一種可觸覺反饋的手術(shù)機械臂系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及醫(yī)療器具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可觸覺反饋的手術(shù)機械臂系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前外科技術(shù)微創(chuàng)化，腹腔鏡技術(shù)在普外科、泌尿外科、婦產(chǎn)科等外科學(xué)領(lǐng)域蓬勃發(fā)展。手術(shù)機器人系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)外得到了很好的開展。但由于現(xiàn)有的手術(shù)機器人系統(tǒng)在手術(shù)操作中僅憑腹腔鏡攝像頭提供的圖像供術(shù)者進行診斷和判斷，手術(shù)機器人的操作無觸覺反饋，無法對術(shù)中組織、器官的質(zhì)地進行判斷，無法在鈍性分離、擴張時控制力度的大小，容易對組織、器官造成損傷。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種可觸覺反饋的手術(shù)機械臂系統(tǒng)，可用于解決臨床上機器人腹腔鏡手術(shù)等操作中無觸覺反饋，無法感知臟器、組織的質(zhì)地的問題。
[0004]本實用新型目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]—種可觸覺反饋的手術(shù)機械臂系統(tǒng)，包括控制部分以及與所述控制部分相連的操作及感受壓力機構(gòu)、夾持及感受壓力機構(gòu)，操作者手動操作所述操作及感受壓力機構(gòu)運動，且所述操作及感受壓力機構(gòu)通過所述控制部分控制所述夾持及感受壓力機構(gòu)同步運動;所述操作及感受壓力機構(gòu)上夾持目標物所產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)通過所述控制部分反饋給所述操作及感受壓力機構(gòu)，操作者通過所述操作及感受壓力機構(gòu)直接獲得觸覺反饋。
[0006]較佳地，所述操作及感受壓力機構(gòu)包括手控操作機構(gòu)和第一機械臂，所述手控操作機構(gòu)連接到所述第一機械臂上；所述手控操作機構(gòu)通過第一連接線路連接所述控制部分，將所述手控操作機構(gòu)上測得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給所述控制部分；
[0007]所述第一機械臂也與所述控制部分相連，所述第一機械臂將所述手控操作機構(gòu)的運動軌跡的數(shù)據(jù)傳輸給所述控制部分；同時，所述控制部分控制所述第一機械臂帶動所述手控操作機構(gòu)向操作者施加反作用力。
[0008]較佳地，所述手控操作機構(gòu)包括兩空心結(jié)構(gòu)，兩所述空心結(jié)構(gòu)均連接到所述第一機械臂上;兩所述空心結(jié)構(gòu)相對側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置有一個第一測壓裝置，所述操作者的食指和拇指分別伸入兩所述空心結(jié)構(gòu)的空心部分內(nèi)，且食指和拇指與所述第一測壓裝置接觸;所述第一測壓裝置通過所述第一連接線路連接所述控制部分，將其上測得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給所述控制部分。
[0009 ]較佳地，所述空心結(jié)構(gòu)為空心圓柱形結(jié)構(gòu)。
[0010]較佳地，所述第一測壓裝置通過硅膠包埋在所述空心結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)壁上。
[0011]較佳地，所述第一測壓裝置包括有第一測壓板、若干第一微型電子測壓裝置和第二連接線路，若干所述第一微型電子測壓裝置呈點陣排列在所述第一測壓板上;若干所述第一微型電子測壓裝置通過第二連接線路連接所述第一連接線路，并將測得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給所述控制部分。
[0012]較佳地，所述夾持及感受壓力機構(gòu)包括鉗子測壓機構(gòu)和第二機械臂，所述鉗子測壓機構(gòu)連接到所述第二機械臂上；
[0013]所述控制部分根據(jù)所述手控操作機構(gòu)的運動軌跡的數(shù)據(jù)，來控制所述第二機械臂帶動所述鉗子測壓機構(gòu)與所述手控操作部分同步運動；
[0014]所述鉗子測壓機構(gòu)還通過第三連接線路連接所述控制部分，將所述鉗子測壓機構(gòu)上測得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給所述控制部分。
[0015]較佳地，所述控制部分接收所述手控操作機構(gòu)和所述鉗子測壓機構(gòu)的壓力數(shù)據(jù)，且所述控制部分控制所述第一機械臂帶動所述手控操作機構(gòu)向操作者施加反作用力，且施加的反作用力逐漸增大，直至所述手控操作機構(gòu)上的壓力數(shù)據(jù)與所述鉗子測壓機構(gòu)上的壓力數(shù)據(jù)相同時，所述控制部分控制所述手控操作機構(gòu)施加的作用力停止繼續(xù)增大。
[0016]較佳地，所述鉗子測壓機構(gòu)包括有兩鉗子測壓夾板，兩所述鉗子測壓夾板相對面的壁面上分別設(shè)置有一個第二測壓裝置；
[0017]所述第二測壓裝置包括第二測壓板、若干第二微型電子測壓裝置和第四連接線路，若干所述第二微型電子測壓裝置呈點陣排列在所述第二測壓板內(nèi)，且若干所述第二微型電子測壓裝置通過第四連接線路連接所述第三連接線路，將測得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給所述控制部分。
[0018]較佳地，所述第二測壓裝置通過硅膠包埋在所述鉗子測壓夾板的外側(cè)壁面上。
[0019]本實用新型由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果:
