一种摆锯机构及截骨手术机器人的制作方法

1.本技术涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种摆锯机构及截骨手术机器人。


背景技术：

2.现有的膝关节机器人中的摆锯结构，在进行摆锯结构与骨头的定位操作时，由于定位针在截骨平面上的角度无法完全固定，易使得在敲击过程中，出现定位针发生偏移的问题，从而增加了定位操作的难度，不利于医务人员操作。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种摆锯机构及截骨手术机器人，方便摆锯机构与骨头的定位连接。
4.本技术提供了：
5.一种摆锯机构，包括驱动件、锯片、导向组件、定位组件及锁定件；
6.其中，所述锯片连接于所述驱动件的输出轴，所述驱动件用于驱动所述锯片在截骨平面振动；
7.所述导向组件的一端安装于所述驱动件上，所述导向组件的另一端与所述定位组件转动连接，所述导向组件用于对所述锯片的进刀动作提供导向作用，所述定位组件用于所述摆锯机构与待切割骨头的定位；
8.所述锁定件用于锁定所述定位组件和所述导向组件。
9.在一些可能的实施方式中，所述锁定件包括插合部及柔性环，所述插合部用于插合连接所述定位组件和所述导向组件，所述柔性环套设于所述插合部的周向；
10.当所述锁定件与所述定位组件和所述导向组件连接时，所述柔性环挤压于所述插合部与所述定位组件之间，或所述柔性环挤压于所述插合部与所述导向组件之间。
11.在一些可能的实施方式中，所述锁定件还包括有手持部，所述手持部连接于所述插合部的一端；
12.当所述锁定件与所述定位组件和所述导向组件连接时，所述手持部凸出设置于所述导向组件远离所述定位组件的一侧。
13.在一些可能的实施方式中，所述定位组件包括固定架和定位销，所述固定架与所述导向组件转动连接；
14.所述定位销凸出设置于所述固定架远离所述导向组件的一侧。
15.在一些可能的实施方式中，所述锯片包括连接端和切割端，所述连接端连接于所述驱动件的所述输出轴，所述切割端滑动穿设于所述固定架，所述切割端相对于所述固定架的滑动方向平行于所述导向组件的导向方向。
16.在一些可能的实施方式中，所述固定架上开设有供所述锯片穿过的第一导向槽。
17.在一些可能的实施方式中，所述固定架靠近所述导向组件的一侧凸出设置有转轴，所述导向组件转动套设于所述转轴上；
18.所述转轴远离所述固定架的一端通过一螺母限位于所述导向组件远离所述固定架的一侧；
19.所述转轴上还套设有弹性件，所述弹性件的一端抵接于所述螺母靠近所述导向组件的一侧，所述弹性件的另一端通过一垫块抵接于所述导向组件靠近所述螺母的一侧。
20.在一些可能的实施方式中，所述导向组件包括导向杆和导向块，所述导向块固定安装于所述驱动件远离所述定位组件的一端；
21.所述导向杆的一端与所述定位组件转动连接，所述导向杆的另一端滑动传设于所述导向块。
22.在一些可能的实施方式中，所述导向块上开设有供所述导向杆穿过的第二导向槽，所述导向杆的周向侧壁与所述第二导向槽的内壁相贴合。
23.另外，本技术还提供了一种截骨手术机器人，包括本技术提供的所述摆锯机构。
24.本技术的有益效果是：本技术提出一种摆锯机构及截骨手术机器人，截骨手术机器人包括摆锯机构。其中，摆锯机构包括驱动件、锯片、导向组件、定位组件和锁定件。其中，锯片连接于驱动件，由驱动件驱动锯片在截骨平面振动，以实现截骨动作。导向组件的一端连接于驱动件上，导向组件的另一端与定位组件转动连接，锁定件用于锁定导向组件和定位组件，即可通过锁定件使得定位组件与导向组件之间的角度保持相对固定。从而，在将定位组件固定于骨头上时，可使定位组件相对于导向组件和驱动件等结构件的角度保持相对固定，当导向组件、驱动件等结构件在截骨平面上位置固定时，可使得定位组件在截骨平面上的角度相对固定，避免定位组件发生偏移，也可方便将定位组件固定于骨头的设定位置。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1示出了一些实施例中摆锯机构的一状态结构示意图；
27.图2示出了一些实施例中摆锯机构的另一状态结构示意图；
28.图3示出了一些实施例中驱动件的结构示意图；
29.图4示出了一些实施例中驱动件与导向块的爆炸结构示意图；
30.图5示出了一些实施例中导向块的结构示意图；
31.图6示出了一些实施例中定位组件的结构示意图；
32.图7示出了一些实施例中摆锯机构的局部结构示意图；
