一种手术病床的跟踪测量机械臂装置的制作方法

1.本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种手术病床的跟踪测量机械臂装置。


背景技术：

2.目前医疗领域出现了机器人手术辅助系统，解决了骨科手术中的难题，以及实现更为精准的手术操作，在手术过程中，有必要时需移动dsa的机头以便对手术关注部位进行成像，在dsa的臂无法到达的地方，需要移动手术床配合成像，手术床移动时需要机器人从端和手术床一起运动，避免器材在人体骨头内的位置不变，为了实现从端和手术床的同步运动，就需要监测手术床的运动位置并将这一位置输入给从端系统，控制从端跟随手术床一起运动。
3.检测手术床运动常用的办法是使用双目或者三目的光学视觉跟踪系统，将光学标记固定安装在病床上，通过光学视觉跟踪系统给出手术床的空间坐标以及运动轨迹，再通过空间坐标变换将其由视觉跟踪系统坐标系变换到机器人坐标系，但光学跟踪系统容易造成遮挡，尤其在手术床旁边医护人员的频繁无序随机运动造成的影响难以消除。


技术实现要素：

4.因此，发明一种能够将三个自由度上的移动量完全解耦、能够实现对三维空间的精确定位的目的、能够可靠有效获取数据量的手术病床的跟踪测量机械臂装置来解决上述问题很有必要。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种手术病床的跟踪测量机械臂装置，包括有支撑底架，还包括有： 滑动床垫，支撑底架顶部滑动式连接有滑动床垫； 调节杆，滑动床垫上转动式连接有调节杆，调节杆上固接有摆动床垫； 弧形缓冲块，摆动床垫两侧固定连接有弧形缓冲块，滑动床垫两侧通过螺栓连接有手托，手托用于放置患者手臂； 滑动安装板，支撑底架上滑动式连接有滑动安装板； 弧形支撑架，弧形支撑架通过螺栓连接的方式连接于滑动安装板上，弧形支撑架与调节杆转动式连接，滑动安装板与支撑底架之间连接有两对第二归位弹簧； 测量组件，支撑底架两侧固定安装有测量组件，测量组件用于对横向坐标进行测量； 下压组件，测量组件上设置有下压组件，下压组件用以向下运动对患者手术部位进行跟踪。
6.进一步的，测量组件包括有t型开槽架、弧形滑动架、安装开槽架、刻度板一、调节丝杠、滑动螺母套和异型支撑环，支撑底架两侧通过螺栓连接的方式连接有t型开槽架，两个t型开槽架上共同滑动式连接有弧形滑动架，弧形滑动架顶部固定安装有安装开槽架，安装开槽架上对称设置有两个刻度板一，刻度板一上转动式连接有调节丝杠，调节丝杠上通过螺纹配合的方式连接有滑动螺母套，滑动螺母套与刻度板一限位连接，两个滑动螺母套一侧共同固接有异型支撑环。
7.进一步的，下压组件包括有弧形滑动块、球头开槽架、环形支撑架、下压丝杠、驱动马达、六角螺母套、下压圆孔架和刻度板二，弧形滑动架上滑动式连接有弧形滑动块，弧形
滑动块上转动式连接有球头开槽架，环形支撑架固定连接于异型支撑环上，异型支撑环上转动式连接有下压丝杠，环形支撑架顶部固定安装有驱动马达，驱动马达输出轴一端与下压丝杠固接，下压丝杠上通过螺纹配合的方式连接有六角螺母套，六角螺母套上固接有下压圆孔架，下压圆孔架与异型支撑环滑动式连接，下压圆孔架上设置有两对刻度板二。
8.进一步的，球头开槽架顶部设计成球形并有固定的环形键，弧形滑动块包围环形键，弧形滑动块内壁有环形键槽，采取以水平键和垂直键交替变化的传动方式，实现变角度动力传递。
9.进一步的，还包括有摄像头模组，下压圆孔架底部设置有一对摄像头模组。
10.进一步的，还包括有防抖组件，防抖组件设于安装开槽架右侧，防抖组件包括有开槽圆柱、保护壳一、锁止螺杆一、弧形限位架和第一复位弹簧，调节丝杠右端焊接有开槽圆柱，安装开槽架右侧固定连接有两个保护壳一，保护壳一上方通过螺纹配合的方式连接有锁止螺杆一，锁止螺杆一下方滑动式连接有弧形限位架，弧形限位架卡入开槽圆柱卡槽内，开槽圆柱与锁止螺杆一之间连接有第一复位弹簧。
11.进一步的，还包括有照明灯，弧形滑动架内侧对称设置有一对照明灯。
