CN111481392A - 一种基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，包括：底座组件，其包括第一工作台、高于第一工作台的第二工作台；可拆卸连接于第一工作台顶部的协作机器人；设于第二工作台顶部的位移平台；可伸缩连接于第二工作台正面的X光机组件，其在水平方向上设于协作机器人与位移平台之间；以及患肢绑定组件，其包括连接于协作机器人末端的第一绑定组件、连接于位移平台顶部的第二绑定组件；底座组件的一侧设有操作控制台。本申请的基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置能够提高骨折闭合复位成功率，减少医生所受辐射并且减轻医生的劳动强度及对医生经验的依赖，可以实现精确、稳定和程序化的治疗过程。
Description
技术领域
本申请涉及外科医疗器械技术领域，尤其涉及基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置。
背景技术
中国社会老龄化加剧，老年人大多骨折疏松，摔倒频次增加，导致上肢以腕、肘、前臂为主的闭合性骨折发生率越来越高。上肢闭合性骨折常用中医正骨手法来复位。正骨手法在中医骨伤治疗中占有重要地位，是骨伤科四大治疗方法（整复、固定、药物和功能锻炼）之一。现有技术中，骨折复位通过中医的正骨手法，但是由于复位效果严重依赖于医生的临床经验和技术能力，复位效果具有非常大的不确定性，对于医疗资源匮乏的区域不利于做大范围的推广。因此有必要研究一种基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本申请提供了一种基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置。
本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，包括：底座组件，其包括第一工作台、连接于所述第一工作台背面且高于所述第一工作台的第二工作台；可拆卸连接于所述第一工作台顶部的协作机器人,其被配置为辅助医生完成患肢的骨折复位；设于所述第二工作台顶部的位移平台，其被配置为调节患肢在在X、Y轴方向上的位置；可伸缩连接于所述第二工作台正面的X光机组件，其被配置为拍摄患肢的骨折影像，其在水平方向上设于所述协作机器人与所述位移平台之间；以及患肢绑定组件，其包括连接于所述协作机器人末端的第一绑定组件、连接于所述位移平台顶部的第二绑定组件；其中，所述底座组件的一侧设有操作控制台。
优选的，所述X光机组件包括通过伺服电动缸伸缩连接于所述第二工作台正面的伸缩杆、与所述伸缩杆连接且位于所述伸缩杆上方的调节臂、设于所述调节臂顶部的安装臂、设于所述安装臂顶部的X光机头和设于所述安装臂底部且设于所述X光机头正下方的基准座，其中，所述调节臂被配置为能够调节安装臂在水平方向和竖直方向的位置，所述伺服电动缸内置于所述第二工作台。
优选的，所述调节臂包括与所述伺服电动缸的活塞杆连接且随所述活塞杆的运动而靠近或是远离所述位移平台的连接臂、可拆卸设置于所述连接臂顶部的折弯杆、枢接于所述折弯杆顶部的第一连杆、枢接于所述第一连杆顶部的第二连杆、与所述第二连杆枢接的连接座；其中，所述安装臂竖直设置于所述连接座，所述折弯杆与所述第一连杆之间形成有第一枢接轴，所述第一连杆和所述第二连杆之间形成有第二枢接轴，所述第二连杆和所述连接座之间形成有第三枢接轴，所述第一枢接轴和所述第二枢接轴分别与所述活塞杆的运动方向平行，所述第三枢接轴与所述活塞杆的运动方向相垂直。
优选的，所述协作机器人设为六轴机器人，所述协作机器人包括可拆卸连接于所述第一工作台顶部的固定座和用于连接第一绑定组件的末端连接器。
优选的，所述第一绑定组件包括半圆形的第一弹力绷带、连接所述第一弹力绷带两端且设于底部的托板，其中，所述托板水平设置。
优选的，所述第二绑定组件为左右两端对称设于所述位移平台顶部的第二弹力绷带。
优选的，所述第二工作台的左右两侧对称设有座椅。
优选的，所述安装臂包括竖直设置于所述连接座上的安装臂本体、固设于所述安装臂本体顶部且安装有所述X光机头的第一支臂、固设于所述安装臂本体底部且安装有所述基准座的第二支臂，其中，所述安装臂本体的一侧壁上成型有弧形面，以使所述安装臂本体在中部至两端的方向上呈渐宽设置。
优选的，所述连接座包括枢接部和卡接部，所述枢接部与所述第二连杆枢接，所述卡接部通过卡钩卡接于所述枢接部，以形成一用于供所述安装臂本体竖直穿设的贯穿孔，所述安装臂本体能够卡设于所述贯穿孔，所述卡钩固设于所述卡接部，所述枢接部上设置有与所述卡钩相配合的卡槽。
优选的，所述卡接部为一边沿上成型有开口的矩形框。