33.图8示出了一些实施例中固定架与锯片的剖面结构示意图；
34.图9示出了一些实施例中锁定件的结构示意图。
35.主要元件符号说明：
36.10-驱动件；11-驱动件本体；12-把手；13-输出轴；131-连接卡槽；14-锁紧旋钮；15-开关；20-锯片；21-切割端；22-连接端；30-定位组件；31-固定架；311-定位部；3111-第一导向槽；312-枢接部；3121-第一连接孔；32-定位销；33-转轴；34-螺母；35-弹性件；36-垫块；40-导向组件；41-导向杆；411-第二连接孔；42-导向块；421-第二导向槽；50-锁定件；
51-手持部；52-插合部；53-柔性环；60-连接法兰；70-安装座。
具体实施方式
37.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
38.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.如图1所示，建立笛卡坐标系，定义摆锯机构的长度方向平行于x轴所示方向，摆锯机构的宽度方向平行于y轴所示方向，摆锯机构的高度方向平行于z轴所示方向。可以理解的是，以上定义仅是为了便于理解摆锯机构中各部分的相对位置关系，不应理解为对本技术的限制。
43.实施例中提供了一种摆锯机构，可用于截骨手术中，示例性的，摆锯机构可用于膝关节手术中。
44.如图1和图2所示，摆锯机构可包括驱动件10、锯片20、定位组件30和导向组件40。
45.其中，锯片20可连接于驱动件10的输出轴13上。
46.驱动件10可用于驱动锯片20在一截骨平面高频振动，以进行截骨。可以理解的，截骨平面可指，在截段骨头时，骨头上断面所在的平面。实施例中，锯片20可平行于截骨平面。
47.实施例中，导向组件40的一端可安装于驱动件10上，导向组件40的另一端与定位组件30转动连接，定位组件30可用于摆锯机构与骨头之间的定位，从而确保锯片20在设定的截骨平面对骨头进行切割。
48.使用中，可先将定位组件30固定于待裁切的骨头位置，实现摆锯机构与骨头的定
位。随后，可由驱动件10驱动锯片20进行振动，以对骨头进行切割。
49.在一些实施例中，摆锯机构还包括有锁定件50，用于锁定定位组件30和导向组件40，即锁定件50可用于制止定位组件30相对于导向组件40随意转动。
50.使用中，在将定位组件30固定于骨头上时，可先通过锁定件50将定位组件30与导向组件40锁定，使得定位组件30与驱动件10的角度也相对固定。从而，在将定位组件30固定于骨头上时，可直接握持驱动件10部分，限定驱动件10在截骨平面上随意转动，相应的，也可对定位组件30进行限位，避免定位组件30在截骨平面上随意转动，进而方便将定位组件30固定于骨头上，确保定位的准确性。
51.如图1至图3所示，在一些实施例中，驱动件10可选用摆锯，可带动锯片20在截骨平面上振动，以实现切割动作。相应的，驱动件10可包括驱动件本体11和把手12，其中，驱动件本体11可固定连接于把手12上，把手12大致与驱动件本体11垂直。输出轴13传动连接于驱动件本体11上，用于插接锯片20的连接卡槽131设置于输出轴13远离把手12的一端，且连接卡槽131位于输出轴13远离驱动件本体11的一侧。锯片20可固定插接于连接卡槽131中，并可通过锁紧旋钮14进行锁紧固定。
52.如图4所示，锯片20可呈长条片状结构，锯片20的长度延伸方向可沿摆锯机构的长度方向设置，即锯片20的长度延伸方向平行于x轴所示方向。锯片20可包括分设于锯片20长度方向两端的切割端21和连接端22。
53.切割端21远离连接端22的一端面可设置有锯齿结构，以便提供切割功能。其中，锯齿结构可沿锯片20的宽度方向延伸设置。连接端22可固定连接于驱动件10的输出轴13上，锯片20可由连接卡槽131位置向远离驱动件本体11的方向延伸。
54.工作时，锯片20的切割端21可靠近骨头设置，具体的，可使切割端21的锯齿结构与骨头相接触。并由驱动件10驱动锯片20在截骨平面内振动，使得锯齿结构可大致沿其自身的延伸方向振动，以实现截骨动作。
55.实施例中，导向组件40可用于对锯片20的进刀动作进行导向。具体的，在截骨过程中，可推动锯片20向靠近骨头的方向移动，以进行进刀动作。在此过程中，导向组件40可对锯片20的移动进行导向。
56.如图1、图4和图5所示，在一些实施例中，导向组件40可包括导向杆41和导向块42。其中，导向块42可固定安装于驱动件本体11远离把手12的一侧。
