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1、(10)申请公布号 CN 103654959 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103654959 A (21)申请号 201310493240.5 (22)申请日 2013.10.18 A61B 19/00(2006.01) A61B 17/56(2006.01) (71)申请人 江苏艾迪尔医疗科技股份有限公司 地址 215626 江苏省苏州市张家港市锦丰工 业园区东区江苏艾迪尔医疗科技股份 有限公司 (72)发明人 李建祥 (74)专利代理机构 北京世誉鑫诚专利代理事务 所 ( 普通合伙 ) 11368 代理人 孙国栋 (54) 发明名称 一种利用智能辅助设备进行骨科手术。
2、的方法 (57) 摘要 本发明提供了一种利用智能辅助设备进行骨 科手术的方法， 所述方法包括以下步骤 ： 设计用 于辅助骨科手术的机器人 ； 将外科手术器械通过 器械适配器夹持到机器人的机械臂上 ； 在手术导 航系统的引导下， 将手术器械的精确定位提供给 手术医生。 手术医生控制手术机器人， 通过机器人 机械臂的驱动手术器械， 完成各种外科手术 ； 其 中， 所述机器人由横向移动组件 (1)、 减速器组件 (2)、 上下移动组件 (3)、 小臂组件 (4)、 腕部组件 (5) 和 3D 鼠标 (6) 组成。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 7 页 (19)中华。
3、人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103654959 A CN 103654959 A 1/2 页 2 1. 一种利用智能辅助设备进行骨科手术的方法， 其特征在于， 所述方法包括以下步 骤 ： 设计用于辅助骨科手术的机器人 ； 将外科手术器械通过器械适配器夹持到机器人的机械臂上 ； 在手术导航系统的引导 下， 将手术器械的精确定位提供给手术医生 ； 手术医生控制手术机器人， 通过机器人机械臂的驱动手术器械， 完成各种外科手术 ； 其中， 所述机器人由横向移动组件 (1)、 减速器组件 (2)、 上下移动组件 (3)、。
4、 小臂组件 (4)、 腕部组件 (5) 和 3D 鼠标 (6) 组成。 2. 根据权利要求 1 所述的利用智能辅助设备进行骨科手术的方法， 其特征在于， 所述 设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤具体包括以下步骤 ： 将 3D 鼠标 (6) 安装在小臂组件 (4) 的小臂壳体 (401) 的上 ； 将减速器组件 (2) 的机座 (207) 与横向移动组件 (1) 的旋转法兰 (101) 通过螺钉连 接 ； 将上下移动组件 (3) 的安装底座 (305) 与减速器组件 (2) 的接口 (202) 通过两个锁杆 (210) 连接 ； 将小臂组件 (4) 的滑槽 (402) 与上下移动组件 (3) 的。
5、 C 滑槽 (301) 连接， 且在滑动槽 (316) 内滑动 ； 将腕部组件 (5) 的腕部法兰 (501) 与小臂组件 (4) 的减速器的输出轴 (408) 通过键连 接。 3. 根据权利要求 2 所述的利用智能辅助设备进行骨科手术的方法， 其特征在于， 所述 设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 在横向移动组件 (1) 的导轨 (104) 的底部安装齿条 (105) ； 在导轨 (104) 的中间设置走线槽 (107) ； 将导轨 (104) 的一端通过转轴 (102) 与旋转法兰 (101) 的一端连接， 将导轨 (104) 的 另一端穿过连接座 (130) 的通孔 (。
6、136)， 且滑动连接在连接座 (130) 上。 4. 根据权利要求 3 所述的利用智能辅助设备进行骨科手术的方法， 其特征在于， 所述 设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 在连接座 (130) 在横向方向上设有通孔 (136) ； 在连接座 (130) 的右面板 (135) 的四周安装 A 横向转轴 (131)、 B 横向转轴 (132)、 C 横 向转轴 (133)、 D 横向转轴 (134) ； 在连接座 (130) 的上面板 (145) 的四周安装 A 纵向转轴 (141)、 B 纵向转轴 (142)、 C 纵 向转轴 (143)、 D 纵向转轴 (144) ； 连接。
