CN112869994B - 复位机器人连接固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复位机器人连接固定装置，其解决了现有骨科手术复位机器人中的腿部支撑装置使用繁琐，稳定性差，灵活性差的技术问题，其包括连接基板、活动连接板、锁定器一，活动连接板与连接基板连接，锁定器一用于锁定活动连接板。本发明广泛用于骨科手术。

Description

复位机器人连接固定装置

技术领域

本发明涉及骨科手术复位机器人技术领域，具体而言，涉及一种复位机器人连接固定装置。

背景技术

在骨科技术领域，在腿骨骨折复位的手术过程中，可以利用磁导航***，将腿骨的CT或MRI二维图像进行三维重建，建立出腿骨的三维模型，利用探针和六自由度参考工具对腿骨进行定位，完成腿骨与三维模型的相关联，当腿骨运动时，其三维模型也会相对运动，通过观察腿骨的三维模型的复位情况，就可以体现出腿骨的复位情况，从而来完成腿骨骨折的复位。

磁导航***可大大减少复杂骨科手术的风险，骨科手术利用导航***在术前制定手术计划和术中导航，可以在手术过程中跟踪手术器械，并将手术器械的位置在病人术前或术中的影像上实时更新显示出来，让手术医生随时知道手术器械的位置同病患解剖结构的关系，同时又得到导航帮助，如此使得手术的过程更加精确。

参考专利号为201310700436.7的发明专利，就公开了一种磁导航***。

参考专专利号为201711112547.0的发明申请，就公开了一种用于磁导航***的骨科定位机器人基座。

参考专利申请号为201910468654.X的发明申请，其公开了一种基于电磁导航技术的用于辅助骨折复位的固定支架。

参考专利申请号为201711112548，名称为导航参考件的发明专利申请。参考专利申请号为201711113196.5，名称为骨科机器人的发明专利申请。

现有骨科手术复位机器人中的腿部支撑装置存在使用繁琐，稳定性差，灵活性差的技术问题。

发明内容

本发明就是为了解决现有骨科手术复位机器人中的腿部支撑装置使用繁琐，稳定性差，灵活性差的技术问题，提供了一种复位机器人连接固定装置。

本发明提供一种复位机器人连接固定装置，包括连接基板(1)、活动连接板(2)、锁定器一(3)；

连接基板1设有定位孔(110)、安装孔(106)、安装孔(107)、安装孔(108)、安装孔(109)，所述定位孔110连接有固定销(101)，所述安装孔(106)、安装孔(107)、安装孔(108)、安装孔(109)中分别设有螺钉(102)、螺钉(103)、螺钉(104)、螺钉(105)；

连接基板(1)的顶面设有两条互相垂直的V型槽(111)、V型槽(112)；所述连接基板1设有后第一连接面(120)、第二连接面(121)，第二连接面(121)位于第一连接面(120)的***；

活动连接板(2)的本体上设有孔(201)、孔(202)、第一连接面(205)、第二连接面(206)、槽(207)、螺纹孔(208)、螺纹孔(209)、安装孔(210)、安装孔(211)、螺纹孔(212)；当把活动连接板(2)连接在连接基板(1)上时，所述第一连接面(120)和第二连接面(206)接触，所述第二连接面(121)和第一连接面(205)接触；

锁定器一(3)包括固定块(301)、锁紧块(302)、锁紧杆(303)、锁紧把手(304)、固定销(305)，所述固定块(301)上设有螺纹孔(307)、螺纹孔(309)、螺纹孔(310)，锁紧块(302)上设有孔(308)和销孔(311)，所述固定销(305)***销孔(311)中；其中固定块(301)通过螺纹孔(309)、螺纹孔(310)使用穿过孔(201)、孔(202)的螺钉(203)、螺钉(204)固定在活动连接板2的槽(207)内，所述锁紧把手(304)与锁紧杆(303)相连；所述锁紧杆(303)上有螺纹可以旋入固定块(301)的螺纹孔(307)中，并且锁紧杆(303)的末端可以***锁紧块(302)的孔(308)中，孔(308)和销孔(311)是相通的；在锁紧杆(303)***孔(308)后，所述固定销(305)的下端就会卡在锁紧杆(303)的槽(312)处；当转动锁紧把手(304),使锁紧块(302)的斜面(306)接触到连接基板(1)的斜面(130)。