12.进一步的，还包括有锁紧组件，弧形滑动架下方设置有锁紧组件，锁紧组件包括有锁止螺杆二、楔形摩擦块和第二复位弹簧，弧形滑动架下方通过螺纹配合的方式对称连接有锁止螺杆二，弧形滑动架下方滑动式连接有两对楔形摩擦块，相邻两块楔形摩擦块相互接触，同侧两块楔形摩擦块均与锁止螺杆二接触，楔形摩擦块与弧形滑动架之间连接有第二复位弹簧。
13.进一步的，还包括有滑动组件，滑动组件设于支撑底架上，滑动组件包括有执行开关、电机支撑架、驱动电机、齿轮一、i型齿条、滑动齿块和第一归位弹簧，弧形滑动架内设置有两个执行开关，支撑底架上固定安装有电机支撑架，电机支撑架上固定安装有驱动电机，驱动电机输出轴上固接有齿轮一，弧形支撑架底部固定连接有i型齿条，i型齿条与齿轮一啮合，i型齿条两端滑动式连接有滑动齿块，滑动齿块与i型齿条之间连接有一对第一归位弹簧。
14.进一步的，还包括有读数组件，读数组件设于支撑底架上，读数组件包括有距离传感器一、距离传感器二、距离传感器三、保护壳二、转轴、开槽圆环、读数块、齿轮二、矩形开槽架、l型齿条架、电磁铁和回位弹簧，弧形滑动架上固定安装有两对距离传感器一，距离传感器二对称固定安装于滑动螺母套上，异型支撑环上对称固定安装有距离传感器三，支撑底架上固定安装有保护壳二，保护壳二内固接有转轴，转轴上转动式连接有三个开槽圆环，开槽圆环上呈周向分布的方式连接有读数块，齿轮二固接于开槽圆环上，保护壳二内固定安装有三个矩形开槽架，矩形开槽架上滑动式连接有l型齿条架，相邻的l型齿条架与齿轮二啮合，l型齿条架下方设置有电磁铁，矩形开槽架内上方同样固接有电磁铁，同侧两个电磁铁之间连接有回位弹簧。
15.本发明具备以下有益效果：1、通过调整t型开槽架及下压圆孔架的位置，使得医务人员通过滑动螺母套对刻度板一上指示的数值得知横向位置数据，通过异型支撑环对刻度板二上指示的数值得知竖向位置数据，使得三个自由度上的移动量完全解耦，实现对三维空间的精确定位的目的。
16.2、通过设置的弧形限位架，能够在转动调节丝杠时将开槽圆柱卡住，避免转动过
多，进而不会导致滑动螺母套及其上装置移动行程过多造成定位不准确，防止器械护士难以掌握手术位置，在调节完毕后，弧形限位架将开槽圆柱卡紧，避免开槽圆柱及调节丝杠转动。
17.3、通过调节锁止螺杆二，能够依靠t型开槽架与楔形摩擦块之间的摩擦作用将弧形滑动架及其上装置固定，防止弧形滑动架及其上装置移动。
18.4、能够根据的弧形滑动块及其上装置的位置调节弧形支撑架及其上装置的位置，使患者被移动，便于摄像头模组能够对手术部位进行跟踪检测，方便医务人员进行手术。
19.5、通过距离传感器一、距离传感器二及距离传感器三的配合，使得读数块转动至相应的位置，医务人员能够通过保护壳二观察到三个读数块上的读数，从而清楚的得知各个方向的定位读数，能够可靠有效获取数据量。
附图说明
20.图1为本发明的第一种立体结构示意图。
21.图2为本发明的第二种立体结构示意图。
22.图3为本发明的第一种部分立体结构示意图。
23.图4为本发明测量组件的第一种部分立体结构示意图。
24.图5为本发明测量组件的部分剖视立体结构示意图。
25.图6为本发明测量组件的第二种部分立体结构示意图。
26.图7为本发明测量组件的第三种部分立体结构示意图。
27.图8为本发明下压组件的第一种部分立体结构示意图。
28.图9为本发明下压组件的剖视立体结构示意图。
29.图10为本发明的第二种部分立体结构示意图。
30.图11为本发明下压组件的第二种部分立体结构示意图。
31.图12为本发明防抖组件的剖视立体结构示意图。
32.图13为本发明的部分剖视立体结构示意图。
33.图14为本发明a的放大结构示意图。
34.图15为本发明b的放大结构示意图。
35.图16为本发明滑动组件的第一种部分立体结构示意图。
36.图17为本发明滑动组件的第二种部分立体结构示意图。
37.图18为本发明读数组件的部分剖视立体结构示意图。
38.图19为本发明读数组件的部分立体结构示意图。
