【技术实现步骤摘要】
本公开涉及医疗器械，特别涉及一种输入装置、主操作设备和手术机器人。
技术介绍
1、微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相较于传统手术方式，微创手术具有创伤小、疼痛轻和恢复快等优势。
2、随着科技的进步，微创手术机器人技术逐渐成熟，并被广泛应用。一种微创手术机器人包括主操作设备和从操作设备。主操作设备用于根据操作者(例如，医生)的操作向从操作设备发送控制命令，以控制从操作设备利用手术器械进行相应的手术操作。主操作设备包括输入装置。操作者可以通过操作输入装置来控制诸如夹钳之类的手术器械，使得手术器械对患者的组织进行夹持。
3、然而，对于传统输入装置，操作者在操作输入装置的过程中无法感受到手术器械施加到组织上的力，这提高了出现不当操作(例如，手术器械施加到组织上的力过小而导致组织滑脱；又如，手术器械施加到组织上的力过大而损伤组织)的可能性，进而降低了手术的安全性并提高了手术的难度。
技术实现思路
1、鉴于此，本公开提供一种能够为操作者提供力觉反馈的输入装置，并提供一种具有该输入装置的主操作设备和具有该主操作设备的手术机器人。
2、一方面，本公开提供一种用于操控手术器械的输入装置。该输入装置包括：第一操作件，绕第一轴线可转动，并配置为在操作下绕第一轴线转动而控制手术器械的开合；第一转动件，绕与第一轴线基本平行的第二轴线可转动；第一绳索，与第一操作件相接并卷绕于第一转动件；以及驱动单元，配置为根据手术
3、根据本公开，在操作过程中，驱动单元能够通过第一转动件和第一绳索将力觉反馈转矩施加到第一操作件上，使得第一操作件能够为操作者提供力觉反馈，进而使得操作者能够在一定程度上感受到手术器械施加到患者的组织上的力。因此，采用本公开提供的输入装置，能够降低因操作者无法感知手术器械对组织施加的力而导致的不当操作出现的可能性，并由此能够提高手术的安全性，降低手术的难度。
4、另外，在本公开提供的输入装置中，第一操作件的旋转轴(即第一轴线)和第一转动件的旋转轴(即第二轴线)基本平行。通过这种构造，能够在不提高输入装置的复杂程度的前提下，有效地避免运形过程中第一绳索在第一转动件上缠乱。因此，这种构造能够简化输入装置的结构并提高输入装置的可靠性。
5、在一个可能的实现方式中，第一转动件包括第一卷绕部和第二卷绕部，第一绳索卷绕于第一卷绕部，输入装置还包括：第二转动件，绕与第一轴线基本平行的第三轴线可转动；第二绳索，卷绕于第二卷绕部并卷绕于第二转动件，其中在第一转矩传递路径上从驱动单元到第一转动件依次配设有第二转动件和第二绳索；第二转动件和第一卷绕部的半径均小于第二卷绕部的半径，且第一卷绕部的半径小于第一轴线和第二轴线的间距。
6、第二转动件、第二绳索、第一转动件、第一绳索和第一操作件一起构成了一个多级减速机构，该多个减速机构能够显著地放大驱动单元输出的转矩。具体而言，由于第二转动件的半径小于第二卷绕部的半径，因此经第二绳索从第二转动件传递至第一转动件的转矩会被有效地放大；由于第一卷绕部的半径小叶第二卷绕部的半径，并且第一卷绕部的半径明显小于第一轴线和第二轴线之间的间距，因此经第一绳索从第一转动件传递至第一操作件的转矩会被显著放大。由此可见，即使采用较小的驱动单元，也能够通过该多级减速机构为第一操作件提供足够大的力觉反馈转矩。因此，这种实现方式允许输入装置具有更紧凑的结构，利于输入装置小型化和轻量化。
7、另外，由于这种减速机构具有足够的减速比，因此在这种实现方式中，无需再采用内置有齿轮减速机的驱动单元(或者，无需在驱动单元上安装齿轮减速机)。考虑到齿轮减速机具有回程间隙，这会降低传动精度并导致操作过程中产生顿挫感。由于无需再采用齿轮减速机，因此本公开提供的实现方式具有较佳的传动精度且具有更平顺的操作感受。
8、在一个可能的实现方式中，该输入装置还包括张紧轮，张紧轮压靠于第二绳索以对第二绳索施加张力。
9、这种构造能够为第二绳索提供适当的张紧力，从而能够有效避免在第一转动件和第二转动件的转动过程中因第二绳索松弛而导致的缠乱。因此，这种实现方式具有较佳的可靠性。
10、在一个可能的实现方式中，该输入装置还包括：滑块，张紧轮可转动地设于其上；壳体，设有引导滑块的滑槽，并收容第一转动件、第二转动件、第二绳索、张紧轮和滑块；以及定位件，可操作性地固定滑块相对于滑槽的位置。
11、在使用一段时间后，第二绳索可能会被拉长变松。这种情况下，可以通过操作定位件和滑块来调整张紧轮的位置，从而为第二绳索提供合适的张紧力。
12、在一个可能的实现方式中，该输入装置还包括第一传感器和第二传感器，其中第一传感器用于检测驱动单元的输出轴的角位移，第二传感器用于检测第一转动件的角位移。
13、在运行过程中，第一传感器和第二传感器分别检测驱动单元和第一转动件的角位移，这实现了双闭环控制，从而提高了控制精度。
14、在一个可能的实现方式中，第一操作件具有面对第一转动件的引导面，引导面为中心轴与第一轴线重合的圆柱面的一部分；第一绳索卷绕于第一转动件，且两端分别沿引导面朝引导面的周向上的相对两侧延伸至各自的固定点。
