全自動骨科牽引機器人的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種全自動骨科牽引機器人，包括支架、基板、位移調節裝置、旋轉組件、手夾持器和大臂受力傳感組件；所述基板固定于支架上，基板上設有滑軌，旋轉組件通過滑塊安裝于所述滑軌上，并在位移調節裝置的驅動下沿滑軌滑動；所述手夾持器固定于旋轉組件上，在旋轉組件的驅動下沿水平面轉動；所述基板上設有一立柱，所述大臂受力傳感組件包括傳感器固定板、胳膊固定板和力傳感器，所述傳感器固定板固定于立柱上，胳膊固定板的下端與傳感器固定板的下端鉸接，胳膊固定板的上端通過力傳感器與傳感器固定板的上端連接。本發明提供的全自動骨科牽引機器人具有自動化、安全、易操作和高效率的優點。
【專利說明】全自動骨科牽引機器人
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種骨科輔助牽引裝置，尤其涉及一種全自動骨科牽引機器人。
【背景技術】
[0002]現在醫院對前臂骨折進行正骨主要還是靠醫生進行操作，一個醫生對前臂進行牽弓丨，另一位醫生進行正骨，由于正骨時間比較長，因此牽引的醫生會非常累，這樣就推動了骨科牽引設備的產生。
[0003]現有技術中，通常的骨科輔助牽引裝置有的利用轉輪帶動絲桿轉動以實現對患者手臂的牽引；有的利用機械式氣泵，通過手捏所述機械式氣泵調節可伸縮式氣缸的伸縮，以實現對患者手臂的牽引。上述骨科輔助牽引裝置的缺點是對患者手臂牽引所使用的力度不夠精準，并且醫生在進行正骨、接骨、打石膏等操作的同時還需要騰出手來調整牽引的力度，影響了醫生的治療。
[0004]目前市場上最新一款骨科輔助裝置雖然解決了上述問題，但是其加力組件為氣動裝置，只能控制輸出力的大小，非常剛性；并且其調整裝置需要手動控制，不夠智能，無法與醫生的正骨操作進行相應的配合。此外，醫生在正骨的過程中有時需要牽引傷者的手臂旋轉一定角度，現有的骨科輔助裝置也無法實現這一功能。
【發明內容】
[0005]本發明旨在解決上述現有技術中存在的問題，提出一種骨科輔助牽引裝置，該裝置為一種可與醫生正骨操作進行相應的配合并可實現醫生在正骨的過程中要求牽引手有一定角度的旋轉功能的全自動骨科牽引機器人。
[0006]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0007]—種全自動骨科牽引機器人，包括支架、基板、位移調節裝置、旋轉組件、手夾持器和大臂受力傳感組件；所述基板固定于支架上，基板上設有滑軌，旋轉組件通過滑塊安裝于所述滑軌上，并在位移調節裝置的驅動下沿滑軌滑動；所述手夾持器固定于旋轉組件上，在旋轉組件的驅動下沿水平面轉動；所述基板上設有一立柱，所述大臂受力傳感組件包括傳感器固定板、胳膊固定板和力傳感器，所述傳感器固定板固定于立柱上，胳膊固定板的下端與傳感器固定板的下端鉸接，胳膊固定板的上端通過力傳感器與傳感器固定板的上端連接。
[0008]優選的，所述位移調節裝置包括粗調組件和加力組件；所述粗調組件和加力組件均為絲桿傳動結構，粗調組件固定于基板上，加力組件固定于粗調組件的活動端，旋轉組件固定于加力組件的活動端。
[0009]優選的，所述粗調組件包括粗調電機、粗調絲桿、絲桿支撐件和電機連接板；所述粗調電機固定于基板上，粗調電機的輸出端通過一聯軸器與粗調絲桿的輸入端連接，所述粗調絲桿的兩端分別通過一安裝座固定安裝于基板上，所述絲桿支撐件安裝于粗調絲桿上，并通過一絲母與粗調絲桿嚙合；所述電機連接板固定于絲桿支撐件上，并通過滑塊滑動安裝于基板的滑軌上。