7、座 (130) 的左端为连接端 (137) ； 在连接座 (130) 的下面板 (155) 的中心设置圆孔 (151)， 圆孔 (151) 内安装有齿轮， 齿 轮与 A 电机的输出轴连接， A 电机安装在下面板 (155) 上 ； 下面板 (155) 的两侧分别开设 A 凹槽 (152)、 B 凹槽 (153)， A 凹槽 (152) 内放置有 A 滚 轮， B 凹槽 (153) 内放置有 B 滚轮， A 滚轮套接在 C 横向转轴 (133) 上， B 滚轮套接在 B 横向 转轴 (132) 上 ； 5. 根据权利要求 4 所述的利用智能辅助设备进行骨科手术的方法， 其特征在于， 所述 设计用。
8、于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 权 利 要 求 书 CN 103654959 A 2 2/2 页 3 在减速器组件(2)的机座(207)内安装蜗轮(205)、 蜗杆(206)， 蜗轮(205)通过A球轴 承 (213)、 B 球轴承 (214) 与机座 (207) 连接， 蜗轮 (205) 的一端设有蜗轮端盖 (204)， 蜗轮 (205) 的另一端通过螺钉与接口 (202) 连接， 接口 (202) 的两端分别设有两个锁杆 (210)， 机座 (207) 的斜面 (215) 上开有调节槽 (212) ； B 电机 (203) 的输出轴与蜗杆 (206) 的一端 连接， 蜗杆 。
9、(206) 的另一端安装在平面轴承 (201) 的中心孔内， 平面轴承 (201) 通过螺钉与 B 压板 (209) 连接， 平面轴承 (201) 顶紧在蜗杆端盖 (208) 上， 蜗杆端盖 (20)8 通过螺钉安 装在机座 (207) 的内壁上。 6. 根据权利要求 5 所述的利用智能辅助设备进行骨科手术的方法， 其特征在于， 所述 设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 在上下移动组件 (3) 的壳体 (307) 的正面板上开设滑动槽 (316) ； 将 C 电机 (315) 安装在壳体 (307) 上端， 且 C 电机 (315) 的输出轴穿过壳体上设有的 孔后与联轴器 (。
10、309) 一端连接， 联轴器 (309) 另一端与丝杠 (313) 一端连接， 丝杠 (313) 另 一端穿过滑块螺母 (304) 后与轴承配合安装在壳体 (307) 下端 ； 在壳体 (307) 的后面板的内壁安装导轨底座 (308)， 在导轨底座 (308) 上安装直线导 轨， 在直线导轨上安装滑块螺母 (304)， 滑块螺母 (304) 另一端面与导轨法兰 (303) 一端连 接， 导轨法兰 (303) 另一端上安装有 A 底座 (302)， A 底座 (302) 上设有 C 滑槽 (301)。 7. 根据权利要求 6 所述的利用智能辅助设备进行骨科手术的方法， 其特征在于， 所述 设计。
11、用于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 将小臂组件 (4) 的 D 滑槽 (402) 安装在 D 壳体 (401) 的左端面上， D 壳体 (401) 内设 有隔板 (404)， 隔板 (404) 上安装有 D 电机 (406)， D 电机 (406) 的输出轴与联轴器 (405) 连 接， 联轴器 (405) 的另一端与减速器 (407) 的一端连接， 减速器 (407) 的输出轴 (408) 与腕 部组件 (5) 的腕部法兰 (501) 连接， D 壳体 (401) 的上部设有挡板 (403)。 8. 根据权利要求 7 所述的利用智能辅助设备进行骨科手术的方法， 其特征在于， 所。
12、述 设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 将腕部组件 (5) 的 E 电机 (512) 与电机法兰 (511) 连接 ； 将电机法兰 (511) 安装在 E 壳体 (502) 的右侧板上 ； 将 E 壳体 (502) 的右侧板外壁与腕部法兰 (501) 连接， E 壳体 (502) 的右半部用于安 装 E 电机 (512) 部位上加盖有 E 挡板 (515)， E 电机 (512) 的输出轴与丝杠 (504) 的一端连 接， 丝杠 (504) 的另一端穿过拨块 (503) 后安装在左侧板 (516) 上 ； 在拨块 (503) 的纵向中心设置 E 滑槽 (513)， E 滑槽 。
