手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置及测试方法，涉及测试平台领域，包括：输入端组件、纵向滑轮布局组件、横向滑轮布局组件、仿生肌腱、输出端组件和试验平台；所述输入端组件、纵向滑轮布局组件、横向滑轮布局组件和输出端组件均固定在试验平台上；所述输入端组件、纵向滑轮布局组件、横向滑轮布局组件和输出端组件之间通过仿生肌腱相连。本发明专利技术可以模拟手术器械布局方案，通过调整T型螺栓位置及六角螺母位置可以改变滑轮位置，进行手术器械单自由度输入输出相关参数测试。本发明专利技术可以通过旋拧输入线轮及输出线轮赋予仿生肌腱张紧力。本发明专利技术可以通过旋转螺杆实现仿生肌腱上张力调整，模拟手术器械不同使用工况。模拟手术器械不同使用工况。模拟手术器械不同使用工况。
【技术实现步骤摘要】
手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置及测试方法
[0001]本专利技术涉及测试平台
，具体涉及一种手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置及测试方法。
技术介绍
[0002]微创手术被看作是21世纪外科手术最具有特色的发展方向，与传统手术相比具有革命性的进步。微创手术器械需要直接进入人体进行手术操作，因其工作空间限制，大多手术器械采用仿生肌腱进行动力驱动，仿生肌腱在手术器械中起着动力传递作用，对手术质量及手术精准操作起关键作用，手术器械在使用过程中会产生张力变化进而影响末端运动精度，同时仿生肌腱在手术操作过程中会经过疲劳磨损等形式的损伤。因此模拟手术器械布局方案，分析其输入输出参数并进行可靠性及实效分析，从而提升手术器械运动传输精度延长手术器械使用寿命，保证手术质量。
[0003]因手术器械工作环境限制不易在上面直接安装传感器，如公开号为CN113984383A的中国专利公开了一种手术器械不同运动自由度丝传动结构可靠性测试平台及方法，该测试平台包括驱动轮、导向轮组、直流伺服电机、三滑轮张力传感器、实现钢丝绳不同运动自由度的末端执行器和直线滑台；驱动轮、导向轮组、直流伺服电机安装在驱动端支架上，直流伺服电机通过联轴器与驱动轮连接，驱动端支架与驱动端支架台固定，驱动端支架台固定在支撑底座上靠近左端；三滑轮张力传感器通过传感器支架固定在支撑底座上靠近中部位置；末端执行器安装在末端执行器支架上，末端执行器支架与直线滑台的滑块相连，直线滑台的滑座固定在支撑底座上靠近右端。该测试平台将滑轮组集成在实验台末端，但其布局空间有限只能模拟与其类似的手术器械布局结构，无法实现仿生肌腱张力微调功能。又如公开号为CN108362423A的中国专利公开了一种弹性柔索驱动单关节实验测试平台、控制方法及用途，其中的单关节实验测试平台主要由牵引柔索驱动机构、复位柔索驱动机构、柔索导向过轮机构、转动关节机构四部分组成；柔索驱动机构集成直流伺服电机、微型滚珠丝杠、微型直线导轨和光栅检测系统等，转动关节集成微型磁性编码器和压力传感器等。但该测试平台只能实现单平面滑轮布局，并且不具有对柔索张力微调的功能。因此有必要研发一种可模拟手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构布局并可以实现仿生肌腱张力微调，针对手术器械输入参数和输出参数进行测量。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置及测试方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够模拟手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构，并对仿生肌腱张力进行微调，测试手术器械动力传输情况。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术的一种手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置，包括：输入端组件、纵向滑轮布局组件、横向滑轮布局组件、仿生肌腱、输出端组件和试验平台；所述输入端组件、
