專利名稱：前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶重建臨床手術(shù)的輔助裝置，更特別地 說(shuō)，是指一種前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀。
背景技術(shù)：
目前，因運(yùn)動(dòng)、交通及社會(huì)老齡化造成的前交叉韌帶損傷與日俱增。雖有適用于 膝關(guān)節(jié)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)程儀被應(yīng)用于臨床試驗(yàn)，但還沒有商品化與產(chǎn)業(yè)化。另外，串 聯(lián)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)程儀存在剛度較弱、各構(gòu)件的制造誤差被累積與放大等缺陷，使前交叉韌 帶重建手術(shù)至今缺乏實(shí)用的導(dǎo)航設(shè)備。 發(fā) 明 內(nèi) 容
為了改善串聯(lián)式導(dǎo)程儀的剛度低的弱點(diǎn)，本發(fā)明提供一種適用于膝關(guān)節(jié)的前交叉 韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀由六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的位移桿件組件、 一個(gè) 導(dǎo)程位移組件(7)、 一個(gè)動(dòng)平臺(tái)組件(8)和一個(gè)靜平臺(tái)組件(9)組成。六個(gè)位移桿件組件 采用并聯(lián)方式布局在動(dòng)平臺(tái)(8)和靜平臺(tái)(9)之間，導(dǎo)程位移組件(7)安裝在動(dòng)平臺(tái)(8) 上，從而實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)串聯(lián)于與并聯(lián)機(jī)構(gòu)之上。本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀是根據(jù)空間 并、串聯(lián)機(jī)構(gòu)原理設(shè)計(jì)的，通過六桿共同支撐導(dǎo)程位移組件，其剛度較好。另外導(dǎo)程 位移組件通過設(shè)計(jì)的導(dǎo)程座中的燕尾槽，使得導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)更為平穩(wěn)。
本發(fā)明的前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀優(yōu)點(diǎn)在于
① 采用結(jié)構(gòu)相同的六個(gè)位移桿件組件承擔(dān)手術(shù)操作的負(fù)載，與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比其承載 大、剛度好，能實(shí)現(xiàn)重建手術(shù)中鉆孔、植入移植韌帶及對(duì)植入韌帶加載等多種操 作的運(yùn)動(dòng)。
② 六個(gè)位移桿件組件為分組對(duì)稱分布，從而構(gòu)成動(dòng)平臺(tái)(8)下的導(dǎo)向調(diào)整機(jī)構(gòu)，使導(dǎo) 程儀結(jié)構(gòu)規(guī)范，易于加工與制造。
③ 六個(gè)位移桿件組件均采用內(nèi)/外包絡(luò)形成的圓柱面，以及絲杠與絲桿螺母配合，既 實(shí)現(xiàn)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A柱滑塊的線位移運(yùn)動(dòng)，又使結(jié)構(gòu)緊湊。通過位移桿 件組件上下端部設(shè)有球頭與動(dòng)平臺(tái)(8)和靜平臺(tái)(9)上的球鉸組件配合，能夠協(xié)調(diào)相
鄰位移桿件組件的運(yùn)動(dòng)。 位移桿件組件采用電機(jī)與絲桿的配合，能夠提供較大的行程，從而使導(dǎo)程儀的位
姿調(diào)整范圍大，具有較大臨床手術(shù)范圍。
動(dòng)平臺(tái)(8)上的導(dǎo)程位移組件(7)采用絲杠螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)的轉(zhuǎn)化，螺母在 絲桿上移動(dòng)，推動(dòng)導(dǎo)程滑塊在A燕尾槽內(nèi)作直線運(yùn)動(dòng)，絲杠螺母與燕尾槽導(dǎo)軌的 機(jī)構(gòu)綜合，使得導(dǎo)程位移組件具有導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的性能。
圖1本發(fā)明前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2A是本發(fā)明動(dòng)平臺(tái)的另一視角的結(jié)構(gòu)圖。
圖2B是本發(fā)明動(dòng)平臺(tái)中圓盤的結(jié)構(gòu)圖。
圖2C是本發(fā)明動(dòng)平臺(tái)中圓盤的另一視角結(jié)構(gòu)圖。
圖2D是本發(fā)明動(dòng)平臺(tái)中球鉸組件的分解圖。
圖3是本發(fā)明靜平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。
