本发明专利技术涉及医疗器械设计领域，特别涉及一种用于微创手术训练系统上的力反馈装置，包括手柄以及支撑手柄前后、上下、左右运动的支架，手柄与支架间设置有位移传感器、力反馈单元，所述的位移传感器用于采集手柄的位置信息并输出至处理单元，力反馈单元接收处理单元输出的控制信号并通过钢丝给手柄施加一个反馈力，力反馈单元施加给手柄的反馈力的方向与手柄发生触碰前的运动方向相反。这里通过力反馈单元进行力的反馈，包括了前、后、左、右、上、下六个方向，且使用钢丝进行力的传递，其力的反馈效果更接近真实的触碰手感，当实习医生通过使用本力反馈装置构成的微创手术训练系统进行训练，其训练效果更佳。
【技术实现步骤摘要】
用于微创手术训练系统上的力反馈装置
本专利技术涉及医疗器械设计领域，特别涉及一种用于微创手术训练系统上的力反馈装置。
技术介绍
内镜微创手术实习医生以及基层医院医生，非常有必要到具有卫生部内镜考评委认定的培训资格的内镜培训基地进行培训，对内镜微创外壳器械的培养，从拿起内镜那一刻，直至最后操作结束，一步一步规范化，这些程序式的规范操作看似基础，其实极为必要，如果不规范操作的习惯持续多年，不但影响医疗器械质量，对医生自身知识技能掌握新的医疗器械的培养也有害无益。目前使用的微创手术训练系统，主要是从国外进口的，国外的训练系统价格上不仅昂贵，其力反馈系统主要通过电机、齿轮等方式实现的，不够逼真。在训练时，实习医生或基层医院医生操作手术器械时，手术器械前端与虚拟器官发生触碰，器官会反馈给手术器械一个作用力，现有的这些装置在提供这个反馈力时，比较生硬，与实际手术操作时触碰到器官所反馈的力不相符合，给医生所提供的手感不佳。有些医生即使使用这套系统进行训练，并规范化各种操作，但当其实际操作时，由于手感的差别，依然存在风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于微创手术训练系统上的力反馈装置，能够充分模拟手术器械与器官接触所产生的反馈力。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案为:一种用于微创手术训练系统上的力反馈装置，包括手柄以及支撑手柄前后、上下、左右运动的支架，手柄与支架间设置有位移传感器、力反馈单元，所述的位移传感器用于采集手柄的位置信息并输出至处理单元，力反馈单元接收处理单元输出的控制信号并通过钢丝给手柄施加一个反馈力，力反馈单元施加给手柄的反馈力的方向与手柄发生触碰前的运动方向相反。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果:这里通过力反馈单元进行力的反馈，包括了前、后、左、右、上、下六个方向，且使用钢丝进行力的传递，其力的反馈效果更接近真实的触碰手感，当实习医生通过使用本力反馈装置构成的微创手术训练系统进行训练，其训练效果更佳。【附图说明】图1是本专利技术的立体结构图；图2是本专利技术另一个视角的立体结构图，其中钢丝未示出；图3是本专利技术的侧视图，其中不包含手柄；图4是翻转支架与手柄配合示意图；图5是翻转支架半剖示意图；图6是底座的结构示意图。【具体实施方式】下面结合图1至图6，对本专利技术做进一步详细叙述。一种用于微创手术训练系统上的力反馈装置，包括手柄40以及支撑手柄40前后、上下、左右运动的支架，手柄40与支架间设置有位移传感器、力反馈单元，所述的位移传感器用于采集手柄40的位置信息并输出至处理单元，力反馈单元接收处理单元输出的控制信号并通过钢丝给手柄40施加一个反馈力，力反馈单元施加给手柄40的反馈力的方向与手柄40发生触碰前的运动方向相反，手柄40发生触碰前的运动方向是指沿该方向运动时即将于体内器官发生触碰现象。