用于骨科機器人的智能骨鉆的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)用設備，尤其涉及一種用于骨科機器人的智能骨鉆，可用于進行骨科手術中的鉆孔、固定或拆卸螺釘?shù)裙δ堋?br>【背景技術】
[0002]目前沒有可以直接用于骨科手術機器人的智能骨鉆。目前所知的是骨科機器人只是用于定位功能，由醫(yī)生使用現(xiàn)有的骨科電鉆進行手動操作。
[0003]由于由醫(yī)生人工進行操作，會造成由于用力不均勻造成推進不均勻，控制精度差，包括鉆入點、鉆入角度、鉆入深度等均會存在較大偏差。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于骨科機器人的智能骨鉆。
[0005]本發(fā)明的技術方案如下:
一種用于骨科機器人的智能骨鉆，該智能骨鉆由推進機構、電鉆機構、壓力傳感器、弓丨導機構和控制電路組成，所述推進機構包括直線導軌、沿直線導軌滑動的載物平臺、控制載物平臺滑動的驅動電機；電鉆機構包括電鉆及驅動電鉆運行的電鉆電機；所述電鉆機構與壓力傳感器連接，一同固定于載物平臺上；所述引導機構包括電鉆引導組件、視覺識別機構、角度調整機構；所述控制電路由單片機及其控制測量電路組成；所述控制測量電路用于測量電鉆電機的運行數(shù)據(jù)及控制電鉆電機的運行。
[0006]較佳地，所述引導機構、驅動電機分別置于推進機構的兩端。
[0007]較佳地，所述智能骨鉆還包括安裝法蘭，設于推進機構底端。
[0008]本發(fā)明通過基座固定在骨科手術的機器臂上，可以按照術前手術規(guī)劃對鉆入速度和深度進行精確控制，減少了人工操作帶來的偏差，使得手術精度得到保證。同時減輕了醫(yī)生的勞動強度。
[0009]本發(fā)明的智能骨鉆還帶有壓力傳感器，可以測量骨鉆在推進的過程中所受到的阻力，從而得到骨鉆推進時所遇到的物質密度，并通過與系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫參數(shù)進行比對推測出骨鉆到達人體的那一層(皮膚、肌肉、脂肪、骨膜、骨質、骨髓)，避免手術事故的發(fā)生。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實施例的立體圖；
圖2為本發(fā)明實施例的軸測結構示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例的電路控制原理圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。
[0012]參見圖1與圖2，本發(fā)明提供一種用于骨科機器人的智能骨鉆，該智能骨鉆由推進機構、電鉆機構、壓力傳感器3、引導機構和控制電路組成，所述推進機構包括直線導軌102、沿直線導軌102滑動的載物平臺104、控制載物平臺104滑動的驅動電機107 ;電鉆機構包括電鉆202及驅動電鉆運行的電鉆電機；所述電鉆機構與壓力傳感器3連接，一同固定于載物平臺104上；所述引導機構包括電鉆引導組件、視覺識別機構404、角度調整機構405 ;所述控制電路由單片機及其控制測量電路組成；所述控制測量電路用于測量電鉆電機的運行數(shù)據(jù)及控制電鉆電機的運行。
[0013]所述引導機構、驅動電機107分別置于推進機構的兩端。
[0014]所述智能骨鉆還包括安裝法蘭5，設于推進機構底端，該智能骨鉆可以通過安裝法蘭5安裝在骨科手術機器人的手臂上，進行手術作業(yè)。
[0015]如圖2所述，本實施例中，推進機構還包括安裝直線導軌102的底座101、底座101上的滾珠絲杠103、絲杠螺母105、連接件106、連接驅動電機107與載物平臺104的聯(lián)軸器108、連接直線導軌102與載物平臺104的滑塊109。載物平臺104固定在直線導軌102的滑塊109上，并通過連接件106與滾珠絲杠103上的絲杠螺母105連接。載物平臺104由安裝在底座101后端的驅動電機107通過聯(lián)軸器108聯(lián)接驅動，做前后直線往復運動。
