CN104900124A - 基于磁阻尼器的微创手术仿真装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：设置以俯仰轴与航向轴构成的主架板的二维旋转垂直轴系；在主架板上设置探杆座，位于探杆座中的探杆可以在轴向移动，并通过齿条与齿轮的啮合，以及锥齿轮的转向与探杆轴向力反馈系统实现传动，探杆轴向力反馈系统中设置磁阻尼器，在探杆的尾段连接手术夹钳。本发明用于仿真夹钳等手术器械触碰肝脏、肾脏等器官的真实阻尼效果，有效地协助医生进行微创手术模拟训练。

Description

基于磁阻尼器的微创手术仿真装置

技术领域

本发明涉及微创手术模拟训练装置，更具体地说是一种微创手术仿真装置，用于对微创手术进行模拟训练。

背景技术：

微创手术以创伤小、疼痛轻、出血少、恢复快的显著特点，以最大程度体贴病人、减轻病人的痛苦的理念愈来愈为人们所重视。随着腹腔镜、胸腔镜、宫腔镜等内窥镜及各种手术工具制造精度的提高，以计算机为核心的视觉图像处理和实时监测技术不断发展，微创手术技术日益成熟，相比传统外科手术在普外、泌尿、骨科、五官、妇科等方面有着更为广泛的应用。

相比较传统手术，微创手术对医生的医技要求非常高，快速有效提高微创手术医生(尤其是初学者)的技能是十分关键。微创外科培训有两种模式，一种是直接在尸体、动物、人体模型做手术实验；另一种基于计算机视觉引导的微创手术仿真训练系统。在尸体资源昂贵且稀缺、伤害动物、人体模型逼真感不够、手术器械昂贵等情况下，手术仿真训练系统多被考虑使用。目前市场上产品化的手术仿真训练系统很少，极少数已研发出的样机在操作三维画面上更逼真生动、传感器数据采集实时通信、计算机视觉上等做得非常出色，但在关键技术点上即力反馈不够真实，其电机、钢丝线和弹簧等阻尼方式的力反馈效果与真实情况差别太大。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，以期提高柔性阻尼效果，超高仿真触碰人体力反馈效果，为微创外科手术培训带来事半功倍的效果，准确快速提高参训外科医生的手感和技能。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点是：

以底座为支撑呈Z向设置航向轴，在所述航向轴上配合设置“U”形座，并且所述“U”形座可以在所述航向轴上于水平面内绕航向轴转动，所述Z向为竖直方向；

以所述“U”形座为支撑呈X向设置俯仰轴，在所述俯仰轴上配合设置主架板，并且所述主架板可以在所述俯仰轴上于竖直平面内绕俯仰轴转动；以所述俯仰轴与所述航向轴构成主架板的二维旋转垂直轴系；

以所述主架板为支撑固定设置探杆座，在所述探杆座中呈X向设置可转动的齿轮轴，在所述齿轮轴上固定设置传动齿轮；位于探杆座中的探杆通过齿条与所述传动齿轮实现啮合传动，在所述齿轮轴的轴端固定设置第一锥齿轮；所述探杆在探杆座中的轴向移动通过传动齿轮带动齿轮轴转动；所述探杆在前端和尾端贯穿所述探杆座，并以所述探杆的前端为探杆头，在所述探杆的尾段连接手术夹钳；

设置探杆轴向力反馈系统，是在所述主架板的一侧利用阻尼器支撑架设置第一磁阻尼器，所述第一磁阻尼器具有可相对转动的筒体和中轴，磁阻尼力形成在相对转动的筒体和中轴之间；磁阻尼输出轴与所述第一磁阻力器的中轴为同轴，所述第一磁阻尼器的中轴可依靠磁力带动筒体转动；在所述筒体的底部固联筒体轴；设置由电磁刹车盘和刹车盘底座构成的电磁刹车器，所述刹车盘底座与主架板固定连接，所述电磁刹车盘与筒体轴固定连接；在磁阻力输出轴的轴端固定设置第二锥齿轮，在所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮之间进行啮合传动。

本发明基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点也在于：在所述主架板与俯仰轴之间设置第二磁阻尼器，在所述俯仰轴与“U”形座之间安装俯仰轴电磁刹车器，用于在俯仰轴与“U”形座之间进行制动。

本发明基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点也在于：在所述“U”形座与航向轴之间设置第三磁阻尼器，在所述航向轴与底座之间设置航向轴电磁刹车器，用于在航向轴与底座之间进行制动。

