉移动光源组件连接螺钉(3-7-13)与第一双目视觉移动光源组件连接板(3-7-14)后端连接,第一双目视觉移动光源组件连接板(3-7-

14)中间通过第一移动光源连接螺钉(3-7-11)与第一移动光源(3-7-9)连接,第一双目视觉移动光源组件连接板(3-7-14)前端通过第一双目视觉摄像头连接螺钉(3-7-8)与第一双目视觉摄像头(3-7-6)连接。

7.根据权利要求1所述的全膝关节置换手术辅助机器人,其特征在于,手术机械臂机构(7)包括第四手术机械臂连杆(7-8),第四手术机械臂连杆(7-8)上端通过手术机械臂组件转向舵机(7-9)与支架连接板(5)连接,下端通过第三手术机械臂舵机(7-7)与第三手术机械臂连杆(7-6)的后端连接,第三手术机械臂连杆(7-6)前端通过第二手术机械臂舵机(7-

5)与第二手术机械臂连杆(7-4)后端连接,第二手术机械臂连杆(7-4)的前端通过第一手术机械臂舵机(7-3)与第一手术机械臂连杆(7-2)的后端连接,第一手术机械臂连杆(7-2)的前端与手术末端组件(7-1)连接。

8.根据权利要求7所述的全膝关节置换手术辅助机器人,其特征在于,手术末端组件(7-1)包括手术末端组件转向舵机(7-1-17),手术末端组件转向舵机(7-1-17)上端通过螺钉与第一手术机械臂连杆(7-2)的前端连接,手术末端组件转向舵机(7-1-17)输出端与手术末端组件底座(7-1-5)中心连接,手术末端组件底座(7-1-5)底座四个伸出端分别通过舵机与腿骨切割机构、皮肤切割机构、腿骨钻孔机构、止血电刀机构连接;

腿骨切割机构包括腿骨切割连接板(7-1-3),腿骨切割连接板(7-1-3)一端通过腿骨切割部件转向舵机(7-1-4)与手术末端组件底座(7-1-5)连接,另一端通过腿骨切割驱动舵机(7-1-1)与腿骨切割锯刀(7-1-2)中心侧面连接;

皮肤切割机构包括皮肤切割连接板(7-1-14),皮肤切割连接板(7-1-14)一端通过皮肤切割部件转向舵机(7-1-13)与手术末端组件底座(7-1-5)连接,另一端通过皮肤切割驱动舵机(7-1-15)与皮肤切割锯刀(7-1-16)中心侧面连接;

腿骨钻孔机构包括腿骨钻孔连接板(7-1-10),腿骨钻孔连接板(7-1-10)一端通过腿骨钻孔部件转向舵机(7-1-9)与手术末端组件底座(7-1-5)连接,另一端垂面通过腿骨钻孔驱动舵机(7-1-12)与腿骨钻孔钻头(7-1-11)的上端连接;

止血电刀机构包括止血电刀连接板(7-1-7),止血电刀连接板(7-1-7)一端通过止血电刀部件转向舵机(7-1-6)与手术末端组件底座(7-1-5)连接,另一端垂面与止血电刀(7-1-

8)上端连接。

9.根据权利要求1所述的全膝关节置换手术辅助机器人,其特征在于,立体视觉与光源机构(9)包括立体视觉光源机臂连接板(9-12),立体视觉光源机臂连接板(9-12)后端通过螺钉与支架连接板(5)连接,立体视觉光源机臂连接板(9-12)前端通过第六立体视觉光源机臂舵机(9-13)与第一立体视觉光源机臂转接板(9-14)上端连接,第一立体视觉光源机臂转接板(9-14)侧面通过第五体视觉光源机臂舵机(9-11)与第四立体视觉光源机臂连杆(9-

10)上端连接,第四立体视觉光源机臂连杆(9-10)下端通过第四体视觉光源机臂舵机(9-9)与第三立体视觉光源机臂连杆(9-8)后端连接,第三立体视觉光源机臂连杆(9-8)前端通过第三体视觉光源机臂舵机(9-7)与第二立体视觉光源机臂连杆(9-6)后端连接,第二立体视觉光源机臂连杆(9-6)前端通过第二体视觉光源机臂舵机(9-5)与第一立体视觉光源机臂连杆(9-4)后端连接,第一立体视觉光源机臂连杆(9-4)前端通过第一立体视觉光源机臂舵机(9-3)与第二立体视觉光源机臂转接板(9-17)上端连接,第二立体视觉光源机臂转接板(9-17)下部两端通过舵机分别与第二双目视觉移动光源组(9-1)和第三双目视觉移动光源组(9-16)连接。

10.根据权利要求9所述的全膝关节置换手术辅助机器人,其特征在于,第二双目视觉移动光源组(9-1)和第三双目视觉移动光源组(9-16)均包括第二双目视觉移动光源组连接板(9-1-1),第二双目视觉移动光源组连接板(9-1-1)后端通过第二双目视觉光源组件旋转舵机(9-2)与第二立体视觉光源机臂转接板(9-17)一端连接,第二双目视觉移动光源组连接板(9-1-1)中间通过第二移动光源连接板(9-1-2)与第二移动光源(9-1-3)连接,第二双目视觉移动光源组连接板(9-1-1)前端通过第二双目视觉摄像头连接板(9-1-4)与第二双目视觉摄像头(9-1-5)连接。