[0016]如圖2所示，電鉆機構還包括電鉆模塊固定板201 ;載物平臺104上安裝電鉆模塊固定板201，電鉆202與壓力傳感器3連接后安裝在電鉆模塊固定板201上。
[0017]如圖2所示，引導機構設于推進機構遠離驅動電機107的一端，電鉆引導組件設于底板101上方，視覺識別機構404、角度調整機構405設于底板下方。所述電鉆引導組件包括與底板101連接的豎板401、固定在豎板401上的鉆頭引導套筒402、與鉆頭引導套筒402連接的位置微調裝置403。位置微調裝置403可對鉆頭引導套筒402在上下、左右進行調節(jié)。視覺識別機構405包含攝像頭，可對攝像頭進行90°的角度調節(jié)以及焦距調節(jié)。
[0018]本發(fā)明的工作原理:
參見圖1至圖3，控制電路由單片機及其控制測量電路組成，主要通過對電鉆電機的測量和控制，來完成對電鉆202的控制。
[0019]本發(fā)明中電鉆202使用的是無刷直流電機，所以驅動控制芯片采用摩托羅拉生產(chǎn)的無刷直流電機控制器MC33053芯片，由單片機通過DA輸出電壓來控制MC33053的輸出頻率，達到控制電鉆202的轉速，并通過控制輸出驅動電壓的相序控制電鉆202的正反轉。同時，通過測量電鉆電機輸出脈沖信號可以測量出電鉆202的轉速。
[0020]電鉆機構安裝在載物平臺104上，由驅動電機107控制其行進和后退。驅動電機107采用直流減速電機，由單片機通過控制驅動電機107驅動電壓的大小來控制驅動電機107的轉速，達到控制電鉆202的推進或后退的速度。驅動電壓的正負可以控制電鉆202是前進或后退。同時通過測量驅動電機107的轉動次數(shù)，可以測量驅動電機107推進或后退的距離。
[0021]同時，整個系統(tǒng)還配有壓力傳感器3。單片機通過AD采集測量壓力傳感器3的輸出電壓，可以計算出電鉆202在行進過程中所受到的阻力的大小及其變化，從而保證手術過程中的安全。
[0022]單片機通過RSS485或CAN通訊可以與計算機相連，可以接受計算機的指令，按照設定的行程、鉆速和推進速度自動進行鉆孔，鉆完孔后可以自動退出。
[0023]以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于骨科機器人的智能骨鉆，其特征在于，該智能骨鉆由推進機構、電鉆機構、壓力傳感器、引導機構和控制電路組成，所述推進機構包括直線導軌、沿直線導軌滑動的載物平臺、控制載物平臺滑動的驅動電機；電鉆機構包括電鉆及驅動電鉆運行的電鉆電機；所述電鉆機構與壓力傳感器連接，一同固定于載物平臺上；所述引導機構包括電鉆引導組件、視覺識別機構、角度調整機構；所述控制電路由單片機及其控制測量電路組成；所述控制測量電路用于測量電鉆電機的運行數(shù)據(jù)及控制電鉆電機的運行。2.根據(jù)權利要求1所述的智能骨鉆，其特征在于，所述引導機構、驅動電機分別置于推進機構的兩端。3.根據(jù)權利要求1所述的智能骨鉆，其特征在于，所述智能骨鉆還包括安裝法蘭，設于推進機構底端。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于骨科機器人的智能骨鉆，該智能骨鉆由推進機構、電鉆機構、壓力傳感器、引導機構和控制電路組成。本發(fā)明可以按照術前手術規(guī)劃對鉆入速度和深度進行精確控制，減少了人工操作帶來的偏差，使得手術精度得到保證，同時減輕了醫(yī)生的勞動強度；本發(fā)明的智能骨鉆還帶有壓力傳感器，可以測量骨鉆在推進的過程中所受到的阻力，從而得到骨鉆推進時所遇到的物質密度，并通過與系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫參數(shù)進行比對推測出骨鉆到達人體的那一層（皮膚、肌肉、脂肪、骨膜、骨質、骨髓），避免手術事故的發(fā)生。
【IPC分類】A61B19/00, A61B17/16, A61B17/92
【公開號】CN104997549
【申請?zhí)枴緾N201510521623
【發(fā)明人】孫東輝, 石訓軍, 黃偉, 梁錫杰
【申請人】深圳市鑫君特智能醫(yī)療器械有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年8月24日