57.具体的，导向块42靠近驱动件本体11的一侧固定连接有安装座70，示例性的，导向块42与安装座70之间可通过螺栓连接、焊接、卡接、粘接等方式固定连接。安装座70远离导向块42的一侧，可固定连接于驱动件本体11远离把手12的一侧。示例性的，安装座70与驱动件本体11之间可通过焊接、螺栓连接、卡接、粘接等方式固定连接。
58.如图1和图5所示，导向块42上可开设有第二导向槽421，导向杆41的一端可滑动穿设于第二导向槽421中。其中，第二导向槽421的延伸方向可平行于摆锯机构的长度方向。相应的，导向杆41相对于导向块42的滑动方向平行于摆锯机构的长度方向。
59.实施例中，导向杆41的周向侧壁可与第二导向槽421的内壁向贴合，从而，可避免导向杆41相对于导向块42随意晃动，以使导向杆41对导向块42的移动提供导向作用。在一些实施例中，在摆锯机构的高度方向上，导向杆41可位于锯片20远离把手12的一侧。
60.实施例中，导向杆41远离导向块42的一端可与定位组件30转动连接。
61.在进刀过程中，驱动件10可与锯片20同步移动，进而可由驱动件10带动导向块42同步移动。因定位组件30固定与骨头上，从而使得导向杆41也可在锯片20的进刀方向上相对于骨头固定。由此，可使得导向块42沿导向杆41移动，以对锯片20的进刀动作进行导向。
62.如图1、图6和图7所示，在一些实施例中，定位组件30可包括固定架31和定位销32。其中，固定架31可包括相连接的定位部311和枢接部312，定位部311和枢接部312可相互垂直设置。在一些实施例中，定位部311和枢接部312可设置为一体。
63.在另一些实施例中，定位部311和枢接部312还可通过螺钉连接、焊接、卡接等方式实现固定连接。
64.枢接部312远离定位部311的一端可与导向杆41远离导向块42的一端转动连接。具体的，枢接部312与导向杆41通过转轴33转动连接。转轴33的一端可固定连接于枢接部312上。在一些实施例中，转轴33可通过一体成型方式固定设置于枢接部312上，且转轴33位于枢接部312远离定位部311的一侧。
65.在另一些实施例中，转轴33可通过焊接、螺接、卡接等方式固定于枢接部312上。当然，在另一些实施例中，转轴33也可相对于枢接部312转动安装。
66.实施例中，导向杆41远离导向块42的一端可转动套设于转轴33上，即导向杆41可相对于转轴33顺利转动。导向杆41远离枢接部312的一侧可由螺母34进行限位，相应的，螺母34可螺接于转轴33远离枢接部312的一端。
67.在一些实施例中，螺母34与导向杆41之间还设置有弹性件35，弹性件35的一端抵接于螺母34靠近导向杆41的一侧，弹性件35的另一端可通过一垫块36抵接于导向杆41靠近螺母34的一侧，实施例中，弹性件35处于压缩状态。从而，在固定架31相对于导向杆41转动时，可避免螺母34与转轴33松动，进而确保固定架31与导向杆41的连接稳定性。
68.在一些实施例中，弹性件35可选用弹片，且套设于转轴33上，垫块36也可套设于转轴33上。
69.在另一些实施例中，弹性件35还可选用弹簧、柔性块等结构。
70.在一些实施例中，枢接部312可平行于锯片20，且枢接部312可贴合于导向杆41靠近锯片20的一侧。定位部311可由枢接部312向靠近锯片20的方向延伸设置。
71.如图1、图7和图8所示，锯片20的切割端21可滑动穿设于定位部311远离枢接部312的一端，从而可使切割端21与骨头相接触，避免定位部311干扰锯片20的进刀动作。实施例中，定位部311上开设有供锯片20穿过的第一导向槽3111。第一导向槽3111的延伸方向可平行于摆锯机构的长度方向。锯片20相对于定位部311的滑动方向可平行于摆锯机构的长度方向。
72.如图8所示，在一些实施例中，在摆锯机构的高度方向上，锯片20的两侧面可与第一导向槽3111中对应侧的内壁相贴合。从而，在摆锯机构的高度方向上，可由定位部311对锯片20进行限位，避免锯片20在驱动件10的驱动作用下相对于定位部311发生该方向上的晃动。相应的，也可确保锯片20在工作过程中始终处于截骨平面，避免发生偏移，从而确保截骨精度，避免给患者带来不必要的痛苦。
73.如图8所示，在摆锯机构的宽度方向上，第一导向槽3111的宽度可大于锯片20的宽度。在工作过程中，可确保锯片20在截骨平面上顺利移动，即在截骨平面内锯片20可环绕骨头进行一定范围的转动，避免定位部311干扰到锯片20在截骨平面上的移动。