[0020](I)本實用新型通過控制部分來接受手控操作機構(gòu)和鉗子測壓機構(gòu)上的壓力，并通過控制部分反饋到手控操作機構(gòu)上來，使得操作者可以通過手控操作結(jié)構(gòu)直接獲得觸覺反饋，達到感知到鉗子測壓夾板夾持物體的壓力，并結(jié)合位移距離可判斷出被夾持物的質(zhì)地；
[0021](2)本實用新型通過控制部分來接受手控操作結(jié)構(gòu)和鉗子測壓機構(gòu)上的壓力，并通過控制部分反饋到手控操作機構(gòu)上來，使得操作者可以更好地控制鉗子測壓夾板的操作力度，使得手術(shù)操作更加精細，減少了潛在手術(shù)風(fēng)險。
【附圖說明】
[0022]結(jié)合附圖，通過下文的述詳細說明，可更清楚地理解本實用新型的上述及其他特征和優(yōu)點，其中:
[0023]圖1為本實用新型提供的可觸覺反饋的手術(shù)機械臂系統(tǒng)的整體示意圖；
[0024]圖2為本實用新型中操作及感受壓力機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實用新型中手控操作機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實用新型中夾持及感受壓力機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為本實用新型中鉗子測壓機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]符號說明:
[0029]1-虛擬被夾持物2-手控操作機構(gòu)3-第一機械臂
[0030]4-第一支撐桿5-第一連接線路6-控制部分
[0031]7-空心結(jié)構(gòu)8-第一側(cè)壓板9-第一微型電子測壓裝置
[0032]10-第二連接線路11-被夾持物12-鉗子測壓機構(gòu)
[0033]13-第二機械臂14-第三連接線路15-第二支撐桿
[0034]16-第二側(cè)壓板17-第二微型電子測壓裝置18-第四連接線路
[0035]19-操作及感受壓力機構(gòu)20-夾持及測壓部分。
【具體實施方式】
[0036]參見示出本實用新型實施例的附圖，下文將更詳細地描述本實用新型。然而，本實用新型可以以許多不同形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本實用新型的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對尺寸。
[0037]參照圖1-5，本實用新型提供了一種可觸覺反饋的手術(shù)機械臂系統(tǒng)，包括控制部分6以及與控制部分6相連的操作及感受壓力機構(gòu)19、夾持及感受壓力機構(gòu)20，操作者手動帶動操作及感受壓力機構(gòu)19運動，且操作及感受壓力機構(gòu)19通過控制部分6控制夾持及感受壓力機構(gòu)20同步運動;操作及感受壓力機構(gòu)19上夾持目標物所產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)通過控制部分6反饋給操作及感受壓力機構(gòu)19，操作者通過操作及感受壓力機構(gòu)19直接獲得觸覺反饋。
[0038]本實用新型可通過控制部分來接受操作及感受壓力機構(gòu)19、夾持及感受壓力機構(gòu)20上的壓力數(shù)據(jù)，并通過控制部分反饋到操作及感受壓力機構(gòu)19上來，使得操作者可以通過操作及感受壓力機構(gòu)19直接感知到夾持及感受壓力機構(gòu)20夾持物體的壓力，并結(jié)合位移距離可判斷出被夾持物的質(zhì)地。本實用新型設(shè)計新穎，很好地解決了臨床上機器人腹腔鏡手術(shù)等操作中無觸覺反饋，無法感知臟器、組織的質(zhì)地的問題，本實用新型可使術(shù)者直觀感知操作鉗的力度，使得手術(shù)操作更加精細，減少了潛在手術(shù)風(fēng)險。
[0039]在本實施例中，控制部分6具體可為計算機、電腦。
[0040]在本實施例中，請參照圖2，操作及感受壓力機構(gòu)19用于操作者手動操作，模擬夾持虛擬被夾持物I。具體的，操作及感受壓力機構(gòu)19包括手控操作機構(gòu)2和第一機械臂3 ；其中手控操作機構(gòu)2通過第一連接線路2連接控制部分6，并將其上測得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給控制部分6;手控操作機構(gòu)2安裝到第一機械臂3上，第一機械臂3通過第一支撐桿4進行支撐設(shè)置;第一機械臂3還與控制部分6連接，操作者手動操作手控操作機構(gòu)2，第一機械臂3將手控操作機構(gòu)2的運動軌跡的數(shù)據(jù)傳輸給控制部分6;同時，控制部分6還可控制第一機械臂3帶動手控操作機構(gòu)2向操作者施加反作用力。
[0041]進一步的，請參照圖3，手控操作機構(gòu)2包括兩空心結(jié)構(gòu)7，兩空心結(jié)構(gòu)7安裝到第一機械臂3上，且兩空心結(jié)構(gòu)7相對設(shè)置;其中空心結(jié)構(gòu)7具體可為空心圓柱形結(jié)構(gòu)，當然空心結(jié)構(gòu)7不限于圓柱形，也可為其他結(jié)構(gòu)，只要保證其為空心的結(jié)構(gòu)，以便于操作者的食指和拇指分別伸進兩個空心結(jié)構(gòu)7的空心部分內(nèi)，并帶動兩空心結(jié)構(gòu)7進行運動即可。
[0042]兩空心結(jié)構(gòu)7相對側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置有第一測壓裝置，第一測壓裝置通過硅膠材料包埋在空心結(jié)構(gòu)7的內(nèi)側(cè)壁上;第一測壓裝置包括有第一測壓板、若干第一微型電子測壓裝置9和第二連接線路10，若干第一微型電子測壓裝置9呈點陣排列在第一測壓板內(nèi)，且若干第一微型電子測壓裝置9通過第二連接線路10連接第一連接線路5。
[0043]操作者的食指、拇指分別伸進兩空心結(jié)構(gòu)7內(nèi)，當控制部分6控制第一機械臂3帶動兩空心結(jié)構(gòu)7分別向食指、拇指一側(cè)施加壓力，使得操作者的食指、拇指正面或背面壓在第一測壓裝置上，第一測壓裝置測得壓力數(shù)據(jù)，并將測得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給控制部分6。
[0044]在本實施例中，請參