优选地，复位机器人连接固定装置还包括辅助锁定器(4)，所述辅助锁定器(4)包括活动销(401)、辅助锁定把手(402)、弹簧(405)、螺钉(406)、螺钉(407)，所述活动销(401)包括外壳(413)、销杆(404)和两个拨动杆(403)，所述销杆(404)穿过外壳(413)，两个拨动杆(403)与销杆(404)的后端连接，外壳(413)设有外部螺纹(413-1)，所弹簧固定座(412)固定于活动连接板(2)的螺纹孔(208)内，所述螺钉(406)穿过辅助锁定把手(402)上的孔(409)并旋入活动连接板(2)的螺纹孔(213)内，辅助锁定把手(402)能够以螺钉(406)为中心而转动；通过螺钉(407)旋入辅助锁定把手(402)上的螺纹孔(410)将弹簧(405)压在弹簧固定座(412)上；弹簧固定座412通过螺纹结构固定在活动连接板(2)上的螺纹孔(209)内；所述辅助锁定把手(402)上的槽(411)位于两个拨动杆(403)之间。

优选地，复位机器人连接固定装置还包括参考架，所述参考架与活动连接板连接。

优选地，参考架包括支撑杆(501)、球架(502)和标识球(503)，所述球架(502)与支撑杆(501)的上端固定连接，所述标识球(503)与球架(502)连接，所述支撑杆(501)的下端活动连接板(2)固定连接。

优选地，支撑杆(501)连接定位轴一(511)、定位轴二(512)，定位轴一(511)、定位轴二(512)分别***活动连接板(2)上的孔(210)和孔(211)，所述定位轴一(511)设有V型槽(513)，所述支撑杆锁紧螺钉(505)设有V型头，支撑杆锁紧螺钉(505)从活动连接板(2)的螺纹孔(212)旋入，支撑杆锁紧螺钉(505)的V型头卡入定位轴一(511)的V型槽(513)；

支撑杆(501)的上端设有安装孔(514)、安装孔(515)、螺纹孔(516)，所述球架502连接有定位轴三(521)、定位轴四(522)，所述定位轴四(522)设有V型槽，所述定位轴三(521)、定位轴四(522)分别***安装孔(514)、安装孔(515)中，用球架锁紧螺钉504旋入螺纹孔(516)，所述球架锁紧螺钉(504)设有V型头，球架锁紧螺钉(504)的V型头卡入定位轴四(522)的V型槽。

本发明的有益效果是，能够使复位机器人使用的附件快速安全的连接，操作简便。并起到对患者电气隔离的效果，防止对患者的电气伤害。本发明的连接方式能够有效防止附件在外力的作用下相对于复位平台产生不必要的位移或旋转。本发明上具有和复位机器人上X、Y方向相重合的标记线，方便在任何时候进行复位机器人的手眼标定。本发明的连接锁紧装置通过中心偏置原理有效的增加了针对类似于参考架的锁定可靠性。本发明通过将复位机器人使用的参考架固定在外部连接装置上的方法，提高了复位机器人的易用性，并方便术中的无菌操作。特别为防止连接基板在特殊环境下使用发生损坏无法使用新的零部件更换。其设计为前后完全对称、左右完成对称。在对侧的特征损坏的情况下，可以进行跟换安装方式进行处理。