本发明基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点也在于：分别设置各光栅码盘及读数头，用于获得航向轴和俯仰轴的角位移，以及探杆的轴向位移。

本发明基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点也在于：设置倒“V”形零位校准块，所述零位校准块以其一侧固定在主支架板的一侧壁的下部，另一侧在底部端面设置为“V”型端面，在支撑平台上对应设置相吻合的“V”型槽，以所述零位校准块的“V”型端面与所述“V”型槽的配合实现航向轴和俯仰轴的旋转限位和回零，所述支撑平台是支撑在底座上的水平台面。

本发明基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点也在于：所述第一磁阻尼器、第二磁阻尼器和第三磁阻尼器是采用基于圆柱磁铁副的双向旋转阻尼器，其结构形式是：设置一对径向充磁的烧结钕铁硼圆柱磁铁副，构成所述磁铁副的分别是第一圆柱磁铁和第二圆柱磁铁；所述第一圆柱磁铁固定嵌装在中轴中，第二圆柱磁铁固定设置在筒体中半径为R的圆周位置上，所述中轴处在筒体的中轴位置上，中轴与筒体共轴，并且可以相对转动；所述第一圆柱磁铁和第二圆柱磁铁的磁力线是在沿中轴的径向方向上。

本发明基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点也在于：令第一圆柱磁铁的半径为R1，第二圆柱磁铁的半径为R2，设定：R大于R1+R2，使得在所述第一圆柱磁铁与第二圆柱磁铁之间形成有间隔。

本实施例中微创手术仿真装置可以实现手术夹钳、手术刀等器具在人体内三维空间六个自由度的运动，且具有超高仿真触碰人体力反馈效果。与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明采用磁阻尼器作为力反馈器件，相比较传统的电机、钢丝线和弹簧的组合阻尼，其简单紧凑、安装空间小、非接触式柔性磁阻尼无噪音磨损、正逆向阻尼回零精度高，可以超高逼真地模拟真实手术器具触碰人体器官的柔性力反馈手感。

2、本发明采用模块化设计、互换性强、维护方便，探杆可方便地更换为普外、泌尿、骨科、五官、妇科等科目器具，使此微创手术仿真装置适应多科目的手术训练。

3、本发明无需人体和动物等实体练习，在尸体资源昂贵且稀缺、伤害动物、人体模型逼真感不够等客观不利因素下能准确高效地提高受训医生的医技水平。

4、本发明体积小，成本低廉，功能齐全，可方便安装在台车上，便携方便；呈一左一右布置两套本发明微创手术模拟装置，结合内窥镜导引可扩展成一个完善的综合微创手术训练系统。

附图说明

图1为本发明三维结构示意图；

图2为本发明机械装配示意图；

图3为本发明中探杆力反馈部分结构示意图；

图4a为本发明中磁阻尼器结构示意图；

图4b为本发明中磁阻尼器原理示意图；

图中标号：1第一圆柱磁铁，2第二圆柱磁铁，3筒体，4紧定螺钉，5端盖，6深沟球轴承，7中轴，8零位校准块，8a为“V”型端面，8b为“V”型槽，1-1底座，1-2航向轴电磁刹车器，1-3为“U”形座，1-4第三磁阻尼器，1-5航向轴，1-6第三光栅码盘及读数头，1-7俯仰轴电磁刹车器，1-8俯仰轴，1-9第二光栅码盘及读数头，1-10主架板，1-11第二磁阻尼器，2-1刹车盘底座，2-2电磁刹车盘，2-3阻尼器支撑架，2-4第一磁阻尼器，2-5磁阻尼输出轴，2-6第一光栅码盘及读数头，2-7第二锥齿轮，3-1探杆座，3-2传动齿轮，3-3探杆，3-4第一锥齿轮，3-5手术夹钳，3-6电位器。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本实施例中基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构形式是：

以底座1-1为支撑呈Z向设置航向轴1-5，在航向轴1-5上配合设置“U”形座1-3，并且“U”形座1-3可以在航向轴1-5上于水平面内绕航向轴1-5转动，Z向为竖直方向。

以“U”形座1-3为支撑呈X向设置俯仰轴1-8，在俯仰轴1-8上配合设置主架板1-10，并且主架板1-10可以在俯仰轴1-8上于竖直平面内绕俯仰轴1-8转动；以俯仰轴1-8与航向轴1-5构成主架板1-10的二维旋转垂直轴系。