13、(513) 的上端部开有的圆孔内安装 有销轴 (508)， 拨块 (503) 的 E 滑槽 (513) 内通过安装一沉头螺钉 (514) 实现拨块 (503) 与 丝杆 (504) 连接， 拨块 (503) 的正面凹槽内压盖有压板 (509) 后与导向块 (507) 连接， 导向 块 (507) 的中心设有定位孔 (506)。 权 利 要 求 书 CN 103654959 A 3 1/6 页 4 一种利用智能辅助设备进行骨科手术的方法 技术领域 0001 本发明涉及骨科医疗器械技术领域， 特别是一种利用智能辅助设备进行骨科手术 的方法。 背景技术 0002 目前， 骨科手术的治疗已经从传统的闭。
14、合整复转向微创外科手术治疗， 空心钉固 定术、 髓内钉内固定术作为几种典型的微创手术正逐渐成为治疗骨折的首选术式。比如手 术过程中将髓内钉植入折骨的骨髓腔内， 在近端和远端分别用螺钉锁定， 起到固定骨折的 作用， 这种微创手术对于患者的损伤较小、 固定效果好、 有利于患者术后的恢复。这种微创 手术要求在闭合状态下完成髓内钉的锁定， 对于近端孔的锁定可以借助于机械瞄准器 ( 髓 内钉厂商提供 ) 完成 ； 而远端孔由于距离入点较远， 并且髓内钉在插入骨髓腔后会有一定 的形变， 因此远端孔的锁定一直都是开展这一手术的难点。传统的手术中医生只有借助于 C 型臂 X 光的透视， 来完成髓内钉远端锁定，。
15、 不仅患者和医务人员需要长时间的暴露在 X 光 辐射下， 而且对于医生的经验和技巧有较高的要求。 发明内容 0003 为此， 本发明提出一种利用智能辅助设备进行骨科手术的方法， 可充分地消除由 于现有技术的限制和缺陷导致的一个或多个问题。 0004 本发明另外的优点、 目的和特性， 一部分将在下面的说明书中得到阐明， 而另一部 分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本发明的实施中 学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获 得本发 明目的和优点。 0005 本发明提供了一种利用智能辅助设备进行骨科手术的方法， 其特征在于， 所述方 法包括以下。
16、步骤 ： 0006 设计用于辅助骨科手术的机器人 ； 0007 将外科手术器械通过器械适配器夹持到机器人的机械臂上 ； 0008 在手术导航系统的引导下， 将手术器械的精确定位提供给手术医生。 0009 手术医生控制手术机器人， 通过机器人机械臂的驱动手术器械， 完成各种外科手 术 ； 0010 其中， 所述机器人由横向移动组件 (1)、 减速器组件 (2)、 上下移动组件 (3)、 小臂 组件 (4)、 腕部组件 (5) 和 3D 鼠标 (6) 组成。 0011 优选的， 所述设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤具体包括以下步骤 ： 0012 将 3D 鼠标 (6) 安装在小臂组件 (4) 的。
17、小臂壳体 (401) 的上 ； 0013 将减速器组件 (2) 的机座 (207) 与横向移动组件 (1) 的旋转法兰 (101) 通过螺钉 连接 ； 0014 将上下移动组件 (3) 的安装底座 (305) 与减速器组件 (2) 的接口 (202) 通过两个 说 明 书 CN 103654959 A 4 2/6 页 5 锁杆 (210) 连接 ； 0015 将小臂组件 (4) 的滑槽 (402) 与上下移动组件 (3) 的 C 滑槽 (301) 连接， 且在滑 动槽 (316) 内滑动 ； 0016 将腕部组件 (5) 的腕部法兰 (501) 与小臂组件 (4) 的减速器的输出轴 (408)。
18、 通过 键连接。 0017 优选的， 所述设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 0018 在横向移动组件 (1) 的导轨 (104) 的底部安装齿条 (105) ； 0019 在导轨 (104) 的中间设置走线槽 (107) ； 0020 将导轨(104)的一端通过转轴(102)与旋转法兰(101)的一端连接， 将导轨(104) 的另一端穿过连接座 (130) 的通孔 (136)， 且滑动连接在连接座 (130) 上。 0021 优选的， 所述设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 0022 在连接座 (130) 在横向方向上设有通孔 (136) ； 0023 在。
