一種小臂骨折治療機(jī)器人的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種骨科輔助牽引裝置的控制系統(tǒng)，尤其涉及一種小臂骨折治療機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在醫(yī)院對前臂骨折進(jìn)行正骨主要還是靠醫(yī)生進(jìn)行操作，一個(gè)醫(yī)生對前臂進(jìn)行牽弓丨，另一位醫(yī)生進(jìn)行正骨，由于正骨時(shí)間比較長，因此牽引的醫(yī)生會非常累，這樣就推動了骨科牽引設(shè)備的產(chǎn)生。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，通常的骨科輔助牽引裝置有的利用轉(zhuǎn)輪帶動絲桿轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)對患者手臂的牽引；有的利用機(jī)械式氣泵，通過手捏所述機(jī)械式氣泵調(diào)節(jié)可伸縮式氣缸的伸縮，以實(shí)現(xiàn)對患者手臂的牽引。上述骨科輔助牽引裝置的缺點(diǎn)是對患者手臂牽引所使用的力度不夠精準(zhǔn)，并且醫(yī)生在進(jìn)行正骨、接骨、打石膏等操作的同時(shí)還需要騰出手來調(diào)整牽引的力度，影響了醫(yī)生的治療。
[0004]目前，國內(nèi)外在小臂骨折治療自動化方面的研究主要集中在智能化程度較高，甚至能完全替代醫(yī)生工作的全自動化醫(yī)療機(jī)器人。但是這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，安全保護(hù)措施少，可靠性不易保證，幾乎無法臨床應(yīng)用。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進(jìn)一步的改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種小臂骨折治療機(jī)器人的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)自動化調(diào)整對小臂夾持力、偏轉(zhuǎn)力以及拉伸力的柔性控制，降低醫(yī)生的勞動強(qiáng)度。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種小臂骨折治療機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其包括微控制器與夾持平臺，其中，所述微控制器分別與電機(jī)驅(qū)動單元、氣壓傳動單元通信連接，所述電機(jī)驅(qū)動單元、所述氣壓傳動單元均與全自動骨科牽引機(jī)器人的機(jī)械執(zhí)行單元相連接，所述氣壓傳動單元與所述夾持平臺相連接，所述機(jī)械執(zhí)行單元包括齒輪傳動機(jī)構(gòu)與絲杠傳動機(jī)構(gòu)，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)、所述絲杠傳動機(jī)構(gòu)均與所述夾持平臺相連接，所述絲杠傳動機(jī)構(gòu)粗調(diào)所述夾持平臺的前后位置，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)調(diào)整所述夾持平臺的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，所述氣壓傳動單元使所述夾持平臺產(chǎn)生拉伸力與夾持力，調(diào)整小臂的受力狀態(tài)，所述微控制器設(shè)置有一開關(guān)單元，用于控制所述電機(jī)驅(qū)動單元、所述氣壓傳動單元的運(yùn)行狀態(tài)。
[0009]優(yōu)選地，所述電機(jī)驅(qū)動單元包括第一隔離電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與第二隔離電路，所述第一隔離電路、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與所述第二隔離電路均與所述微控制器通信連接，所述第一隔離電路與第一驅(qū)動電路相連接，所述第一驅(qū)動電路與第一直流電機(jī)相連接，所述第一直流電機(jī)與所述機(jī)械執(zhí)行單元相連接，所述第一直流電機(jī)配置有第一碼盤，所述第一碼盤與所述微控制器通信連接，所述第一驅(qū)動電路與所述第一直流電機(jī)之間接入第一電流采樣電路，所述第一電流采樣電路與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接；所述第二隔離電路與第二驅(qū)動電路相連接，所述第二驅(qū)動電路與第二直流電機(jī)相連接，所述第二直流電機(jī)與所述機(jī)械執(zhí)行單元相連接，所述第二直流電機(jī)配置有第二碼盤，所述第二碼盤與所述微控制器通信連接，所述第二驅(qū)動電路與所述第二直流電機(jī)之間接入第二電流采樣電路，所述第二電流采樣電路與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連接。
[0010]優(yōu)選地，所述氣壓傳動單元包括氣源，所述氣源依次與油水分離器、調(diào)壓閥、油霧器相連通，所述油霧器分別與驅(qū)動氣路、氣囊調(diào)整氣路相連通，所述驅(qū)動氣路依次連通有五位三通閥、比例閥、氣缸，所述氣缸與所述夾持平臺相連接；所述氣囊調(diào)整氣路依次連通有兩位三通閥、減壓閥、壓力表與氣囊；所述五位三通閥、所述兩位三通閥均與所述微控制器的第一可編程邏輯模塊通信連接，所述第一可編程邏輯模塊通過一數(shù)模接口與所述比例閥通信連接，所述數(shù)模接口與所述微控制器的串行總線相連接；所述比例閥與所述氣缸之間的所述驅(qū)動氣路、所述壓力表與所述氣囊之間的氣囊調(diào)整氣路均與所述微控制器的模數(shù)接口通信連接。
[0011]優(yōu)選地，所述開關(guān)單元包括激光傳感器開關(guān)、限位開關(guān)、控制開關(guān)與腳踏開關(guān)，所述激光傳感器開關(guān)、所述限位開關(guān)、所述控制開關(guān)與所述腳踏開關(guān)均與所述微控制器的第二可編程邏輯模塊通信連接，所述微控制器配置有一觸摸屏與一電源裝置，所述控制開關(guān)用于控制所述絲杠傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，所述腳踏開關(guān)用于控制所述氣壓傳動單元的運(yùn)行狀態(tài)，所述觸摸屏用于控制所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0012]優(yōu)選地，所述微控制器包括一數(shù)據(jù)存儲單元，所述數(shù)據(jù)存儲單元用于存儲治療過程中所述夾持平臺的拉伸力數(shù)據(jù)、偏轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)、夾持力數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)存儲單元與所述觸摸屏通信連接。