本发明进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是复位机器人连接固定装置的主视图；

图2是复位机器人连接固定装置的左视图；

图3是复位机器人连接固定装置的右视图；

图4是复位机器人连接固定装置的俯视图；

图5是复位机器人连接固定装置的仰视图；

图6是复位机器人连接固定装置的分解图；

图7是图6所示结构中，螺钉与活动连接板之间存在间隙的结构示意图；

图8是图6所示结构中，连接基板的顶面设有V型槽的结构示意图；

图9是图6所示结构中，活动连接板上开安装孔的结构示意图；

图10是支撑杆上的定位轴一设置V型槽的结构示意图；

图11是支撑杆的下端与活动连接板连接的结构示意图；

图12是支撑杆锁紧螺钉与支撑杆上的定位轴一连接的结构示意图；

图13是复位机器人连接固定装置的分解图；

图14是支撑杆的上端与球架连接结构示意图；

图15是辅助锁定器的***图；

图16是活动销的结构示意图；

图17是辅助锁定器的销杆在弹簧的作用下伸出，并可以入连接基板上的孔的状态示意图；

图18是用手按压辅助锁定器锁定把手使销杆缩回从而解锁的状态示意图；

图19是连接侧板一、连接侧板二安装在复位机器人上的结构示意图；

图20是图19所示结构的分解图；

图21是固定套筒一的结构示意图；

图22是固定套筒一的边角的局部放大示意图；

图23是X光透视区域的位置示意图。

图中符号说明：

1.连接基板，2.活动连接板，3.锁定器一，4.辅助锁定器，5.参考架。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-18所示，复位机器人连接固定装置包括连接基板1、活动连接板2、锁定器一3、辅助锁定器4、参考架5。复位机器人连接固定装置主要用于支撑腿部。

连接基板1的底部设有定位孔110，连接基板1设有安装孔106、安装孔107、安装孔108、安装孔109，固定销101与定位孔110连接实现固定销101的安装，固定销101下部与复位机器人连接，完成了连接基板1与复位机器人的物理位置上的准确定位。其中螺钉102、螺钉103、螺钉104、螺钉105分别穿过连接基板1上分别对应的安装孔106、安装孔107、安装孔108、安装孔109将连接基板1固定在复位机器人上。为了保证将患者与设备的绝对的电气隔离，螺钉102距离活动连接板2最小间隙距离d为10毫米，其他螺钉103、螺钉1104、螺钉1105同样具有如此大的间距。

连接基板1的顶面设有两条互相垂直的V型槽111、V型槽112。将连接基板1与复位机器人连接后，其中V型槽111与复位机器人的X轴重合，V型槽112与复位机器人的Y轴重合。这样设计的好处在于，不管什么时候都可以对复位机器人进行手眼标定。

活动连接板2本体上具有孔201、孔202、第一连接面205、第二连接面206、槽207、螺纹孔208、螺纹孔209、安装孔210、安装孔211、螺纹孔212。当活动连接板2需要安装在复位机器人上的时候，实际上就是将活动连接板2和连接基板1相连的过程。为了保证在复位手术过程中，活动连接板2和连接基板1相对之间不会发生相对位移，特在连接基板1上设计了整圈的第一连接面120、第二连接面121，第二连接面121位于第一连接面120的***。在活动连接板2上设计了设计整圈的第一连接面205、第二连接面206，第一连接面205位于第二连接面206的***，在把活动连接板2安装在连接基板1上的时候，第一连接面120和第二连接面206完全接触，第二连接面121和第一连接面205完全接触。

为了保证在复位过程中连接基板1和活动连接板2连接的稳定，设计了锁定器一3和辅助锁定器4。

锁定器一3包括固定块301、锁紧块302、锁紧杆303、锁紧把手304、固定销305。其中固定块301上具有螺纹孔307、螺纹孔309、螺纹孔310。锁紧块302上具有孔308和销孔311，固定销305***销孔311中。其中固定块301通过螺纹孔309、螺纹孔310使用穿过孔201、孔202的螺钉203、螺钉204固定在活动连接板2的槽207之内，实现固定块301与活动连接板2的安装。其中锁紧把手304与锁紧杆303相连。锁紧杆303上有螺纹可以旋入固定块301的螺纹孔307中，并且锁紧杆303的末端可以***锁紧块302的孔308中，孔308和销孔311是相通的。在303锁紧杆***孔308后，***孔311的固定销305的下端就会卡在锁紧杆303的槽312处。使得在转动锁紧把手304后，锁紧块302只能沿着锁紧杆303的轴向移动，从而达到锁紧的目的。