圖3A是本發(fā)明靜平臺(tái)中底座的結(jié)構(gòu)圖。
圖3B是本發(fā)明靜平臺(tái)的分解圖。
圖3C是本發(fā)明靜平臺(tái)中球鉸組件的分解圖。
圖4是本發(fā)明A位移桿件組件的分解圖。
圖4A是本發(fā)明A位移桿件組件中圓柱滑塊的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明導(dǎo)程位移組件的分解圖。
圖6是本發(fā)明的圓盤與定位圓環(huán)之間的安裝角分布示意圖。
圖中l(wèi).A位移桿件組件ll.圓柱滑塊lll.A球頭112.A安裝臺(tái)
113.滑動(dòng)槽114.1通孔115.J通孔12.絲杠安裝套121.B球頭
122.C安裝臺(tái)123.B安裝臺(tái)124.電機(jī)安裝孔125.絲杠槽126.G通孔
127.H通孔128.K通孔129丄通孔13.A絲杠14.A絲杠螺母
15.A伺直流服電機(jī)151.A聯(lián)軸器152.C滾珠軸承153.D滾珠軸承
16.半環(huán)壓蓋18.導(dǎo)桿2.B位移桿件組件3.C位移桿件組件
4.D位移桿件組件5.E位移桿件組件6.F位移桿件組件
7.導(dǎo)程位移組件71.導(dǎo)程座711.A燕尾槽712.B燕尾槽713.A支撐座714.B支撐座715.C支撐座72.導(dǎo)程滑塊721.絲杠螺母安裝座722.電機(jī)安裝座73.B直流伺服電機(jī)731.B聯(lián)軸器74.B絲杠741.E滾珠軸承
742.F滾珠軸承75.絲杠螺母76.轉(zhuǎn)接桿77.C直流伺服電機(jī)771.C聯(lián)軸器78.鉆頭8.動(dòng)平臺(tái)組件81.圓盤811.上板面
812.凹槽813.下板面801.A球鉸座8011.沉頭孔8012.中心通孔
802.B球鉸座803.C球鉸座804.D球鉸座805.E球鉸座806.F球鉸座
8A.A球鉸組件8A-1.A壓蓋8A-11.A通孔8A-2.A墊片8A-21.B通孔
8132滾珠軸承8A-31.C通孔8A-4.A球鉸轉(zhuǎn)軸8A-41.A半球球窩8A-5.A球鉸端蓋
8A-51.B半球球窩8B.B球鉸組件8C.C球鉸組件8D.D球鉸組件8E.E球鉸組件
8RF球鉸組件9.靜平臺(tái)組件91.底座911.上板面912.下板面
913.凹槽914.安裝孔901.A盲孔902.B盲孔903.C盲孔
904.D盲孔905.E盲孔906.F盲孔92.定位圓環(huán)921.A定位座
922.B定位座923.C定位座924.D定位座925.E定位座926.F定位座
9A.I球鉸組件9A-1.B壓蓋9A-11.D通孔9A-2.B墊片9A-21.E通孔
9A-3.B滾珠軸承9A-31.F通孔9A-4.B球鉸轉(zhuǎn)軸9A-41.C半球球窩9A-5.B球鉸端蓋
9A-51.D半球球窩9B.J球鉸組件 9C.K球鉸組件9D丄球鉸組件 9E.M球鉸組件9F.N球鉸組件
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明是一種適用于膝關(guān)節(jié)的前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程 儀由A位移桿件組件1、 B位移桿件組件2、 C位移桿件組件3、 D位移桿件組件4、 E位移桿件組件5、 F位移桿件組件6、導(dǎo)程位移組件7、動(dòng)平臺(tái)組件8和靜平臺(tái)組 件9組成。六個(gè)位移桿件組件釆用并聯(lián)方式布局在動(dòng)平臺(tái)8和靜平臺(tái)9之間，導(dǎo)程 位移組件7安裝在動(dòng)平臺(tái)8上，從而實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)串聯(lián)于與并聯(lián)機(jī)構(gòu)之上。
其中，A位移桿件組件l、 B位移桿件組件2、 C位移桿件組件3、 D位移桿件 組件4、 E位移桿件組件5和F位移桿件組件6的結(jié)構(gòu)相同。
在本發(fā)明中，六個(gè)位移桿件組件為分組對(duì)稱分布的，即A位移桿件組件1與B 位移桿件組件2為第一組位移桿件，C位移桿件組件3與D位移桿件組件4為第二 組位移桿件，E位移桿件組件5與F位移桿件組件6為第三組位移桿件。
9(一)A位移桿件組件1
參見圖1、圖4、圖4A所示，A位移桿件組件1包括有圓柱滑塊11、絲杠安裝 套12、 A絲杠13、 A絲杠螺母14、 A直流伺服電機(jī)15、 A聯(lián)軸器151、 C滾珠軸 承'152、 D滾珠軸承153、半環(huán)壓蓋16和導(dǎo)桿18。
圓柱滑塊ll上設(shè)有A球頭lll、 A安裝臺(tái)112和滑動(dòng)槽113;
滑動(dòng)槽113用于放置A絲杠13、導(dǎo)桿18，在A直流伺服電機(jī)15的驅(qū)動(dòng)下， A絲杠13在滑動(dòng)槽113內(nèi)滑動(dòng)；
A安裝臺(tái)112上設(shè)有I通孔114和J通孔115，該I通孔114用于導(dǎo)桿18穿 過，該J通孔115用于A絲杠13穿過；
A絲杠螺母14安裝在A安裝臺(tái)112上；
A球頭111置于動(dòng)平臺(tái)8上的A球鉸組件8A的球窩內(nèi)。
絲杠安裝套12上設(shè)有B球頭121、 C安裝臺(tái)122、 B安裝臺(tái)123、電機(jī)安裝 孔124和絲杠槽125;
