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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610832181.3 (22)申请日 2016.09.19 (71)申请人 北京瑞盈健康科技有限公司 地址 100044 北京市西城区西直门外大街 凯德大厦1号楼D11-12 (72)发明人 林鸿 王军强 韩巍 (74)专利代理机构 北京五洲洋和知识产权代理 事务所(普通合伙) 11387 代理人 刘春成 (51)Int.Cl. A61B 34/37(2016.01) A61B 17/62(2006.01) A61B 17/64(2006.01) A61G 13/10(2。
2、006.01) (54)发明名称 主从式股骨干骨折复位并联机器人系统和 方法 (57)摘要 本发明提供一种主从式股骨干骨折复位并 联机器人系统和方法， 该系统包括主手操控机器 人、 中央控制器、 从手复位机器人、 映射开关、 骨 科手术床、 牵引架、 G型臂双显X光机和操作台车； 中央控制器将主手操控机器人的骨折复位操作 有条件映射传递给从手复位机器人； 映射开关开 启或关闭中央控制器的有条件映射操作； 骨科手 术床上固定有患者的股骨近端； 牵引架与骨科手 术床连接成一刚体； 从手复位机器人在中央控制 器的映射控制下， 复制主手操控机器人对患者的 骨折复位操作； G型臂双显X光机同时采集患者的。
3、 股骨干骨折处的正位X光图像和侧位X光图像。 该 方法包括术前准备和术中操作步骤。 本发明降低 术者所受X光射线伤害以及固定前稳定维持复位 状态。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 106361441 A 2017.02.01 CN 106361441 A 1.一种主从式股骨干骨折复位并联机器人系统， 其特征在于， 所述系统包括： 主手操控 机器人、 中央控制器、 从手复位机器人、 映射开关、 骨科手术床、 牵引架、 G型臂双显X光机和 操作台车； 所述主手操控机器人为手动推拉杆六自由度并联机构机器人， 用于接收并执行术者的 骨折复位操作指令； 所述中央控制器与所述主手操控机器人和所。
4、述从手复位机器人连接， 用于将所述主手 操控机器人的骨折复位操作有条件映射传递给所述从手复位机器人； 所述映射开关与所述中央控制器连接， 用于开启或关闭所述中央控制器的有条件映射 操作； 所述骨科手术床上固定有患者的股骨近端， 所述患者为股骨干骨折患者且处于屈膝姿 态； 所述牵引架与所述骨科手术床连接成一刚体； 所述从手复位机器人为电动推拉杆六自由度并联机构机器人， 所述从手复位机器人的 远端固定平台固定在所述牵引架上， 所述从手复位机器人的近端移动平台通过骨钉或骨针 固定患者的股骨远端， 用于在所述中央控制器的映射控制下， 复制所述主手操控机器人对 所述患者进行的骨折复位操作； 所述G型臂双。
5、显X光机用于同时采集患者的股骨干骨折处的正位X光图像和侧位X光图 像； 所述主手操控机器人和所述中央控制器固定在所述操作台车上； 其中， 所述骨折复位操作指令由术者根据观察到的所述正位X光图像和所述侧位X光图 像做出。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述从手复位机器人包括： 远端固定平台、 近端移动平台、 六个电动推拉杆和六对万向节； 所述远端固定平台呈圆盘状； 所述近端移动平台呈三分之二圆环状； 六个所述电动推拉杆通过六对万向节连接于所述远端固定平台和所述近端移动平台 之间， 用于在所述中央控制器的映射控制下， 执行相应动作； 一对所述万向节用于将一个电动推拉杆的两端部分别与。
