本发明专利技术公开了一种骨科临床用膝关节置换手术引导定位装置，包括负载支撑机构以及定位扫描机构；所述负载支撑机构包括可移动的支撑底座，所述支撑底座顶部安装有第一机械臂，所述第一机械臂末端安装有C型支撑架；所述定位扫描机构包括设置在C型支撑架上的三维扫描仪，所述C型支撑架上具有两根平行延伸的扫描机构支撑板，两根所述扫描机构支撑板顶部均固定设有侧面支撑板；本发明专利技术能够在手术过程中实时获取患者手术部位的三维模型参数，利用计算机对三维模型参数与既定手术方案的相关参数进行比对匹配，然后通过投影机在患者手术部位投射出相应的标记信号，协助医生进行手术操作。作。作。
【技术实现步骤摘要】
一种骨科临床用膝关节置换手术引导定位装置
[0001]本专利技术涉及膝关节置换引导
，具体为一种骨科临床用膝关节置换手术引导定位装置。
技术介绍
[0002]在膝关节置换手术中，将膝盖的关节炎部位切除并用塑料和金属零件的组合覆盖。在传统手术中，医生“看不准”、“拿不稳”等问题十分常见，手术的操作往往根据术者的经验和估算来决定，随着科学技术的快速发展，在膝关节置换术中，手术机器人的引入有望解决微创环境下的人为不确定性，实现手术效果与预期效果的一致性，手术机器人可为术中截骨提供定位导向，医生在其辅助下完成手术，在机器人终端装有截骨引导工具的机器人便属于其中一种；
[0003]现有技术中的膝关节置换手术机器人用截骨引导工具，并未充分考虑对工具的定位，往往造成手术截骨不精准，同时截骨引导工具仅关注截骨槽的引导，并未考虑人体骨骼解剖形态，不能保障截骨引导器与人体骨骼贴合，造成截骨不精准。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种骨科临床用膝关节置换手术引导定位装置，能够在膝关节置换手术中能够精准引导手术操作。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种骨科临床用膝关节置换手术引导定位装置，包括负载支撑机构以及定位扫描机构；
[0007]负载支撑机构包括可移动的支撑底座，支撑底座顶部安装有第一机械臂，第一机械臂末端安装有C型支撑架；
[0008]定位扫描机构包括设置在C型支撑架上的三维扫描仪，C型支撑架上具有两根平行延伸的扫描机构支撑板，两根扫描机构支撑板顶部均固定设有侧面支撑板，两个侧面支撑板相互靠近的一侧具有移动导轨，移动导轨的延伸方向与扫描机构支撑板的延伸方向一致，移动导轨上滑动配合设有扫描仪固定块；
[0009]侧面支撑板顶部具有多个校准光标；
[0010]扫描仪固定块上转动配合连接有扫描仪支撑转轴，扫描仪支撑转轴沿扫描机构支撑板长度方向延伸，三维扫描仪固定在扫描仪支撑转轴上，三维扫描仪上固定设有第一视觉摄像头；
[0011]两根扫描机构支撑板之间且靠近第一机械臂的一端固定设有足部约束机构，足部约束机构包括约束支座以及连接在约束支座上的足部放置斗；
[0012]扫描机构支撑板相互靠近的一侧具有凹槽，凹槽内具有第一滑轨，两个第一滑轨上共同滑动支撑配合设有约束支撑板，约束支座固定在约束支撑板顶部，足部放置斗通过约束支撑转轴转动配合连接在约束支座上，足部放置斗内侧壁固定有多个约束气囊；
[0013]C型支撑架顶部靠近第一机械臂的位置安装有第二机械臂，第二机械臂末端安装有定位投影机构；
[0014]定位投影机构包括投影机以及连接在投影机外侧的第二视觉摄像头、点阵扫描传感器以及三维激光扫描雷达。
[0015]优选地，第一机械臂的每个力臂都由伺服电机驱动，第一机械臂的每个关节处都具有力矩传感器以及角度编码器。
