[發明專利]一種沉浸式自適應位姿虛擬手術訓練平臺

有效

• 申請號: 201610124250.5
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105608945B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 李春泉;劉小平;程強強;鄒艷妮;黃詩文;葉堃煜
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G09B23/28;G09B5/02;G02B27/22
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

1.一種沉浸式自適應位姿虛擬手術訓練平臺，其特征由上端顯示臺(1)、中端控制臺(2)、下端支撐臺(3)和側面支撐板組件(4)四個部分組成；

所述的上端顯示臺(1)包括上端左蓋板(11B)、上端右蓋板(11A)、上端上蓋板(121)、上端下蓋板(124)、上端后蓋板(122)、上端前蓋板(17)、兩臺3D顯示器(16A、16B)、外部3D顯示器安裝裝置(13)、內部3D顯示器安裝裝置(14)、3D鏡片安裝組件(15)、電動旋轉組件(18)；

上端左蓋板(11B)、上端右蓋板(11A)、上端上蓋板(121)、上端下蓋板(124)、上端后蓋板(122)和上端前蓋板(17)組成一個密閉空間；

外部3D顯示器安裝裝置(13)由底部橫向支撐梁(137)、橫向固定件(135)、縱向支撐梁(134)、縱向固定件(133)、帶卡槽的顯示器連接件(136)、結構相同的左旋緊螺絲(131B)與右旋緊螺絲(131A)、結構相同的左位置固定墊片(132B)與右位置固定墊片(132A)；帶卡槽的顯示器連接件(136)可在縱向固定件(133)上下10度范圍內轉動，使外部3D顯示器安裝裝置(13)可上下調節位置；

內部3D顯示器安裝裝置(14)與內部3D顯示器固定金屬塊(125)相配合固定在內部支撐梁(123)上；內部3D顯示器安裝裝置(14)由底部橫向支撐梁(144)、帶卡槽的顯示器連接件(143)、結構相同的左鎖緊螺絲(141B)與右鎖緊螺絲(141A)、結構相同的左位置固定墊片(142B)與右位置固定墊片(142A)組成；

3D鏡片安裝裝置(15)由結構相同的左前部鏡片固定框(151B)與右前部固定框(151A)、結構相同的左眼3D鏡片(152B)與右眼3D鏡片(152A)、結構相同的左后部鏡片固定框(153B)與右后部鏡片固定框(153A)組成；將左眼3D鏡片(152B)安裝在左前部鏡片固定框(151B)與左后部鏡片固定框(153B)中間，一起固定安裝在3D鏡片安裝左通孔(174B)上；將右眼3D鏡片(152A)安裝在右前部鏡片固定框(151A)與右后部鏡片固定框(153A)中間，一起固定安裝在3D鏡片安裝右通孔(174A)上；

電動旋轉組件(18)安裝在上端右蓋板(11A)側面；電動旋轉組件(18)由控制箱(181)、集線器(182)、結構相同的上限位開關(183A)和下限位開關(183B)、步進電機(184)、驅動桿(185)、連接螺絲(186)和螺紋鋼棒(187)組成；螺紋鋼棒(187)的一端與步進電機(184)的轉軸相連，螺紋鋼棒(187)的另一端與驅動桿(185)相連接；驅動桿(185)一端固定在上端右蓋板(11A)上，另一端與通過連接螺絲(186)連接到上端右蓋板(11A)的右轉動軸(111A)上；上限位開關(183A)、下限位開關(183B)安裝在上端右蓋板(11A)上靠近內側邊沿處，分別位于驅動桿(185)的兩側，同時位于螺紋鋼棒(187)的一側；控制箱(181)和集線器(182)都安裝在上端右蓋板(11A)的上側部分，其中，控制箱(181)、上限位開關(183A)、下限位開關(183B)和步進電機(184)的控制線和電源線都連接在集線器上(182)；集線器(182)再與控制上端顯示組件向上運動按鈕(23A)和控制上端顯示組件向下運動按鈕(23B)相連接；

