技术领域

[0001] 本发明属于医疗设备领域， 尤其涉及一种骨科手术机器人的智能骨钻。

背景技术

[0002] 随着交通运输业的不断发展， 交通事故的发生也不断攀升， 创伤已经成为全球 的主要死因。 所以， 发展新的骨科手术技术具有非常重大的意义。

[0003] 目前的手术骨钻， 只是普通的手持钻， 用于骨科手术机器人的骨钻也只是在原 有的手持钻基础上进行简单的改进， 增加了压力传感功能， 医生在远端操作骨 科手术机器人的吋候， 不能直观地看到手术操作过程， 只能根据骨钻上的压力 变化和现场医生的反馈来判断实际操作的效果 。

技术问题

[0004] 本发明的目的在于提供一种骨科手术机器人的 智能骨钻， 旨在解决现有技术的 骨钻， 医生在远端操作骨科手术机器人的吋候， 不能直观地看到手术操作过程 的问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明提供了一种骨科手术机器人的智能骨钻 ， 所述智能骨钻包括手术电钻、 套接在手术电钻的电钻头的引导机构、 推进机构、 双目视觉识别系统、 固定在 手术电钻上的压力传感器和骨钻控制器， 所述手术电钻、 引导机构、 双目视觉 识别系统和压力传感器均安装在推进机构上， 骨钻控制器分别与手术电钻、 推 进机构、 双目视觉识别系统和压力传感器电连接。

[0006] 进一步地， 所述手术电钻包括电钻头和驱动电钻头运行的 电钻电机， 骨钻控制 器与手术电钻的电钻电机电连接。

[0007] 进一步地， 所述推进机构包括骨钻底座、 直线导轨、 载物平台、 驱动电机、 联 轴器和滚珠丝杠， 直线导轨和滚珠丝杠安装在骨钻底座上， 载物平台固定在直 线导轨上， 载物平台通过连接件与滚珠丝杠上的螺母连接 ， 驱动电机安装在骨 钻底座的后端， 载物平台由驱动电机通过联轴器联接驱动。

[0008] 进一步地， 所述载物平台上安装有手术电钻固定板， 手术电钻通过压力传感器 安装在手术电钻固定板上。

[0009] 进一步地， 所述引导机构是安装在骨钻底座前端的套接在 手术电钻的电钻头的 套筒。

[0010] 进一步地， 所述双目视觉识别系统包括两个相机和固定两 个相机的固定座， 两 个相机通过固定座安装在骨钻底座的前端下部 。

[0011] 进一步地， 所述骨钻控制器外置于智能骨钻， 骨钻控制器通过骨钻底座的控制 接口与智能骨钻相连。

发明的有益效果

有益效果

[0012] 在本发明中， 由于骨科手术机器人的智能骨钻包括双目视觉 识别系统， 骨钻控 制器与双目视觉识别系统电连接。 因此不仅可以让远端医生通过双目视觉识别 系统观看到手术操作的实吋图像， 还可以通过双目视觉识别系统在手术机器人 动作之前进行坐标定位用， 具体为通过双目视觉识别系统识别安装在患者 或者 是手术床上的手术定位标识装置上的图标， 建立手术定位标识装置的立体坐标 ， 并将骨科手术机器人和智能骨钻的坐标统一到 通过手术定位标识装置确定的 立体坐标中， 指引手术机器人的机器臂到达相应的坐标位置 和位姿状态。

对附图的简要说明

附图说明

[0013] 图 1是本发明实施例提供的骨科手术机器人的智� �骨钻的分解图。

[0014] 图 2是本发明实施例提供的骨科手术机器人的智� �骨钻的立体图。

本发明的实施方式

[0015] 为了使本发明的目的、 技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下结合附图及实 施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。 [0016] 为了说明本发明所述的技术方案， 下面通过具体实施例来进行说明。

[0017] 请参阅图 1和图 2， 本发明实施例提供的骨科手术机器人的智能骨 钻包括手术电 钻 11、 套接在手术电钻 11的电钻头的引导机构 12、 推进机构 13、 双目视觉识别 系统 14、 固定在手术电钻 11上的压力传感器 15和骨钻控制器 16。 手术电钻 11、 引导机构 12、 双目视觉识别系统 14和压力传感器 15均安装在推进机构 13上， 骨 钻控制器 16分别与手术电钻 11、 推进机构 13、 双目视觉识别系统 14和压力传感 器 15电连接。