15、根据这种构造，在第一操作件的转动过程中，从第一转动件的送出第一绳索的送线位置沿着引导面到一个固定点的距离与从将第一绳索缠绕于第一转动件上的缠绕位置沿着引导面到另一个固定点的距离之和始终保持基本不变。这使得在第一操作件的转动过程中，第一绳索始终能够保持适当的张紧力，而不会因为第一操作件的转动而过度松弛或过度张紧。因此，这种构造有利于第一操作件具有较为平顺的操作感受，并有利于避免第一绳索缠乱，进而有利于提高输入装置的可靠性。
16、在一个可能的实现方式中，驱动单元作为输入装置的手柄；或者，驱动单元设于输入装置的手柄内。
17、将驱动单元用作输入装置的手柄或者将驱动单元设于输入装置的手柄内，能够更高效、更合理地利用空间。因此，这种实现方式允许输入装置具有更紧凑的结构，利于输入装置小型化。
18、在本公开中，输入装置可以仅设有一个操作件(即第一操作件)，也可以设有一对操作件(即第一操作件和第二操作件)。下面对两种有一对操作件的输入装置进行举例说明。
19、在一个可能的实现方式中，该输入装置还包括：第二操作件，绕与第一轴线基本平行的第四轴线可转动，并配置为在操作下绕第四轴线转动而控制手术器械的开合；第三转动件，绕与第一轴线基本平行的第五轴线可转动；第三绳索，与第二操作件相接并卷绕于第三转动件；以及第四绳索，卷绕于第一转动件并卷绕于第三转动件，其中力觉反馈转矩经第二转矩传递路径被递送至第二操作件；在第二转矩传递路径上从驱动单元到第二操作件依本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于操控手术器械的输入装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述第一转动件包括第一卷绕部和第二卷绕部，所述第一绳索卷绕于所述第一卷绕部，所述输入装置还包括：
3.根据权利要求2所述的输入装置，其特征在于，还包括张紧轮，所述张紧轮压靠于所述第二绳索以对所述第二绳索施加张力。
4.根据权利要求3所述的输入装置，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，还包括第一传感器和第二传感器，其中所述第一传感器用于检测所述驱动单元的输出轴的角位移，所述第二传感器用于检测所述第一转动件的角位移。
6.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述第一操作件具有面对所述第一转动件的引导面，所述引导面为中心轴与所述第一轴线重合的圆柱面的一部分；所述第一绳索卷绕于所述第一转动件，且两端分别沿所述引导面朝所述引导面的周向上的相对两侧延伸至各自的固定点。
7.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述驱动单元作为所述输入装置的手柄；或者，所述驱动单元设于所述输入
8.根据权利要1所述的输入装置，其特征在于，还包括：
9.根据权利要1所述的输入装置，其特征在于，还包括：
10.根据权利要1所述的输入装置，其特征在于，所述力觉反馈转矩正相关于所述输入装置在所述手术器械开始对组织施加夹持力时的张开角和所述输入装置的实时张开角的差。
11.一种手术机器人的主操作设备，适于向所述手术机器人的从操作设备发送指令以控制所述从操作设备执行手术操作，其特征在于，所述主操作设备包括如权利要求1至10中任一项所述的输入装置。
12.一种手术机器人，其特征在于，包括从操作设备和如权利要求11所述的主操作设备，其中所述从操作设备配置为根据来自所述主操作设备的指令执行手术操作。
...【技术特征摘要】
1.一种用于操控手术器械的输入装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述第一转动件包括第一卷绕部和第二卷绕部，所述第一绳索卷绕于所述第一卷绕部，所述输入装置还包括：
3.根据权利要求2所述的输入装置，其特征在于，还包括张紧轮，所述张紧轮压靠于所述第二绳索以对所述第二绳索施加张力。
4.根据权利要求3所述的输入装置，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，还包括第一传感器和第二传感器，其中所述第一传感器用于检测所述驱动单元的输出轴的角位移，所述第二传感器用于检测所述第一转动件的角位移。
6.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述第一操作件具有面对所述第一转动件的引导面，所述引导面为中心轴与所述第一轴线重合的圆柱面的一部分；所述第一绳索卷绕于所述第一转动件，且两端分别沿所述引导面朝所述引导面的周...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫昱晟，陈威盛，高元倩，
申请(专利权)人：深圳市精锋医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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