6、对应的所述远端固定平台和 所述近端移动平台相连。 3.根据权利要求2所述的系统， 其特征在于， 所述中央控制器还用于直接控制所述电动 推拉杆的行程； 所述系统还包括： 分别与所述中央控制器连接的恢复按键、 伸长按键和缩短按键； 所述恢复按键用于将所述电动推拉杆由当前行程恢复到额定行程的一半； 所述伸长按键用于将所述电动推拉杆由当前行程逐渐伸长； 所述缩短按键用于将所述电动推拉杆由当前行程逐渐缩短。 4.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述主手操控机器人包括： 主手机器人静 态平台、 主手机器人动态平台、 六个手动距离传感推拉杆和六对万向节； 所述主手机器人静态平台呈圆盘状， 固定在所。
7、述操作台车上； 所述主手机器人动态平台呈圆盘状， 用于接收所述术者的骨折复位操作指令； 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 106361441 A 2 六个所述手动距离传感推拉杆位于所述主手机器人静态平台和所述主手机器人动态 平台之间； 一对所述万向节用于将一个所述手动距离传感推拉杆的两端部分别与对应的所述主 手机器人静态平台和所述主手机器人动态平台相连。 5.根据权利要求4所述的系统， 其特征在于， 所述主手操控机器人还包括： 拉伸弹簧； 所述拉伸弹簧连接于所述主手机器人静态平台和所述主手机器人动态平台之间， 且位 于所述主手机器人静态平台和所述主手机器人动态平台的周向外侧。 6.根据。
8、权利要求2或4所述的系统， 其特征在于， 所述万向节为柔性万向节。 7.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述映射开关为脚踏开关， 所述脚踏开关 设置在地面上。 8.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述系统还包括： 铅屏， 所述铅屏设置于所 述G型臂双显X光机与所述术者之间。 9.一种采用权利要求18中任一项所述的系统进行主从式股骨干骨折复位方法， 其特 征在于， 所述方法包含： 术前准备步骤和术中操作步骤； 所述术前准备步骤具体包括： 将所述主手操控机器人和所述中央控制器固定在所述操 作台车上， 将所述从手复位机器人的远端固定平台固定在所述牵引架上； 连接所述中央控 制器与。
9、所述主手操控机器人、 所述从手复位机器人和所述映射开关； 将所述牵引架和所述 骨科手术床连接成一刚体； 使股骨干骨折患者平躺于所述骨科手术床上， 将患者的股骨近 端固定在所述骨科手术床上， 并使得患者的胫骨下垂呈屈膝状； 调节所述牵引架的位置， 将 所述从手复位机器人的近端移动平台对准患者的股骨远端， 通过钢针及骨钉将股骨远端固 定在所述从手复位机器人的近端移动平台上； 移动G型臂双显X光机的G型臂的位置， 将所述 G型臂的两个发射接收器分别对准股骨干骨折处的正位及侧位； 所述术中操作步骤具体包括： 打开所述中央控制器的电源开关以及所述G型臂双显X光 机的电源开关； 观察所述G型臂双显X光机的。
10、双显示屏， 操控所述主手操控机器人的主机器 人动态平台， 实现遥操作所述从手复位机器人以进行股骨干骨折复位手术。 10.根据权利要求9所述的方法， 其特征在于， 所述近端移动平台呈三分之二圆环状， 先 将所述近端移动平台套设于屈膝的患者的股骨远端， 再通过钢针及骨钉将股骨远端固定在 所述从手复位机器人的近端移动平台。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 106361441 A 3 主从式股骨干骨折复位并联机器人系统和方法 技术领域 0001 本发明属于骨科机器人领域， 特别涉及一种主从式股骨干骨折复位并联机器人系 统和方法。 背景技术 0002 股骨干骨折是骨科临床常见的疾病。 医护人员。
11、在对此类病患进行复位治疗时， 需 要先将骨折近端加以固定， 再通过观察X图像先将断骨远端拉伸， 然后与近端断骨对齐复 位， 再加以固定。 由于股骨周边肌肉发达， 复位往往需要两至三名医生共同完成。 并且保持 复位状态进行固定也很困难。 基于髓内钉内固定的股骨干骨折复位手术治疗也是临床上广 泛采用的一种复位方法。 这种治疗手段存在着射线辐射剂量大， 使得治疗时手术医生的放 射性暴露时间长， 并且对轴向旋转骨折的复位效果不佳。 此种手术属于开放性手术， 切开伤 口创面较大。 开放性骨折复位的失血量大， 病人的伤口易于感染， 且伤口愈合的时间长。 发明内容 0003 为了解决现有技术中存在的治疗时手。