[0010]優選的，所述加力組件包括加力電機、加力絲桿和牽引支撐板；所述加力電機固定于粗調組件的電機連接板上，加力電機的輸出端通過一聯軸器與加力絲桿的輸入端連接，所述加力絲桿的輸入端通過一絲桿座固定安裝于電機連接板上，所述牽引支撐板安裝于加力絲桿上，并通過一絲母與加力絲桿嚙合；所述牽引支撐板還通過滑塊滑動安裝于基板的滑軌上，還通過一過渡架與旋轉組件固定連接。
[0011]優選的，所述旋轉組件包括旋轉電機、蝸桿、渦輪和旋轉托盤；所述旋轉電機通過帶輪和同步帶，使蝸桿沿水平軸線轉動，蝸桿與渦輪相互嚙合，使渦輪沿豎直軸線轉動；所述渦輪固定于旋轉托盤上；所述手夾持器固定于旋轉托盤上。
[0012]優選的，所述旋轉組件上設置有至少一個限位傳感器，用于感應并限制旋轉托盤的旋轉角度范圍。
[0013]優選的，所述胳膊固定板上設有掛鉤和綁帶，用于固定傷者的手臂。
[0014]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0015]使用本發明提供的全自動骨科牽引機器人，實現了一個大夫就能夠獨立完成正骨工作的效果，不僅解決了醫生正骨過程中必須有兩個大夫相互配合工作的難題，并且實現了柔性控制，能夠密切地與大夫進行配合，大大提高了正骨過程的安全性。同時，本發明實現了所有操作的自動化，降低了大夫操作的難度，提高了大夫正骨的效率。
[0016]綜上所述，本發明提供的全自動骨科牽引機器人具有自動化、安全、易操作和高效率的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明實施例的主視結構圖。
[0018]圖2是本發明實施例的仰視結構圖。
[0019]圖3是本發明實施例的俯視結構圖。
[0020]圖4是圖3中的A-A剖視局部放大圖。
[0021]附圖標記:
[0022]支架I 基板2旋轉組件3
[0023]手夾持器4 過渡架5牽引支撐板6
[0024]加力絲桿7 第二聯軸器9立柱11
[0025]力傳感器12 胳膊固定板13傳感器固定板14
[0026]電機連接板16 加力電機17第一滑塊19
[0027]第二滑塊20 從動帶輪22蝸桿25
[0028]限位傳感器27 旋轉電機28主動帶輪29
[0029]同步帶30 旋轉托盤31渦輪32
[0030]粗調電機34 第一聯軸器35右安裝座36
[0031]粗調絲桿37 絲桿支撐件38左安裝座39
【具體實施方式】
[0032]下面將結合附圖和具體的實施例對本發明的技術方案進行詳細的說明。
[0033]如圖1所示，本發明提供的一種全自動骨科牽引機器人，包括支架1、基板2、粗調組件、加力組件、旋轉組件3、手夾持器4和大臂受力傳感組件。所述基板2固定支撐于支架I上，作為工作平臺使用，所述旋轉組件3和手夾持器4安裝在基板2的上面，粗調組件安裝在基板2的底面。基板2上面設有滑軌，所述旋轉組件3通過加力組件上的第二滑塊20安裝于滑軌上，并在粗調組件和加力組件的驅動下沿滑軌滑動。所述手夾持器4固定于旋轉組件3上，可在旋轉組件3的驅動下沿水平面轉動。
[0034]具體地，所述基板2上設有一立柱11，所述大臂受力傳感組件包括傳感器固定板14、胳膊固定板13和力傳感器12，所述傳感器固定板14固定于立柱11上，胳膊固定板13的下端與傳感器固定板14的下端鉸接，胳膊固定板13的上端通過力傳感器12與傳感器固定板14的上端連接。