電機(jī)安裝孔124內(nèi)安裝有A直流伺服電機(jī)15， A直流伺服電機(jī)15的輸出軸連 接在A聯(lián)軸器151上，A聯(lián)軸器151的另一端連接在A絲杠13的另一端上；
C安裝臺(tái)122上設(shè)有H通孔127、 L通孔129，該H通孔127用于導(dǎo)桿18 穿過，L通孔129內(nèi)安裝有D滾珠軸承153， D滾珠軸承153套接在A絲杠13的 一端；C安裝臺(tái)122的外端面上半環(huán)壓蓋16，該半環(huán)壓蓋16用于頂緊A絲杠13 的一端；
B安裝臺(tái)123上設(shè)有G通孔126、 K通孔128，該G通孔126用于導(dǎo)桿18 穿過，K通孔128內(nèi)安裝有C滾珠軸承152， C滾珠軸承152套接在A絲杠13的 另一端上；A絲杠13的另一端端部與A聯(lián)軸器151連接；
B球頭121置于靜平臺(tái)9上的I球鉸組件9A的球窩內(nèi)。
在本發(fā)明中，A直流伺服電機(jī)15通過A聯(lián)軸器151帶動(dòng)A絲杠13旋轉(zhuǎn)，通 過A絲杠螺母14把A絲杠13的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)锳絲杠螺母14的移動(dòng)，因圓柱滑塊11 與A絲杠螺母14固結(jié)，由此，A絲杠螺母14帶動(dòng)圓柱滑塊11作線性位移。實(shí)現(xiàn) 膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶重建臨床手術(shù)的隧道鈷孔、韌帶植入及對(duì)植入韌帶加載初始應(yīng)力等
運(yùn)動(dòng)過程。在本發(fā)明中，A位移桿件組件1的兩端是A球頭111和B球頭121,通過A 球頭111與球窩(動(dòng)平臺(tái)上的A球鉸組件8A)的配合，以及B球頭121與球窩(靜 平臺(tái)上的球鉸組件9A)的配合，能夠協(xié)調(diào)相鄰位移桿件組件的運(yùn)動(dòng)。
(二) 導(dǎo)程位移組件7
參見圖5所示，導(dǎo)程位移組件7包括有導(dǎo)程座71、導(dǎo)程滑塊72、 B直流伺服 電機(jī)73、 C直流伺服電機(jī)77、絲杠74、絲杠螺母75、轉(zhuǎn)接桿76。
導(dǎo)程座71上設(shè)有A支撐座713、 B支撐座714、 C支撐座715，導(dǎo)程座71的 前端設(shè)有B燕尾槽712， A支撐座713與B支撐座714之間設(shè)有A燕尾槽711， A支撐座713的通孔內(nèi)安裝有F滾珠軸承742， B支撐座714的通孔內(nèi)安裝有E 滾珠軸承741 ， C支撐座715上安裝有B直流伺服電機(jī)73。
導(dǎo)程滑塊72的一端設(shè)有電機(jī)安裝座722，該電機(jī)安裝座722上安裝有C直流 伺服電機(jī)77;導(dǎo)程滑塊72的另一端設(shè)有絲杠螺母安裝座721，該絲杠螺母安裝座 721上安裝有絲杠螺母75。
B直流伺服電機(jī)73的輸出軸上連接有B聯(lián)軸器731， B聯(lián)軸器731的另一端 上連接有B絲杠74的一端。B絲杠74的另一端順次穿過E滾珠軸承741、 B絲杠 螺母75后連接在F滾珠軸承742上。
C直流伺服電機(jī)77的輸出軸上連接有C聯(lián)軸器771 ， C聯(lián)軸器771的另一端 上連接有轉(zhuǎn)接桿76的一端。轉(zhuǎn)接桿76的另一端上連接有鉆頭78。
B直流伺服電機(jī)73通過B聯(lián)軸器731帶動(dòng)B絲杠74旋轉(zhuǎn)，然后，通過B絲 杠螺母75把轉(zhuǎn)動(dòng)變成移動(dòng)，B絲杠螺母75與導(dǎo)程滑塊72固聯(lián)，使B絲杠螺母75 帶動(dòng)導(dǎo)程滑塊72在A燕尾槽711內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)。而在導(dǎo)程滑塊72的另一端安裝有 C直流伺服電機(jī)77，通過C直流伺服電機(jī)77實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)接桿76帶動(dòng)鉆頭78轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí) 現(xiàn)鉆頭78的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
(三) 動(dòng)平臺(tái)組件8
參見圖1、圖2、圖2A、圖2B、圖2C、圖2D所示，在本發(fā)明中，動(dòng)平臺(tái)組 件8包括有一個(gè)圓盤81和六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的球鉸組件，六個(gè)球鉸組件是指A球鉸組件 8A、 B球鉸組件8B、 C球鉸組件8C、 D球鉸組件8D、 E球鉸組件8E和F球鉸 組件8F。圓盤81的上板面811上設(shè)有一個(gè)供安裝導(dǎo)程位移組件7的凹槽812;
圓盤81的下板面813上設(shè)有六個(gè)供安裝六個(gè)球鉸組件的球鉸座，即A球鉸座 801、 B球鉸座802、 C球鉸座803、 D球鉸座804、 E球鉸座805和F球鉸座806。
A球鉸座801在上板面811的為沉頭孔8011 ， A球鉸座801在下板面813的 為空心圓柱，即圓柱上設(shè)有中心通孔8012。