[0013]本發(fā)明提供的一種小臂骨折治療機(jī)器人的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)大夫就能夠獨(dú)立完成正骨工作的效果，不僅解決了醫(yī)生正骨過程中必須有兩個(gè)大夫相互配合工作的難題，通過控制夾持平臺調(diào)整對小臂夾持力、偏轉(zhuǎn)力以及拉伸力的柔性控制，能夠密切地與大夫進(jìn)行配合，大大提高了正骨過程的安全性，降低了醫(yī)生的勞動強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明中控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明中微控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明中電機(jī)驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明中機(jī)械執(zhí)行單元與氣壓傳動單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0019]如圖1至圖4所示，本發(fā)明提供的一種小臂骨折治療機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其包括微控制器I與夾持平臺20，并且所述微控制器I分別與電機(jī)驅(qū)動單元35、氣壓傳動單元36通信連接，所述電機(jī)驅(qū)動單元35、所述氣壓傳動單元36均與全自動骨科牽引機(jī)器人的機(jī)械執(zhí)行單元37相連接,所述氣壓傳動單元36與所述夾持平臺20相連接,所述機(jī)械執(zhí)行單元37包括齒輪傳動機(jī)構(gòu)27與絲杠傳動機(jī)構(gòu)34，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)27、所述絲杠傳動機(jī)構(gòu)34均與所述夾持平臺20相連接，所述絲杠傳動機(jī)構(gòu)34用于粗調(diào)所述夾持平臺20的前后位置，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)27用于調(diào)整所述夾持平臺20的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，所述氣壓傳動單元36使所述夾持平臺20產(chǎn)生拉伸力與夾持力，以調(diào)整小臂的受力狀態(tài)。所述微控制器I設(shè)置有一開關(guān)單元，用于控制所述電機(jī)驅(qū)動單元35、所述氣壓傳動單元36的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)整所述夾持平臺20的位置狀態(tài)。所述微控制器I根據(jù)外部指令，控制所述夾持平臺20完成拉伸、偏轉(zhuǎn)、夾持等動作的協(xié)調(diào)控制及與外部設(shè)備的通信。
[0020]如圖3所示的，所述電機(jī)驅(qū)動單元35包括第一隔離電路22、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路28與第二隔離電路29，所述第一隔離電路22、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路28與所述第二隔離電路29均與所述微控制器I通信連接，所述第一隔離電路22與第一驅(qū)動電路23相連接，所述第一驅(qū)動電路23與第一直流電機(jī)26相連接，所述第一直流電機(jī)26與所述機(jī)械執(zhí)行單元37相連接，所述第一直流電機(jī)26配置有第一碼盤25，所述第一碼盤25與所述微控制器I通信連接，所述第一驅(qū)動電路23與所述第一直流電機(jī)26之間接入第一電流采樣電路24，所述第一電流采樣電路24與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路28相連接；所述第二隔離電路29與第二驅(qū)動電路30相連接，所述第二驅(qū)動電路30與第二直流電機(jī)33相連接，所述第二直流電機(jī)33與所述機(jī)械執(zhí)行單元37相連接，所述第二直流電機(jī)33配置有第二碼盤32，所述第二碼盤32與所述微控制器I通信連接，所述第二驅(qū)動電路30與所述第二直流電機(jī)33之間接入第二電流采樣電路31，所述第二電流采樣電路31與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路28相連接。
[0021]更進(jìn)一步的，如圖4所示的，所述機(jī)械執(zhí)行單元37包括用于產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力的齒輪傳動機(jī)構(gòu)27以及用于粗調(diào)所述夾持平臺的絲杠傳動機(jī)構(gòu)34，所述第一直流電機(jī)26與所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)27相連接，所述第二直流電機(jī)33與所述絲杠傳動機(jī)構(gòu)34相連接，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)27、所述絲杠傳動機(jī)構(gòu)34均與所述夾持平臺20相連接。
[0022]在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，如圖4所示的，所述氣壓傳動單元36包括氣源9，所述氣源9依次與油水分離器10、調(diào)壓閥11、油霧器12相連通，所述油霧器12分別與驅(qū)動氣路、氣囊調(diào)整氣路相連通，所述驅(qū)動氣路依次連通有五位三通閥13、比例閥16、氣缸18，所述氣缸18與所述夾持平臺20相連接；所述氣囊調(diào)整氣路依次連通有兩位三通閥14、減壓閥17、壓力表19與氣囊21 ;所述五位三通閥13、所述兩位三通閥14均與所述微控制器I的第一可編程邏輯模塊8通信連接，所述第一可編程邏輯模塊8通過一數(shù)模接口 15與所述比例閥16通信連接，所述數(shù)模接口 15與所述微控制器I的串行總線相連接；所述比例閥16與所述氣缸18之間的所述驅(qū)動氣路、所述壓力表19與所述氣囊21之間的氣囊調(diào)整氣路均與所述微控制器I的模數(shù)接口通信連接。
[0023]更進(jìn)一步的，如圖2所示的，所述開關(guān)單元包括激光傳感器開關(guān)3、限位開關(guān)4、控制開關(guān)5與腳踏開關(guān)6，所述激光傳感器開關(guān)3、所述限位開關(guān)4、所述控制開關(guān)5與