[0035]如圖1和圖2所示，粗調組件和加力組件均為絲桿傳動結構，粗調組件固定于基板2底面，加力組件固定于粗調組件的活動端，旋轉組件3固定于加力組件的活動端。
[0036]本發明實施例中的粗調組件包括粗調電機34、粗調絲桿37、絲桿支撐件38和電機連接板16。所述粗調組件由粗調電機34提供動力，粗調電機34通過粗調電機座固定于基板2上，粗調電機34的輸出端通過第一聯軸器35與粗調絲桿37的輸入端連接。所述粗調絲桿37的兩端分別通過左安裝座39和右安裝座36固定安裝在基板2底面。所述絲桿支撐件38安裝于粗調絲桿37上，并通過第一絲母與粗調絲桿37嚙合。具體地，第一絲母內部與粗調絲桿37嚙合，第一絲母的外部固定在絲桿支撐件38上。所述電機連接板16與絲桿支撐件38固定連接，并通過第一滑塊19滑動安裝于基板2的滑軌上，所述加力組件固定于電機連接板16上。
[0037]當粗調電機34驅動粗調絲桿37轉動時，由于粗調絲桿37上的絲桿支撐件38和電機連接板16受滑軌限制，無法隨粗調絲桿37轉動，于是在第一絲母的嚙合作用下沿粗調絲桿37延伸方向滑動。這樣，大夫就可以通過操作終端的粗調按鈕來控制粗調電機34，利用絲桿傳動結構將粗調電機34輸出的轉矩轉換成加力組件和旋轉組件3的水平運動，實現手夾持器4的粗調。
[0038]進一步的，本發明實施例中的加力組件包括加力電機17、加力絲桿7和牽引支撐板6。所述加力電機17通過加力電機座固定安裝在粗調組件的電機連接板16上，加力電機17的輸出端通過第二聯軸器9與加力絲桿7的輸入端連接。所述加力絲桿7的輸入端為固定端，通過絲桿座固定安裝于電機連接板16上。所述牽引支撐板6安裝于加力絲桿7上，并通過第二絲母與加力絲桿7嚙合；所述牽引支撐板6還通過第二滑塊20滑動安裝于基板的滑軌上，還通過一過渡架5與旋轉組件3的底部固定連接。
[0039]當加力組件中的加力電機17不工作時，加力組件與旋轉組件3的位置相對固定，可以通過調節粗調組件一起運動，實現粗調。當加力電機17工作時，旋轉組件3與手夾持器4在第二絲母的嚙合作用下沿加力絲桿7的延伸方向運動，實現加力操作。
[0040]如圖3和圖4所示，所述旋轉組件包括旋轉電機28、蝸桿25、渦輪32和旋轉托盤31。旋轉電機28通過電機座固定于一底板上，旋轉電機28的主動轉矩依次通過主動帶輪29、同步帶30和從動帶輪22的傳動，使蝸桿25沿水平軸線轉動。蝸桿25上的齒與渦輪32相互嚙合，進而使渦輪32沿豎直軸線轉動。進一步地，所述渦輪32固定于旋轉托盤31上，旋轉托盤31通過螺栓將手夾持器4固定，最終實現了手夾持器4的旋轉。
[0041]而為了確保傷者放置于手夾持器4上的手臂能夠在安全范圍內旋轉，所述旋轉組件3上設置有兩個限位傳感器27，用于感應并限制旋轉托盤31的旋轉角度范圍。這樣，大夫就只需通過操作終端的左右旋轉鈕控制旋轉電機28，即可實現對傷者手臂方向位置的控制。
[0042]進一步地，所述胳膊固定板13上設有掛鉤和綁帶，用于固定傷者的手臂。