39.图20为本发明读数组件的部分拆分立体结构示意图。
40.图21为本发明滑动组件的第三种部分立体结构示意图。
41.图中零部件名称及序号：1_支撑底架，21_滑动床垫，22_摆动床垫，23_弧形缓冲块，24_手托，25_弧形支撑架，26_调节杆，27_滑动安装板，28_第二归位弹簧，3_测量组件，31_t型开槽架，32_弧形滑动架，33_安装开槽架，34_刻度板一，35_调节丝杠，36_滑动螺母套，37_异型支撑环，4_下压组件，41_弧形滑动块，42_球头开槽架，43_环形支撑架，44_下压丝杠，45_驱动马达，46_六角螺母套，47_下压圆孔架，48_刻度板二，5_摄像头模组，6_防抖组件，61_开槽圆柱，62_保护壳一，63_锁止螺杆一，64_弧形限位架，65_第一复位弹簧，7_照
明灯，8_锁紧组件，81_锁止螺杆二，82_楔形摩擦块，83_第二复位弹簧，9_滑动组件，91_执行开关，92_电机支撑架，93_驱动电机，94_齿轮一，95_i型齿条，96_滑动齿块，97_第一归位弹簧，10_读数组件，101_距离传感器一，102_距离传感器二，103_距离传感器三，104_保护壳二，105_转轴，106_开槽圆环，107_读数块，108_齿轮二，109_矩形开槽架，1010_l型齿条架，1011_电磁铁，1012_回位弹簧。
具体实施方式
42.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
43.实施例1一种手术病床的跟踪测量机械臂装置，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图16、图17所示，包括有支撑底架1、滑动床垫21、摆动床垫22、弧形缓冲块23、手托24、弧形支撑架25、调节杆26、滑动安装板27、第二归位弹簧28、测量组件3和下压组件4，支撑底架1顶部滑动式连接有滑动床垫21，滑动床垫21上转动式连接有便于手动调节的调节杆26，调节杆26上固接有摆动床垫22，摆动床垫22两侧固定连接有弧形缓冲块23，滑动床垫21两侧通过螺栓连接有用于放置手臂的手托24，支撑底架1上滑动式连接有滑动安装板27，弧形支撑架25通过螺栓连接的方式连接于滑动安装板27上，弧形支撑架25与调节杆26转动式连接，滑动安装板27与支撑底架1之间连接有两对第二归位弹簧28，支撑底架1两侧固定安装有测量组件3，测量组件3用于对手术部位坐标进行测量，测量组件3上设置有下压组件4。
44.测量组件3包括有t型开槽架31、弧形滑动架32、安装开槽架33、刻度板一34、调节丝杠35、滑动螺母套36和异型支撑环37，支撑底架1两侧通过螺栓连接的方式连接有t型开槽架31，两个t型开槽架31上共同滑动式连接有弧形滑动架32，弧形滑动架32顶部固定安装有安装开槽架33，安装开槽架33上对称设置有两个刻度板一34，刻度板一34上转动式连接有用于调节的调节丝杠35，调节丝杠35上通过螺纹配合的方式连接有滑动螺母套36，滑动螺母套36用于对刻度板一34上的刻度进行指示，滑动螺母套36与刻度板一34限位连接，两个滑动螺母套36一侧共同固接有异型支撑环37。
45.下压组件4包括有弧形滑动块41、球头开槽架42、环形支撑架43、下压丝杠44、驱动马达45、六角螺母套46、下压圆孔架47和刻度板二48，弧形滑动架32上滑动式连接有弧形滑动块41，弧形滑动块41上转动式连接有球头开槽架42，环形支撑架43固定连接于异型支撑环37上，异型支撑环37上转动式连接有下压丝杠44，环形支撑架43顶部固定安装有驱动用的驱动马达45，驱动马达45输出轴一端与下压丝杠44固接，下压丝杠44上通过螺纹配合的方式连接有六角螺母套46，六角螺母套46上固接有下压圆孔架47，下压圆孔架47与异型支撑环37滑动式连接，下压圆孔架47上设置有两对刻度板二48，异型支撑环37用于对刻度板二48上的刻度进行指示。
