一种临床手术模拟用机械臂及其模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种临床手术模拟用机械臂及其模拟方法，包括操作台，还包括显示屏、摄像机、调节装置、调节机械臂以及夹持装置。本发明专利技术通过设置调节机械臂，能够增加夹持装置的灵活度，便于夹爪组夹持的手术器械能够进行升降，通过升降电机释放钢丝绳后，使得配重块的下降能够带动夹爪组下降，配合手术器械的下降移动，同时调节机械臂能够根据手术器械的选择进行切换手术器械，从而医生能够适用真实得到手术器械进行模拟，增加真实度，解决了现有的手术模拟通过虚拟手术系统进行模拟手术场景，可操作性和真实感较差，造成训练效果很差的技术问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种临床手术模拟用机械臂及其模拟方法


[0001]本专利技术涉及手术模拟用器械
，尤其涉及一种临床手术模拟用机械臂及其模拟方法。

技术介绍

[0002]医生娴熟的操作手法来自大量的临床经验，随着现代科学技术的不断发展，虚拟现实技术的运用领域变得更加广泛，临床手术对医生在手术技能方面又有了新的要求，将虚拟现实技术的概念、原理和方法运用到外科手术的新型交叉学科称为虚拟手术。
[0003]现有临床手术教学时，通过模拟手术场景进行手术教学，一般通过动物活体上手术，使用动物整套内脏的手术训练，使用多种仪器满足内脏血流、压力等其他指标，需要多种医疗器械支持，还需要维持动物内脏的新鲜程度，训练成本高，练习某一种术式，会浪费其他器官，有的医院通过购买虚拟手术系统，一般虚拟手术系统采用键盘、 鼠标的交互方式但是这种方式不够直观，受训者需要较长的时间来熟悉系统的使用方法，降低了可操作性和真实感（即仿真度），跟医生在手术室中的手术操作有较大的差异，培训者在培训过程中不能沉浸在手术场景中，训练效果很差。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：基于现有的手术模拟通过动物活体或者虚拟手术系统进行模拟手术场景，训练成本高，降低了可操作性和真实感，培训者在培训过程中不能沉浸在手术场景中，造成训练效果很差的技术问题，本专利技术提出了一种临床手术模拟用机械臂及其模拟方法。
[0005]技术方案：本专利技术提出的一种临床手术模拟用机械臂及其模拟方法，包括操作台，还包括显示屏、摄像机、调节装置、调节机械臂以及夹持装置；所述显示屏固定安装在所述操作台的上表面，所述摄像机固定安装在所述操作台的内底壁；调节装置，所述调节装置位于所述操作台的上表面，并对两个所述调节机械臂进行位置调节动作，所述调节装置包括转向调节机构和间距调节机构，所述转向调节机构包括用于转向的转环，所述转环的转动对两个所述调节机械臂进行转向调节动作，所述间距调节机构包括用于调节间距的双头丝杆，所述双头丝杆的转动对两个所述调节机械臂之间的间距进行调节动作；调节机械臂，所述调节机械臂位于所述调节装置的外表面，并对所述夹持装置进行调整动作，所述调节机械臂包括转向机构和升降机构，所述转向机构包括用于转向的转向外壳，所述转向外壳的转动带动所述夹持装置进行切换动作，所述升降机构包括用于升降的配重块，所述配重块的升降带动所述夹持装置进行升降动作；夹持装置，所述夹持装置包括用于夹持的夹爪组，所述夹持装置位于所述配重块的外表面，所述夹爪组对手术过程中使用手术器械进行夹持动作。
[0006]优选地，所述转环的下表面通过轴承与所述操作台的上表面转动连接，所述转环
的外表面固定安装有齿环，所述操作台的内底壁固定安装有转向调节电机，所述转向调节电机的输出轴一端贯穿所述操作台的上表面后通过齿轮驱动所述齿环的转动。
[0007]通过上述技术方案，通过转环的转动能够调整手术器械的角度，便于模拟手术过程中手术器材应该放置的位置，增加模拟手术的真实性。
