一种用于医疗模拟训练的机械操作台制造技术

本发明专利技术涉及一种用于医疗模拟训练的机械操作台，包括操作手臂；操作手臂包括：手术器具、操作杆、平动机构以及支撑架；操作杆与手术器具相接，整体通过平动机构与支撑架相对平动，其特征在于：所述平动机构包括直线导轨、第一传动轮以及第一传动线；直线导轨穿过支撑架的顶板，一端与操作杆固定连接，另一端接第一传动线的一端；第一传动线的另一端与操作杆相对固定；第一传动轮安装在与顶板垂直的支撑架的侧板上且第一传动轮的轴线垂直于该侧板，第一传动线的中部在第一传动轮上缠绕；第一传动线被拉紧。本发明专利技术具有结构简单，体积轻巧，两操作手臂同时使用时不会发生干涉碰撞的优点，适用于模拟手术操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模拟手术操作的医疗器械，具体的说，涉及一种用于医疗模拟训练的机械操作台。
技术介绍
在医学领域中，手术对医生来说，需要有很高的操作水平和熟练程度，需要医生有很好的手眼协调能力以及娴熟的手感。因此，医生在进行实战操作前需经过大量的培训。用于手术模拟用的机械操作台具有位置感应和力觉反馈的功能，通过其可以实现操作者与虚拟场景的互动，是医疗模拟训练系统中的重要组成部分。对现有技术进行检索，中国专利ZL200510027052. 9，公开了一种多功能虚拟手术器械。该技术在移动手术器具时，使用了位移传感器获取手术器具的运动信息，实现在虚拟空间中模拟手术剪刀、钳夹等操作，其缺点是不具备力觉反馈功能。另外，在一些学术文献中查阅到一种虚拟手术器械，这种器械具有位置感应与力觉反馈功能，但其平动机构主要是两平行导杆和一组拉杆一端固定在顶板上，另一端固定在一固定板上，平行导杆位于拉杆之间，拉杆主要将固定板固定在顶板上；上横梁、下横梁固定在两平行导杆间，上横梁、下横梁的中间分别与滚轮滚动连接，操作杆穿过顶板与顶板平动连接，操作杆下端固定在滑块上，滑块与两平行导杆滑动连接；两滚轮之间的线传动固定在滑块上，通过操作杆的平动，带动下端的滑块沿两平行导杆滑动，拉动传动线传动。在手术器具平动而带动操作杆平动时，两平行导杆、一组拉杆、固定板等零件均不会随之平动，结构复杂，体积较大。尤其是将两台器械组合成左右操作手臂同时使用时，两台器械在竖直平面、水平面做旋转运动时，导杆、拉杆、固定板等会产生干涉碰撞，使得器械运动范围受限。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种结构简单，体积轻巧，两操作手臂同时使用时不会发生干涉碰撞的用于医疗模拟训练的机械操作台。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案—种用于医疗模拟训练的机械操作台，包括操作手臂；操作手臂包括手术器具、 操作杆、平动机构以及支撑架；操作杆与手术器具相接，整体通过平动机构与支撑架相对平动；平动机构包括直线导轨、第一传动轮以及第一传动线；直线导轨穿过支撑架的顶板，一端与操作杆固定连接，另一端接第一传动线的一端；第一传动线的另一端与操作杆相对固定；第一传动轮安装在与顶板垂直的支撑架的侧板上且第一传动轮的轴线垂直于该侧板， 第一传动线的中部在第一传动轮上缠绕；第一传动线被拉紧。采用这种结构后，牵动手术器具连同操作杆相对于支撑架(具体的说是支撑架的顶板)平动，直线导轨随之一起平动，结构简单，体积小巧，制作和安装方便。同时，当两操作手臂左右并列使用时，其平动机构不会发生干涉和碰撞。