12、术医生的放射性暴露时间长的问题， 本发明 一方面提供了一种主从式股骨干骨折复位并联机器人系统， 其包括： 主手操控机器人、 中央 控制器、 从手复位机器人、 映射开关、 骨科手术床、 牵引架、 G型臂双显X光机和操作台车； 所 述主手操控机器人为手动推拉杆六自由度并联机构机器人， 用于接收并执行术者的骨折复 位操作指令； 所述中央控制器与所述主手操控机器人和所述从手复位机器人连接， 用于将 所述主手操控机器人的骨折复位操作有条件映射传递给所述从手复位机器人； 所述映射开 关与所述中央控制器连接， 用于开启或关闭所述中央控制器的有条件映射操作； 所述骨科 手术床上固定有患者的股骨近端， 所述患者。
13、为股骨干骨折患者且处于屈膝姿态； 所述牵引 架与所述骨科手术床连接成一刚体； 所述从手复位机器人为电动推拉杆六自由度并联机构 机器人， 所述从手复位机器人的远端固定平台固定在所述牵引架上， 所述从手复位机器人 的近端移动平台通过骨钉或骨针固定患者的股骨远端， 用于在所述中央控制器的映射控制 下， 复制所述主手操控机器人对所述患者进行的骨折复位操作； 所述G型臂双显X光机用于 同时采集患者的股骨干骨折处的正位X光图像和侧位X光图像； 所述主手操控机器人和所述 中央控制器固定在所述操作台车上； 其中， 所述骨折复位操作指令由术者根据观察到的所 述正位X光图像和所述侧位X光图像做出。 0004 在如。
14、上所述的系统中， 优选地， 所述从手复位机器人包括： 远端固定平台、 近端移 动平台、 六个电动推拉杆和六对万向节； 所述远端固定平台呈圆盘状； 所述近端移动平台呈 三分之二圆环状； 六个所述电动推拉杆通过六对万向节连接于所述远端固定平台和所述近 端移动平台之间， 用于在所述中央控制器的映射控制下， 执行相应动作； 一对所述万向节用 于将一个电动推拉杆的两端部分别与对应的所述远端固定平台和所述近端移动平台相连。 0005 在如上所述的系统中， 优选地， 所述中央控制器还用于直接控制所述电动推拉杆 的行程； 所述系统还包括： 分别与所述中央控制器连接的恢复按键、 伸长按键和缩短按键； 说 明 书。
15、 1/7 页 4 CN 106361441 A 4 所述恢复按键用于将所述电动推拉杆由当前行程恢复到额定行程的一半； 所述伸长按键用 于将所述电动推拉杆由当前行程逐渐伸长； 所述缩短按键用于将所述电动推拉杆由当前行 程逐渐缩短。 0006 在如上所述的系统中， 优选地， 所述主手操控机器人包括： 主手机器人静态平台、 主手机器人动态平台、 六个手动距离传感推拉杆和六对万向节； 所述主手机器人静态平台 呈圆盘状， 固定在所述操作台车上； 所述主手机器人动态平台呈圆盘状， 用于接收所述术者 的骨折复位操作指令； 六个所述手动距离传感推拉杆位于所述主手机器人静态平台和所述 主手机器人动态平台之间； 。
16、一对所述万向节用于将一个所述手动距离传感推拉杆的两端部 分别与对应的所述主手机器人静态平台和所述主手机器人动态平台相连。 0007 在如上所述的系统中， 优选地， 所述主手操控机器人还包括： 拉伸弹簧； 所述拉伸 弹簧连接于所述主手机器人静态平台和所述主手机器人动态平台之间， 且位于所述主手机 器人静态平台和所述主手机器人动态平台的周向外侧。 0008 在如上所述的系统中， 优选地， 所述万向节为柔性万向节。 0009 在如上所述的系统中， 优选地， 所述映射开关为脚踏开关， 所述脚踏开关设置在地 面上。 0010 在如上所述的系统中， 优选地， 所述系统还包括： 铅屏， 所述铅屏设置于所述G。