本申请与现有技术相比，其有益效果是：本申请提供的基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置通过协作机器人实现沿协作机器人手臂方向的平移以及绕手臂轴线的转动,沿额状轴和矢状轴的转动四个自由度，实现位移、旋转角度和施加力量的监测和反馈，通过协作机器人辅助医生对患者骨组织进行修复治疗，通过X光机组件利用了现代X线影像技术和计算机处理技术，对患处进行特征分析，得出整复数据，然后通过协作机器人来完成治疗。能够提高骨折闭合复位成功率，减少医生所受辐射并且减轻医生的劳动强度及对医生经验的依赖，可以实现精确、稳定和程序化的治疗过程。促进医疗机器人在中医骨伤治疗中的应用，建立骨折整复机器人及手术方法的标准，将手法复位机器人推广到各大医院。
附图说明
图1为本申请整体结构的等轴示意图；
图2为本申请中的底座组件、协作机器人和X光机组件之间的位置关系示意图；
图3为本申请中的X光机组件的结构示意图；
图4为图3中A区域的放大结构示意图；
图5为本申请中的卡接部和卡钩之间的位置关系示意图。
图中：100-底座组件；110-第一工作台；120-第二工作台；200-位移平台；300-协作机器人；310-固定座；320-末端连接器；400-X光机组件；410-伸缩杆；420-调节臂；421-连接臂；422-折弯杆；423-第一连杆；424-第二连杆；425-连接座；4251-枢接部；4252-卡接部；4253-卡钩；430-安装臂；431-安装臂本体；432-第一支臂；433-第二支臂；440-X光机头；450-基准座；500-患肢绑定组件；510-第一绑定组件；511-第一弹力绷带；512-托板；520-第二绑定组件；600-操作控制台；800-座椅；900-滚轮。
具体实施方式
下面结合附图对本申请做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另外有更明确的规定与限定，术语“设置”、“连接”应做更广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或是一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
如图1—图5所示，本申请提供了一种基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，包括：底座组件100，其包括第一工作台110、连接于第一工作台110背面且高于第一工作台110的第二工作台120；可拆卸连接于第一工作台110顶部的协作机器人300,其被配置为辅助医生完成患肢的骨折复位；设于第二工作台120顶部的位移平台200，其被配置为调节患肢在在X、Y轴方向上的位置；可伸缩连接于第二工作台120正面的X光机组件400，其被配置为拍摄患肢的骨折影像，其在水平方向上设于协作机器人300与位移平台200的之间；以及患肢绑定组件500，其包括连接于协作机器人300末端的第一绑定组件510、连接于位移平台200顶部的第二绑定组件520；其中，底座组件100的一侧设有操作控制台600。
通过上述方式，通过协作机器人300实现沿协作机器人300手臂方向的平移以及绕手臂轴线的转动，沿额状轴和矢状轴的转动四个自由度，实现位移、旋转角度和施加力量的监测和反馈，通过协作机器人300辅助医生对患者骨组织进行修复治疗，通过X光机组件400利用了现代X线影像技术和计算机处理技术，对患处进行特征分析，得出整复数据，然后通过协作机器人300来完成治疗。能够提高骨折闭合复位成功率，减少医生所受辐射并且减轻医生的劳动强度及对医生经验的依赖，可以实现精确、稳定和程序化的治疗过程。促进医疗机器人在中医骨伤治疗中的应用，建立骨折整复机器人及手术方法的标准，将手法复位机器人推广到各大医院。
进一步，X光机组件400包括通过伺服电动缸伸缩连接于第二工作台120正面的伸缩杆410、与伸缩杆410连接且位于伸缩杆410上方的调节臂420、设于调节臂420顶部的安装臂430、设于安装臂430顶部的X光机头440和设于安装臂430底部且设于X光机头440正下方的基准座450，其中，调节臂420被配置为能够调节安装臂430在水平方向和竖直方向的位置，伺服电动缸内置于第二工作台120，通过伸缩杆410带位置反馈的功能，方便实时监测骨折复位情况并定位骨折点，无需防护，减少医生所受辐射。
进一步，调节臂420包括与伺服电动缸的活塞杆连接且随活塞杆的运动而靠近或是远离位移平台200的连接臂421、可拆卸设置于连接臂421顶部的折弯杆422、枢接于折弯杆422顶部的第一连杆423、枢接于第一连杆423顶部的第二连杆424、与第二连杆424枢接的连接座425；其中，安装臂430竖直设置于连接座425，折弯杆422与第一连杆423之间形成有第一枢接轴，第一连杆423和第二连杆424之间形成有第二枢接轴，第二连杆424和连接座425之间形成有第三枢接轴，第一枢接轴和第二枢接轴分别与活塞杆的运动方向平行，第三枢接轴与活塞杆的运动方向相垂直，连接方式简单、易于实现、方便使用。
