【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械领域，特别涉及一种操作手柄及操作手柄的在位检测方法。
技术介绍
1、在手术机器人系统中，医生控制台的操作手柄用来操作患者平台端的器械运动，由于器械位于患者的体内，因此器械的运动必须严格由医生控制，要防止医生手指从手柄上滑落后做自由运动产生误触而伤害到患者。因此针对手柄是否被医生手指握持的在位检测的可靠性十分重要。目前，通常存在以下几种实现在位检测的方案：
2、(1)第一种方法是通过手柄角度传感器间接测量，当医生需要操作时要求先做捏合手柄这个动作，通过角度传感器得到医生手部在位信息，由此实现在位检测功能。但是该方法无法区分医生手部从手柄撤出和医生控制手柄处于非捏合状态这两种工况，因此无法做到医生手部撤出时及时锁住操作臂上的器械，让手术中存在风险。
3、(2)第二种传统方法是通过在手柄上和手柄旁边位置安置红外距离传感器，通过手部在位时遮挡来改变传感器读到的距离数值，通过设定阈值判断手部是否在位。该方法的缺点在于容易产生误判断，当手柄运动到一些位置时，可能被其他物体遮挡到传感器，导致传感器误判断为手部在位。
4、(3)第三种方法则是通过摄像头来采集视频，以基于图像识别方式提取手部状态和特征来判断的手部在位。这种在位检测的方案不足之处在于术中医生手部运动位置存在被遮挡的情况，从视频信息中提取手部特征，容易产生误判。
5、其中，第二种和第三种方法可以通过增加传感器数量来改善检测精度，但计算量和成本的增加也会成倍增长，导致操作手柄的结构复杂。
1、本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中的操作手柄的在位检测功能结构复杂，检测精度低的缺陷，提供一种操作手柄及操作手柄的在位检测方法。
2、本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
3、一种操作手柄，其包括手柄本体、在位检测模块和控制模块，所述在位检测模块包括：
4、电极，所述电极设置于所述手柄本体的表面；
5、检测单元，所述检测单元与所述电极电连接，所述检测单元和所述控制模块通讯连接，所述检测单元用于获取所述电极的电压，并基于所述电压的变化判断手指是否在位。
6、该操作手柄，通过在手柄本体的表面设置电极，并通过检测单元基于电极的电压变化以判断手指是否在位，提供了一种准确可靠的在位检测方案。这种基于电压值变化作为判断依据的检测方案的电路相对简单，不易受干扰，可靠性高，可以避免手指比较湿润的情况在位检测容易失效的问题。
7、较佳地，所述在位检测模块通过所述电极的非接触感应以判断手指是否在位。
8、针对使用者手指相对操作手柄是否在位的情况，在位检测模块通过电极非接触感应的方式进行检测，以针对操作手柄上需要绝缘的区域实现在位检测的目的。
9、较佳地，所述检测单元包括信号源、第一电容和第一采集端，所述信号源与所述电极电连接，并用于向所述电极发送第一非直流电压信号，所述第一采集端与所述第一电容的第一端电连接，所述第一电容的第二端与所述电极电连接，所述第一采集端通过所述第一电容耦合获取第二非直流电压信号，所述信号源将所述第一非直流电压信号发送至所述控制模块，所述第一采集端将所述第二非直流电压信号发送至所述控制模块，所述控制模块比较第二非直流电压信号相对所述第一非直流电压信号的电压幅度变化以判断手指是否在位。
10、通过该检测单元的电路设置，能够以相对简单的元器件连接实现检测电极与用户手指之间的非接触感应的目的，有效适配于操作手柄相对较小的电路设置空间和可靠性需求。
11、较佳地，所述控制模块基于所述第一非直流电压信号生成第一阈值，若所述第二非直流电压信号的电压幅度小于第一阈值，则所述控制模块判断手指在位。
12、较佳地，所述检测单元还包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述信号源电连接，所述第一电阻的第二端与所述电极电连接。