支架要保证手柄40在六个方向自由运动，当训练人员操作手柄40时，手柄40的位置信息通过位移传感器采集并输出到处理单元中，处理单元判断手柄40是否与虚拟的人体器官发生碰撞，如果发生碰撞，则输出控制信号控制给力反馈单元，力反馈单元给手柄40 —个相反方向的力，由于力反馈单元与手柄40之间通过钢丝传递反馈力，该反馈力不致太过生硬，更接近真实的触碰反馈手感，提升训练效果。同时，该结构很简单，容易实现，仅从硬件上作出稍许改进就能实现。参阅图1、图2、图3，为了实现手柄40的六个方向自由运动，可以采用万向节等手段来实现，作为本专利技术的优选方案，所述的支架包括底座10、回转支架20、翻转支架30，所述的回转支架20通过第一转轴固定在底座10上，回转支架20绕第一转轴在水平面内转动，所述的翻转支架30通过第二转轴31固定在回转支架20上，翻转支架30绕第二转轴31在垂直平面内转动，手柄40包括导杆41，所述的导杆41与翻转支架30内设置的滑轨32构成沿杆长方向的滑移配合，杆长方向垂直于第二转轴31。底座10与回转支架20的配合实现手柄40在水平范围内的动作，回转支架20与翻转支架30的配合实现手柄在垂直范围内的动作，导杆41与滑轨32的配合实现手柄沿导杆41长度方向的动作，各方向动作之间互不干涉，操作起来非常的灵活；同时，这样设置更利于力反馈单元的设置:所述的力反馈单元包括底座10与回转支架20之间设置的第一反馈单元、回转支架20与翻转支架30之间设置的第二反馈单元、翻转支架30与导杆41之间设置的第三反馈单元。下面结合本实施例对第一、二、三反馈单元的结构做出详细描述:所述的第一反馈单元包括设置在底座10上的第一电机11、与回转支架20相连的第一转盘12，第一电机11与第一转盘12的轴芯平行布置，如图6所示，处理单元输出控制信号控制第一电机11正转/反转/停止，第一电机11通过第一钢丝13驱动第一转盘12转动，所述的回转支架20包括U型架21、固定架22，U型架21的底部固定在第一转盘12回转中心处的芯轴121上，该芯轴121构成所述的第一转轴。将U型架21直接固定在第一转盘12上，第一转盘12转动时，即带动U型架21转动。所述的U型架21上部呈收口状并朝上设置有翻边，翻边上开设有通孔用于布置所述的第二转轴31，固定架22固定在U型架21的底部；所述的第二反馈单元包括设置在固定架22上的第二电机221、第二转盘222，第二电机221、第二转盘222以及第二转轴31的轴芯平行布置，处理单元还输出控制信号控制第二电机221正转/反转/停止，第二电机221通过第二钢丝223驱动第二转盘222转动，第二转盘222通过曲柄连杆机构驱动翻转支架30绕第二转轴31摆动，所述的曲柄连杆机构包括相互铰接的曲柄224、连杆225，曲柄224与第二转盘222相连，连杆225的杆端与翻转支架30的底部铰接。这样设置以后，第二转盘222转动时，就能带动翻转支架30绕第二转轴31摆动。所述的第三反馈单元包括设置在翻转支架30上的第三电机33、第三转盘34以及第四转盘35，第三电机33、第三转盘34以及第二转轴31的轴芯平行布置，处理单元还输出控制信号控制第三电机33正转/反转/停止，第三电机33通过第三钢丝36驱动第三转盘34转动，第三、四转盘34、35同轴转动，导杆41和第四转盘35间通过第四钢丝37传递驱动力。对于上述所述及的电机通过钢丝驱动转盘转动可以有多种实施方式，这里提供一种较为优选的，同时也是非常简单的结构:所述的第一钢丝13环绕第一电机11的轴身若干圈后顺延至第一转盘12处并环绕第一转盘12的外周若干圈再继续顺延至第一电机11的轴身处构成闭环状；所述的第二、三钢丝223、36同为闭环状布置，其布置的方式与第一钢丝13—致，这里就不再赘述了。