19、连接座(130)的右面板(135)的四周安装A横向转轴(131)、 B横向转轴(132)、 C 横向转轴 (133)、 D 横向转轴 (134) ； 0024 在连接座(130)的上面板(145)的四周安装A纵向转轴(141)、 B纵向转轴(142)、 C 纵向转轴 (143)、 D 纵向转轴 (144) ； 连接座 (130) 的左端为连接端 (137) ； 0025 在连接座 (130) 的下面板 (155) 的中心设置圆孔 (151)， 圆孔 (151) 内安装有齿 轮， 齿轮与 A 电机的输出轴连接， A 电机安装在下面板 (155) 上 ； 0026 下面板 (155) 的两侧分别开。
20、设 A 凹槽 (152)、 B 凹槽 (153)， A 凹槽 (152) 内放置有 A 滚轮， B 凹槽 (153) 内放置有 B 滚轮， A 滚轮套接在 C 横向转轴 (133) 上， B 滚轮套接在 B 横向转轴 (132) 上 ； 0027 优选的， 所述设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 0028 在减速器组件(2)的机座(207)内安装蜗轮(205)、 蜗杆(206)， 蜗轮(205)通过A 球轴承 (213)、 B 球轴承 (214) 与机座 (207) 连接， 蜗轮 (205) 的一端设有蜗轮端盖 (204)， 蜗轮 (205) 的另一端通过螺钉与接口 (202。
21、) 连接， 接口 (202) 的两端分别设有两个锁杆 (210)， 机座 (207) 的斜面 (215) 上开有调节槽 (212) ； B 电机 (203) 的输出轴与蜗杆 (206) 的一端连接， 蜗杆 (206) 的另一端安装在平面轴承 (201) 的中心孔内， 平面轴承 (201) 通过 螺钉与 B 压板 (209) 连接， 平面轴承 (201) 顶紧在蜗杆端盖 (208) 上， 蜗杆端盖 (20)8 通过 螺钉安装在机座 (207) 的内壁上。 0029 优选的， 所述设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 0030 在上下移动组件 (3) 的壳体 (307) 的正面板上。
22、开设滑动槽 (316) ； 0031 将C电机(315)安装在壳体(307)上端， 且C电机(315)的输出轴穿过壳体上设有 的孔后与联轴器 (309) 一端连接， 联轴器 (309) 另一端与丝杠 (313) 一端连接， 丝杠 (313) 另一端穿过滑块螺母 (304) 后与轴承配合安装在壳体 (307) 下端 ； 0032 在壳体(307)的后面板的内壁安装导轨底座(308)， 在导轨底座(308)上安装直线 导轨， 在直线导轨上安装滑块螺母 (304)， 滑块螺母 (304) 另一端面与导轨法兰 (303) 一端 连接， 导轨法兰 (303) 另一端上安装有 A 底座 (302)， A 。
23、底座 (302) 上设有 C 滑槽 (301)。 0033 优选的， 所述设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 0034 将小臂组件 (4) 的 D 滑槽 (402) 安装在 D 壳体 (401) 的左端面上， D 壳体 (401) 内 说 明 书 CN 103654959 A 5 3/6 页 6 设有隔板 (404)， 隔板 (404) 上安装有 D 电机 (406)， D 电机 (406) 的输出轴与联轴器 (405) 连接， 联轴器 (405) 的另一端与减速器 (407) 的一端连接， 减速器 (407) 的输出轴 (408) 与 腕部组件 (5) 的腕部法兰 (501。
24、) 连接， D 壳体 (401) 的上部设有挡板 (403)。 0035 优选的， 所述设计用于辅助骨科手术的机器人的步骤还包括以下步骤 ： 0036 将腕部组件 (5) 的 E 电机 (512) 与电机法兰 (511) 连接 ； 0037 将电机法兰 (511) 安装在 E 壳体 (502) 的右侧板上 ； 0038 将 E 壳体 (502) 的右侧板外壁与腕部法兰 (501) 连接， E 壳体 (502) 的右半部用 于安装 E 电机 (512) 部位上加盖有 E 挡板 (515)， E 电机 (512) 的输出轴与丝杠 (504) 的一 端连接， 丝杠 (504) 的另一端穿过拨块 (5。