[0043]本發明實施例的全自動骨科牽引機器人使用時，可將骨折病人的大臂通過綁帶和掛鉤固定在胳膊固定板13上，并將骨折病人的手固定在手夾持器4上。當加力組件工作時，產生的拉力會通過骨折病人的小臂傳遞到其大臂、接著傳遞到胳膊固定板13上，由于胳膊固定板13下端與傳感器固定板14的下端相互鉸接，因此胳膊固定板13上部會產生轉動的趨勢，但在力傳感器12的作用下，并不會實際產生轉動。這樣，力傳感器12就會反映出手臂所受的拉力大小；同時，當大夫對病人骨折手臂進行正骨時，力傳感器12也可以時時判斷出大夫的出力大小，向控制系統提供一個可靠的受力數字量，這樣控制系統就可以根據大夫的出力而對應調節加力組件加力的大小，實現了加力組件的柔性調節，使控制過程更加智能，并且增加了設備的安全性。此外，通過調節旋轉組件3，還可以使傷者的手臂在安全范圍內旋轉，進而調整手臂的方向位置，進一步豐富了機器的功能，免去了多余的人力勞動。
[0044]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種全自動骨科牽引機器人，其特征在于，包括支架、基板、位移調節裝置、旋轉組件、手夾持器和大臂受力傳感組件；所述基板固定于支架上，基板上設有滑軌，旋轉組件通過滑塊安裝于所述滑軌上，并在位移調節裝置的驅動下沿滑軌滑動；所述手夾持器固定于旋轉組件上，在旋轉組件的驅動下沿水平面轉動；所述基板上設有一立柱，所述大臂受力傳感組件包括傳感器固定板、胳膊固定板和力傳感器，所述傳感器固定板固定于立柱上，胳膊固定板的下端與傳感器固定板的下端鉸接，胳膊固定板的上端通過力傳感器與傳感器固定板的上端連接。
2.根據權利要求1所述的全自動骨科牽引機器人，其特征在于，所述位移調節裝置包括粗調組件和加力組件；所述粗調組件和加力組件均為絲桿傳動結構，粗調組件固定于基板上,加力組件固定于粗調組件的活動端,旋轉組件固定于加力組件的活動端。
3.根據權利要求2所述的全自動骨科牽引機器人，其特征在于，所述粗調組件包括粗調電機、粗調絲桿、絲桿支撐件和電機連接板；所述粗調電機固定于基板上，粗調電機的輸出端通過一聯軸器與粗調絲桿的輸入端連接，所述粗調絲桿的兩端分別通過一安裝座固定安裝于基板上，所述絲桿支撐件安裝于粗調絲桿上，并通過一絲母與粗調絲桿嚙合；所述電機連接板固定于絲桿支撐件上，并通過滑塊滑動安裝于基板的滑軌上。
4.根據權利要求3所述的全自動骨科牽引機器人，其特征在于，所述加力組件包括加力電機、加力絲桿和牽引支撐板；所述加力電機固定于粗調組件的電機連接板上，加力電機的輸出端通過一聯軸器與加力絲桿的輸入端連接，所述加力絲桿的輸入端通過一絲桿座固定安裝于電機連接板上，所述牽引支撐板安裝于加力絲桿上，并通過一絲母與加力絲桿嚙合；所述牽引支撐板還通過滑塊滑動安裝于基板的滑軌上，還通過一過渡架與旋轉組件固定連接。
5.根據權利要求1所述的全自動骨科牽引機器人，其特征在于，所述旋轉組件包括旋轉電機、蝸桿、渦輪和旋轉托盤；所述旋轉電機通過帶輪和同步帶，使蝸桿沿水平軸線轉動，蝸桿與渦輪相互嚙合，使渦輪沿豎直軸線轉動；所述渦輪固定于旋轉托盤上；所述手夾持器固定于旋轉托盤上。
6.根據權利要求5所述的全自動骨科牽引機器人，其特征在于，所述旋轉組件上設置有至少一個限位傳感器，用于感應并限制旋轉托盤的旋轉角度范圍。
7.根據權利要求1所述的全自動骨科牽引機器人，其特征在于，所述胳膊固定板上設有掛鉤和綁帶，用于固定傷者的手臂。
【文檔編號】A61F5/042GK104274266SQ201310451710
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年9月28日 優先權日:2013年9月28日
【發明者】曲道奎, 徐方, 何書龍, 楊奇峰, 欒顯曄, 李學威 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司