13、通过设置第一电阻实现电极与信号源之间的电连接，实现电路保护目的。
14、较佳地，在所述手柄本体上设置有操控按钮，所述操控按钮对应设置有所述在位检测模块；
15、在所述操控按钮的表面覆设有绝缘垫，所述在位检测模块的所述电极设置于所述绝缘垫的背侧。
16、在手柄本体上的操控按钮设置有绝缘垫的情况下，通过在绝缘垫的背侧设置电极，以在不影响用户对操控按钮的正常操控前提下通过非接触感应的方式实现在位检测功能。同时，设置绝缘垫能够有效绝缘和防滑，提高用户对操控按钮的操作精度。
17、较佳地，所述手柄本体上设置有多个操控按钮，每一个所述操控按钮均对应设置有一个所述在位检测模块。
18、通过在手柄本体的所有操控按钮上都设置在位检测模块，以提高在位检测模块在操作手柄上的覆盖面积，确保在位检测的精度。
19、较佳地，所述在位检测模块通过成对设置的所述电极的同时接触感应以判断手指是否在位。
20、针对使用者手指相对操作手柄是否在位的情况，通过在位检测模块的两个电极以同时接触感应的方式对进行检测，以判断用户的手指是否位于电极所设置的区域。
21、同时，通过调整成对设置的两个电极的相对位置，可以用于约束用户手指在手柄本体上的接触位置，使得用户在通过相对正确的方式握持手柄本体时才能够被感应。
22、较佳地，成对设置的所述电极分别为第三电极和第四电极，所述检测单元包括电压源、第二采集端和第三电阻，所述电压源与所述第三电极电连接，并用于向所述第三电极施加第一直流电压信号，所述第四电极通过所述第三电阻接地，所述第二采集端的第一端与所述第四电极电连接，所述第二采集端的第二端与所述控制模块电连接，所述第二采集端用于获取所述第四电极的第二直流电压信号，并将所述第二直流电压信号发送至所述控制模块，所述控制模块比较所述第二直流电压信号相对第一直流电压信号的电压值变化以判断手指是否在位。
23、通过该检测单元的电路设置，能够以相对简单的元器件连接实现检测成对的两个电极与用户手指之间的接触感应的目的，有效适配于操作手柄相对较小的电路设置空间和可靠性需求。
24、较佳地，所述控制模块基于所述第一直流电压信号生成第二阈值，若所述第二直流电压信号的电压值大于第二阈值，则所述控制模块判断手指在位。
25、较佳地，所述检测单元还包括第二电阻，所述电压源通过所述第二电阻与所述第三电极电连接。
26、通过设置第二电阻和第三电阻，实现电路保护目的。
27、较佳地，所述检测单元还包括滤波器，所述第二采集端的第一端通过所述滤波器与所述第四电极电连接。
28、通过设置滤波器，可以提高第二采集端所获取的信号质量。
29、较佳地，所述第二采集端为信号转换器。
30、通过设置信号转换器，以将获取的第二直流电压信号转化为控制模块更易处理的信号。
31、较佳地，两个所述电极均设置在所述手柄本体的末端位置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种操作手柄，其包括手柄本体、在位检测模块和控制模块，其特征在于，所述在位检测模块包括：
2.如权利要求1所述的操作手柄，其特征在于，所述在位检测模块通过所述电极的非接触感应以判断手指是否在位。
3.如权利要求2所述的操作手柄，其特征在于，所述检测单元包括信号源、第一电容和第一采集端，所述信号源与所述电极电连接，并用于向所述电极发送第一非直流电压信号，所述第一采集端与所述第一电容的第一端电连接，所述第一电容的第二端与所述电极电连接，所述第一采集端通过所述第一电容耦合获取第二非直流电压信号，所述信号源将所述第一非直流电压信号发送至所述控制模块，所述第一采集端将所述第二非直流电压信号发送至所述控制模块，所述控制模块比较第二非直流电压信号相对所述第一非直流电压信号的电压幅度变化以判断手指是否在位。
4.如权利要求3所述的操作手柄，其特征在于，所述控制模块基于所述第一非直流电压信号生成第一阈值，若所述第二非直流电压信号的电压幅度小于第一阈值，则所述控制模块判断手指在位；
5.如权利要求2所述的操作手柄，其特征在于，在所述手柄本体上设置有