25、03) 后安装在左侧板 (516) 上 ； 0039 在拨块 (503) 的纵向中心设置 E 滑槽 (513)， E 滑槽 (513) 的上端部开有的圆孔 内安装有销轴 (508)， 拨块 (503) 的 E 滑槽 (513) 内通过安装一沉头螺钉 (514) 实现拨块 (503)与丝杆(504)连接， 拨块(503)的正面凹槽内压盖有压板(509)后与导向块(507)连 接， 导向块 (507) 的中心设有定位孔 (506)。 0040 本发明简单实用， 可以有效提高手术的效率， 安全性强。 附图说明 0041 图 1 为根据本发明实施例的、 利用智能辅助设备进行骨科手术的方法的流程图。 0。
26、042 图 2 是本发明微创骨科机器人的外部结构图。 0043 图 3 是本发明连接座的外部结构图。 0044 图 4 是连接座下面板的结构图。 0045 图 5 是旋转法兰与导轨的装配示意图。 0046 图 6 是本发明减速器组件的仰视图。 0047 图 7 是图 6 的 A-A 视图。 0048 图 8 是本发明减速器组件的俯视图。 0049 图 9 是图 8 的 B-B 视图。 0050 图 10 是本发明上下移动组件的剖面图。 0051 图 11 是图 10 的 A-A 视图。 0052 图 12 是本发明小臂组件的剖面图。 0053 图 13 是本发明腕部组件的外部结构图。 0054。
27、 图 14 是图 6 的 A-A 视图。 0055 图 15 是无导向块、 挡板时的腕部组件的外部结构图。 具体实施方式 0056 下面将结合附图对本发明所述的具体实施方式作进一步说明。 0057 如图 1 所示， 一种利用智能辅助设备进行骨科手术的方法， 其特征在于， 所述方法 包括以下步骤 ： 0058 设计用于辅助骨科手术的机器人 ； 0059 说 明 书 CN 103654959 A 6 4/6 页 7 0060 在手术导航系统的引导下， 将手术器械的精确定位提供给手术医生。 0061 手术医生控制手术机器人， 通过机器人机械臂的驱动手术器械， 完成各种外科手 术。 0062 请参见图。
28、 2 所示， 本发明是一种基于 3D 鼠标操作的微创骨科手术机器人， 是一种 适用于下半部身体骨折复位和创伤手术的医疗器械。由横向移动组件 1、 减速器组件 2、 上 下移动组件 3、 小臂组件 4、 腕部组件 5 和 3D 鼠标 6 组成 ； 3D 鼠标 6 安装在小臂组件 4 的小 臂壳体 401 的上， 减速器组件 2 的机座 207 与横向移动组件 1 的旋转法兰 101 通过螺钉连 接， 上下移动组件 3 的安装底座 305 与减速器组件 2 的接口 202 通过两个锁杆 210 连接， 小 臂组件 4 的滑槽 402 与上下移动组件 3 的 C 滑槽 301 连接， 且在滑动槽 3。
29、16 内滑动， 腕部组 件 5 的腕部法兰 501 与小臂组件 4 的减速器的输出轴 408 通过键连接。本发明主要包括的 五个部分组成， 每个部分均采用直流电机驱动， 即 A 电机 ( 图中未示出 ) 驱动横向移动组件 1， B 电机驱动减速器组件 2， C 电机驱动上下移动组件 3， D 电机驱动小臂组件 4， E 电机驱动 腕部组件 5。 0063 下面将对本发明的每个组件的机械结构进行详细说明 ： 0064 横向移动组件 1 ： 参见图 9 所示， 导轨 104 的底部安装有齿条 105， 导轨 104 的中 间设有走线槽 107( 走线槽 107 用于放置横向移动组件 1 和减速器组。
30、件 2 所需的驱动线、 电 源线 )， 导轨 104 的一端通过转轴 102 与旋转法兰 101 的一端 ( 旋转法兰 101 的另一端面 上安装有减速器组件 2 的机座 207 连接， 导轨 104 的另一端穿过连接座 130 的通孔 136， 且 滑动连接在连接座 130 上。在进行手术时， 通过定位销 103 使旋转法兰 101 与导轨 104 平 行 ； 当结束手术时， 通过取下定位销 103， 使销钉安装在销孔 106 中实现收起减速器组件 2、 上下移动组件 3、 小臂组件 4 和腕部组件 5。参见图 2、 图 11 所示， 连接座 130 在横向方向 上设有通孔 136， 连接座。