A球鉸座801的球窩內(nèi)放置有A位移桿件組件1 一端的A球頭111 ， A位移桿 件組件1另一端的B球頭121置于靜平臺(tái)9上的I球鉸組件9A的球窩內(nèi)。
B球鉸座802的球窩內(nèi)安裝有B位移桿件組件2 —端的A球頭，B位移桿件組 件2另一端的B球頭置于靜平臺(tái)9上的J球鉸組件9B的球窩內(nèi)。
C球鉸座803的球窩內(nèi)安裝有C位移桿件組件3 —端的A球頭，C位移桿件組 件3另一端的B球頭置于靜平臺(tái)9上的K球鉸組件9C的球窩內(nèi)。
D球鉸座804的球窩內(nèi)安裝有D位移桿件組件4 一端的A球頭，D位移桿件組 件4另一端的B球頭置于靜平臺(tái)9上的L球鉸組件9D的球窩內(nèi)。
E球鉸座805的球窩內(nèi)安裝有E位移桿件組件5 —端的A球頭，E位移桿件組 件5另一端的B球頭置于靜平臺(tái)9上的M球鉸組件9E的球窩內(nèi)。
F球鉸座806的球窩內(nèi)安裝有F位移桿件組件6 —端的A球頭，F(xiàn)位移桿件組 件6另一端的B球頭置于靜平臺(tái)9上的N球鉸組件9F的球窩內(nèi)。
A球鉸組件8A包括有A壓蓋8A-1、 A墊片8A-2、 A滾珠軸承8A-3、 A球鉸 轉(zhuǎn)軸8A-4和A球鉸端蓋8A-5;
A壓蓋8A-1的中心有A通孔8A-11;
A墊片8A-2的中心有B通孔8A-12;
A球鉸轉(zhuǎn)軸8A-4的另一端設(shè)有A半球球窩8A-41;
A球鉸端蓋8A-5上設(shè)有B半球球窩8A-51;
A半球球窩8A-41與B半球球窩8A-51形成一個(gè)完整的球窩，該球窩用于A 位移桿件組件1中的滑塊的圓柱球端在其內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊的圓柱球端把轉(zhuǎn)動(dòng)傳給A位 移桿件組件，通過A位移桿件組件相對(duì)球窩的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)協(xié)調(diào)并聯(lián)機(jī)構(gòu)相鄰位移桿件組 件(B組件或F組件)的位移差異。
A球鉸組件8A中的A滾珠軸承8A-3置于A球鉸座801的沉頭孔8011內(nèi)，A球鉸轉(zhuǎn)軸8A-4的一端順次穿過中心通孔8012、 C通孔8A-31、 B通孔8A-21后 置于A壓蓋8A-1的A通孔8A-11中，A球鉸轉(zhuǎn)軸8A-4的另一端連接有A球鉸端 蓋8A-5。
A球鉸組件8A通過A球鉸轉(zhuǎn)軸8A-4的一端與A壓蓋8A-1的連接，實(shí)現(xiàn)A球 鉸組件8A與圓盤81的安裝。
通孔A球鉸組件8A與圓盤81的連接關(guān)系，同理可得，B球鉸組件8B、 C球 較組件8C、 D球鉸組件8D、 E球鉸組件8E和F球鉸組件8F分別與圓盤81的安
裝連接。
在本發(fā)明中，圓盤81的上板面811上的凹槽812設(shè)置在A球鉸組件8A與B 球鉸組件8B之間，且該凹槽812的中心線過圓盤81的盤心O。導(dǎo)程位移組件7 通過導(dǎo)程座71安裝在動(dòng)平臺(tái)8的上板面811上，導(dǎo)程座71安裝在凹槽812內(nèi)。 (四)靜平臺(tái)組件9
參見圖1、圖3、圖3A、圖3B、圖3C所示，靜平臺(tái)組件9包括有底座91、 定位圓環(huán)92和六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的球鉸組件，該六個(gè)球鉸組件是指I球鉸組件9A、 J球 鉸組件9B、 K球鉸組件9C、 L球鉸組件9D、 M球鉸組件9E和N球鉸組件9F。 定位圓環(huán)92安裝在底座91上。
底座91的上板面911的四個(gè)角上設(shè)有四個(gè)安裝孔914，該安裝孔914用于將 本發(fā)明的導(dǎo)程儀安裝在置換膝關(guān)節(jié)的移動(dòng)臺(tái)上。本發(fā)明導(dǎo)程儀作為膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶 重建臨床手術(shù)的輔助設(shè)備，通過移動(dòng)臺(tái)與底座91的安裝較為方便地實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)前 交叉韌帶重建臨床手術(shù)時(shí)所需的位姿調(diào)整。
底座91的上板面9U的中部按照?qǐng)A形分布設(shè)有六個(gè)用于安裝六個(gè)球鉸組件的盲 孔，該六個(gè)盲孔是指A盲孔901、 B盲孔902、 C盲孔903、 D盲孔9(M、 E盲孔 905禾口F盲孑L904。
A盲孔901內(nèi)放置有I球鉸組件9A的B壓蓋9A-1 。
B盲孔902內(nèi)放置有J球鉸組件9B的壓蓋。
C盲孔903內(nèi)放置有K球鉸組件9C的壓蓋。
D盲孔904內(nèi)放置有L球鉸組件9D的壓蓋。
E盲孔905內(nèi)放置有M球鉸組件9E的壓蓋。F盲孔904內(nèi)放置有N球鉸組件9F的壓蓋。
定位圓環(huán)92上設(shè)有A定位座921、 B定位座922、 C定位座923、 D定位座 924、 E定位座925和F定位座926。 B壓蓋9A-1的圓柱端穿過B墊片9A-2的 E通孔9A-12后置于A定位座921內(nèi)，且通孔螺釘固定，從而實(shí)現(xiàn)B壓蓋9A-1和 B墊片9A-2安裝在定位圓環(huán)92的背部，定位圓環(huán)92正面上設(shè)有圓柱結(jié)構(gòu)的六個(gè)