以主架板1-10为支撑固定设置探杆座3-1，在探杆座3-1中呈X向设置可转动的齿轮轴，在齿轮轴上固定设置传动齿轮3-2；位于探杆座3-1中的探杆3-3通过齿条与传动齿轮3-2实现啮合传动，在齿轮轴的轴端固定设置第一锥齿轮3-4；探杆3-3在探杆座3-1中的轴向移动通过传动齿轮3-2-带动齿轮轴转动；探杆3-3在前端和尾端贯穿探杆座3-1，并以探杆3-3的前端为探杆头，在探杆3-3的尾段连接手术夹钳3-5。

具体实施中，在手术夹钳3-5与探杆3-3之间设置电位器3-6，电位器3-6的输出轴与探杆3-3的尾端用螺钉固定连接，保证两者无相对转动；电位器3-6的外壳与手术夹钳3-5的输出轴固定连接，以手术夹钳3-5的转动带动电位器3-6的外壳相对探杆3-3进行转动，可模拟实现手术夹钳绕自身轴线旋转及旋转角度的实时测量。同时，在手术夹钳3-5的钳口中设置电位器，用于检测手术夹钳3-5的张开角度，模拟手术夹钳的张开和闭合间的连续动作，模拟夹钳夹持胆囊等器官动作。

本实施例中，以探杆3-3通过齿条与传动齿轮3-2实现啮合传动，在满足探杆3-3的轴向位移的同时，还能够通过圆柱齿条齿轮副的啮合将探杆的直线运动变为齿轮圆周运动，大大解决了在安装空间有限的情况下190mm行程探杆的轴向位移测量和轴向阻尼难以直接实施的难题。同时，在齿轮轴的轴端设置第一锥齿轮3-4用于连接阻尼器轴系，采用90°的转向传动大大节省了整体装置的体积，使结构更加紧凑。这一结构形式使手持手术夹钳可模拟实现真实手术器械在三维空间中左右摆动旋转、上下俯仰旋转、绕自身轴线回转、前后轴向移动以及手术夹钳的张开闭合等运动。

本实施例中，设置探杆轴向力反馈系统，是在主架板1-10的一侧利用阻尼器支撑架2-3设置第一磁阻尼器2-4，第一磁阻尼器2-4具有可相对转动的筒体和中轴，磁阻尼力形成在相对转动的筒体和中轴之间；磁阻尼输出轴2-5与第一磁阻力器2-4的中轴为同轴，第一磁阻尼器2-4的中轴可依靠磁力带动筒体转动；在筒体的底部固联筒体轴；设置由电磁刹车盘2-2和刹车盘底座2-1构成的电磁刹车器，刹车盘底座2-1与主架板1-10固定连接，电磁刹车盘2-2与筒体轴固定连接；在磁阻力输出轴2-5的轴端固定设置第二锥齿轮2-7，在第二锥齿轮2-7与第一锥齿轮3-4之间进行啮合传动。磁阻尼输出轴2-5是与电磁刹车盘2-2固紧在一起，一旦电磁刹车盘2-2被电磁刹车底座2-1锁住，此时磁阻尼输出轴2-5的旋转阻尼产生，且随着旋转角度越大，阻尼越大。本实施例中，在俯仰轴1-8的两轴端与“U”型座1-3的两侧板之间是以轴孔相配合，在进行俯仰轴的安装时，应该使得电磁刹车盘2-2和刹车盘底座2-1之间保持有0.02mm的间隙。

探杆轴向力反馈系统作用原理是：手术夹钳3-5旋转带动第一磁阻尼器2-4共同无阻尼旋转，以此模拟在夹钳没有触碰器官之前的动作状态；对于探杆前端碰到器官的动作状态是以电磁刹车器通电进行模拟，在电磁刹车器通电时，第一磁阻尼器2-4的筒体轴被电磁刹车器抱死，由于磁阻尼的作用，扶持手术夹钳的手感如同碰到真实的器官，随着探杆的深入触碰即旋转角度越大，阻尼力也慢慢柔性增大，当手术夹钳带动探杆收回，阻尼也慢慢变小，具有真实的软组织柔性回弹效果，这一回弹效果通过一对锥齿轮副的传递转换为探杆的轴向移动阻尼；当以手术夹钳夹紧一块肿瘤等组织向外拉动时，此时反向阻尼开始生效。在磁阻力输出轴2-5上安装力矩传感器，可检测获得阻尼力的大小，这对于培养医生的手术技能有很大的帮助。