31、 130 的右面板 135 的四周安装有 A 横向转轴 131、 B 横向转轴 132、 C 横向转轴 133、 D 横向转轴 134 ； 连接座 130 的上面板 145 的四周安装有 A 纵向转轴 141、 B 纵向转轴 142、 C 纵向转轴 143、 D 纵向转轴 144 ； 连接座 130 的左端为连接端 137， 用于实现 本发明的连接座 130 与手术床固定连接 ； 连接座 130 的下面板 155 的中心设有圆孔 151， 圆 孔 151 内安装有齿轮 ( 在电机的作用下， 用于驱动齿条 105 在横向方向上往复运动 )， 齿轮 与横向移动组件电机的输出轴连接， 横向移动组件电。
32、机 (A 电机 ) 安装在下面板 155 上， 即 将螺钉穿过横向移动组件电机上的安装板、 以及下面板 155 上的螺纹孔 154 实现横向移动 组件电机与下面板 155 的固定 ； 下面板 155 的两侧分别开有 A 凹槽 152、 B 凹槽 153， A 凹槽 152 内放置有 A 滚轮， B 凹槽 153 内放置有 B 滚轮， A 滚轮套接在 C 横向转轴 133 上， B 滚轮 套接在 B 横向转轴 132 上。在本发明中， 四个纵向转轴 (A 纵向转轴 141、 B 纵向转轴 142、 C 纵向转轴 143、 D 纵向转轴 144) 和四个横向转轴 (A 横向转轴 131、 B 横向。
33、转轴 132、 C 横向 转轴 133、 D 横向转轴 134) 可以使导轨 104 在连接座 130 中无间隙的滑动， 提高了直线运动 的精度。 0065 减速器组件2 ： 参见图11、 图11A、 图11B、 图11C所示， 机座207内安装有蜗轮205、 蜗杆 206， 蜗轮 205 通过 A 球轴承 213、 B 球轴承 214 与机座 207 连接， 蜗轮 205 的一端设有 蜗轮端盖 204， 蜗轮 205 的另一端通过螺钉与接口 202 连接， 接口 202 的两端分别设有两个 锁杆 210， 锁杆 210 用于实现减速器组件 2 与下上移动组件 3 之间的连接， 机座 207 。
34、的斜面 说 明 书 CN 103654959 A 7 5/6 页 8 215 上开有调节槽 212， 调节槽 212 通过张紧螺钉 211 调节蜗轮 205 与蜗杆 206 之间的配合 精度 ； B 电机 203 的输出轴与蜗杆 206 的一端连接， 蜗杆 206 的另一端安装在平面轴承 201 的中心孔内， 平面轴承 201 通过螺钉与 B 压板 209 连接， 平面轴承 201 顶紧在蜗杆端盖 208 上， 蜗杆端盖 208 通过螺钉安装在机座 207 的内壁上。在本发明中， 采用 B 电机 203 驱动蜗 杆206转动的同时带动蜗轮205 转动， 从而实现蜗轮205的减速旋转， 解决了上。
35、下移动组件 3、 小臂组件 4、 腕部组件 5 可以沿蜗杆 206 的轴心转动。 0066 上下移动组件 3 ： 参见图 9、 图 9A 所示， 壳体 307 的正面板上开有滑动槽 316， 滑动 槽 316 用于小臂组件 4 的一端在槽内上下滑动， C 电机 315 安装在壳体 307 上端， 且 C 电机 315 的输出轴穿过壳体上设有的孔后与联轴器 309 一端连接， 联轴器 309 另一端与丝杠 313 一端连接， 丝杠 313 另一端穿过滑块螺母 304 后与轴承配合安装在壳体 307 下端， 壳体 307 的后面板的内壁安装有导轨底座 308， 导轨底座 308 上安装有直线导轨，。
36、 直线导轨上安装有 滑块螺母 304， 滑块螺母 304 与导轨法兰 303 一端连接， 导轨法兰 303 另一端上安装有 A 底 座 302， A 底座 302 上设有 C 滑槽 301。 0067 小臂组件 4 ： 参见图 11 所示， D 滑槽 402 安装在 D 壳体 401 的左端面上， D 壳体 401 内设有隔板 404， 隔板 404 上安装有 D 电机 406， D 电机 406 的输出轴与联轴器 405 连接， 联 轴器 405 的另一端与减速器 407 的一端连接， 减速器 407 的输出轴 408 与腕部组件 5 的腕 部法兰 501 连接， D 壳体 401 的上部设。