定位座。
I球鉸組件9A包括有B壓蓋9A-1、 B墊片9A-2、 B滾珠軸承9A-3、 B球鉸 轉(zhuǎn)軸9A-4和B球鉸端蓋9A-5;
B壓蓋9A-1的中心有D通孔9A-11;
B墊片9A-2的中心有E通孔9A-12;
B球鉸轉(zhuǎn)軸9A-4的另一端設(shè)有C半球球窩9A-41;
B球鉸端蓋9A-5上設(shè)有D半球球窩9A-51;
C半球球窩9A-41與D半球球窩9A-51形成一個(gè)完整的球窩，該球窩用于A 位移桿件組件1中的滑塊的圓柱球端在其內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊的圓柱球端把轉(zhuǎn)動(dòng)傳給A位 移桿件組件，通過A位移桿件組件相對(duì)球窩的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)協(xié)調(diào)并聯(lián)機(jī)構(gòu)相鄰位移桿件組 件(B組件或F組件)的位移差異。
A定位座921的球窩內(nèi)安裝有A位移桿件組件1另一端的B球頭； B定位座922的球窩內(nèi)安裝有B位移桿件組件2另一端的B球頭； C定位座923的球窩內(nèi)安裝有C位移桿件組件3另一端的B球頭； D定位座924的球窩內(nèi)安裝有D位移桿件組件4另一端的B球頭； E定位座925的球窩內(nèi)安裝有E位移桿件組件5另一端的B球頭； F定位座926的球窩內(nèi)安裝有F位移桿件組件6另一端的B球頭； I球鉸組件9A中的B滾珠軸承9A-3置于A定位座921內(nèi)，B球鉸轉(zhuǎn)軸9A-4 的一端順次穿過F通孔9A-31、 A定位座921的通孔、E通孔9A-21后連接在B 壓蓋9A-1的D通孔9A-11中，B球鉸轉(zhuǎn)軸9A-4的另一端連接有B球鉸端蓋9A-5。 I球鉸組件9A通過B球鉸轉(zhuǎn)軸9A-4的一端與B壓蓋9A-1的連接，實(shí)現(xiàn)I球 鉸組件9A與定位圓環(huán)92的安裝。通孔I球鉸組件9A與定位圓環(huán)92的連接關(guān)系，同理可得，J球鉸組件9B、 K 球鉸組件9C、 L球鉸組件9D、 M球鉸組件9E和N球鉸組件9F分別與定位圓環(huán) 92的連接。
參見圖6所示，在本發(fā)明中，圓盤81的外徑與定位圓環(huán)92的外徑相同，則圓 盤81的盤心記為0，定位圓環(huán)92的中心點(diǎn)記為0'，從本發(fā)明機(jī)構(gòu)的俯視圖上看， 盤心O與中心點(diǎn)O'重合。
所述的圓盤81上布局了六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的球鉸座，即A球鉸座801、 B球鉸座 802、 C球鉸座803、 D球鉸座804、 E球鉸座805和F球鉸座806;
A球鉸座801的中心點(diǎn)記為^ ，圓盤81的盤心O與A球鉸座801的中心點(diǎn)^的 連線記為04;同理可得，
圓盤81的盤心0與B球鉸座802的中心點(diǎn)5的連線記為OS;則有A球鉸座 801與B球鉸座802的安裝角記為"=45° (即O4與05的夾角)；
圓盤81的盤心O與C球鉸座803的中心點(diǎn)C的連線記為(9C ;
圓盤81的盤心O與D球鉸座804的中心點(diǎn)D的連線記為OZ);則有C球鉸座 803與D球鉸座804的安裝角記為/ =45° (即OC與OD的夾角)；
圓盤81的盤心O與E球鉸座805的中心點(diǎn)￡的連線記為OE ;
圓盤81的盤心O與F球鉸座806的中心點(diǎn)F的連線記為<9F ;則有E球鉸座 805與F球鉸座806的安裝角記為J = 45° (即0￡與OF的夾角)；
B球鉸座802與C球鉸座803的間隔角度為75° ，D球鉸座804與E球鉸座 805的間隔角度為75。 ， F球鉸座806與A球鉸座801的間隔角度為75° 。
所述的定位圓環(huán)92上均勻分布設(shè)有六個(gè)定位座，即A定位座921、 B定位座 922、 C定位座923、 D定位座924、 E定位座925和F定位座926;
A定位座921的中心點(diǎn)記為/ ，定位圓環(huán)92的中心點(diǎn)O'與A定位座921的中 心點(diǎn)/的連線記為07;同理可得，
定位圓環(huán)92的中心點(diǎn)O'與B定位座922的中心點(diǎn)/的連線記為0'J ;則有A 定位座921與B定位座922的安裝角記為《'=60° (即07與07的夾角)；
定位圓環(huán)92的中心點(diǎn)O'與C定位座923的中心點(diǎn)《的連線記為O'尺；
定位圓環(huán)92的中心點(diǎn)O'與D定位座924的中心點(diǎn)丄的連線記為O'丄；則有C 定位座923與D定位座924的安裝角記為y5' =60°(即0'《與0'丄的夾角)；
15定位圓環(huán)92的中心點(diǎn)O'與E定位座925的中心點(diǎn)M的連線記為O'M ;
定位圓環(huán)92的中心點(diǎn)<9'與F定位座926的中心點(diǎn)iV的連線記為OW ;則有E 定位座925與F定位座926的安裝角記為=60° (即<9'M與0'7V的夾角)；