纵向滑轮布局组件、横向滑轮布局组件和输出端组件均固定在试验平台上；所述输入端组件、纵向滑轮布局组件、横向滑轮布局组件和输出端组件之间通过仿生肌腱相连。
[0007]进一步的，所述输入端组件包括：固定在试验平台上的电机座、固定在电机座上的电机、通过轴承安装在第一轴承座中的输入轴、固定在输入轴上的输入线轮，所述输入轴一端与电机通过联轴器相连。
[0008]进一步的，所述输入线轮上设有第一螺旋线槽和第一阶梯孔；所述第一螺旋线槽用于缠绕仿生肌腱，所述第一阶梯孔用于固定仿生肌腱末端。
[0009]进一步的，所述纵向滑轮布局组件包括：通过第一法兰螺母固定在试验平台上的第一T型螺栓、通过六角螺柱与第一T型螺栓相连的第一全螺纹螺杆、通过第一六角螺母固定在第一全螺纹螺杆上的第一滑轮；旋拧第一六角螺母调整第一滑轮在第一全螺纹螺杆上的位置；调整第一T型螺栓改变第一滑轮的上下位置。
[0010]进一步的，所述横向滑轮布局组件包括：安装在试验平台上的四个侧滑轮组件和四个中间滑轮组件；两个侧滑轮组件和两个中间滑轮组件为一组，每组中的两个侧滑轮组件均安装在两个中间滑轮组件之间，即两个中间滑轮组件分别位于对应的两个侧滑轮组件外侧。
[0011]进一步的，所述侧滑轮组件包括：通过第二法兰螺母固定在试验平台上的第二T型螺栓、与第二T型螺栓上端相连的第二全螺纹螺杆、通过第二六角螺母固定在第二全螺纹螺杆上的第二滑轮；旋拧第二六角螺母调整第二滑轮在第二全螺纹螺杆上的位置；调整第二T型螺栓的位置改变第二滑轮的左右位置。
[0012]进一步的，所述中间滑轮组件包括：通过第三法兰螺母固定在试验平台上的第三T型螺栓、与第三T型螺栓上端相连的第三全螺纹螺杆、通过第三六角螺母固定在第三全螺纹螺杆上的第三滑轮；旋拧第三六角螺母调整第三滑轮在第三全螺纹螺杆上的位置；调整第三T型螺栓的位置改变第三滑轮的左右位置。
[0013]进一步的，所述输出端组件包括：固定在试验平台上的固定平台、固定在固定平台上的固定螺杆座、固定在固定平台上的可移动平台、固定在可移动平台上的移动螺杆座、固定在移动螺杆座和固定螺杆座上的螺杆、固定在螺杆一端的旋转手柄、固定在可移动平台上的第二轴承座、固定在第二轴承座上的输出轴、固定在输出轴上的输出线轮；通过旋转手柄旋拧螺杆调整移动输出线轮所在位置，进而调整仿生肌腱上张力大小。
[0014]进一步的，所述输出线轮上设有第二螺旋线槽和第二阶梯孔；所述第二螺旋线槽用于缠绕仿生肌腱，所述第二阶梯孔用于固定仿生肌腱末端。
[0015]本专利技术的一种手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试方法，采用上述一种手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置实现，包括以下步骤：
[0016]步骤1、根据手术器械尺寸，搭建相对应的手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试平台；
[0017]步骤2、模拟手术器械滑轮布局方案确定纵向滑轮布局组件和横向滑轮布局组件的安装位置并安装各组件，根据手术器械滑轮布局方案调整第一滑轮、第二滑轮和第三滑轮的位置；
[0018]步骤3、旋拧连接螺丝调整固定平台和可移动平台的位置，将第二轴承座安装在可移动平台上，固定输出轴及输出线轮；
[0019]步骤4、将仿生肌腱一端固定在输入线轮的第一阶梯孔上，沿着第一螺旋线槽缠绕，仿生肌腱另一端依次绕过第一滑轮、第六铝型材上的中间滑轮组件中的第三滑轮、第六铝型材上的侧滑轮组件中的第二滑轮、第七铝型材上的侧滑轮组件中的第二滑轮、第七铝型材上的中间滑轮组件中的第三滑轮，最后沿着输出线轮的第二螺旋线槽缠绕，并固定在输出线轮的第二阶梯孔中；