74.如图6和图7所示，在摆锯机构的长度方向上，定位销32可固定于定位部311远离枢接部312的一侧。在摆锯机构的高度方向上，定位销32可位于定位部311远离枢接部312的一端，具体的，定位销32可位于第一导向槽3111远离枢接部312的一侧。
75.在另一些实施例中，定位销32也可位于定位部311靠近枢接部312的一侧，具体的，定位销32可位于第一导向槽3111靠近枢接部312的一侧。
76.可以理解的，使用中，定位销32可插接固定于骨头中。定位销32可相对于定位部311远离驱动件10的一侧凸出设置，定位销32远离定位部311的一端可具有尖端，以便于定位销32插接于骨头中。
77.如图1和图2所示，锁定件50可用于连接枢接部312和导向杆41，从而锁定定位组件30和导向组件40，避免定位组件30与导向组件40间发生随意转动。
78.如图2和图6所示，相应的，枢接部312远离定位部311的一端开设有用于连接锁定件50的第一连接孔3121。导向杆41靠近枢接部312的一端设置有第二连接孔411。当需要锁定固定架31与导向杆41时，第二连接孔411可与第一连接孔3121同轴，以便于锁定件50依次穿设连接于第一连接孔3121和第二连接孔411中。
79.再一并结合图9所示，锁定件50可包括手持部51和插合部52。其中，手持部51和插合部52均可呈圆柱状，手持部51的外直径可大于插合部52的外直径。当锁定件50锁定导向杆41和固定架31时，插合部52可用于插合连接第一连接孔3121和第二连接孔411，手持部51可凸出位于导向杆41远离枢接部312的一侧，手持部51的外直径可大于第二连接孔411的内直径。
80.在一些实施例中，插合部52上还固定套设有柔性环53。当柔性环53不受外力作用时，柔性环53的外直径可大于插合部52的外直径，且柔性环53的外直径大于第二连接孔411的内直径。当插合部52插合于第一连接孔3121和第二连接孔411中时，柔性环53可挤压于插合部52和第二连接孔411的内壁之间，且柔性环53处于压缩状态。从而，可使插合部52稳定连接于第一连接孔3121和第二连接孔411中，避免插合部52随意脱离第一连接孔3121和第二连接孔411。在一些实施例中，柔性环53可选用橡胶环、硅胶环等结构。
81.在另一些实施例中，柔性环53也可套设于插合部52与第一连接孔3121相对应的位置。当插合部52插合于第一连接孔3121和第二连接孔411时，柔性环53可挤压于插合部52和第一连接孔3121的内壁之间。
82.如图1所示，进一步的，摆锯机构还包括有用于连接机械手的连接法兰60，其中，机械手可以是截骨手术机器人中的机械手。从而，可由机械手带动摆锯机构移动至截骨平面，其中，机械手可按照截骨手术机器人中控制系统的指令进行运动，也可确保摆锯机构移动的精度。
83.在一些实施例中，连接法兰60可连接于导向块42宽度方向上的一侧。示例性的，连接法兰60与导向块42之间可通过螺栓连接、卡接、焊接等方式固定连接。
84.使用中，可将连接法兰60连接于截骨手术机器人的机械手上。通过锁定件50将固定架31与导向杆41之间锁紧固定，避免固定架31相对于导向杆41随意转动。由截骨手术机器人带动摆锯机构移动至设定的截骨平面，之后，可由医务人员推动定位组件30移动，并可借助敲击锤等辅助工具，将定位销32固定于骨头中，以实现摆锯机构与骨头的定位。随后，可将固定架31与导向杆41之间的锁定件50移出，使得固定架31可与导向杆41相对转动，即
使得锯片20与定位组件30之间可相对转动，确保锯片20工作时的灵活性。医务人员可通过按压驱动件10上的开关15，以启动驱动件10，进而由驱动件10带动锯片20在截骨平面振动，以进行截骨动作。截骨过程中，可相对于定位组件30转动锯片20，以调整锯片20在截骨平面上的位置。同时，也可相对于定位组件30推动锯片20移动，即使得锯片20相对于第一导向槽3111滑动，以实现进刀，在此过程中，可由导向组件40对锯片20的移动进行导向。
85.实施例中还提供了一种截骨手术机器人，包括机械手及实施例中提供的摆锯机构。其中，摆锯机构中的连接法兰60可固定连接于机械手上，机械手可用于带动摆锯机构移动，以使锯片20移动到设定的截骨平面。
86.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
87.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。