[0008]优选地，所述间距调节机构还包括限位导轨，所述限位导轨的下表面与所述转环的上表面固定安装，所述限位导轨的外表面滑动插接有支撑板，所述限位导轨的两端通过轴承与所述双头丝杆的两端转动连接，两个所述支撑板的一端分别与所述双头丝杆的两端螺纹连接，所述限位导轨的外侧面固定安装有驱动所述双头丝杆转动的间距调节电机。
[0009]通过上述技术方案，通过间距调节电机带动丝杆的转动能够使得双头丝杆两端的支撑板进行相对或者相反的移动，便于根据手术开孔的位置进行调整手术器械的位置，达到增加手术模拟的真实度。
[0010]优选地，所述转向机构还包括支撑套管，所述支撑套管的下表面与所述支撑板的上表面固定安装，所述支撑套管的内壁固定安装有带有减速机的转向电机，所述转向电机的减速机输出轴一端设置有角度传感器，所述转向电机的减速机输出轴一端与所述转向外壳的下表面固定安装。
[0011]通过上述技术方案，通过转向电机带动转向外壳进行设定角度的转动，通过角度传感器进行检测转向外壳的转动角度，能够快速切换需要使用的手术器械，便于医生在模拟手术时能够一个人就能够完成模拟过程。
[0012]优选地，所述升降机构还包括升降电机，所述升降电机的下表面与所述转向外壳的内底壁固定安装，所述转向外壳的内底壁通过轴承座安装有转动杆，所述升降电机的输出轴一端通过锥齿轮组驱动所述转动杆转动，所述转动杆的两端固定安装有钢丝绳，所述转向外壳的内顶壁转动连接有辅助滚轮，所述钢丝绳的一端绕过所述辅助滚轮的外表面后与所述配重块的上表面固定安装。
[0013]通过上述技术方案，通过升降电机带动转动杆的转动，能够使得钢丝绳收缩或者释放带动配重块进行下降或者上升，从而能够带动夹持装置中夹持的手术器械配合手术过程进行升降，调整手术器械的位置，便于医生进行模拟手术的过程。
[0014]优选地，所述转向外壳的外表面固定安装有限位杆，所述配重块滑动调节在所述限位杆的外表面，所述限位杆的下表面活动套接有用于配重块减速的缓冲弹簧。
[0015]通过上述技术方案，通过限位杆对配重块进行限位，同时缓冲弹簧能够减缓配重块下降的速度，通过配重块的重力能够对缓冲弹簧按压进行下降，便于医生模拟手术时进行调整手术器械的伸入的长度。
[0016]优选地，所述夹持装置还包括夹持外壳，所述夹持外壳的下表面与所述配重块的上表面固定安装，所述夹持外壳的上表面设置有升降开关。
[0017]通过上述技术方案，通过升降开关控制夹持外壳的升降，医生通过手部按压开关开控制升降电机的启动，进行升降工作。
[0018]优选地，所述夹持外壳的外表面固定安装有夹持液压缸，所述夹爪组包括两个带有齿条的夹爪，所述夹持液压缸的活塞杆一端贯穿所述夹持外壳的内壁后与一个所述夹爪的一端固定安装，另一个所述夹爪的下表面与所述夹持外壳的内底壁滑动插接，所述夹持外壳的内底壁通过轴承安装有传递齿轮，所述传递齿轮的外表面与所述夹爪的齿条外表面
啮合。
[0019]通过上述技术方案，通过夹持液压缸的推动，能够使得夹爪组中的两个夹爪通过齿条与传递齿轮得到配合进行相对或者相反的移动，实现对多种手术器械的夹取，便于进行模拟手术过程中的手术器械的切换。
[0020]优选地，所述夹爪组的夹爪外表面转动连接有带有角位移传感器的连接柱，所述连接柱的一端通过销轴铰接有偏转连杆，所述偏转连杆的一端通过销轴铰接有带有角位移传感器的固定凹块，所述连接柱的外表面固定连接有呈环形阵列分布的支撑弹簧，所述支撑弹簧的一端与所述固定凹块的固定连接，所述固定凹块的内壁固定安装有硅胶垫。
[0021]通过上述技术方案，通过连接柱能够便于固定凹块夹持的手术器械能够进行角度的偏转，通过角位移传感器对偏转的角度进行检测，能够在虚拟手术系统中进行显现，偏转连杆便于手术器械进行多角度的偏转，配合医生模拟手术的动作，支撑弹簧防止固定凹块夹持的手术器械在未使用时进行自动偏转对手术器械起到支撑作用。