支撑架由顶板、第一侧板和第二侧板构成，第一传动轮位于第一侧板的内侧；平动机构还包括一个固定在第一侧板的内侧的惰轮；惰轮平行于第一传动轮并设置在第一传动轮和顶板之间；第一传动线从与直线导轨固定的一端开始绕惰轮折返，延伸至第一传动轮， 再绕第一传动轮回到惰轮，缠绕惰轮后穿过顶板并延伸至操作杆，与操作杆固定。采用惰轮和第一传动轮结合的上述缠绕方式后，传动精度高、噪声低、传动平稳、 无需润滑、易于安装和维护。第一传动轮为螺旋线轮，第一传动线位于螺旋线槽中；惰轮为无槽轮。采用这种结构，可以取得较好的平动效果，同时传动轮的螺旋线槽能顺应第一传动线的缠绕方向，使得第一传动线的磨损较小。第一侧板的外侧固定有第一电机；第一电机的前轴与第一传动轮的转轴相接；记录直线导轨平动位置的第一传感器安装在第一电机的后轴；第一电机和第一传感器的导线接电子控制器。采用这种结构后，操作者手持手术器具带动操作杆上下平动时，直线导轨通过第一传动线、第一传动轮带动电机的前轴转动，后轴同步转动，第一传感器可以获取操作杆平动的位置信号，上位机接收该信号并对该位置信号进行计算处理后得出力参数信号， 力参数信号经电子控制器后加工后，电子控制器发出驱动信号，向第一电机发出输出力觉反馈力的指令。操作手臂包括水平转动机构、竖直转动机构和操作杆自转机构。水平转动机构主要使操作手臂在水平面上左右转动。竖直转动机构主要使操作手臂在竖直面上前后转动。 采用上述三个机构后，操作手臂带有水平转动、竖直转动、自转以及平动四个自由度，运动方向灵活。水平转动机构包括转轮、底座、第二传动轮、第二传动线、第二电机和记录转轮转动位置的第二传感器；支撑架固定在转轮上，转轮位于底座上并可在底座上自转；转轮与第二传动轮通过第二传动线传动，第二传动线采用“8”字缠绕法；第二电机固定在底座上， 其前轴与第二传动轮的转轴固定，其后轴接第二传感器；第二电机和第二传感器的导线接电子控制器。这种结构非常简单，操作者手持手术器具在水平面上进行左右方向转动时，第二传动线、第二传动轮带动第二电机的前轴转动，后轴同步转动，第二传感器可以获取左右转动方向的位置信号，上位机接收该信号并对该位置信号进行计算处理后得出力参数信号， 力参数信号经电子控制器后加工后，电子控制器发出驱动信号，向第二电机发出输出力觉反馈力的指令。传动线的绕法可以增大两轮的包角，传动平稳可靠。竖直转动机构包括摆轮、第三传动轮、第三传动线，第三电机和记录摆轮转动位置的第三传感器；摆轮沿着水平轴线转动，并一体的设置在顶板的靠近第二侧板侧，顶板沿着摆轮的转轴在第一侧板和第二侧板之间转动；摆轮与第三传动轮通过第三传动线传动， 第三传动线采用“8”字缠绕法；第三电机固定在第二侧板外侧，其前轴与第三传动轮的转轴固定，其后轴接第三传感器；惰轮与摆轮同轴线；第三电机和第三传感器的导线接电子控制器。这种结构非常简单，操作者手持手术器具在竖直面上进行前后方向转动时，摆轮转动，从而第三传动线、第三传动轮带动第三电机的前轴转动，后轴同步转动，第三传感器可以获取摆轮前后转动的位置信号，上位机接收该信号并对该位置信号进行计算处理后得出力参数信号，力参数信号经电子控制器后加工后，电子控制器发出驱动信号，向第三电机发出输出力觉反馈力的指令。传动线的绕法可以增大两轮的包角，传动平稳可靠。惰轮与摆轮同轴线可保证竖直转动机构运行时，不影响平动机构运行。操作杆分为套接并可相互转动的下盖和上盖，下盖接直线导轨，上盖接手术器具； 操作杆自转机构包括第四电机和记录上盖转动位置的第四传感器；第四电机位于下盖内并与下盖固定，其前轴与操作杆的自转轴固定，后轴接第四传感器；第四电机和第四传感器的导线接电子控制器。