[發明專利]五自由度力反饋虛擬手術器械

無效

• 申請號: 200810037094.4
• 申請日: 2008-05-08
• 公開（公告）號: CN101261781A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 謝叻;李國杰;張艷;賴蕓;楊揚;宋亞沖;馬浩博;吳崢;莊小龍;趙志球
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02;A61B17/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1、一種五自由度力反饋虛擬手術器械，包括：控制檢測系統、機械機構，其特征在于，所述的機械機構包括一組底腳、底板、兩個立柱、頂板、四個減速輪、四個減速弧、四個固定板、兩個剪刀柄、兩平行導桿、一組拉桿、操作桿、滾動軸承、上橫梁、下橫梁、滾輪、滑塊、五個驅動執行元件，第一減速弧用滾動軸承與底板固定，兩個立柱固定在第一減速弧上，第一減速輪安裝在第一驅動執行元件的轉動軸上，第一驅動執行元件固定在第一固定板上，第一固定板固定在底板上，第二減速輪安裝在第二驅動執行元件的轉動軸上，第二驅動執行元件固定在第一立柱上，第二減速弧固定在頂板上，第二減速弧的側面與第一立柱滾動連接，第三驅動執行元件固定在第二固定板上，第二固定板固定在頂板上，第二固定板的側面與第二立柱滾動連接，剪刀柄固定在第三固定板上，剪刀柄與第四減速弧固定，同時與第三固定板滾動連接，第四減速輪安裝在第五驅動執行元件的轉動軸上，第五驅動執行元件固定在第三固定板上，操作桿固定在第三固定板上，第三減速輪安裝在第四驅動執行元件的轉動軸上，第四驅動執行元件固定在頂板上，兩平行導桿和一組拉桿一端固定在頂板上，另一端固定在第四固定板上，上橫梁、下橫梁固定在兩平行導桿上，上橫梁、下橫梁的中間分別與滾輪滾動連接，鑲嵌在上橫梁的滾輪安裝在第三驅動執行元件的轉動軸上，操作桿穿過第三減速弧與之平動連接，操作桿的下端固定在滑塊上，滑塊與兩平行導桿滑動連接，五個驅動執行元件與控制檢測系統連接。

2、根據權利要求1所述的五自由度力反饋虛擬手術器械，其特征是，所述五個驅動執行元件是微型伺服電機，或是電/磁流變液元件，或磁粉制動器。

3、根據權利要求1所述的五自由度力反饋虛擬手術器械，其特征是，所述機械機構的傳動形式為線傳動，線傳動依靠緊繞在線輪上的傳動線來傳遞主從動件間的機械運動和力矩。

4、根據權利要求1所述的五自由度力反饋虛擬手術器械，其特征是，所述四個減速輪分別與對應的四個減速弧線傳動，鑲嵌在上橫梁、下橫梁中間的兩個滾輪之間的傳動線固定在滑塊上，通過操作桿的平動，帶動下端的滑塊沿兩平行導桿滑動，拉動傳動線傳動。

5、根據權利要求1所述的五自由度力反饋虛擬手術器械，其特征是，所述的控制檢測系統包括：處理與控制器、驅動板、傳感器，處理與控制器與驅動板連接，驅動板與安裝在機械機構中的驅動執行元件連接，傳感器與驅動執行元件連接，將位移信號傳輸給處理與控制器，傳感器檢測出各運動自由度上的位置變化情況，將這些位置信息分別發送給處理與控制器，處理與控制器計算出操作手柄的空間位姿以及計算出各個驅動執行元件上的力或力矩參數，按照這些參數信息通過驅動板控制各驅動執行元件工作，這樣在操作手柄上便合成了所需的反饋力矢量。

6、根據權利要求5所述的五自由度力反饋虛擬手術器械，其特征是，所述傳感器有五個，分別與五個驅動執行元件同軸安裝，傳感器為位置/速度傳感器，其中位置傳感器是電位器、旋轉變壓器、編碼器中一種，速度傳感器是測速電機或者編碼器元件。

7、根據權利要求6所述的五自由度力反饋虛擬手術器械，其特征是，所述傳感器為光電式數字編碼器，同時測量角位移和轉速兩個參數。