則定位圓環(huán)92上的三個(gè)間隔角也是60° 。三個(gè)間隔角是指B定位座922與C 定位座923之間的夾角，D定位座924與E定位座925之間的夾角，F(xiàn)定位座926 與A定位座921之間的夾角。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀，手術(shù)操作是在動(dòng)平臺(tái)8的位姿 調(diào)整完成后，鎖定動(dòng)平臺(tái)8，通過導(dǎo)程位移組件7的線位移實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)程位移組件7 安裝在動(dòng)平臺(tái)8上，它的線性位移沿鉆桿78的軸線方向。驅(qū)動(dòng)B直流伺服電機(jī)73， 通過聯(lián)軸器731， E滾珠軸承741、 F滾珠軸承742帶動(dòng)B絲桿74轉(zhuǎn)動(dòng)，通過B 絲桿螺母75運(yùn)動(dòng)副，將B絲桿74的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為B絲桿螺母75的移動(dòng)，因B絲桿 螺母75與A燕尾槽711滑塊固結(jié)，B絲桿螺母75帶動(dòng)圓柱滑塊72在A燕尾槽 711導(dǎo)軌中移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)操作。
權(quán)利要求
1、一種前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀，其特征在于該并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀由六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的位移桿件組件、一個(gè)導(dǎo)程位移組件(7)、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)組件(8)和一個(gè)靜平臺(tái)組件(9)組成；六個(gè)結(jié)構(gòu)相同的位移桿件組件是指A位移桿件組件(1)、B位移桿件組件(2)、C位移桿件組件(3)、D位移桿件組件(4)、E位移桿件組件(5)和F位移桿件組件(6)；A位移桿件組件(1)包括有圓柱滑塊(11)、絲杠安裝套(12)、A絲杠(13)、A絲杠螺母(14)、A直流伺服電機(jī)(15)、A聯(lián)軸器(151)、C滾珠軸承(152)、D滾珠軸承(153)、半環(huán)壓蓋(16)和導(dǎo)桿(18)；圓柱滑塊(11)上設(shè)有A球頭(111)、A安裝臺(tái)(112)和滑動(dòng)槽(113)；滑動(dòng)槽(113)用于放置A絲杠(13)、導(dǎo)桿(18)；A安裝臺(tái)(112)上設(shè)有I通孔(114)和J通孔(115)，該I通孔(114)用于導(dǎo)桿(18)穿過，該J通孔(115)用于A絲杠(13)穿過；A絲杠螺母(14)安裝在A安裝臺(tái)(112)上；A球頭(111)置于動(dòng)平臺(tái)(8)上的A球鉸組件(8A)的球窩內(nèi)；絲杠安裝套(12)上設(shè)有B球頭(121)、C安裝臺(tái)(122)、B安裝臺(tái)(123)、電機(jī)安裝孔(124)和絲杠槽(125)；電機(jī)安裝孔(124)內(nèi)安裝有A直流伺服電機(jī)(15)，A直流伺服電機(jī)(15)的輸出軸連接在A聯(lián)軸器(151)上，A聯(lián)軸器(151)的另一端連接在A絲杠(13)的另一端上；C安裝臺(tái)(122)上設(shè)有H通孔(127)、L通孔(129)，該H通孔(127)用于導(dǎo)桿(18)穿過，L通孔(129)內(nèi)安裝有D滾珠軸承(153)，D滾珠軸承(153)套接在A絲杠(13)的一端；C安裝臺(tái)(122)的外端面上半環(huán)壓蓋(16)，該半環(huán)壓蓋(16)用于頂緊A絲杠(13)的一端；B安裝臺(tái)(123)上設(shè)有G通孔(126)、K通孔(128)，該G通孔(126)用于導(dǎo)桿(18)穿過，K通孔(128)內(nèi)安裝有C滾珠軸承(152)，C滾珠軸承(152)套接在A絲杠(13)的另一端上；A絲杠(13)的另一端端部與A聯(lián)軸器(151)連接；B球頭(121)置于靜平臺(tái)(9)上的I球鉸組件(9A)的球窩內(nèi)；導(dǎo)程位移組件(7)包括有導(dǎo)程座(71)、導(dǎo)程滑塊(72)、B直流伺服電機(jī)(73)、C直流伺服電機(jī)(77)、絲杠(74)、絲杠螺母(75)、轉(zhuǎn)接桿(76)；導(dǎo)程座(71)上設(shè)有A支撐座(713)、B支撐座(714)、C支撐座(715)，導(dǎo)程座(71)的前端設(shè)有B燕尾槽(712)，A支撐座(713)與B支撐座(714)之間設(shè)有A燕尾槽(711)，A支撐座(713)的通孔內(nèi)安裝有F滾珠軸承(742)，B支撐座(714)的通孔內(nèi)安裝有E滾珠軸承(741)，C支撐座(715)上安裝有B直流伺服電機(jī)(73)；導(dǎo)程滑塊(72)的一端設(shè)有電機(jī)安裝座(722)，該電機(jī)安裝座(722)上安裝有C直流伺服電機(jī)(77)；導(dǎo)程滑塊(72)的另一端設(shè)有絲杠螺母安裝座(721)，該絲杠螺母安裝座(721)上安裝有絲杠螺母(75)；B直流伺服電機(jī)(73)的輸出軸上連接有B聯(lián)軸器(731)，B聯(lián)軸器(731)的另一端上連接有B絲杠