具体实施中，在主架板1-10与俯仰轴1-8之间设置第二磁阻尼器1-11，在俯仰轴1-8与“U”形座1-3之间安装俯仰轴电磁刹车器1-7，用于在俯仰轴1-8与“U”形座1-3之间进行制动。

在“U”形座1-3与航向轴1-5之间设置第三磁阻尼器1-4，在航向轴1-5与底座1-1之间设置航向轴电磁刹车器1-2，用于在航向轴1-5与底座1-1之间进行制动。

本实施例中共形成三组柔性阻尼反馈，即探杆的上下俯仰、左右摆动的旋转阻尼以及轴向移动阻尼，通过软件仿真人体内腔界面可实现对手术夹钳力反馈控制，捕捉夹钳等器械是否触碰人体器官，从而触发相应电磁刹车器使各阻尼器产生真实的接触人体力反馈效果。具体实施中，分别在各对应位置上设置各非接触式光栅码盘及读数头，包括如图2所示的设置在航向轴的轴端与主架板之间的用于获得航向轴1-5的角位移的第三光栅码盘及读数头1-6，用于获得俯仰轴1-8的角位移的第二光栅码盘及读数头1-9，以及用于获得探杆3-3的轴向位移的第一光栅码盘及读数头2-6；采用非接触式光栅码盘及读数头实现无限圆周角测量，其成本低、结构简单、体积小、易于安装、信号不受温度和磁场等干扰。

具体实施中，涉及的运动信号包括：航向轴1-5和俯仰轴1-8的角位移、用于模拟手术刀的探杆的自转角位移和轴向位移，以及手术夹钳的开合角度。其中，航向轴和俯仰轴的角位移，以及探杆的轴向位移是由各对应位置上的非接触式高精度光栅码盘及读数头分别获取，探杆的轴向位移是利用齿条齿轮传动结构将直线转变为圆周运动进行测量，探杆的自转角位移和手术夹钳的开合角度由电位器获取；各路信号通过空间坐标转换可以计算出手术夹钳在模拟操作界面中的当前三维坐标及手术夹钳的开合角状态，并实时直观将手术夹钳显示在模拟操作界面上，基于内窥镜引导的屏幕视觉可指导医生自如仿真真实的手术情景。

图1所示，本实施例中设置倒“V”形零位校准块8，零位校准块8以其一侧固定在主支架板1-10的一侧壁的下部，另一侧在底部端面设置为呈90°的“V”型端面8a，在支撑平台上对应设置相吻合的“V”型槽8b，以零位校准块8的“V”型端面8a与“V”型槽8b的配合实现航向轴和俯仰轴的旋转限位和回零，支撑平台是支撑在底座1-1上的水平台面，以零位校准块8作为航向轴1-5和俯仰轴1-8的初始零点校准器件，可实现迅速、高定位精度的装置归零；具体实施中，“V”型端面和“V”型槽也可以对应设置为倒梯形端面和倒梯形槽，其梯形的两边互呈90度。

参见图4a和图4b，本实施例中第一磁阻尼器2-4、第二磁阻尼器1-11和第三磁阻尼器1-4是采用基于圆柱磁铁副的双向旋转阻尼器，其结构形式是：设置一对径向充磁的烧结钕铁硼圆柱磁铁副，构成磁铁副的分别是第一圆柱磁铁1和第二圆柱磁铁2；第一圆柱磁铁1固定嵌装在中轴7中，中轴7利用深沟球轴承6和端盖5支承在筒体3的中心轴线位置上，第二圆柱磁铁2固定设置在筒体3中半径为R的圆周位置上，具体是在筒体3的对应位置上设置轴向通孔，第二圆柱磁铁2嵌装在轴向通孔中，并以紧定螺钉4紧固，保证磁力线通过圆心；中轴7处在筒体3的中轴位置上，中轴7与筒体3共轴，并且可以相对转动；第一圆柱磁铁1和第二圆柱磁铁2的磁力线是在沿中轴7的径向方向上。

令第一圆柱磁铁1的半径为R1，第二圆柱磁铁2的半径为R2，设定：R大于R1+R2，使得在第一圆柱磁铁1与第二圆柱磁铁2之间形成有间隔，这一结构形式使两圆柱磁铁之间非接触，无磨损；并且将两磁铁副间的磁力转化为中轴和筒体间的旋转阻尼力，使阻尼力的输出和使用成为可能。

