[發(fā)明專利]生物軟組織力反饋觸覺建模的測試系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810236150.7
• 申請(qǐng)日: 2008-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN101441205A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾慶軍;徐晶晶;黃巧亮;陳孝凱;王秋峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00;G09B23/28;G01M19/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 魏學(xué)成

1.一種生物軟組織力反饋觸覺建模的測試系統(tǒng)，其特征在于該測試系統(tǒng)包括單自由度 機(jī)械手、控制電路、電源和作業(yè)環(huán)境支架，其中單自由度機(jī)械手包括機(jī)械臂(1)，力矩電 機(jī)(2)，位置傳感器(3)，力傳感器(4)，電機(jī)支撐盤(5)，底盤(6)，手術(shù)針及其夾具 (7)，控制電路包括力調(diào)理放大電路(8)、位置信號(hào)調(diào)理電路(9)、數(shù)據(jù)采集卡(10)、數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)顯示計(jì)算機(jī)(11)、觸覺建模計(jì)算機(jī)(12)、串口電路(13)、單片機(jī)及其外圍電路(14) 和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(15)；所述電機(jī)支撐盤(5)包括上部支撐盤和下部支撐盤，其中力矩電 機(jī)(2)固定于電機(jī)支撐盤(5)之間，位置傳感器(3)裝設(shè)于力矩電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸下部， 所述電機(jī)支撐盤(5)的下部支撐盤與底盤(6)固定，機(jī)械臂(1)的一端與所述電機(jī)支撐 盤(5)的上部支撐盤固定，力傳感器(4)固定于機(jī)械臂(1)的另一端，手術(shù)針及其夾具 (7)與機(jī)械臂(1)的另一端的頂部固定；力傳感器(4)的輸出端與力調(diào)理放大電路(8) 的輸入端連接，力調(diào)理放大電路(8)的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡(10)的一個(gè)輸入端連接，位 置傳感器(3)的輸出端與位置信號(hào)調(diào)理電路(9)的輸入端連接，位置信號(hào)調(diào)理電路(9) 的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡(10)的另一個(gè)輸入端連接，數(shù)據(jù)采集卡(10)的輸出端分別與數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)顯示計(jì)算機(jī)(11)的輸入端、觸覺建模計(jì)算機(jī)(12)的輸入端連接，觸覺建模計(jì)算 機(jī)(12)依次串接串口電路(13)和單片機(jī)及其外圍電路(14)后經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(15) 與力矩電機(jī)(2)的輸入端連接；所述作業(yè)環(huán)境支架由支架和盒子組成；電源分別與單自由 度機(jī)械手、控制電路電連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物軟組織力反饋觸覺建模的測試系統(tǒng)，其特征在于所述力 調(diào)理放大電路(8)包括力傳感器接口(J1)、第一運(yùn)算放大器(A1)、第二運(yùn)算放大器(A2)、 可變電阻(Rp1)、五個(gè)電阻即第一電阻(R1)至第五電阻(R5)、第一電容(C1)和第二 電容(C2)；其中力傳感器接口(J1)的1腳、2腳、3腳、4腳分別與力傳感器(4)的輸 出端連接，力傳感器接口(J1)的1腳接電源的輸出端，力傳感器接口(J1)的2腳接地， 力傳感器接口(J1)的3腳接第一運(yùn)算放大器(A1)的負(fù)輸入端2腳，力傳感器接口(J1) 的4腳接第一運(yùn)算放大器(A1)的正輸入端3腳，第一運(yùn)算放大器(A1)的1腳分別接可 變電阻(Rp1)的一端和中間端，可變電阻(Rp1)的另一端串聯(lián)第一電阻(R1)后接第一 運(yùn)算放大器(A1)的8腳，第一運(yùn)算放大器(A1)的4腳、7腳分別接電源的輸出端，第 一運(yùn)算放大器(A1)的5腳接模擬地，第一運(yùn)算放大器(A1)的輸出端6腳串聯(lián)第二電阻 (R2)后分別接第三電阻(R3)的一端、第四電阻(R4)的一端，第四電阻(R4)的另一 端接模擬地，第三電阻(R3)的另一端串聯(lián)第五電阻(R5)后分別接第二運(yùn)算放大器(A2) 的正輸入端3腳、第一電容(C1)的一端，第一電容(C1)的另一端接模擬地，第三電阻 (R3)的另一端串聯(lián)第二電容(C2)后分別接數(shù)據(jù)采集卡(10)的輸入端、第二運(yùn)算放大 器(A2)的輸出端6腳和負(fù)輸入端2腳，第二運(yùn)算放大器(A2)的4腳、7腳分別接電源 的輸出端。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物軟組織力反饋觸覺建模的測試系統(tǒng)，其特征在于所述位 置信號(hào)調(diào)理電路(9)包括第三運(yùn)算放大器(A3)、第四運(yùn)算放大器(A4)、五個(gè)電阻即第 六電阻(R6)至第十電阻(R10)、第一電解電容(C3)、第四電容(C4)、第五電容(C5)、 第六電容(C6)、并聯(lián)穩(wěn)壓二極管(D1)、位置傳感器接口(J2)；其中并聯(lián)穩(wěn)壓二極管(D1) 的陽極分別接第六電阻(R6)的一端、第一電解電容(C3)的負(fù)輸入端、第四電容(C4) 的一端、第七電阻(R7)的一端，第一電解電容(C3)的正輸入端分別與并聯(lián)穩(wěn)壓二極管 (D1)的陰極和參考極、第四電容(C4)的另一端連接接模擬地，第七電阻(R7)的另一 端分別接第三運(yùn)算放大器(A3)的負(fù)輸入端2腳、位置傳感器接口(J2)的2腳，第三運(yùn) 算放大器(A3)的正輸入端3腳串聯(lián)第八電阻(R8)后接模擬地，位置傳感器接口(J2) 的1腳分別接第三運(yùn)算放大器(A3)的輸出端6腳、第九電阻(R9)的一端，位置傳感器 接口(J2)的1腳、2腳分別按位置傳感器(3)的輸出端，第九電阻(R9)的另一端串聯(lián) 第十電阻(R10)后分別接第五電容(C5)的一端、第四運(yùn)算放大器(A4)的正輸入端3 腳，第九電阻(R9)的另一端串聯(lián)第六電容(C6)后分別接數(shù)據(jù)采集卡(10)的輸入端、 第四運(yùn)算放大器(A4)的輸出端6腳和負(fù)輸入端2腳，第四運(yùn)算放大器(A4)的4腳、7 腳分別接電源的輸出端。