所述的中端控制臺(2)由內凹槽平板臺面(27)、支撐板(28)、電源開關按鈕(21)、系統開機按鈕(22)、控制上端顯示組件向上運動按鈕(23A)、控制上端顯示組件向下運動按鈕(23B)和液晶觸摸屏組成；

中端控制臺(2)的內凹槽平板臺面(27)上安裝有電源開關按鈕(21)、系統開機按鈕(22)、控制上端顯示組件向上運動按鈕(23A)、控制上端顯示組件向下運動按鈕(23B)、安裝在觸摸屏安裝凹槽(29)中的液晶觸摸屏；電源開關按鈕(21)通過電纜接到電源上，控制電源的開閉；系統開機按鈕(22)通過電纜與計算機圖形工作站(32)連接，控制該工作站的開閉；控制上端顯示組件向上運動按鈕(23A)通過電纜與集線器(182)連接，集線器(182)再與步進電機(184)連接，控制上端顯示臺(1)向上運動；控制上端顯示組件向下運動按鈕(23B)也通過電纜與集線器(182)連接，集線器(182)再與步進電機連接(184)，控制上端顯示組件(1)向下運動；

中端控制臺(2)的內凹槽平板臺面(27)上的左右兩邊各設計有一個結構相同的力反饋設備安裝凹槽一(26A)與力反饋設備安裝凹槽二(26B)；兩臺結構相同的力反饋設備分別放在力反饋設備安裝凹槽二(26B)與力反饋設備安裝凹槽一(26A)中，兩臺力反饋設備的通信電纜線分別穿過兩個結構相同的通孔二(25B)和通孔一(25A)后連接在工作站(32)的USB接口上；

支撐板(28)右側的孔九(28A)、孔十(28B)和孔十一(28C)用于下端右側支撐板(41A)的固定，支撐板(28)左側的孔十二(28D)、孔十三(28E)和孔十四(28F)用于下端左側支撐板(41B)的固定；

支撐板(28)的下側有四個結構相同的通孔，中端控制臺(2)上的內凹槽平板臺面(27)后面有四個結構相同的孔，固定螺釘分別穿過支撐板(28)的下側這四個結構相同的通孔后插入內凹槽平板臺面(27)的后面的四個孔中，將支撐板(28)固定在控制臺面上；

所述的下端支撐臺(3)由弧形狀的下端前蓋板的上部分(31A)、矩形狀的下端前蓋板的下部分(31B)、結構相同的下端后蓋板上部(36A)與下端后蓋板中部(36B)、弧形裝的下端后蓋板下部(36C)、支撐鋼棒(33)、帶槽支撐梁(34)、下部支撐組件(35)和計算機圖形工作站(32)組成；

下端前蓋板下部分(31B)插入帶槽支撐梁(34)中；下端后蓋板下部(36C)插入帶凹槽的踏腳板(351)的凹槽中，下端后蓋板上部(36A)、下端后蓋板中部(36B)和下端后蓋板下部(36C)這三個部分通過鉸鏈連接在一起；

下部支撐組件(35)包括：底部金屬支撐件(355A、355B)、踏腳板(351、352)、固定墊片(353A、353B、354A、354B)；其中，左底部金屬支撐件(355B)與右底部金屬支撐件(355A)結構相同，兩個底部支撐件都帶有可轉動的滑輪，帶動整個平臺的移動；帶凹槽踏腳板(351)左端通過帶凹槽踏腳板左固定墊片(353B)固定在左底部金屬支撐件(355B)的左側，帶凹槽踏腳板(351)右端通過帶凹槽踏腳板右固定墊片(353A)固定在右底部支撐金屬件(355A)的右側；后踏腳板(352)的左端通過腳踏板左固定墊片(354B)固定在左底部支撐金屬件(355B)的左側，后踏腳板(352)的右端通過腳踏板右固定墊片(354A)固定在右底部金屬支撐件(355A)的右側；