设置中轴7是以黄铜为材质，筒体3是以硬铝为材质。

在筒体3上设置轴向通孔用于固定安装第二圆柱磁铁2，改变半径R的大小和/或取不同的半径R2的值，可以调整阻尼器输出的阻尼力的大小。

设置阻尼器可以有如下两种不同的控制模式：

模式一：筒体阻尼输出

固定中轴7，定义中轴7所在的圆心角位置为基准位置P，在基准位置处，第一圆柱磁铁1的与第二圆柱磁铁2的磁力线处在同一直线上，并且磁力线方向相反，在基准位置P处筒体阻尼输出为最小阻尼力；

保持第一圆柱磁铁1的磁力线方向不变，驱动筒体3转动，第二圆柱磁铁2随筒体3同步转动，随着筒体3转过的圆心角越大，且不大于90°，筒体阻尼输出的阻尼力越大，在筒体3转过的圆心角为90°时，筒体阻尼输出为最大阻尼力，如图4b中所示M点位置为筒体逆时针转过90°，M点位置处是筒体逆时针转动时的最大阻尼力点，N点位置为筒体顺时针转过90°，N点位置处是筒体顺时针转动时的最大阻尼力点。

对应于筒体3相对于中轴7在顺时针方向和在逆时针方向上的转动，正向阻尼力关于基准位置为对称。

模式二：中轴阻尼输出

固定筒体3，定义筒体3所在的圆心角位置为基准位置P，在基准位置P处，第一圆柱磁铁1的与第二圆柱磁铁2的磁力线处在同一直线上，并且磁力线方向相反，在基准位置P处中轴阻尼输出为最小阻尼力；

保持第二圆柱磁铁2的磁力线方向不变，驱动中轴7转动，第一圆柱磁铁1随中轴7同步转动，随着中轴7转过的圆心角越大，且不大于90°，中轴阻尼输出的阻尼力越大，在中轴7转过的圆心角为90°时，中轴阻尼输出为最大阻尼力,如图4b中所示，筒体固定，中轴自转，M点位置为中轴逆时针转过90°，M点位置处是中轴逆时针转动时的最大阻尼力点，N点位置为中轴顺时针转过90°，N点位置处是中轴顺时针转动时的最大阻尼力点。

对应于中轴7相对于筒体3在顺时针方向和在逆时针方向上的转动，正向阻尼力关于基准位置为对称。

也可以设置阻尼器为传动单元，传动单元中的第一圆柱磁铁1和第二圆柱磁铁2均为自由状态，设置传动单元的工作模式为：以转动的中轴7带动筒体3转动，或是以筒体3带动中轴7转动。

本实施例中，第一阻尼器是采用中轴阻尼输出的工作模式二，第二阻尼器和第三阻尼器是采用筒体阻尼输出的工作模式一。

本实施例中磁阻尼器具有如下技术效果：

1、阻尼力稳定，其阻尼器温度适用范围达到-40℃～180℃，其完全满足医学使用环境的要求，在其使用环境内，永磁铁阻尼力保持不变，不会发生如弹簧、钢丝绳等阻尼器件的疲劳；也不会发生诸如粘性油、硅油阻尼器随外界温度变化油的粘度变化引起的阻尼力的不恒定的等问题；

2、转矩稳定：永磁具有稳定的扭矩，静止和转动时扭矩不变。因此，从最低转速到最高转速，扭矩始终恒定。不受时间、温度、速度或其他系统影响而变化；

3、因受圆柱磁铁副磁场力的作用，阻尼器有高定位精度的零位基准，阻尼器不工作时始终处于零位状态上；阻尼器工作时，偏离零位具有顺时针和逆时针两个方向的阻尼，两向阻尼关于零位对称，且阻尼力随偏离角度的增大而增大，在医学手术模拟训练尤其是需要柔性力反馈场合有极为迫切的需要。

Claims (7)

1.基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：

以底座(1-1)为支撑呈Z向设置航向轴(1-5)，在所述航向轴(1-5)上配合设置“U”形座(1-3)，并且所述“U”形座(1-3)可以在所述航向轴(1-5)上于水平面内绕航向轴(1-5)转动，所述Z向为竖直方向；