参阅图4、图5，由于回转支架20、翻转支架30本身就是转动的，其实现起来较为容易，但是第三反馈单元需要提供与导杆41方向一致的反馈力，而不是转动的反馈力，其实现起来稍微复杂点，本实施例给出一种较为容易实现的方案供参考:所述的第二转轴31位于翻转支架30的中部，滑轨32位于第二转轴31的上方，翻转支架30上位于滑轨32的两端分别设置有前、后滑轮38、39，这里说的前滑轮38即靠近导杆前端的滑轮。第四转盘35位于第二转轴31的下方，第四钢丝37的一端固定在导杆41的前端，并依次经过前滑本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于微创手术训练系统上的力反馈装置，其特征在于：包括手柄（40）以及支撑手柄（40）前后、上下、左右运动的支架，手柄（40）与支架间设置有位移传感器、力反馈单元，所述的位移传感器用于采集手柄（40）的位置信息并输出至处理单元，力反馈单元接收处理单元输出的控制信号并通过钢丝给手柄（40）施加一个反馈力，力反馈单元施加给手柄（40）的反馈力的方向与手柄（40）发生触碰前的运动方向相反。
【技术特征摘要】
1.一种用于微创手术训练系统上的力反馈装置，其特征在于:包括手柄(40)以及支撑手柄(40)前后、上下、左右运动的支架，手柄(40)与支架间设置有位移传感器、力反馈单元，所述的位移传感器用于采集手柄(40)的位置信息并输出至处理单元，力反馈单元接收处理单元输出的控制信号并通过钢丝给手柄(40)施加一个反馈力，力反馈单元施加给手柄(40)的反馈力的方向与手柄(40)发生触碰前的运动方向相反。2.如权利要求1所述的用于微创手术训练系统上的力反馈装置，其特征在于:所述的支架包括底座(10)、回转支架(20)、翻转支架(30)，所述的回转支架(20)通过第一转轴固定在底座(10 )上，回转支架(20 )绕第一转轴在水平面内转动，所述的翻转支架(30 )通过第二转轴(31)固定在回转支架(20)上，翻转支架(30)绕第二转轴(31)在垂直平面内转动，手柄(40)包括导杆(41)，所述的导杆(41)与翻转支架(30)内设置的滑轨(32)构成沿杆长方向的滑移配合，杆长方向垂直于第二转轴(31)。3.如权利要求2所述的用于微创手术训练系统上的力反馈装置，其特征在于:所述的力反馈单元包括底座(10)与回转支架(20)之间设置的第一反馈单元、回转支架(20)与翻转支架(30)之间设置的第二反馈单元、翻转支架(30)与导杆(41)之间设置的第三反馈单J Li ο4.如权利要求3所述的用于微创手术训练系统上的力反馈装置，其特征在于:所述的第一反馈单元包括设置在底座(10)上的第一电机(11)、与回转支架(20)相连的第一转盘(12)，第一电机(11)与第一转盘(12)的轴芯平行布置，处理单元输出控制信号控制第一电机(11)正转/反转/停止，第一电机(11)通过第一钢丝(13)驱动第一转盘(12)转动，所述的回转支架(20)包括U型架(21)、固定架(22)，U型架(21)的底部固定在第一转盘(12)回转中心处的芯轴(121)上，该芯轴(121)构成所述的第一转轴。5.如权利要求4所述的用于微创手术训练系统上的力反馈装置，其特征在于:所述的U型架(21)上部呈收口状并朝上设置有翻边，翻边上开设有通孔用于布置所述的第二转轴(31)，固定架(22)固定在U型架(21)的底部；所述的第二反馈单元包括设置在固定架(22)上的第二电机(221)、第二转盘(222)，第二电机(221)、第二转盘(222)以及第二转轴(31)的轴芯平行布置，处理单元还输出控制信号控制第二电机(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王洪，傅松青，杜鹏宇，李景波，马骙，
申请(专利权)人：王洪，
类型：发明
国别省市：
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