[0016]说明：利用伺服电机的精准控制特性驱动第一机械臂，利用角度编码器能够进准测算第一机械臂的每个力臂的相对位置，以及利用力矩传感器监测第一机械臂的每个力臂的受力负载情况，根据受力负载参数进行反馈，使得伺服电机相应输出合适的力矩。
[0017]优选地，扫描仪固定块由直线电机驱动在移动导轨上滑动，移动导轨上具有位移传感器。
[0018]说明：直线电机驱动驱动扫描仪固定块在移动导轨上滑动，直线电机具有响应速度快、驱动位置准确以及噪音小的特性，利用位移传感器进行能够精确监测反馈扫描仪固定块的位置。
[0019]优选地，扫描仪支撑转轴一端固定设有从动蜗轮，扫描仪固定块上固定设有第一电机，第一电机的输出轴上固定设有驱动蜗杆，驱动蜗杆与从动蜗轮啮合连接,第一电机为伺服电机，扫描仪支撑转轴上具有角度编码器。
[0020]说明：利用角度编码器监测扫描仪支撑转轴的转角位置，进而确定连接在扫描仪支撑转轴上的三维扫描仪的倾转位置，根据监测数据的反馈，以确保给第一电机输入准确的指令来驱动。
[0021]优选地，第二机械臂的每个力臂都由伺服电机驱动，第二机械臂的每个关节处都具有力矩传感器以及角度编码器。
[0022]说明：利用伺服电机的精准控制特性驱动第二机械臂，利用角度编码器能够进准测算第二机械臂的每个力臂的相对位置，以及利用力矩传感器监测第二机械臂的每个力臂的受力负载情况，根据受力负载参数进行反馈，使得伺服电机相应输出合适的力矩。
[0023]优选地，第二机械臂的末端力臂上安装有卷轴显示机构，卷轴显示机构包括显示机构外壳，显示机构外壳为中空的筒状结构，显示机构外壳内转动连接设有显示屏卷轴，显示屏卷轴上卷绕设有柔性显示屏；
[0024]显示机构外壳上具有屏幕伸出槽，屏幕伸出槽沿显示机构外壳的轴线延伸；
[0025]显示机构外壳内的两端各设有刚性链条伸缩机构，刚性链条伸缩机构包括刚性伸缩链，每根刚性伸缩链由两根成对咬合配合的伸缩单链组成，每根伸缩单链分别卷绕在两个链条卷绕轮上，链条卷绕轮转动配合连接在显示机构外壳内侧壁上；
[0026]屏幕伸出槽内转动配合设有导向转轴，导向转轴上具有导向开槽，导向开槽内两端各固定设有伸缩链约束滑轨，刚性伸缩链滑动配合在伸缩链约束滑轨内；
[0027]显示机构外壳内侧壁具有多个链条约束板，伸缩单链被约束在链条约束板之间移动；
[0028]伸缩单链一端共同固定设有显示屏固定杆，柔性显示屏一端与显示屏卷轴固定连接，柔性显示屏另一端与显示屏固定杆固定连接。
[0029]说明：柔性显示屏用于显示手术过程中的各项监测参数，以及给出相应的步骤提
示。
[0030]优选地，支撑底座底部具有多个行走轮，行走轮由伺服电机驱动。
[0031]优选地，约束支撑板由伺服电机通过滚珠丝杠结构带动使得约束支撑板滑动配合在第一滑轨上，第一滑轨上具有位移传感器以及力矩传感器。
[0032]说明：在手术过程中，患者的下肢可能需要弯曲，患者的足部放置与约束支撑板连接的足部放置斗上，利用力矩传感器能够感知患者的足部放置在足部放置斗中的受力参数，根据受力参数分析，能够利用伺服电机驱动约束支撑板使得约束支撑板处于合适的位置，并配合位移传感器对约束支撑板的位置进行监测反馈。
[0033]优选地，第二机械臂的各个力臂上均固定设有多个避障模块，避障模块均匀分散布置在第二机械臂的各个方位上，避障模块为超声波测距传感器。
[0034]说明：第二机械臂上的多个避障模块用于感知自身周围物体的距离，避免在运行过程中与其它设备发生碰撞。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术结构设计合理，操作方便，本专利技术能够在手术过程中实时获取患者手术部位的三维模型参数，利用计算机对三维模型参数与既定手术方案的相关参数进行比对匹配，然后通过投影机在患者手术部位投射出相应的标记信号，协助医生进行手术操作。