当将活动连接板2安装完毕后，需要进行锁紧的时候，顺时针转动锁紧把手304,锁紧把手304会带动锁紧杆303转动，锁紧杆303的转动会转变成锁紧块302的位移。锁紧块302向前移动，锁紧块302上的斜面306会接触到连接基板1的斜面130，从而将活动连接板2锁定在复位机器人上。为了防止操作人员出现没有完全锁紧导致出现可能的事故。

除了锁定器一3之外，还设计有辅助锁定器4。

在安装活动连接板2的过程中需要用手按压辅助锁定把手402，辅助锁定把手402会往外带动拨动杆403，销杆404会同时往外运动，此时可以安装活动连接板2。当将活动连接板2安装好后，松开握持辅助锁定把手402的时候，销杆404在弹簧405的作用下自动***连接基板1上的孔131内。完成了辅助锁定。

辅助锁定器4包括活动销401、辅助锁定把手402、弹簧405、螺钉406、螺钉407。活动销401包括外壳413、销杆404和两个拨动杆403，销杆404穿过外壳413，两个拨动杆403与销杆404的后端连接，外壳413设有外部螺纹413-1。其中活动销401通过其上的外部螺纹413-1固定于活动连接板2的螺纹孔208内，使得活动销401的外壳413与活动连接板2相连接。螺钉406穿过辅助锁定把手402上的孔409并旋入活动连接板2的螺纹孔213内，将辅助锁定把手402连接在活动连接板2上，辅助锁定把手402能够以螺钉406为中心而转动。为了能够使辅助锁定把手402在按压后能够自动复位，通过螺钉407旋入辅助锁定把手402上的螺纹孔410将弹簧405压在弹簧固定座412上。弹簧固定座412通过螺纹结构固定在活动连接板2上的螺纹孔209内。其中辅助锁定把手402上的槽411位于两个拨动杆403之间。在按压辅助锁定把手402时，就会带动活动销401进行解锁动作。当松开辅助锁定把手402后，在弹簧405的作用下，活动销401就会自动锁定。

参考架5包括支撑杆501、球架502、标识球503、球架锁紧螺钉504、支撑杆锁紧螺钉505，参考架5主要起到在手术过程中实时跟踪复位机器人运动位置的作用。其中支撑杆501上具有定位轴一511、定位轴二512，定位轴一511、定位轴二512能分别***活动连接板2上的孔210和孔211，其中孔210为长圆孔主要限制参考架5绕定位轴二512的旋转。孔211为圆孔限制了参考架5在上述孔的面方向上的移动。通过孔210和孔211的限位作用，限制了参考架5在整个复位机器人XY平面方向的移动。其中定位轴一511上有V型槽513，其中支撑杆锁紧螺钉505前部具备和V型槽513相对应的V型头。支撑杆锁紧螺钉505从活动连接板2的螺纹孔212旋入后，可以旋入活动连接板2上的螺纹孔211内，支撑杆锁紧螺钉505的V型头卡入定位轴一511的V型槽513，可以对定位轴一511进行锁紧。在定位轴一511、定位轴二512分别完全***孔210和孔211后。V型槽513的中心线略高于支撑杆锁紧螺钉505的中心线。这样在旋入支撑杆锁紧螺钉505的时候，会通过V型槽513形成向下的拉力F，使得支撑杆501下端的底面510更能贴紧活动连接板2的上表面，从而更好的锁定参考架5。

其中球架502与支撑杆501的连接结构也采用支撑杆501通过定位轴一511、定位轴二512与活动连接板2的连接方式。支撑杆501上端具有的安装孔514、安装孔515、螺纹孔516与活动连接板2上安装孔210、安装孔211、螺纹孔212结构相同。球架502上连接的定位轴三521、定位轴四522与支撑杆501上的定位轴二512、定位轴一511结构相同，定位轴四522设有V型槽。定位轴三521、定位轴四522分别***安装孔514、安装孔515中。其中定位轴二522使用球架锁紧螺钉504锁紧，球架锁紧螺钉504旋入螺纹孔516，球架锁紧螺钉504设有V型头，球架锁紧螺钉504的V型头卡入定位轴四522的V型槽。球支座523与球架502连接，用于安装能够让红外导航设备识别的标识球503。