以所述“U”形座(1-3)为支撑呈X向设置俯仰轴(1-8)，在所述俯仰轴(1-8)上配合设置主架板(1-10)，并且所述主架板(1-10)可以在所述俯仰轴(1-8)上于竖直平面内绕俯仰轴(1-8)转动；以所述俯仰轴(1-8)与所述航向轴(1-5)构成主架板(1-10)的二维旋转垂直轴系；

以所述主架板(1-10)为支撑固定设置探杆座(3-1)，在所述探杆座(3-1)中呈X向设置可转动的齿轮轴，在所述齿轮轴上固定设置传动齿轮(3-2)；位于探杆座(3-1)中的探杆(3-3)通过齿条与所述传动齿轮(3-2)实现啮合传动，在所述齿轮轴的轴端固定设置第一锥齿轮(3-4)；所述探杆(3-3)在探杆座(3-1)中的轴向移动通过传动齿轮(3-2)带动齿轮轴转动；所述探杆(3-3)在前端和尾端贯穿所述探杆座(3-1)，并以所述探杆(3-3)的前端为探杆头，在所述探杆(3-3)的尾段连接手术夹钳(3-5)；

设置探杆轴向力反馈系统，是在所述主架板(1-10)的一侧利用阻尼器支撑架(2-3)设置第一磁阻尼器(2-4)，所述第一磁阻尼器(2-4)具有可相对转动的筒体和中轴，磁阻尼力形成在相对转动的筒体和中轴之间；磁阻尼输出轴(2-5)与所述第一磁阻力器(2-4)的中轴为同轴，所述第一磁阻尼器(2-4)的中轴可依靠磁力带动筒体转动；在所述筒体的底部固联筒体轴；设置由电磁刹车盘(2-2)和刹车盘底座(2-1)构成的电磁刹车器，所述刹车盘底座(2-1)与主架板(1-10)固定连接，所述电磁刹车盘(2-2)与筒体轴固定连接；在磁阻力输出轴(2-5)的轴端固定设置第二锥齿轮(2-7)，在所述第二锥齿轮(2-7)与所述第一锥齿轮(3-4)之间进行啮合传动。

2.根据权利要求1所述的基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：在所述主架板(1-10)与俯仰轴(1-8)之间设置第二磁阻尼器(1-11)，在所述俯仰轴(1-8)与“U”形座(1-3)之间安装俯仰轴电磁刹车器(1-7)，用于在俯仰轴(1-8)与“U”形座(1-3)之间进行制动。

3.根据权利要求1所述的基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：在所述“U”形座与航向轴(1-5)之间设置第三磁阻尼器(1-4)，在所述航向轴(1-5)与底座(1-1)之间设置航向轴电磁刹车器(1-2)，用于在航向轴(1-5)与底座(1-1)之间进行制动。

4.根据权利要求1所述的基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：分别设置各光栅码盘及读数头，用于获得航向轴(1-5)和俯仰轴(1-8)的角位移，以及探杆(3-3)的轴向位移。

5.根据权利要求1所述的基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：设置倒“V”形零位校准块(8)，所述零位校准块(8)以其一侧固定在主支架板(1-10)的一侧壁的下部，另一侧在底部端面设置为“V”型端面(8a)，在支撑平台上对应设置相吻合的“V”型槽(8b)，以所述零位校准块(8)的“V”型端面(8a)与所述“V”型槽(8b)的配合实现航向轴和俯仰轴的旋转限位和回零，所述支撑平台是支撑在底座(1-1)上的水平台面。

6.根据权利要求1所述的基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：所述第一磁阻尼器(2-4)、第二磁阻尼器(1-11)和第三磁阻尼器(1-4)是采用基于圆柱磁铁副的双向旋转阻尼器，其结构形式是：设置一对径向充磁的烧结钕铁硼圆柱磁铁副，构成所述磁铁副的分别是第一圆柱磁铁(1)和第二圆柱磁铁(2)；所述第一圆柱磁铁(1)固定嵌装在中轴(7)中，第二圆柱磁铁(2)固定设置在筒体(3)中半径为R的圆周位置上，所述中轴(7)处在筒体(3)的中轴位置上，中轴(7)与筒体(3)共轴，并且可以相对转动；所述第一圆柱磁铁(1)和第二圆柱磁铁(2)的磁力线是在沿中轴(7)的径向方向上。

7.根据权利要求6所述的基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：令第一圆柱磁铁(1)的半径为R1，第二圆柱磁铁(2)的半径为R2，设定：R大于R1+R2，使得在所述第一圆柱磁铁(1)与第二圆柱磁铁(2)之间形成有间隔。