17、型臂 双显X光机与所述术者之间。 0011 本发明另一方面还提供了一种采用上述系统进行主从式股骨干骨折复位方法， 所 述方法包含： 术前准备步骤和术中操作步骤； 所述术前准备步骤具体包括： 将所述主手操控 机器人和所述中央控制器固定在所述操作台车上， 将所述从手复位机器人的远端固定平台 固定在所述牵引架上； 连接所述中央控制器与所述主手操控机器人、 所述从手复位机器人 和所述映射开关； 将所述牵引架和所述骨科手术床连接成一刚体； 使股骨干骨折患者平躺 于所述骨科手术床上， 将患者的股骨近端固定在所述骨科手术床上， 并使得患者的胫骨下 垂呈屈膝状； 调节所述牵引架的位置， 将所述从手复位机器人的。
18、近端移动平台对准患者的 股骨远端， 通过钢针及骨钉将股骨远端固定在所述从手复位机器人的近端移动平台上； 移 动G型臂双显X光机的G型臂的位置， 将所述G型臂的两个发射接收器分别对准股骨干骨折处 的正位及侧位； 所述术中操作步骤具体包括： 打开所述中央控制器的电源开关以及所述G型 臂双显X光机的电源开关； 观察所述G型臂双显X光机的双显示屏， 操控所述主手操控机器人 的主机器人动态平台， 实现遥操作所述从手复位机器人以进行股骨干骨折复位手术。 0012 在如上所述的方法中， 优选， 所述近端移动平台呈三分之二圆环状， 先将所述近端 移动平台套设于屈膝的患者的股骨远端， 再通过钢针及骨钉将股骨远端。
19、固定在所述从手复 位机器人的近端移动平台。 0013 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是： 0014 通过建立主手操控器人和从手复位机器人的映射， 从而避免或降低医护人员受到 的X光射线伤害。 0015 通过从手复位机器人的近端移动平台在静态情况下， 可维持其姿态不变， 并且具 有与复位操作相同的保持力， 从而解脱了医护人员为使骨折复位后保持复位状态而对骨折 进行固定之前所需施加的人力。 0016 通过利用骨科手术床和牵引架为一刚体的特性， 将从手复位机器人的远端固定平 说 明 书 2/7 页 5 CN 106361441 A 5 台固定在牵引架上， 使得固定在骨科手术床上骨折的股骨近。
20、端与固定在牵引架的上的固定 平台被视为一个刚体， 从而当从手复位机器人的近端移动平台进行骨折复位运动时， 带动 固定在其上的股骨远端同时运动以实现骨折复位， 利于患者的股骨复位。 附图说明 0017 图1为本发明实施例提供的一种从手复位机器人、 患者、 牵引架、 骨科手术床、 G型 臂的结构示意图。 0018 图2为本发明实施例提供的一种从手复位机器人、 患者和牵引架的结构示意图。 0019 图3为本发明实施例提供的一种主手操控机器人的结构示意图。 0020 图4为本发明实施例提供的一种柔性万向节的结构示意图。 0021 图5为本发明实施例提供的一种铅屏、 术区和操作区的位置关系图。 0022。
21、 图中符号说明： 0023 1-主手操控机器人、 11-主手机器人静态平台、 12-主手机器人动态平台、 13-距离 传感推拉杆、 14-柔性万向节、 15-拉伸弹簧、 16-圆环操控手柄、 17-静态平台延伸部、 18-动 态平台延伸部、 2-中央控制器、 3-从手复位机器人、 31-远端固定平台、 32-近端移动平台、 33-电动推拉杆、 34-柔性万向节、 4-骨科手术床、 5-牵引架、 6-G型臂双显X光机、 61-G型臂、 62-双显示屏、 7-患者、 70-半圆形连接件、 71-股骨远端、 72-股骨近端、 24-脚踏开关、 21-恢 复按键、 22-伸长按键、 23-缩短按键、 。
22、9-铅屏、 91-术区、 92-操作区、 10操作台车。 具体实施方式 0024 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。 0025 伊利札诺夫(ILIZAROV)外固定器的使用为骨折复位提供了新的方法。 它用钢针及 钢钉穿过皮肤与断端两侧的骨段固定， 其端部分别与外固定器的两只圆环相连。 由于两只 圆环分别与断端两侧的骨段连接形成两个整体， 因而两个圆环的相对运动即可带动两断骨 的相对运动， 实现骨折复位。 斯图尔特(STEWART)并联机器人基于伊利札诺夫外固定器的骨 折复位原则， 把两支圆环通过六对铰链与六只电动推拉杆连接从而实现。