37、有挡板 403。D 滑槽 402 与 C 滑槽 301 配合完成小臂 组件 4 与上下移动组件 3 的对接。 0068 腕部组件 5 ： 参见图 12、 图 12A、 图 12B 所示， E 电机 512 与电机法兰 511 连接， 电机 法兰 511 安装在 E 壳体 502 的右侧板上， E 壳体 502 的右侧板外壁与腕部法兰 501 连接， E 壳体 502 的右半部用于安装 E 电机 512 部位上加盖有 E 挡板 515， E 电机 512 的输出轴与丝 杠 504 的一端连接， 丝杠 504 的另一端穿过拨块 503 后安装在左侧板 516 上， ( 参见图 12B 所示 ) 拨。
38、块 503 的纵向中心设有 E 滑槽 513， E 滑槽 513 的上端部开有的圆孔内安装有销轴 508， 销轴 508 的设计有利于拨块 503 绕此销轴 508 转动， 拨块 503 的 E 滑槽 513 内通过安 装一沉头螺钉 514 实现拨块 503 与丝杆 504 连接， 拨块 503 的正面凹槽内压盖有压板 509 后与导向块 507 连接， 导向块 507 的中心设有定位孔 506。 0069 本发明微创骨科手术机器人采用 3D 鼠标 6 进行操作的控制系统能够实现被动约 束 的控制方式， 即操作 3D 鼠标 6 就能控制机器人达到手术区域 ； 也可以实现主动控制的 方式， 此时。
39、3D鼠标6起着一种安全保障的作用， 即在该种模式下， 医生可以让机器人自动控 制， 但在机器人运动出现超速、 跨越工作轨迹等问题的情况下， 医生可以操作 3D 鼠标 6， 使 其停止或者按照被动方式进行运动。 0070 本发明微创骨科手术机器人按照关节划分可以有水平运动关节 ( 横向移动组件 1)、 转向运动关节 ( 减速器组件 2)、 平面旋转运动关节 ( 上下移动组件 3)、 垂直运动关节 ( 小臂组件 4)、 旋转运动关节 ( 腕部组件 5)。横向移动组件 1 采用齿轮齿条 105 传动， 小臂 组件 4 的上下移动采用直线导轨、 滑块实现垂直方向上的上下运动。 0071 本发明的微创骨。
40、科手术机器人的横向移动组件 1 采用齿轮齿条 105 结构， 运行行 程长， 可以有很大的工作空间， 能在相对较长的手术床范围内运动并经确定位， 并且第一关 节与手术床本体之间采用方孔配合进行连接， 便于拆卸。 0072 本发明的微创骨科手术机器人为了保障机器人运动过程中的安全性和便于医生 说 明 书 CN 103654959 A 8 6/6 页 9 的操控， 在小臂组件 4 的 D 壳体 401 上安装了一个六自由度的 3D 鼠标 6 来实现安全操控系 统， 医生可以通过该手柄， 操纵机器人的运动轨迹， 完成机器人的粗定位和导航， 避免由机 器人的自动轨迹规划所可能造成的人机干涉问题。 00。
41、73 本发明公开了一种基于 3D 鼠标操作的微创骨科手术机器人， 该机器人是针对骨 科手术的临床需求和手术环境， 按照骨科手术过程中的高安全性要求， 以实用性和适用性 为基本的出发点， 采用主动约束规划思想， 设计了结构化、 模块化的骨科手术机器人。本发 明综合利用了机械设计、 机构学、 机器人学、 自动控制、 计算机技术、 电子技术、 通信技术等 多门学科技术， 解决了微创骨科手术中路径导航和精确定位的问题。该机器人既为微创骨 科手术提供了稳定可靠的手术导航方法， 又能简单的拆卸和组装， 并且具有控制安全、 结构 紧凑、 操作简便等优点， 适合在我国的国情下进行临床应用的推广。 0074 以。
42、上内容仅为本发明的较佳实施例， 对于本领域的普通技术人员， 依据本发明的 思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 本说明书内容不应理解为对本发明 的限制。 说 明 书 CN 103654959 A 9 1/7 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103654959 A 10 2/7 页 11 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103654959 A 11 3/7 页 12 图 6 图 7 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 103654959 A 12 4/7 页 13 图 10 图 11 说 明 书 附 图 CN 103654959 A 13 5/7 页 14 图 12 说 明 书 附 图 CN 103654959 A 14 6/7 页 15 图 13 图 14 说 明 书 附 图 CN 103654959 A 15 7/7 页 16 图 15 说 明 书 附 图 CN 103654959 A 16 。