[0022]优选地，S1：将虚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种临床手术模拟用机械臂，包括操作台（1），其特征在于：还包括显示屏（11）、摄像机（12）、调节装置、调节机械臂（40）以及夹持装置；所述显示屏（11）固定安装在所述操作台（1）的上表面，所述摄像机（12）固定安装在所述操作台（1）的内底壁；调节装置，所述调节装置位于所述操作台（1）的上表面，并对两个所述调节机械臂（40）进行位置调节动作，所述调节装置包括转向调节机构和间距调节机构，所述转向调节机构包括用于转向的转环（2），所述转环（2）的转动对两个所述调节机械臂（40）进行转向调节动作，所述间距调节机构包括用于调节间距的双头丝杆（32），所述双头丝杆（32）的转动对两个所述调节机械臂（40）之间的间距进行调节动作；调节机械臂（40），所述调节机械臂（40）位于所述调节装置的外表面，并对所述夹持装置进行调整动作，所述调节机械臂（40）包括转向机构和升降机构，所述转向机构包括用于转向的转向外壳（43），所述转向外壳（43）的转动带动所述夹持装置进行切换动作，所述升降机构包括用于升降的配重块（54），所述配重块（54）的升降带动所述夹持装置进行升降动作；夹持装置，所述夹持装置包括用于夹持的夹爪组（62），所述夹持装置位于所述配重块（54）的外表面，所述夹爪组（62）对手术过程中使用手术器械进行夹持动作。2.根据权利要求1所述的一种临床手术模拟用机械臂，其特征在于：所述转环（2）的下表面通过轴承与所述操作台（1）的上表面转动连接，所述转环（2）的外表面固定安装有齿环（21），所述操作台（1）的内底壁固定安装有转向调节电机（22），所述转向调节电机（22）的输出轴一端贯穿所述操作台（1）的上表面后通过齿轮驱动所述齿环（21）的转动。3.根据权利要求1所述的一种临床手术模拟用机械臂，其特征在于：所述间距调节机构还包括限位导轨（3），所述限位导轨（3）的下表面与所述转环（2）的上表面固定安装，所述限位导轨（3）的外表面滑动插接有支撑板（31），所述限位导轨（3）的两端通过轴承与所述双头丝杆（32）的两端转动连接，两个所述支撑板（31）的一端分别与所述双头丝杆（32）的两端螺纹连接，所述限位导轨（3）的外侧面固定安装有驱动所述双头丝杆（32）转动的间距调节电机（33）。4.根据权利要求3所述的一种临床手术模拟用机械臂，其特征在于：所述转向机构还包括支撑套管（4），所述支撑套管（4）的下表面与所述支撑板（31）的上表面固定安装，所述支撑套管（4）的内壁固定安装有带有减速机的转向电机（41），所述转向电机（41）的减速机输出轴一端设置有角度传感器（42），所述转向电机（41）的减速机输出轴一端与所述转向外壳（43）的下表面固定安装。5.根据权利要求1所述的一种临床手术模拟用机械臂，其特征在于：所述升降机构还包括升降电机（5），所述升降电机（5）的下表面与所述转向外壳（43）的内底壁固定安装，所述转向外壳（43）的内底壁通过轴承座安装有转动杆（51），所述升降电机（5）的输出轴一端通过锥齿轮组驱动所述转动杆（51）转动，所述转动杆（51）的两端固定安装有钢丝绳（52），所述转向外壳（43）的内顶壁转动连接有辅助滚轮（53），所述钢丝绳（52）的一端绕过所述辅助滚轮（53）的外表面后与所述配重块（54）的上表面固定安装。6.根据权利要求1所述的一种临床手术模拟用机械臂，其特征在于：所述转向外壳（43）的外表面固定安装有限位杆（55），所述配重块（54）滑动调节在所述限位杆（55）的外表面，
所述限位杆（55）的下表面活动套接有用于配重块（54）减速的缓冲弹簧（56）。7.根据权利要求1所述的一种临床手术模拟用机械臂，其特征在于：所述夹持装置还包括夹持外壳（6），所述夹持...

【专利技术属性】
技术研发人员：林嘉，袁凤桐，喻文海，徐德利，张佳乐，
申请(专利权)人：江西中科百合智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：