6.如权利要求4所述的操作手柄，其特征在于，在所述手柄本体上设置有多个操控按钮，每一个所述操控按钮均对应设置有一个所述在位检测模块。
7.如权利要求1所述的操作手柄，其特征在于，所述在位检测模块通过成对设置的所述电极的同时接触感应以判断手指是否在位。
8.如权利要求7所述的操作手柄，其特征在于，成对设置的所述电极分别为第三电极和第四电极，所述检测单元包括电压源、第二采集端和第三电阻，所述电压源与所述第三电极电连接，并用于向所述第三电极施加第一直流电压信号，所述第四电极通过所述第三电阻接地，所述第二采集端的第一端与所述第四电极电连接，所述第二采集端的第二端与所述控制模块电连接，所述第二采集端用于获取所述第四电极的第二直流电压信号，并将所述第二直流电压信号发送至所述控制模块，所述控制模块比较所述第二直流电压信号相对第一直流电压信号的电压值变化以判断手指是否在位。
9.如权利要求8所述的操作手柄，其特征在于，所述控制模块基于所述第一直流电压信号生成第二阈值，若所述第二直流电压信号的电压值大于第二阈值，则所述控制模块判断手指在位；
10.如权利要求6所述的操作手柄，其特征在于，两个所述电极均设置在所述手柄本体的末端位置处，且两个所述电极在所述手柄本体的表面相邻布置。
11.如权利要求10所述的操作手柄，其特征在于，所述在位检测模块包括多对所述电极，多对所述电极在所述手柄本体的表面交替布置。
12.如权利要求1-11任一项所述的操作手柄，其特征在于，所述在位检测模块的数量为多个，多个所述在位检测模块的所述电极分别设置于所述手柄本体的不同位置处；
13.一种操作手柄的在位检测方法，其特征在于，通过检测设置在操作手柄表面的电极的电压，以基于测得的所述电压的变化判断手指是否在位。
14.如权利要求13所述的操作手柄的在位检测方法，其特征在于，在操作手柄的表面分布有多个电极，在所述通过检测设置在操作手柄表面的电极的电压，以基于测得的所述电压的变化判断手指是否在位的步骤中具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种操作手柄，其包括手柄本体、在位检测模块和控制模块，其特征在于，所述在位检测模块包括：
2.如权利要求1所述的操作手柄，其特征在于，所述在位检测模块通过所述电极的非接触感应以判断手指是否在位。
3.如权利要求2所述的操作手柄，其特征在于，所述检测单元包括信号源、第一电容和第一采集端，所述信号源与所述电极电连接，并用于向所述电极发送第一非直流电压信号，所述第一采集端与所述第一电容的第一端电连接，所述第一电容的第二端与所述电极电连接，所述第一采集端通过所述第一电容耦合获取第二非直流电压信号，所述信号源将所述第一非直流电压信号发送至所述控制模块，所述第一采集端将所述第二非直流电压信号发送至所述控制模块，所述控制模块比较第二非直流电压信号相对所述第一非直流电压信号的电压幅度变化以判断手指是否在位。
4.如权利要求3所述的操作手柄，其特征在于，所述控制模块基于所述第一非直流电压信号生成第一阈值，若所述第二非直流电压信号的电压幅度小于第一阈值，则所述控制模块判断手指在位；
5.如权利要求2所述的操作手柄，其特征在于，在所述手柄本体上设置有操控按钮，所述操控按钮对应设置有所述在位检测模块；
6.如权利要求4所述的操作手柄，其特征在于，在所述手柄本体上设置有多个操控按钮，每一个所述操控按钮均对应设置有一个所述在位检测模块。
7.如权利要求1所述的操作手柄，其特征在于，所述在位检测模块通过成对设置的所述电极的同时接触感应以判断手指是否在位。
8.如权利要求7所述的操作手柄，其特征在于，成对设置的所述电极分别为第三电极和第四电极，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨稳，
申请(专利权)人：瑞龙诺赋上海医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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