23、了六个自由度的相 对位移及旋转， 实现断骨对齐， 及骨折复位的功能。 本发明的下述主手操控机器人1和从手 复位机器人3是在斯图尔特并联机器人的结构的基础上实现的。 0026 参见图15， 本发明实施例提供了一种主从式股骨干骨折并联机器人系统， 其包 括： 主手操控机器人1、 中央控制器2、 从手复位机器人3、 映射开关、 骨科手术床4、 牵引架5、 G 型臂双显X光机6和操作台车10。 0027 主手操控机器人1为手动推拉杆六自由度并联机构机器人， 即主手操控机器人的 推拉杆为手动推拉杆， 其驱动力为人力， 用于执行术者(即手术操作者)的骨折复位操作指 令， 该骨折复位操作指令由术者根据观察到。
24、的G型臂双显X光机6获取的正位X光图像和侧位 X光图像做出， 并通过手传递给主手操控机器人1。 中央控制器2与主手操控机器人1和从手 复位机器人3分别连接， 用于将主手操控机器人1的骨折复位操作有条件映射传递给从手复 位机器人3。 映射开关24与中央控制器2连接， 用于开启或关闭中央控制器2的有条件映射控 制。 例如， 按下映射开关24， 则中央控制器2将主手操控机器人1的骨折复位操作映射传递给 说 明 书 3/7 页 6 CN 106361441 A 6 从手复位机器人3； 松开映射开关24， 则中央控制器2不将主手操控机器人1的操作映射传递 给从手复位机器人3， 从而实现有条件映射的开启或。
25、关闭。 从手复位机器人3为电动推拉杆 六自由度并联机构机器人， 即从手复位机器人3的推拉杆为电动推拉杆， 其驱动力来自于电 机， 用于在中央控制器2的映射控制下， 跟随主手操控机器人1对患者进行骨折复位操作。 术 前(即复位手术前)， 股骨干骨折患者的股骨近端72固定在骨科手术床4上， 例如使用骨钉或 骨针通过半圆形连接件70或使用绷带将股骨近端固定在骨科手术床4上。 股骨近端指的是： 股骨靠近患者身躯的一端， 股骨远端指的是： 股骨远离患者身躯的一端。 为了便于复位， 患 者平躺在骨科手术床4上且处于屈膝姿态。 牵引架5与骨科手术床4连接成一刚体， 牵引架5 上固定有从手复位机器人3的远端固。
26、定平台， 从手复位机器人3的近端移动平台固定有患者 的股骨远端， 牵引架5用于调整从手复位机器人3的位置使其近端移动平台对准患者， 近端 移动平台(或称运动复位端)指的是： 从手复位机器人3上固定患者的一端， 术时其运动， 进 而带动与其固定的患者股骨远端骨折骨段运动， 从而实现复位； 远端固定平台(或称固定静 止端)指的是： 从手复位机器人3上固定在牵引架5上的一端， 其不固定患者， 术时其因牵引 架5的固定而静止不动。 G型臂双显X光机6用于同时获取患者的股骨干骨折处的正位X光图 像和侧位X光图像， 其包括： G型臂61、 双显示屏62和分别与G型臂61和双显示屏62连接的操 纵台。 G型。
27、臂61的两对发射器分别对准股骨干骨折处的正位和侧位， 以实现对正位和侧位图 像同时采样。 操纵台用于将G型臂61采样的正位和侧位图像输送至双显示器62。 双显示器62 用于同时显示股骨干骨折处的正位X光图像和侧位X光图像。 主手操控机器人1和中央控制 器2固定在操作台车10上。 0028 本发明利用骨科手术床4与牵引架5连接为一刚体(即骨科手术床4与牵引架5为同 一刚体)的特性， 将从手复位机器人3的远端固定平台31固定在牵引架5上， 使得固定在骨科 手术床4上患者的股骨近端72与固定在牵引架5上的远端固定平台31被视为一个刚体。 手术 时术者观察G型臂双显X光机获取的患者正位X光图像和侧位X。
28、光图像， 然后用手控制主手操 控机器人1执行骨折复位操作， 继而在中央控制器2的作用下， 有条件映射控制从手复位机 器人3， 使从手复位机器人3的近端移动平台32复制主手操控机器人1的骨折复位操作， 进而 带动固定在近端移动平台32上的股骨远端71运动， 实现股骨干骨折复位， 完成对股骨干骨 折患者复位的遥操作， 如此使得术者远离手术区域(或G型臂双显X光机)， 可以避免或降低 术者或医护人员受到的X光射线伤害。 0029 需要说明的是： 六个电动推拉杆在与远端固定平台31和近端移动平台32连接时， 将六个电动推拉杆33的一端分成三组， 每组含有两个电动推拉杆33的一端， 相邻两组之间 间隔1。