46.此设备安装于病床上，能够跟随病床移动，当需要对患者进行手术时，患者躺在滑动床垫21及摆动床垫22上，患者手臂放置在手托24上，医务人员能够通过转动调节杆26，调节杆26带动摆动床垫22摆动，从而调节摆动床垫22摆动幅度，进而对患者身体位置状态进行调整，便于进行手术操作。手术进行时能够移动弧形滑动架32及其上装置，可避免影响手
术操作或对其他医疗设备造成影响。
47.当需要对手术部位进行定位时，器械护士将弧形滑动架32及其上装置移动至手术部位大概位置，器械护士转动调节丝杠35，调节丝杠35带动滑动螺母套36及其上装置向左或向右移动，使得弧形滑动块41及其上装置沿弧形滑动架32弧线运动，使下压圆孔架47位于手术部位上方，滑动螺母套36对刻度板一34上的刻度的指示，医务人员通过刻度板一34上的数值得知横向位置数据。接着医务人员控制驱动马达45启动，驱动马达45输出轴转动带动下压丝杠44转动，下压丝杠44带动六角螺母套46及下压圆孔架47转动，使得下压圆孔架47向下运动，使得下压圆孔架47对准手术部位，异型支撑环37会对刻度板二48上的刻度进行指示，通过刻度板二48上的数值得知竖向位置数据，从而得到空间坐标，进而实现对三维空间的精确定位的目的。
48.实施例2在实施例1的基础之上，如图11所示，还包括有摄像头模组5，摄像头模组5用于对手术部位进行成像，下压圆孔架47底部设置有一对摄像头模组5。
49.摄像头模组5能够对手术部位进行成像，便于医务人员进行观察，避免下压圆孔架47没有触碰到手术部位。
50.实施例3在实施例2的基础之上，如图12所示，还包括有防抖组件6，防抖组件6设于安装开槽架33右侧，防抖组件6用于防止调节丝杠35及其上装置转动过多，防抖组件6包括有开槽圆柱61、保护壳一62、锁止螺杆一63、弧形限位架64和第一复位弹簧65，调节丝杠35右端焊接有开槽圆柱61，安装开槽架33右侧固定连接有两个用于保护内部零部件的保护壳一62，保护壳一62上方通过螺纹配合的方式连接有锁止螺杆一63，锁止螺杆一63下方滑动式连接有弧形限位架64，弧形限位架64卡入开槽圆柱61卡槽内，弧形限位架64用于将开槽圆柱61卡紧，开槽圆柱61与锁止螺杆一63之间连接有第一复位弹簧65。
51.器械护士在转动调节丝杠35时，调节丝杠35会带动开槽圆柱61转动，开槽圆柱61推动弧形限位架64向上运动，使得弧形限位架64不再将开槽圆柱61卡住，随之被压缩的第一复位弹簧65复位带动弧形限位架64向下运动将开槽圆柱61卡住，避免器械护士转动调节丝杠35过多，进而不会导致滑动螺母套36及其上装置移动行程过多造成定位不准确，防止器械护士难以掌握手术位置，滑动螺母套36及其上装置的位置调整完毕后，器械护士转动锁止螺杆一63，锁止螺杆一63推动弧形限位架64向下运动，使得弧形限位架64将开槽圆柱61卡紧，避免开槽圆柱61及调节丝杠35转动。
52.实施例4在实施例3的基础之上，如图13所示，还包括有照明灯7，弧形滑动架32内侧对称设置有一对照明灯7，照明灯7通电对手术部位进行照明。
53.照明灯7通电对手术部位进行照明，便于医务人员清晰的看见患者手术部位的情况，保证手术顺利进行。
54.实施例5在实施例4的基础之上，如图14所示，还包括有锁紧组件8，弧形滑动架32下方设置有锁紧组件8，锁紧组件8用以将t型开槽架31固定，锁紧组件8包括有锁止螺杆二81、楔形摩擦块82和第二复位弹簧83，弧形滑动架32下方通过螺纹配合的方式对称连接有锁止螺杆二
81，弧形滑动架32下方滑动式连接有两对楔形摩擦块82，楔形摩擦块82用于将t型开槽架31卡住，相邻两块楔形摩擦块82相互接触，同侧两块楔形摩擦块82均与锁止螺杆二81接触，锁止螺杆二81用于推动同侧两块楔形摩擦块82相对运动，楔形摩擦块82与弧形滑动架32之间连接有第二复位弹簧83。
55.当器械护士将弧形滑动架32及其上装置移动至手术部位大概位置时，器械护士手动转动锁止螺杆二81，使得锁止螺杆二81朝靠近t型开槽架31方向运动，锁止螺杆二81会推动同侧两块楔形摩擦块82相对运动，使得楔形摩擦块82与t型开槽架31紧密贴合，依靠t型开槽架31与楔形摩擦块82之间的摩擦作用将弧形滑动架32及其上装置固定，防止弧形滑动架32及其上装置移动。