本发明复位机器人连接固定装置主要应用于骨科中常见股骨的复位术。

应用复位机器人连接固定装置时，可以在活动连接板2上固定安装固定板A5，然后将连接侧板一A1、连接侧板一A2固定安装在固定板A5。连接侧板一A1上具有第一螺纹孔A102、第二螺纹孔A101。第二螺纹孔A101用来固定髁的，这个比较好确定。在设计第一螺纹孔A102时花费了很多时间，其中一部时间用于查各种文献以便能够确定如何在髁附近避开血管和神经，一部分时间进行了大量的骨模型试验。经过大量人体骨骼实验数据分析得到第一螺纹孔102距离第二螺纹孔101为100～200毫米，偏向上7-10°为最佳，能满足手术的同时，对股骨的固定也比较好。为了能够实施左右两侧股骨的手术，相应的连接侧板一A2上也设置第一螺纹孔A202、第二螺纹孔A201，第一螺纹孔A202和第一螺纹孔A102同轴线，第二螺纹孔A201和第二螺纹孔A101同轴线。

固定套筒一A3的后端具有外六角形端部A301，可以起到使用扳手加力固定的作用。固定套筒一A3设有外螺纹A302，外螺纹A302与第一螺纹孔A102上的螺纹可以配合使用能够旋入使得固定套筒一A3能够将股骨夹紧。为了防止在固定套筒一A3的旋转过程中对组织和股骨的伤害，其前端具有圆角A303(如图3和4所示)，能够最大程度的降低给组织和股骨带来的伤害。

同样的，固定套筒二A4也具有和固定套筒一A3相同的结构。固定套筒二A4设有外螺纹(该外螺纹与第二螺纹孔A101连接配合)，固定套筒二A4的前端设有圆角，固定套筒二A4的后端设有外六角形端部。固定套筒三A8、固定套筒四A9与固定套筒一A3的结构相同，固定套筒三A8设有外螺纹(该外螺纹与第一螺纹孔A202连接配合)，固定套筒三A8的前端设有圆角，固定套筒三A8的后端设有外六角形端部。固定套筒四A9设有外螺纹(该外螺纹与第二螺纹孔A201连接配合)，固定套筒四A9的前端设有圆角，固定套筒四A9的后端设有外六角形端部。

在固定套筒一A3、固定套筒二A4夹持住股骨远端后，可以分别打入固定针一A6、固定针二A7对股骨远端进行一步固定。固定针一A6穿过固定套筒一A3，固定针二A7穿过固定套筒二A4。同理，固定针三A10穿过固定套筒三A8，固定针四A11穿过固定套筒四A9。

其中连接侧板一A1设有髓内钉锁钉专用孔A103，此孔的位置及大小也是根据市面上现有不同尺寸的髓内钉穿入相应长度的股骨确定的。连接侧板一A2也设有髓内钉锁钉专用孔A203。

连接侧板一A1设有X光透视区域(虚线框内的部分)，连接侧板一A2也同样设有X光透视区域。

手术过程中，先将病人腿部放置在连接侧板一、连接侧板二之间；然后用固定套筒一、固定套筒二、固定套筒三、固定套筒四夹持住股骨远端后，分别打入固定针一、固定针二、固定针三、固定针四对股骨远端进行一步固定。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它形式的零件构型、驱动装置以及连接方式不经创造性的设计与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种复位机器人连接固定装置，其特征在于，包括连接基板(1)、活动连接板(2)、锁定器一(3)；

所述连接基板1设有定位孔(110)、安装孔(106)、安装孔(107)、安装孔(108)、安装孔(109)，所述定位孔( 110) 连接有固定销(101)，所述安装孔(106)、安装孔(107)、安装孔(108)、安装孔(109)中分别设有螺钉(102)、螺钉(103)、螺钉(104)、螺钉(105)；

所述连接基板(1)的顶面设有两条互相垂直的V型槽(111)、V型槽(112)；所述连接基板1设有后第一连接面(120)、第二连接面(121)，第二连接面(121)位于第一连接面(120)的***；