29、20 ； 将六个电动推拉杆33的另一端也分成三组， 每组含有两个电动推拉杆33的另一 端， 相邻两组之间间隔120 。 且在垂直于由远端固定平台31指向近端移动平台的平面上， 每 个电动推拉杆33的一端与另一端相差60 。 2/3圆环上的电动推拉杆中的一组应该位于上 方， 其他两组位于两侧120 的位置。 六个手动距离传感推拉杆在与主手机器人静态平台11 和主手机器人动态平台连接时， 连接位置与六个电动推拉杆的连接位置相同， 在此不再一 一赘述。 0030 从手复位机器人3包括： 远端固定平台31、 近端移动平台32、 六个电动推拉杆33和 万向节。 远端固定平台31优选呈圆盘状， 如此利于固。
30、定在牵引架5上以在牵引架5的固定下 术时保持不动。 近端移动平台32呈三分之二圆环状(或称2/3圆环)， 换言之， 在圆环上形成 说 明 书 4/7 页 7 CN 106361441 A 7 有一个缺口， 该缺口的周长为圆环周长的三分之一(或称1/3圆环缺口)， 近端移动平台31利 用1/3圆环缺口套设于股骨远端71， 并通过2/3圆环上的钢针及骨钉固定股骨远端71， 术前 利用1/3圆环缺口将屈膝的患者的股骨远端71套入并固定在2/3环上以利于复位操作。 六个 电动推拉杆33连接于远端固定平台31和近端移动平台32之间， 用于驱动近端移动平台32运 动。 一对万向节34用于将一个电动推拉杆3。
31、3的两端部分别与对应的远端固定平台31和近端 移动平台32相连， 具体的， 电动推拉杆33的一端通过一个万向节与近端移动平台32连接， 电 动推拉杆33的另一端通过另一个万向节与远端固定平台31连接， 该一个万向节和该另一个 万向节合称为一对万向节。 0031 为了便于精确且稳定对患者进行骨折复位操作， 中央控制器2还用于直接控制电 动推拉杆33的行程， 该系统还包括： 分别与中央控制器2连接的恢复按键21、 伸长按键22和 缩短按键23。 恢复按键21用于同时控制六个电动推拉杆33由当前行程恢复到额定行程的一 半， 例如额定行程为50mm， 额定行程的一半为25mm， 当按下恢复按键21时，。
32、 六个电动推拉杆 33由当前行程均恢复到25mm。 伸长按键22用于同时控制六个电动推拉杆33由当前行程均逐 渐伸长， 当按下伸长按键22时， 则六个电动推拉杆33的当前行程均保持缓慢伸长， 直至松开 伸长按键22。 缩短按键23用于同时控制六个电动推拉杆33由当前行程均逐渐缩短， 当按下 缩短按键23时， 则六个电动推拉杆33的当前行程均保持缓慢缩短， 直至松开缩短按键23。 0032 主手操控机器人1包括主手机器人静态平台11、 主手机器人动态平台12、 六个距离 传感推拉杆13和万向节。 主手机器人静态平台11优选呈圆盘状， 如此利于固定在操作台车 10上， 操作台车10优选位于G型臂双。
33、显X光机的操纵台旁以利于骨折复位操作。 主手机器人 动态平台12呈圆盘状， 优选呈具有镂空孔的圆盘状， 用于接收术者的骨折复位操作指令， 为 了利于术者操作， 在主手机器人动态平台12的周向外侧连接有一圆环操控手柄16。 六个手 动距离传感推拉杆13连接于主手机器人静态平台11和主手机器人动态平台12之间， 用于在 术者的骨折复位操作下产生相应六自由度的位移及旋转。 一对万向节14用于将一个手动距 离传感推拉杆13的两端部分别与对应的主手机器人静态平台11和主手机器人动态平台12 相连， 具体的， 手动距离传感推拉杆13的一端通过一个万向节14与主手机器人动态平台12 连接， 手动距离传感推拉。
34、杆13的另一端通过另一个万向节与主手机器人静态平台11连接， 该一个万向节和该另一个万向节合称为一对万向节。 0033 主手操控机器人1的万向节和从手复位机器人3的万向节优选均为柔性万向节14、 34， 柔性万向节包括： 万向节弹簧和分别与万向节弹簧两端螺纹连接的螺杆， 万向节弹簧呈 中间细、 两头粗的沙漏型。 柔性万向节通过螺杆的另一端与电动推拉杆33或手动距离传感 推拉杆13或主手机器人动态平台12或主手机器人静态平台11或从手复位机器人远端固定 平台31或从手复位机器人近端移动平台32螺纹连接。 柔性万向节与主机器人动态平台12或 主机器人静态平台11或远端固定平台31或近端移动平台32。
