一種可觸覺(jué)反饋的手術(shù)機(jī)械臂系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)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(jué)反饋的手術(shù)機(jī)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(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到了很好的開(kāi)展。但由于現(xiàn)有的手術(shù)機(jī)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(jìn)行診斷和判斷，手術(shù)機(jī)器人的操作無(wú)觸覺(jué)反饋，無(wú)法對(duì)術(shù)中組織、器官的質(zhì)地進(jìn)行判斷，無(wú)法在鈍性分離、擴(kuò)張時(shí)控制力度的大小，容易對(duì)組織、器官造成損傷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種可觸覺(jué)反饋的手術(shù)機(jī)械臂系統(tǒng)，可用于解決臨床上機(jī)器人腹腔鏡手術(shù)等操作中無(wú)觸覺(jué)反饋，無(wú)法感知臟器、組織的質(zhì)地的問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種可觸覺(jué)反饋的手術(shù)機(jī)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(jī)構(gòu)、夾持及感受壓力機(jī)構(gòu)，操作者手動(dòng)操作所述操作及感受壓力機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，且所述操作及感受壓力機(jī)構(gòu)通過(guò)所述控制部分控制所述夾持及感受壓力機(jī)構(gòu)同步運(yùn)動(dòng);所述操作及感受壓力機(jī)構(gòu)上夾持目標(biāo)物所產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)通過(guò)所述控制部分反饋給所述操作及感受壓力機(jī)構(gòu)，操作者通過(guò)所述操作及感受壓力機(jī)構(gòu)直接獲得觸覺(jué)反饋。
[0006]較佳地，所述操作及感受壓力機(jī)構(gòu)包括手控操作機(jī)構(gòu)和第一機(jī)械臂，所述手控操作機(jī)構(gòu)連接到所述第一機(jī)械臂上；所述手控操作機(jī)構(gòu)通過(guò)第一連接線路連接所述控制部分，將所述手控操作機(jī)構(gòu)上測(cè)得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給所述控制部分；
[0007]所述第一機(jī)械臂也與所述控制部分相連，所述第一機(jī)械臂將所述手控操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)據(jù)傳輸給所述控制部分；同時(shí)，所述控制部分控制所述第一機(jī)械臂帶動(dòng)所述手控操作機(jī)構(gòu)向操作者施加反作用力。
[0008]較佳地，所述手控操作機(jī)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(jī)械臂上;兩所述空心結(jié)構(gòu)相對(duì)側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置有一個(gè)第一測(cè)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(cè)壓裝置接觸;所述第一測(cè)壓裝置通過(guò)所述第一連接線路連接所述控制部分，將其上測(cè)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(cè)壓裝置通過(guò)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(cè)壓裝置包括有第一測(cè)壓板、若干第一微型電子測(cè)壓裝置和第二連接線路，若干所述第一微型電子測(cè)壓裝置呈點(diǎn)陣排列在所述第一測(cè)壓板上;若干所述第一微型電子測(cè)壓裝置通過(guò)第二連接線路連接所述第一連接線路，并將測(cè)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(jī)構(gòu)包括鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)和第二機(jī)械臂，所述鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)連接到所述第二機(jī)械臂上；
[0013]所述控制部分根據(jù)所述手控操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)據(jù)，來(lái)控制所述第二機(jī)械臂帶動(dòng)所述鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)與所述手控操作部分同步運(yùn)動(dòng)；
[0014]所述鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)還通過(guò)第三連接線路連接所述控制部分，將所述鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)上測(cè)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(jī)構(gòu)和所述鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)的壓力數(shù)據(jù)，且所述控制部分控制所述第一機(jī)械臂帶動(dòng)所述手控操作機(jī)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(jī)構(gòu)上的壓力數(shù)據(jù)與所述鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)上的壓力數(shù)據(jù)相同時(shí)，所述控制部分控制所述手控操作機(jī)構(gòu)施加的作用力停止繼續(xù)增大。
[0016]較佳地，所述鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)包括有兩鉗子測(cè)壓夾板，兩所述鉗子測(cè)壓夾板相對(duì)面的壁面上分別設(shè)置有一個(gè)第二測(cè)壓裝置；
[0017]所述第二測(cè)壓裝置包括第二測(cè)壓板、若干第二微型電子測(cè)壓裝置和第四連接線路，若干所述第二微型電子測(cè)壓裝置呈點(diǎn)陣排列在所述第二測(cè)壓板內(nèi)，且若干所述第二微型電子測(cè)壓裝置通過(guò)第四連接線路連接所述第三連接線路，將測(cè)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(cè)壓裝置通過(guò)硅膠包埋在所述鉗子測(cè)壓夾板的外側(cè)壁面上。
[0019]本實(shí)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(diǎn)和積極效果:
[0020](I)本實(shí)用新型通過(guò)控制部分來(lái)接受手控操作機(jī)構(gòu)和鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)上的壓力，并通過(guò)控制部分反饋到手控操作機(jī)構(gòu)上來(lái)，使得操作者可以通過(guò)手控操作結(jié)構(gòu)直接獲得觸覺(jué)反饋，達(dá)到感知到鉗子測(cè)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(shí)用新型通過(guò)控制部分來(lái)接受手控操作結(jié)構(gòu)和鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)上的壓力，并通過(guò)控制部分反饋到手控操作機(jī)構(gòu)上來(lái)，使得操作者可以更好地控制鉗子測(cè)壓夾板的操作力度，使得手術(shù)操作更加精細(xì)，減少了潛在手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]結(jié)合附圖，通過(guò)下文的述詳細(xì)說(shuō)明，可更清楚地理解本實(shí)用新型的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0023]圖1為本實(shí)用新型提供的可觸覺(jué)反饋的手術(shù)機(jī)械臂系統(tǒng)的整體示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型中操作及感受壓力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型中手控操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型中夾持及感受壓力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為本實(shí)用新型中鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]符號(hào)說(shuō)明:
[0029]1-虛擬被夾持物2-手控操作機(jī)構(gòu)3-第一機(jī)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(cè)壓裝置
[0032]10-第二連接線路11-被夾持物12-鉗子測(cè)壓機(jī)構(gòu)
[0033]13-第二機(jī)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(cè)壓裝置18-第四連接線路
[0035]19-操作及感受壓力機(jī)構(gòu)20-夾持及測(cè)壓部分。
【具體實(shí)施方式】
[0036]參見(jiàn)示出本實(shí)用新型實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。然而，本實(shí)用新型可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開(kāi)，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本實(shí)用新型的范圍。這些附圖中，為清楚起見(jiàn)，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對(duì)尺寸。
[0037]參照?qǐng)D1-5，本實(shí)用新型提供了一種可觸覺(jué)反饋的手術(shù)機(jī)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(jī)構(gòu)19、夾持及感受壓力機(jī)構(gòu)20，操作者手動(dòng)帶動(dòng)操作及感受壓力機(jī)構(gòu)19運(yùn)動(dòng)，且操作及感受壓力機(jī)構(gòu)19通過(guò)控制部分6控制夾持及感受壓力機(jī)構(gòu)20同步運(yùn)動(dòng);操作及感受壓力機(jī)構(gòu)19上夾持目標(biāo)物所產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)通過(guò)控制部分6反饋給操作及感受壓力機(jī)構(gòu)19，操作者通過(guò)操作及感受壓力機(jī)構(gòu)19直接獲得觸覺(jué)反饋。
[0038]本實(shí)用新型可通過(guò)控制部分來(lái)接受操作及感受壓力機(jī)構(gòu)19、夾持及感受壓力機(jī)構(gòu)20上的壓力數(shù)據(jù)，并通過(guò)控制部分反饋到操作及感受壓力機(jī)構(gòu)19上來(lái)，使得操作者可以通過(guò)操作及感受壓力機(jī)構(gòu)19直接感知到夾持及感受壓力機(jī)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(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎，很好地解決了臨床上機(jī)器人腹腔鏡手術(shù)等操作中無(wú)觸覺(jué)反饋，無(wú)法感知臟器、組織的質(zhì)地的問(wèn)題，本實(shí)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(xì)，減少了潛在手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
[0039]在本實(shí)施例中，控制部分6具體可為計(jì)算機(jī)、電腦。
[0040]在本實(shí)施例中，請(qǐng)參照?qǐng)D2，操作及感受壓力機(jī)構(gòu)19用于操作者手動(dòng)操作，模擬夾持虛擬被夾持物I。具體的，操作及感受壓力機(jī)構(gòu)19包括手控操作機(jī)構(gòu)2和第一機(jī)械臂3 ；其中手控操作機(jī)構(gòu)2通過(guò)第一連接線路2連接控制部分6，并將其上測(cè)得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給控制部分6;手控操作機(jī)構(gòu)2安裝到第一機(jī)械臂3上，第一機(jī)械臂3通過(guò)第一支撐桿4進(jìn)行支撐設(shè)置;第一機(jī)械臂3還與控制部分6連接，操作者手動(dòng)操作手控操作機(jī)構(gòu)2，第一機(jī)械臂3將手控操作機(jī)構(gòu)2的運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)據(jù)傳輸給控制部分6;同時(shí)，控制部分6還可控制第一機(jī)械臂3帶動(dòng)手控操作機(jī)構(gòu)2向操作者施加反作用力。
[0041]進(jìn)一步的，請(qǐng)參照?qǐng)D3，手控操作機(jī)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(jī)械臂3上，且兩空心結(jié)構(gòu)7相對(duì)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(dāng)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(jìn)兩個(gè)空心結(jié)構(gòu)7的空心部分內(nèi)，并帶動(dòng)兩空心結(jié)構(gòu)7進(jìn)行運(yùn)動(dòng)即可。
[0042]兩空心結(jié)構(gòu)7相對(duì)側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置有第一測(cè)壓裝置，第一測(cè)壓裝置通過(guò)硅膠材料包埋在空心結(jié)構(gòu)7的內(nèi)側(cè)壁上;第一測(cè)壓裝置包括有第一測(cè)壓板、若干第一微型電子測(cè)壓裝置9和第二連接線路10，若干第一微型電子測(cè)壓裝置9呈點(diǎn)陣排列在第一測(cè)壓板內(nèi)，且若干第一微型電子測(cè)壓裝置9通過(guò)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(jìn)兩空心結(jié)構(gòu)7內(nèi)，當(dāng)控制部分6控制第一機(jī)械臂3帶動(dòng)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(cè)壓裝置上，第一測(cè)壓裝置測(cè)得壓力數(shù)據(jù)，并將測(cè)得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給控制部分6。
[0044]在本實(shí)施例中，請(qǐng)參