这种结构非常简单，操作者手持手术器具自转时，上盖带动第四电机的前轴转动， 后轴同步转动，第四传感器可以获取上盖转动的位置信号，上位机接收该信号并对该位置信号进行计算处理后得出力参数信号，力参数信号经电子控制器后加工后，电子控制器发出驱动信号，向第四电机发出输出力觉反馈力的指令。同时，第四电机位于下盖中，结构紧凑，外形更轻巧和美观。手术器具为由固定剪和活动剪组成的剪刀，固定剪与操作杆固定，活动剪绕固定剪转动；第五电机固定在固定剪上，其前轴与活动剪的转轴固定，其后轴接第五传感器；第五电机和第五传感器的导线接电子控制器。这种结构非常简单，操作者手持剪刀做剪切动作时，活动剪带动第五电机的前轴转动，后轴同步转动，第五传感器可以获取剪切位置信号，上位机接收该信号并对该位置信号进行计算处理后得出力参数信号，力参数信号经电子控制器后加工后，电子控制器发出驱动信号，向本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于医疗模拟训练的机械操作台，包括操作手臂；操作手臂包括：手术器具、操作杆、平动机构以及支撑架；操作杆与手术器具相接，整体通过平动机构与支撑架相对平动，其特征在于：所述平动机构包括直线导轨、第一传动轮以及第一传动线；直线导轨穿过支撑架的顶板，一端与操作杆固定连接，另一端接第一传动线的一端；第一传动线的另一端与操作杆相对固定；第一传动轮安装在与顶板垂直的支撑架的侧板上且第一传动轮的轴线垂直于该侧板，第一传动线的中部在第一传动轮上缠绕；第一传动线被拉紧。

【技术特征摘要】
1.一种用于医疗模拟训练的机械操作台，包括操作手臂；操作手臂包括手术器具、操作杆、平动机构以及支撑架；操作杆与手术器具相接，整体通过平动机构与支撑架相对平动，其特征在于所述平动机构包括直线导轨、第一传动轮以及第一传动线；直线导轨穿过支撑架的顶板，一端与操作杆固定连接，另一端接第一传动线的一端；第一传动线的另一端与操作杆相对固定；第一传动轮安装在与顶板垂直的支撑架的侧板上且第一传动轮的轴线垂直于该侧板，第一传动线的中部在第一传动轮上缠绕；第一传动线被拉紧。2.按照权利要求1所述的用于医疗模拟训练的机械操作台，其特征在于所述支撑架由顶板、第一侧板和第二侧板构成，第一传动轮位于第一侧板的内侧；平动机构还包括一个固定在第一侧板的内侧的惰轮；惰轮平行于第一传动轮并设置在第一传动轮和顶板之间； 第一传动线从与直线导轨固定的一端开始绕惰轮折返，延伸至第一传动轮，再绕第一传动轮回到惰轮，缠绕惰轮后穿过顶板并延伸至操作杆，与操作杆固定。3.按照权利要求2所述的用于医疗模拟训练的机械操作台，其特征在于所述第一传动轮为螺旋线轮，第一传动线位于螺旋线槽中；惰轮为无槽轮。4.按照权利要求3所述的用于医疗模拟训练的机械操作台，其特征在于所述第一侧板的外侧固定有第一电机；第一电机的前轴与第一传动轮的转轴相接；记录直线导轨平动位置的第一传感器安装在第一电机的后轴；第一电机和第一传感器的导线接电子控制器。5.按照权利要求2所述的用于医疗模拟训练的机械操作台，其特征在于所述操作手臂包括水平转动机构、竖直转动机构和操作杆自转机构。6.按照权利要求5所述的用于医疗模拟训练的机械操作台，其特征在于所述水平转动机构包括转轮、底座、第二传动轮、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，曾向阳，黄建新，罗益民，
申请(专利权)人：广州赛宝联睿信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：81