所述的側面支撐板組件(4)包括兩塊支撐板，下端左側支撐板(41B)與下端右側支撐板(41A)結構相同；固定螺桿一(44A-1)、固定螺桿二(44B-1)、固定螺桿三(44C-1)、固定螺桿四(44D-1)、固定螺桿五(44E-1)和固定螺桿六(44F-1)結構相同；固定螺帽一(44A-2)、固定螺帽二(44B-2)、固定螺帽三(44C-2)、固定螺帽四(44D-2)、固定螺帽五(44E-2)和固定螺帽六(44F-2)結構相同；下端右側轉動軸(42A)和下端左側轉動軸(42B)結構相同，下端右側固定螺絲(43A)和下端左側固定螺絲(43B)結構相同；

固定螺桿一(44A-1)和固定螺帽一(44A-2)、固定螺桿二(44B-1)和固定螺帽二(44B-2)、固定螺桿三(44C-1)和固定螺帽三(44C-2)兩兩一組配合使用，分別先穿過下端右側支撐板(41A)上的通孔七(46A)、通孔八(46B)和通孔九(46C)，然后插入到中端控制臺(2)的支撐板(28)右側的孔九(28A)、孔十(28B)、孔十一(28C)中，將下端右側支撐板(41A)固定住；

固定螺桿四(44D-1)和固定螺帽四(44D-2)、固定螺桿五(44E-1)和固定螺帽五(44E-2)、固定螺桿六(44F-1)和固定螺母六(44F-2)兩兩一組配合使用，分別先穿過下端左側支撐板(41B)上的通孔十(46D)、通孔十一(46E)和通孔十二(46F)，然后插入到中端控制臺(2)的支撐板(28)左側的孔十二(28D)、孔十三(28E)和孔十四(28F)中，將下端左側支撐板(41B)固定住；

下端右側支撐板(41A)的右側固定插銷一(45A)、固定插銷二(45B)、固定插銷三(45C)和固定插銷四(45D)各自的一端分別插入下端右側支撐板(41A)上的孔十九(47A)、孔二十(47B)、孔二十一(47C)和孔二十二(47D)中，各自的另一端分別插入中端控制臺(2)的內凹槽平板臺面(27)右側的孔一(24A)、孔二(24B)、孔三(24C)和孔四(24D)中，將中端控制臺(2)的右端固定在下端右側支撐板(41A)上；

下端左側支撐板(41B)的左側固定插銷五(45E)、固定插銷六(45F)、固定插銷七(45G)和固定插銷八(45H)各自的一端分別插入下端左側支撐板(41B)上的孔二十三(47E)、孔二十四(47F)、孔2二十五(47G)、孔二十六(47H)中，各自的另一端插入中端控制臺(2)上的孔五(24E)、孔六(24F)、孔七(24G)、孔八(24H)中，將中端控制臺(2)的左端固定在下端左側支撐板(41B)上；

下端右側支撐板(41A)和下端左側支撐板(41B)與中端控制臺(2)構成H型；

側面支撐板組件(4)中的下端右側轉動軸(42A)、下端左側轉動軸(42B)、下端右側固定螺絲(43A)和下端左側固定螺絲(43B)用于上端顯示臺(1)的轉動；當訓練者按下向上運動按鈕(23A)后，步進電機(184)將開始轉動并帶動螺紋鋼棒(187)向上轉動，驅動桿(185)連接螺紋鋼棒(187)的一側將向下轉動，另一側通過連接螺絲(186)帶動下端右側轉動軸(42A)、下端左側轉動軸(42B)、下端右側固定螺絲(43A)和下端左側固定螺絲(43B)轉動，實現上端顯示臺(1)向上調節；當訓練者按下向下運動按鈕(23B)后，步進電機(184)將開始轉動并帶動螺紋鋼棒(187)向下轉動，驅動桿(185)連接螺紋鋼棒(187)的一側將向上轉動，另一側通過連接螺絲(186)帶動下端右側轉動軸(42A)、下端左側轉動軸(42B)、下端右側固定螺絲(43A)和下端左側固定螺絲(43B)轉動，實現上端顯示臺(1)向下調節。