附图说明
[0036]图1是本专利技术的主视图；
[0037]图2是图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种骨科临床用膝关节置换手术引导定位装置，其特征在于，包括负载支撑机构(10)以及定位扫描机构(20)；所述负载支撑机构(10)包括可移动的支撑底座(11)，所述支撑底座(11)顶部安装有第一机械臂(12)，所述第一机械臂(12)末端安装有C型支撑架(21)；所述定位扫描机构(20)包括设置在C型支撑架(21)上的三维扫描仪(23)，所述C型支撑架(21)上具有两根平行延伸的扫描机构支撑板(22)，两根所述扫描机构支撑板(22)顶部均固定设有侧面支撑板(221)，两个所述侧面支撑板(221)相互靠近的一侧具有移动导轨(222)，所述移动导轨(222)的延伸方向与所述扫描机构支撑板(22)的延伸方向一致，所述移动导轨(222)上滑动配合设有扫描仪固定块(223)；所述侧面支撑板(221)顶部具有多个校准光标(220)；所述扫描仪固定块(223)上转动配合连接有扫描仪支撑转轴(224)，所述扫描仪支撑转轴(224)沿所述扫描机构支撑板(22)长向延伸，所述三维扫描仪(23)固定在所述扫描仪支撑转轴(224)上，所述三维扫描仪(23)上具有第一视觉摄像头(24)；两根所述扫描机构支撑板(22)之间且靠近所述第一机械臂(12)的一端固定设有足部约束机构(26)，所述足部约束机构(26)包括约束支座(262)以及连接在所述约束支座(262)上的足部放置斗(263)；所述扫描机构支撑板(22)相互靠近的一侧具有凹槽(226)，所述凹槽(226)内具有第一滑轨(227)，两个所述第一滑轨(227)上共同滑动支撑配合设有约束支撑板(261)，所述约束支座(262)固定在所述约束支撑板(261)顶部，所述足部放置斗(263)通过约束支撑转轴(264)转动配合连接在所述约束支座(262)上，所述足部放置斗(263)内侧壁固定有多个约束气囊(260)；所述C型支撑架(21)顶部靠近所述第一机械臂(12)的位置安装有第二机械臂(13)，所述第二机械臂(13)末端安装有定位投影机构(60)；所述定位投影机构(60)包括投影机(61)以及连接在所述投影机(61)外侧的第二视觉摄像头(62)、点阵扫描传感器(63)以及三维激光扫描雷达(64)。2.根据权利要求1所述的一种骨科临床用膝关节置换手术引导定位装置，其特征在于：所述第一机械臂(12)的每个力臂都由伺服电机驱动，所述第一机械臂(12)的每个关节处都具有力矩传感器以及角度编码器。3.根据权利要求1所述的一种骨科临床用膝关节置换手术引导定位装置，其特征在于：所述扫描仪固定块(223)由直线电机驱动在所述移动导轨(222)上滑动，所述移动导轨(222)上具有位移传感器。4.根据权利要求1所述的一种骨科临床用膝关节置换手术引导定位装置，其特征在于：所述扫描仪支撑转轴(224)一端固定设有从动蜗轮(225)，所述扫描仪固定块(223)上固定设有第一电机(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘沨，高原，常啸，
申请(专利权)人：贵州省骨科医院，
类型：发明
国别省市：
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