35、连接的一段的轴线对应的与主 机器人动态平台12或主机器人静态平台11或远端固定平台31或近端移动平台32所在的平 面垂直。 柔性万向节与手动距离传感推拉杆13或电动推拉杆13连接的另一段与手动距离传 感推拉杆13或电动推拉杆33的轴线重合。 在其他的实施例中还可以为刚性万向节。 0034 为了使得主手操控机器人1在不与术者交互时(既不受到任何外力的情况下)恢复 到初始状态(即每只传感器推拉杆缩到最短)， 主手操控机器人1还包括： 连接于主手机器人 静态平台11和主手机器人动态平台12之间的拉伸弹簧15， 其位于主手机器人静态平台11和 说 明 书 5/7 页 8 CN 106361441 A 。
36、8 主手机器人动态平台12的周向外侧。 例如沿主手机器人静态平台11的径向， 在主手机器人 静态平台11的边缘延伸安装有静态平台延伸部17， 与静态平台延伸部17对应的主手机器人 动态平台12的边缘沿主手机器人动态平台12的径向延伸安装有动态平台延伸部18， 在静态 平台延伸部17和动态平台延伸部18之间竖直连接有拉伸弹簧15。 具体的， 静态平台延伸部 17连接(例如螺栓连接)于主手机器人静态平台11的外侧面， 即在垂直于主手机器人静态平 台11的轴向上， 主手机器人静态平台11所形成的平面和静态平台延伸部17所形成的平面不 共面。 动态平台延伸部18的底面连接(例如螺栓连接)于主手机器人动。
37、态平台12的外侧面， 圆环操控手柄16与动态平台延伸部18的顶面连接， 即在垂直于主机器人动态平台12的轴向 上， 环形操控手柄16所形成的平面、 主手机器人动态平台12所形成的平面和动态平台延伸 部18所形成的平面三者不共面， 即在由主手机器人动态平台12指向主手机器人静态平台11 的方向上， 依次为环形操控手柄16、 动态平台延伸部18和主机器人动态平台12。 安装拉伸弹 簧15时， 可以在静态平台延伸部17上开有通孔， 对应的， 在动态平台延伸部18上开有通孔， 拉伸弹簧15通过其两端的勾勾住通孔实现设置在静态平台延伸部17和动态平台延伸部18 之间。 拉伸弹簧15的数量可以为多个， 多。
38、个拉伸弹簧15沿主手机器人静态平台11的周向或 主机器人动态平台12的周向均匀分布， (优选为6个， 6个拉伸弹簧15中的3个的一端分别一 一对应设置在3组手动距离传感推拉杆的位置， 6个拉伸弹簧15的另外3个的一端分别一一 对应设置在相邻两组手动距离传感推拉杆的中间位置)。 0035 由于术者术时需操作多个设备， 为了利于操作， 该映射开关为脚踏开关， 其设置在 地面上， 通过术者的脚部动作(抬起或落下)即可操作脚踏开关的开启或关闭， 与中央控制 器2连接， 用于开启或关闭主手操控机器人1与从手复位机器人2之间的有条件映射。 中央控 制器2的连接插头优选为航空插头。 0036 为了进一步减少。
39、术者所受X射线的伤害， 该系统还包括： 铅屏9， 其用于隔开G型臂 双显X光机6与术者。 患者一侧可以称为术区91， 在术区91放置有从手复位机器人3、 骨科手 术床4、 牵引架5、 G型臂61。 术者一侧可以称为操作区92， 在操作区92放置有主手操控机器人 1、 中央控制器2、 操作台车10、 操纵台、 双显示屏62、 脚踏开关24、 恢复按键21、 伸长按键22、 缩短按键23。 0037 下面介绍采用主从式股骨干骨折复位并联机器人系统对患者进行主从式股骨干 骨折复位的方法。 该方法包含： 术前准备步骤和术中操作步骤。 0038 术前准备步骤具体包括： 将主手操控机器人1和中央控制器2固。