进一步，协作机器人300设为六轴机器人，协作机器人300包括可拆卸连接于第一工作台110顶部的固定座310和用于连接第一绑定组件510的末端连接器320，协作机器人300和医生在共同工作空间中合作完成骨折整复，具有高安全性、高灵活性和高精度的优点。
进一步，第一绑定组件510包括半圆形的第一弹力绷带511、连接第一弹力绷带511两端且设于底部的托板512，其中，托板512水平设置。
进一步，第二绑定组件520为左右两端对称设于位移平台200顶部的第二弹力绷带。
进一步，第二工作台120的左右两侧对称设有座椅800，底座组件100的底部设有滚轮900。
进一步，安装臂430包括竖直设置于连接座425上的安装臂本体431、固设于安装臂本体431顶部且安装有X光机头440的第一支臂432、固设于安装臂本体431底部且安装有基准座450的第二支臂433，其中，安装臂本体431的一侧壁上成型有弧形面，以使安装臂本体431在中部至两端的方向上呈渐宽设置，具有安装牢固、稳定性高的优点。
进一步，连接座425包括枢接部4251和卡接部4252，枢接部4251与第二连杆424枢接，卡接部4252通过卡钩4253卡接于枢接部4251，以形成一用于供安装臂本体431竖直穿设的贯穿孔，安装臂本体431能够卡设于贯穿孔，卡钩4253固设于卡接部4252，枢接部4251上设置有与卡钩4253相配合的卡槽。由此，安装臂430具有安装方便的优点。
进一步，卡接部4252为一边沿上成型有开口的矩形框，卡接部4252与安装臂本体431的中部向配合，由此，安装臂本体431在安装完成后不能在竖直方向移动，具有安装稳定、可靠的优点。
该基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置的使用过程：首先，在骨折整复前，医者用手触摸骨折部位，了解骨折端在患肢内移位的具体方位，结合X片所显示的骨折端移位情况，在头脑中构成一个骨折移位的立体形象，以达到良好的治疗效果。
接着，调整协作机器人300和位移平台200至合适位置，患肢穿过第二弹力绷带和第一弹力绷带511绑定患肢。调节伺服电动缸使X光机组件400至骨折处，使骨折图像能够清晰显示。
之后，在协作机器人300辅助下，由医生来主导进行操作，从而完成整复动作。
尽管本申请的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本申请的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本申请并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，其特征在于，包括：
底座组件（100），其包括第一工作台（110）、连接于所述第一工作台（110）背面且高于所述第一工作台（110）的第二工作台（120）；
可拆卸连接于所述第一工作台（110）顶部的协作机器人（300）,其被配置为辅助医生完成患肢的骨折复位；
设于所述第二工作台（120）顶部的位移平台（200），其被配置为调节患肢在在X、Y轴方向上的位置；
可伸缩连接于所述第二工作台（120）正面的X光机组件（400），其被配置为拍摄患肢的骨折影像，其在水平方向上设于所述协作机器人（300）与所述位移平台（200）之间；以及
患肢绑定组件（500），其包括连接于所述协作机器人（300）末端的第一绑定组件（510）、连接于所述位移平台（200）顶部的第二绑定组件（520）；
其中，所述底座组件（100）的一侧设有操作控制台（600）。
2.如权利要求1所述的基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，其特征在于，所述X光机组件（400）包括通过伺服电动缸伸缩连接于所述第二工作台（120）正面的伸缩杆（410）、与所述伸缩杆（410）连接且位于所述伸缩杆（410）上方的调节臂（420）、设于所述调节臂（420）顶部的安装臂（430）、设于所述安装臂（430）顶部的X光机头（440）和设于所述安装臂（430）底部且设于所述X光机头（440）正下方的基准座（450），其中，所述调节臂（420）被配置为能够调节安装臂（430）在水平方向和竖直方向的位置，所述伺服电动缸内置于所述第二工作台（120）。
3.如权利要求2所述的基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，其特征在于，所述调节臂（420）包括与所述伺服电动缸的活塞杆连接且随所述活塞杆的运动而靠近或是远离所述位移平台（200）的连接臂（421）、可拆卸设置于所述连接臂（421）顶部的折弯杆（422）、枢接于所述折弯杆（422）顶部的第一连杆（423）、枢接于所述第一连杆（423）顶部的第二连杆（424）、与所述第二连杆（424）枢接的连接座（425）；