[0020]步骤5、在仿生肌腱上设置断点并安装张力传感器，通过张力传感器测量仿生肌腱上张力变化，在输入轴和输出轴上分别固定倾角传感器，通过倾角传感器测量输入轴及输出轴旋转角度，安装固定后将各传感器示数归零；调整输入线轮和输出线轮，使得仿生肌腱具有一定张力，赋予仿生肌腱预紧力使得仿生肌腱具有一定刚度；
[0021]步骤6、拧松连接螺丝调整固定平台和可移动平台的位置，往试验平台反方向旋拧螺杆观察仿生肌腱力传感器上的示数，当示数达到预期数值时旋拧连接螺丝本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置，其特征在于，包括：输入端组件、纵向滑轮布局组件、横向滑轮布局组件、仿生肌腱、输出端组件和试验平台；所述输入端组件、纵向滑轮布局组件、横向滑轮布局组件和输出端组件均固定在试验平台上；所述输入端组件、纵向滑轮布局组件、横向滑轮布局组件和输出端组件之间通过仿生肌腱相连。2.根据权利要求1所述的手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置，其特征在于，所述输入端组件包括：固定在试验平台上的电机座、固定在电机座上的电机、通过轴承安装在第一轴承座中的输入轴、固定在输入轴上的输入线轮，所述输入轴一端与电机通过联轴器相连。3.根据权利要求2所述的手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置，其特征在于，所述输入线轮上设有第一螺旋线槽和第一阶梯孔；所述第一螺旋线槽用于缠绕仿生肌腱，所述第一阶梯孔用于固定仿生肌腱末端。4.根据权利要求1所述的手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置，其特征在于，所述纵向滑轮布局组件包括：通过第一法兰螺母固定在试验平台上的第一T型螺栓、通过六角螺柱与第一T型螺栓相连的第一全螺纹螺杆、通过第一六角螺母固定在第一全螺纹螺杆上的第一滑轮；旋拧第一六角螺母调整第一滑轮在第一全螺纹螺杆上的位置；调整第一T型螺栓改变第一滑轮的上下位置。5.根据权利要求1所述的手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置，其特征在于，所述横向滑轮布局组件包括：安装在试验平台上的四个侧滑轮组件和四个中间滑轮组件；两个侧滑轮组件和两个中间滑轮组件为一组，每组中的两个侧滑轮组件均安装在两个中间滑轮组件之间，即两个中间滑轮组件分别位于对应的两个侧滑轮组件外侧。6.根据权利要求5所述的手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置，其特征在于，所述侧滑轮组件包括：通过第二法兰螺母固定在试验平台上的第二T型螺栓、与第二T型螺栓上端相连的第二全螺纹螺杆、通过第二六角螺母固定在第二全螺纹螺杆上的第二滑轮；旋拧第二六角螺母调整第二滑轮在第二全螺纹螺杆上的位置；调整第二T型螺栓的位置改变第二滑轮的左右位置。7.根据权利要求5所述的手术器械丝传动仿生肌腱驱动结构测试装置，其特征在于，所述中间滑轮组件包括：通过第三法兰螺母固定在试验平台上的第三T型螺栓、与第三T型螺栓上端相连的第三全螺纹螺杆、通过第三六角螺母固定在第三全螺纹螺杆上的第三滑轮；旋拧第三六角螺母调整第三滑轮在第三全螺纹螺杆上的位置；调整第三T型螺栓的位置改变第三滑轮的左右位置。8.根据权利要求1所述的手术器械丝传...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯美，杨鑫蕊，郭富坤，丁满仓，陈云杰，刘东渤，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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