40、定在操作台车10 上。 连接中央控制器2与主手操控机器人1， 连接中央控制器2与从手复位机器人3， 连接中央 控制器2与映射开关1。 将牵引架5和骨科手术床4连接成一刚体， 实际中， 牵引架5和骨科手 术床4多以呈同一刚体的形式存在。 将从手复位机器人3的远端固定平台31固定在牵引架5 上。 使股骨干骨折病患者平躺于骨科手术床4上， 将患者的股骨近端72固定在骨科手术床4 上， 使得骨折患者的胫骨下垂呈屈膝状。 松开牵引架5上水平旋转的固定螺栓使其能自由移 动； 通过调节牵引架5的位置以及其上的伸缩摇杆把柄， 将从手复位机器人3的近端移动平 台32对准患者7的股骨远端71， 再将牵引架上水平旋。
41、转的固定螺栓旋紧； 通过钢针及骨钉将 股骨远端71固定在从手机器人近端32上； 移动G型臂双显X光机6的G型臂61的位置， 将G型臂 61的两组发射接收器分别对准股骨干骨折处的正位及侧位。 0039 术中操作步骤包括： 打开中央控制器2的电源开关以及G型臂双显X光机6的电源开 说 明 书 6/7 页 9 CN 106361441 A 9 关； 观察G型臂双显X光机6的双显示屏62显示的正位X光图像和侧位X光图像， 操控主手操控 机器人1的主手机器人动态平台， 当设置环形操控手柄12时， 操控手柄即可， 并通过映射开 关21开启以及中央控制器2的控制， 将主手操控机器人1的骨折复位操作有条件映射。
42、给从手 复位机器人3， 实现遥操作从手复位机器人3以进行股骨干骨折复位手术。 0040 下面以从手复位机器人3的2/3圆环左侧为圆心， 将圆环右侧在水平面向内旋转这 一操作为例说明从手复位机器人3复制如何主手操控机器人1的动作。 具体操作如下： 将主 手操控机器人的主手机器人动态平台的右侧拉出， 此时映射开关未踩下， 则从手复位机器 人保持静止。 踩下脚踏开关， 恢复主手操控机器人的主手机器人动态平台右侧初始位置。 此 时从手复位机器人复制主手操控机器人的回复运动。 0041 需要说明的是： 只有当脚踏开关踩下， 即关闭时， 才实现映射关系。 否则映射关系 不成立。 因此操作时， 主手操控机器。
43、人的主手机器人动态平台或环形操控手柄可调至任意 位置， 只要脚踏开关未踩下， 从手复位机器人都保持静止状态。 而当需要复制主手操控机器 人的运动到从手复位机器人时， 踩下脚踏开关， 此时主手操控机器人的运动即被复制到从 手复位机器人上了。 优选， 从手复位机器人3的近端移动平台32呈三分之二圆环状， 换言之 近端移动平台有三分之一圆环缺口， 通过三分之一圆环缺口将近端移动平台套设于屈膝的 患者的股骨远端， 再通过钢针及骨钉将股骨远端固定在从手复位机器人的近端移动平台 32。 0042 综上所述， 本发明带来的有益效果如下： 0043 通过建立主手操控器人1和从手复位机器人2的映射， 从而避免或。
44、降低医护人员受 到的X光射线伤害。 0044 通过从手复位机器人的近端移动平台在静态情况下， 可维持其姿态不变， 并且具 有与复位操作相同的保持力， 从而解脱了医护人员为使骨折复位后保持复位状态而对骨折 进行固定之前所需施加的人力。 0045 通过利用骨科手术床4和牵引架5为一刚体的特性， 将从手复位机器人2的远端固 定平台31固定在牵引架5上， 使得固定在骨科手术床4上骨折的股骨近端与固定在牵引架5 上的远端固定平台31被视为一个刚体， 从而当从手复位机器人的近端移动平台32进行骨折 复位运动时， 带动固定在其上的股骨远端同时运动以实现骨折复位， 利于患者的股骨复位。 0046 由技术常识可。
45、知， 本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方 案来实现。 因此， 上述公开的实施方案， 就各方面而言， 都只是举例说明， 并不是仅有的。 所 有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。 说 明 书 7/7 页 10 CN 106361441 A 10 图1 说 明 书 附 图 1/4 页 11 CN 106361441 A 11 图2 说 明 书 附 图 2/4 页 12 CN 106361441 A 12 图3 图4 说 明 书 附 图 3/4 页 13 CN 106361441 A 13 图5 说 明 书 附 图 4/4 页 14 CN 106361441 A 14 。