(74)的一端；B絲杠(74)的另一端順次穿過E滾珠軸承(741)、B絲杠螺母(75)后連接在F滾珠軸承(742)上；C直流伺服電機(jī)(77)的輸出軸上連接有C聯(lián)軸器(771)，C聯(lián)軸器(771)的另一端上連接有轉(zhuǎn)接桿(76)的一端；轉(zhuǎn)接桿(76)的另一端上連接有鉆頭(78)；動(dòng)平臺(tái)組件(8)包括有圓盤(81)、A球鉸組件(8A)、B球鉸組件(8B)、C球鉸組件(8C)、D球鉸組件(8D)、E球鉸組件(8E)和F球鉸組件(8F)；圓盤(81)的上板面(811)上設(shè)有凹槽(812)，該凹槽(812)用于安裝導(dǎo)程位移組件(7)的導(dǎo)程座(71)；圓盤(81)的下板面(813)上設(shè)有A球鉸座(801)、B球鉸座(802)、C球鉸座(803)、D球鉸座(804)、E球鉸座(805)和F球鉸座(806)；A球鉸座(801)在上板面(811)的為沉頭孔(8011)，A球鉸座(801)在下板面(813)上是圓柱，該圓柱的中心為中心通孔(8012)；A球鉸座(801)的球窩內(nèi)安裝有A位移桿件組件(1)一端的A球頭；B球鉸座(802)的球窩內(nèi)安裝有B位移桿件組件(2)一端的A球頭；C球鉸座(803)的球窩內(nèi)安裝有C位移桿件組件(3)一端的A球頭；D球鉸座(804)的球窩內(nèi)安裝有D位移桿件組件(4)一端的A球頭；E球鉸座(805)的球窩內(nèi)安裝有E位移桿件組件(5)一端的A球頭；F球鉸座(806)的球窩內(nèi)安裝有F位移桿件組件(6)一端的A球頭；A球鉸組件(8A)包括有A壓蓋(8A-1)、A墊片(8A-2)、A滾珠軸承(8A-3)、A球鉸轉(zhuǎn)軸(8A-4)和A球鉸端蓋(8A-5)；A壓蓋(8A-1)的中心有A通孔(8A-11)；A墊片(8A-2)的中心有B通孔(8A-12)；A球鉸轉(zhuǎn)軸(8A-4)的另一端設(shè)有A半球球窩(8A-41)；A球鉸端蓋(8A-5)上設(shè)有B半球球窩(8A-51)；A半球球窩(8A-41)與B半球球窩(8A-51)形成一個(gè)供A位移桿件組件(1)一端的A球頭(111)放置的球窩；A球鉸組件(8A)中的A滾珠軸承(8A-3)置于A球鉸座(801)的沉頭孔(8011)內(nèi)，A球鉸轉(zhuǎn)軸(8A-4)的一端順次穿過中心通孔(8012)、C通孔(8A-31)、B通孔(8A-21)后置于A壓蓋(8A-1)的A通孔(8A-11)中，A球鉸轉(zhuǎn)軸(8A-4)的另一端連接有A球鉸端蓋(8A-5)；A球鉸組件(8A)通過A球鉸轉(zhuǎn)軸(8A-4)的一端與A壓蓋(8A-1)的連接，實(shí)現(xiàn)A球鉸組件(8A)與圓盤(81)的安裝；通孔A球鉸組件(8A)與圓盤(81)的連接關(guān)系，同理可得，B球鉸組件(8B)、C球鉸組件(8C)、D球鉸組件(8D)、E球鉸組件(8E)和F球鉸組件(8F)分別與圓盤(81)的安裝連接；靜平臺(tái)組件(9)包括有底座(91)、定位圓環(huán)(92)、I球鉸組件(9A)、J球鉸組件(9B)、K球鉸組件(9C)、L球鉸組件(9D)、M球鉸組件(9E)和N球鉸組件(9F)；定位圓環(huán)(92)安裝在底座(91)上；底座(91)的上板面(911)的四個(gè)角上設(shè)有四個(gè)安裝孔(914)；底座(91)的上板面(911)的中部按照?qǐng)A形分布設(shè)有六個(gè)用于安裝六個(gè)球鉸組件的盲孔，該六個(gè)盲孔是指A盲孔(901)、B盲孔(902)、C盲孔(903)、D盲孔(904)、E盲孔(905)和F盲孔(904)；A盲孔(901)內(nèi)放置有I球鉸組件(9A)的B壓蓋(9A-1)；B盲孔(902)內(nèi)放置有J球鉸組件(9B)的B壓蓋；C盲孔(903)內(nèi)放置有K球鉸組件(9C)的B壓蓋；D盲孔(904)內(nèi)放置有L球鉸組件(9D)的B壓蓋；E盲孔(905)內(nèi)放置有M球鉸組件(9E)的B壓蓋；F盲孔(904)內(nèi)放置有N球鉸組件(9F)的B壓蓋；定位圓環(huán)(92)上設(shè)有A定位座(921)、B定位座(922)、C定位座(923)、D定位座(924)、E定位座(925)和F定位座(926)；B壓蓋(9A-1)的圓柱端穿過B墊片(9A-2)的E通孔(9A-12)后置于A定位座(921)內(nèi)，且通孔螺釘固定，從而實(shí)現(xiàn)B壓蓋(9A-1)和B墊片(9A-2)安裝在定位圓環(huán)(92)的背部，定位圓環(huán)(92)正面上設(shè)有圓柱結(jié)構(gòu)的六個(gè)定位座；I球鉸組件(9A)包括有B壓蓋(9A-1)、B墊片(9A-2)、B滾珠軸承(9A-3)、B球鉸轉(zhuǎn)軸(9A-4)和B球鉸端蓋(9A-5)；B壓蓋(9A-1)的中心有D通孔(9A-11)；B墊片(9A-2)的中心有E通孔(9A-12)；B球鉸轉(zhuǎn)軸(9A-4)的另一端設(shè)有C半球球窩(9A-41)；B球鉸端蓋(9A-5)上設(shè)有D半球球窩(9A-51)；C半球球窩(9A-41)與D半球球窩(9A-51)形成一個(gè)供A位移桿件組件(1)另一端的B球頭(121)放置的球窩；A定位座(921)的球窩內(nèi)安裝有A位移桿件組件(1)另一端的B球頭；B定位座(922)的球窩內(nèi)安裝有B位移桿件組件(2)另一端的B球頭；C定位座(923)的球窩內(nèi)安裝有C位移桿件組件(3)另一端的B球頭；D定位座(924)的球窩內(