[0018] 手术电钻 11包括电钻头 111和驱动电钻头 111运行的电钻电机 112。 骨钻控制器 1 6与手术电钻 11的电钻电机 112电连接。

[0019] 推进机构 13包括骨钻底座 131、 直线导轨 132、 载物平台 133、 驱动电机 134、 联 轴器 135和滚珠丝杠 136。 直线导轨 132和滚珠丝杠 136安装在骨钻底座 131上， 载 物平台 133固定在直线导轨 132上， 载物平台 133通过连接件与滚珠丝杠 136上的 螺母连接。 驱动电机 134安装在骨钻底座 131的后端， 载物平台 133由驱动电机 13 4通过联轴器 135联接驱动， 做前后直线往复运动。 载物平台 133上安装有手术电 钻固定板 137， 手术电钻 11通过压力传感器 15安装在手术电钻固定板 137上。 这 样， 手术电钻 11在手术中所受到的力即可通过压力传感器 15接收到。 通过受力 变化， 结合手术电钻 11的推进速度， 可以判断出手术电钻 11的手术部位的结构 密度及其变化， 并通过与系统中的数据库参数进行比对推测出 骨钻到达人体的 哪一层 （皮肤、 肌肉、 脂肪、 骨膜、 骨质、 骨髓） ， 避免手术事故的发生， 从 而为手术医生提供手术依据。

[0020] 手术电钻 11由驱动电机 134控制其行进和后退。 驱动电机 134采用直流无刷减速 电机， 由骨钻控制器 16控制驱动电机 134的驱动电源的频率来控制驱动电机 134 的转速， 达到控制手术电钻 11的推进或后退的速度。 驱动电源的相序可以控制 手术电钻是前进或后退。 同吋通过测量驱动电机 134的转动次数， 可以测量推进 或后退的距离。

[0021] 引导机构 12是安装在骨钻底座 131前端的套接在手术电钻 11的电钻头的套筒， 用于引导电钻头的推进， 并且阻隔电钻头与患者的肌肉接触， 防止患者手术周 围的肌肉跟随电钻头的旋转而一起运动。 [0022] 双目视觉识别系统 14包括两个相机 141和固定两个相机 141的固定座 142， 两个 相机 141通过固定座 142安装在骨钻底座 131的前端下部。 相机 141由网线经交换 机与手术系统相连。 操作者和被授权人员可以通过网络实吋观看两 个相机 141的 实吋图像， 并可通过 3D成像系统直观看到立体影像。 同吋， 双目视觉识别系统 1 4还可在手术机器人动作之前进行坐标定位用� � 由于本发明的智能骨钻具有双目 视觉识别系统， 因此不仅可以让远端医生通过双目视觉识别系 统观看到手术操 作的实吋图像， 还可以通过双目视觉识别系统识别安装在患者 或者是手术床上 的手术定位标识装置上的图标， 建立手术定位标识装置的立体坐标， 并将骨科 手术机器人和智能骨钻的坐标统一到通过手术 定位标识装置确定的立体坐标中 ， 指引手术机器人的机器臂到达相应的坐标位置 和位姿状态。

[0023] 智能骨钻通过安装法兰 17可固定在骨科手术机器人的机器臂上， 可以按照术前 手术规划对钻入速度和深度进行精确控制， 减少了人工操作带来的偏差， 使得 手术精度得到保证， 同吋减轻了医生的劳动强度。

[0024] 本发明实施例提供的骨科手术机器人的智能骨 钻由骨钻控制器 16和 PC机软件进 行控制， 骨钻控制器 16外置于智能骨钻， 骨钻控制器 16通过骨钻底座 131的控制 接口 18与智能骨钻相连。 骨钻控制器 16主要用于对手术电钻、 11推进电钻的控 制和测量， 以及对压力传感器 15的测量。 手术电钻 11的电钻电机 112和驱动电机 134均采用无刷直流电机并内置霍尔传感器， 通过控制电机输入电源的频率可以 控制电机的转速， 控制电机输入电源的相序控制电机的正反转， 并通过霍尔传 感器测量电机的转速。 骨钻控制器 16通过网络接口与 PC机相连。 PC机通过专用 软件可以方便地对智能骨钻进行控制， 并可以通过网络与双目视觉识别系统相 连。

[0025] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保 护范围之内。