所述活动连接板(2)的本体上设有孔(201)、孔(202)、第一连接面(205)、第二连接面(206)、槽(207)、螺纹孔(208)、螺纹孔(209)、安装孔(210)、安装孔(211)、螺纹孔(212)；当把活动连接板(2)连接在连接基板(1)上时，所述第一连接面(120)和第二连接面(206)接触，所述第二连接面(121)和第一连接面(205)接触；

所述锁定器一(3)包括固定块(301)、锁紧块(302)、锁紧杆(303)、锁紧把手(304)、固定销(305)，所述固定块(301)上设有螺纹孔(307)、螺纹孔(309)、螺纹孔(310)，锁紧块(302)上设有孔(308)和销孔(311)，所述固定销(305)***销孔(311)中；其中固定块(301)通过螺纹孔(309)、螺纹孔(310)使用穿过孔(201)、孔(202)的螺钉(203)、螺钉(204)固定在活动连接板2的槽(207)内，所述锁紧把手(304)与锁紧杆(303)相连；所述锁紧杆(303)上有螺纹可以旋入固定块(301)的螺纹孔(307)中，并且锁紧杆(303)的末端可以***锁紧块(302)的孔(308)中，孔(308)和销孔(311)是相通的；在锁紧杆(303)***孔(308)后，所述固定销(305)的下端就会卡在锁紧杆(303)的槽(312)处；当转动锁紧把手(304),使锁紧块(302)的斜面(306)接触到连接基板(1)的斜面(130)。

2.根据权利要求1所述的复位机器人连接固定装置，其特征在于，所述复位机器人连接固定装置还包括辅助锁定器(4)，所述辅助锁定器(4)包括活动销(401)、辅助锁定把手(402)、弹簧(405)、螺钉(406)、螺钉(407)，所述活动销(401)包括外壳(413)、销杆(404)和两个拨动杆(403)，所述销杆(404)穿过外壳(413)，两个拨动杆(403)与销杆(404)的后端连接，外壳(413)设有外部螺纹(413-1)，所弹簧固定座(412)固定于活动连接板(2)的螺纹孔(208)内，所述螺钉(406)穿过辅助锁定把手(402)上的孔(409)并旋入活动连接板(2)的螺纹孔(213)内，辅助锁定把手(402)能够以螺钉(406)为中心而转动；通过螺钉(407)旋入辅助锁定把手(402)上的螺纹孔(410)将弹簧(405)压在弹簧固定座(412)上；弹簧固定座412通过螺纹结构固定在活动连接板(2)上的螺纹孔(209)内；所述辅助锁定把手(402)上的槽(411)位于两个拨动杆(403)之间。

3.根据权利要求2所述的复位机器人连接固定装置，其特征在于，所述复位机器人连接固定装置还包括参考架，所述参考架与活动连接板连接。

4.根据权利要求3所述的复位机器人连接固定装置，其特征在于，所述参考架包括支撑杆(501)、球架(502)和标识球(503)，所述球架(502)与支撑杆(501)的上端固定连接，所述标识球(503)与球架(502)连接，所述支撑杆(501)的下端活动连接板(2)固定连接。

5.根据权利要求4所述的复位机器人连接固定装置，其特征在于，所述支撑杆(501)连接定位轴一(511)、定位轴二(512)，所述定位轴一(511)、定位轴二(512)分别***活动连接板(2)上的孔(210)和孔(211)，所述定位轴一(511)设有V型槽(513)，所述支撑杆锁紧螺钉(505)设有V型头，所述支撑杆锁紧螺钉(505)从活动连接板(2)的螺纹孔(212)旋入，支撑杆锁紧螺钉(505)的V型头卡入定位轴一(511)的V型槽(513)；

所述支撑杆(501)的上端设有安装孔(514)、安装孔(515)、螺纹孔(516)，所述球架(502) 连接有定位轴三(521)、定位轴四(522)，所述定位轴四(522)设有V型槽，所述定位轴三(521)、定位轴四(522) 分别***安装孔(514)、安装孔(515)中，用球架锁紧螺钉504旋入螺纹孔(516)，所述球架锁紧螺钉(504)设有V型头，球架锁紧螺钉(504)的V型头卡入定位轴四(522)的V型槽。

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