nèi)安裝有D位移桿件組件(4)另一端的B球頭；E定位座(925)的球窩內(nèi)安裝有E位移桿件組件(5)另一端的B球頭；F定位座(926)的球窩內(nèi)安裝有F位移桿件組件(6)另一端的B球頭；I球鉸組件(9A)中的B滾珠軸承(9A-3)置于A定位座(921)內(nèi)，B球鉸轉(zhuǎn)軸(9A-4)的一端順次穿過F通孔(9A-31)、A定位座(921)的通孔、E通孔(9A-21)后連接在B壓蓋(9A-1)的D通孔(9A-11)中，B球鉸轉(zhuǎn)軸(9A-4)的另一端連接有B球鉸端蓋(9A-5)；I球鉸組件(9A)通過B球鉸轉(zhuǎn)軸(9A-4)的一端與B壓蓋(9A-1)的連接，實(shí)現(xiàn)I球鉸組件(9A)與定位圓環(huán)(92)的安裝；通孔I球鉸組件(9A)與定位圓環(huán)(92)的連接關(guān)系，同理可得，J球鉸組件(9B)、K球鉸組件(9C)、L球鉸組件(9D)、M球鉸組件(9E)和N球鉸組件(9F)分別與定位圓環(huán)(92)的連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀，其特征在于六個(gè)位移桿件組件采用并聯(lián)方式布局在動(dòng)平臺(tái)和靜平臺(tái)之間，導(dǎo)程位移組件安裝在動(dòng)平臺(tái)上，從而實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)串聯(lián)于與并聯(lián)機(jī)構(gòu)之上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀，其特征在于動(dòng)平臺(tái)(8)的圓盤(81)上兩兩球鉸座之間的安裝角為45。，兩兩球鉸座之間的間隔角為75° 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀，其特征在于靜平臺(tái)(9)的定位圓環(huán)(92)上的六個(gè)定位座之間的安裝角為60° 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀，其特征在于六個(gè)位移桿件組件為分組對(duì)稱分布，從而構(gòu)成動(dòng)平臺(tái)下(8)的導(dǎo)向調(diào)整機(jī)構(gòu)；分組對(duì)稱分布是指A位移桿件組件(l)與B位移桿件組件(2)為第一組位移桿件，C位移桿件組件(3)與D位移桿件組件(4)為第二組位移桿件，E位移桿件組件(5)與F位移桿件組件(6)為第三組位移桿件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀，其特征在于動(dòng)平臺(tái)(8)上的導(dǎo)程位移組件(7)采用絲杠螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)的轉(zhuǎn)化，螺母在絲桿上移動(dòng)，推動(dòng)導(dǎo)程滑塊在A燕尾槽內(nèi)作直線運(yùn)動(dòng)，絲杠螺母與燕尾槽導(dǎo)軌的機(jī)構(gòu)綜合，使得導(dǎo)程位移組件具有導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的性能。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀，其特征在于六個(gè)位移桿件組件均采用內(nèi)/外包絡(luò)形成的圓柱面，以及絲杠與絲桿螺母配合，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A柱滑塊的線位移運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種前交叉韌帶重建并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)導(dǎo)程儀由結(jié)構(gòu)相同的六個(gè)位移桿件組件、一個(gè)導(dǎo)程位移組件、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)組件和一個(gè)靜平臺(tái)組件組成。六個(gè)位移桿件組件安裝在動(dòng)平臺(tái)組件和靜平臺(tái)組件之間，導(dǎo)程位移組件安裝在動(dòng)平臺(tái)組件之上。六個(gè)位移桿件組件均采用內(nèi)/外包絡(luò)形成的圓柱面，以及絲杠與絲桿螺母配合，既實(shí)現(xiàn)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A柱滑塊的線位移，又使結(jié)構(gòu)緊湊。通過位移桿件組件上下端部設(shè)有球頭與動(dòng)平臺(tái)和靜平臺(tái)上的球鉸組件配合，能夠協(xié)調(diào)相鄰位移桿件組件的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)A61B17/00GK101669832SQ20091009312
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者強(qiáng) 徐, 晏良文, 許勇剛, 鄭紅光, 郭云飛, 維 黃, 黃榮瑛 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)