56.实施例6在实施例5的基础之上，如图15、图16、图17、图21所示，还包括有滑动组件9，滑动组件9移动手术床对手术部位进行跟踪检测，滑动组件9设于支撑底架1上，滑动组件9包括有执行开关91、电机支撑架92、驱动电机93、齿轮一94、i型齿条95、滑动齿块96和第一归位弹簧97，弧形滑动架32内设置有两个执行开关91，支撑底架1上固定安装有电机支撑架92，电机支撑架92上固定安装有驱动用的驱动电机93，执行开关91用于控制驱动电机93启动，驱动电机93输出轴上固接有齿轮一94，弧形支撑架25底部固定连接有i型齿条95，i型齿条95与齿轮一94啮合，i型齿条95两端滑动式连接有滑动齿块96，滑动齿块96与i型齿条95之间连接有一对第一归位弹簧97。
57.当弧形滑动块41及其上装置沿弧形滑动架32弧线运动时，弧形滑动块41会触碰其中一个的两个执行开关91，执行开关91控制驱动电机93启动，驱动电机93输出轴转动带动齿轮一94转动，从而齿轮一94带动i型齿条95及其上装置向左或向右转动，进而滑动安装板27带动弧形支撑架25及其上装置向左或向右移动，使得患者被移动，便于摄像头模组5能够对手术部位进行跟踪检测，方便医务人员进行手术。当齿轮一94与其中一滑动齿块96啮合时，通过第一归位弹簧97的作用，齿轮一94会推动其中一滑动齿块96左右往复运动，使得滑动安装板27及其上装置一直处于同一处位置。
58.实施例7在实施例6的基础之上，如图10、图18、图19、图20所示，还包括有读数组件10，读数组件10设于支撑底架1上，读数组件10便于清楚的得知各个方向的定位读数，读数组件10包括有距离传感器一101、距离传感器二102、距离传感器三103、保护壳二104、转轴105、开槽圆环106、读数块107、齿轮二108、矩形开槽架109、l型齿条架1010、电磁铁1011和回位弹簧1012，弧形滑动架32上固定安装有两对距离传感器一101，距离传感器一101用于检测弧形滑动架32与t型开槽架31两端之间的距离，距离传感器二102对称固定安装于滑动螺母套36上，距离传感器二102用于检测滑动螺母套36与安装开槽架33两端之间的距离，异型支撑环37上对称固定安装有距离传感器三103，距离传感器三103用于检测异型支撑环37底部与下压圆孔架47内底部之间的距离，支撑底架1上固定安装有保护壳二104，保护壳二104内固接有转轴105，转轴105上转动式连接有三个开槽圆环106，开槽圆环106上呈周向分布的方式连接有读数块107，齿轮二108固接于开槽圆环106上，保护壳二104内固定安装有三个矩形开槽架109，矩形开槽架109上滑动式连接有l型齿条架1010，相邻的l型齿条架1010与齿轮二108啮合，l型齿条架1010下方设置有电磁铁1011，矩形开槽架109内上方同样固接有电磁
铁1011，同侧两个电磁铁1011之间连接有回位弹簧1012。
59.距离传感器一101用于检测弧形滑动架32与t型开槽架31两端之间的距离，距离传感器二102用于检测滑动螺母套36与安装开槽架33两端之间的距离，距离传感器三103用于检测异型支撑环37底部与下压圆孔架47内底部之间的距离，距离传感器一101、距离传感器二102及距离传感器三103分别控制下方三个电磁铁1011通电产生磁性，根据各个方向的距离使得下方三个电磁铁1011电流大小不一，同侧两个电磁铁1011相互吸附，电磁铁1011会带动l型齿条架1010向上运动，l型齿条架1010带动齿轮二108及开槽圆环106转动，使得医务人员能够通过保护壳二104观察到三个读数块107上的读数，从而清楚的得知各个方向的定位读数。
60.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。