其中，所述安装臂（430）竖直设置于所述连接座（425），所述折弯杆（422）与所述第一连杆（423）之间形成有第一枢接轴，所述第一连杆（423）和所述第二连杆（424）之间形成有第二枢接轴，所述第二连杆（424）和所述连接座（425）之间形成有第三枢接轴，所述第一枢接轴和所述第二枢接轴分别与所述活塞杆的运动方向平行，所述第三枢接轴与所述活塞杆的运动方向相垂直。
4.如权利要求1所述的基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，其特征在于，所述协作机器人（300）设为六轴机器人，所述协作机器人（300）包括可拆卸连接于所述第一工作台（110）顶部的固定座（310）和用于连接第一绑定组件（510）的末端连接器（320）。
5.如权利要求1所述的基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，其特征在于，所述第一绑定组件（510）包括半圆形的第一弹力绷带（511）、连接所述第一弹力绷带（511）两端且设于底部的托板（512），其中，所述托板（512）水平设置。
6.如权利要求1所述的基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，其特征在于，所述第二绑定组件（520）为左右两端对称设于所述位移平台（200）顶部的第二弹力绷带。
7.如权利要求1所述的基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，其特征在于，所述第二工作台（120）的左右两侧对称设有座椅（800）。
8.如权利要求3所述的基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，其特征在于，所述安装臂（430）包括竖直设置于所述连接座（425）上的安装臂本体（431）、固设于所述安装臂本体（431）顶部且安装有所述X光机头（440）的第一支臂（432）、固设于所述安装臂本体（431）底部且安装有所述基准座（450）的第二支臂（433），其中，所述安装臂本体（431）的一侧壁上成型有弧形面，以使所述安装臂本体（431）在中部至两端的方向上呈渐宽设置。
9.如权利要求8所述的基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，其特征在于，所述连接座（425）包括枢接部（4251）和卡接部（4252），所述枢接部（4251）与所述第二连杆（424）枢接，所述卡接部（4252）通过卡钩（4253）卡接于所述枢接部（4251），以形成一用于供所述安装臂本体（431）竖直穿设的贯穿孔，所述安装臂本体（431）能够卡设于所述贯穿孔，所述卡钩（4253）固设于所述卡接部（4252），所述枢接部（4251）上设置有与所述卡钩（4253）相配合的卡槽。
10.如权利要求9所述的基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置，其特征在于，所述卡接部（4252）为一边沿上成型有开口的矩形框。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010442371.0A CN111481392A (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置 |
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| CN202010442371.0A CN111481392A (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种基于协作机器人的上肢闭合性骨折复位装置 |
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| CN111481392A true CN111481392A (zh) | 2020-08-04 |
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| CN (1) | CN111481392A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113907882A (zh) * | 2021-08-26 | 2022-01-11 | 四川大学华西医院 | 一种用于骨折手术的复位定位机器人 |
-
2020
- 2020-05-22 CN CN202010442371.0A patent/CN111481392A/zh active Pending
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