CN106890028A - 一种用于泌尿外科手术远程操控的操作杆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，包括支架机构、操纵杆机构、偏摆检测机构、俯仰检测机构、旋转检测机构、工具进给检测机构和刀具进给控制机构，其中，所述支架机构包括底座、方形支架、球轴承座和空心杆；操纵杆机构穿设在空心杆中，包括主操作杆、套管、滑杆和复位弹簧；偏摆检测机构和俯仰检测机构固定在方形支架上且与空心杆前段连接；旋转检测机构固定在端盖上且与滑杆前端连接；工具进给检测机构设置在空心杆后段上且与短杆连接；刀具进给控制机构固定在支架机构或操纵杆机构上。该操作杆专用于模拟泌尿外科手术时医生手臂的动作以便实现远程手术操作，且使用简便、易于熟练掌握。

Description

一种用于泌尿外科手术远程操控的操作杆

技术领域

本发明涉及一种手术机器人远程操控装置，具体涉及一种用于泌尿外科手术远程操控的操作杆。

背景技术

泌尿外科疾病已成为现代社会影响人类健康的最常见疾病之一。泌尿外科疾病治疗中经尿道开展的手术占了很大比例，如男性常见疾病良性前列腺增生(BenignProstatic Hyperplasia，BPH)的治疗。BPH手术是泌尿外科最常见手术之一，据统计目前全国泌尿外科约30-60％的手术为前列腺增生手术。前列腺手术以微创为主，经尿道前列腺电切或激光气化是目前治疗BPH的最有效方法。目前，该类手术主要依靠医生手工进行操作。由于手术过程中工具通常需要实现五个自由度以上的运动，手术医生手臂须频繁变换姿势，长时间持续手术容易疲劳导致手术精准度难以保证，且手工操作不利于手术标准化和远程操作。因此，借助手术机器人实现远程操作从而有效减轻医护人员工作强度越来越受到医学界的关注。

尽管目前市场上出现了用于临床的手术机器人，但现有手术机器人功能较综合、结构复杂、使用维护成本高，相应的远程操作装置结构和操作过程较复杂，须经专门培训才可使用。可见，现有手术机器人在进行泌尿外科手术远程操作方面针对性较差，目前尚缺乏专用于模拟泌尿外科手术时医生手臂的动作以便实现远程手术操作，且使用简便、易于熟练掌握的操控装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其专用于模拟泌尿外科手术时医生手臂的动作以便实现远程手术操作，且使用简便、易于熟练掌握。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，包括支架机构、操纵杆机构、偏摆检测机构、俯仰检测机构、旋转检测机构、工具进给检测机构和刀具进给控制机构，其中，

所述支架机构包括底座、方形支架、球轴承座和空心杆，其中，方形支架与底座固定连接且其开口朝水平方向；球轴承座固定在底座上；空心杆前端设置有端盖，其穿过球轴承座和方形支架；

操纵杆机构包括主操作杆、套管和滑杆；其中，主操作杆分为前后两段，末端设置有球头；主操作杆前段开设有沿轴线方向延伸的非圆形空心滑腔，滑杆与该空心滑腔配合且能前后运动；滑杆前端穿过端盖；滑杆上套设有复位弹簧；主操作杆的后段上套设有套管，套管两端分别抵靠在球头和设置在主操作杆上的限位部件上；套管上设置有短杆；主操作杆穿设在空心杆中；

偏摆检测机构和俯仰检测机构固定在方形支架上且与空心杆前端连接；旋转检测机构固定在端盖上且与滑杆前端连接；工具进给检测机构设置在空心杆后段上且与短杆连接；刀具进给控制机构固定在支架机构或操纵杆机构上。

其中，所述“空心杆前端设置有端盖，其穿过球轴承座和方形支架”是指，空心杆前端设置有端盖，空心杆穿过方形支架，空心杆穿过球轴承座内安装的球轴承且球轴承内圈紧套在空心杆的中间段上；

其中，所述的滑杆后段与该空心滑腔配合，指的是滑杆后段穿设进入主操作杆前段的空心滑腔中，滑杆后段的截面形状与空心滑腔的截面形状一致。

其中，复位弹簧后端抵靠在主操作杆的前端，前端抵靠在端盖上。

优选地，所述主操作杆被限位部件分为前后两段。

优选地，所述偏摆检测机构包括偏摆弧形轴和偏摆电位器；偏摆弧形轴两端分别穿过方形支架的上下侧边构成转动副；偏摆弧形轴沿弧线圆周方向开槽，弧线圆心位于球轴承座内安装的球轴承中心处；空心杆前端穿过偏摆弧形轴的开槽中；偏摆电位器固定在方形支架上，其转柄与偏摆弧形轴一端的伸出轴连接。

优选地，所述俯仰检测机构包括俯仰弧形轴和俯仰电位器；俯仰弧形轴两端分别穿过方形支架的左右侧边构成转动副；俯仰弧形轴沿弧线圆周方向开槽，弧线圆心位于球轴承座内安装的球轴承中心处；空心杆前端穿过俯仰弧形轴的开槽中；俯仰电位器固定在方形支架上，其转柄与俯仰弧形轴一端的伸出轴连接。

优选地，所述旋转检测机构包括旋转电位器，所述旋转电位器固定在端盖上，其转柄与滑杆的前端连接。

优选地，所述工具进给检测机构包括工具进给电位器，所述工具进给电位器固定在空心杆后段，其滑柄与短杆连接；

所述刀具进给控制机构包括刀具进给电位器，所述刀具进给电位器的滑柄上设置有刀具进给操作杆。

优选地，所述空心杆的后段的上下左右四个侧面上均沿轴向设置细槽；

所述套管的上下左右四个侧面均设置有短杆，四根短杆分别从四个细槽中伸出。

进一步优选地，所述工具进给电位器固定在空心杆后段的上侧面，其滑柄与从空心杆上侧面的细槽伸出的短杆连接；

所述刀具进给电位器固定在从空心杆下侧面的细槽伸出的短杆上，刀具进给操作杆设置在刀具进给电位器的下方。

优选地，所述支架机构还包括两个支腿，支腿的下端固定在底座上，支腿的上端与方形支架固定。

优选地，所述空心杆的后段为方形，内部设置有空心圆柱孔；操纵杆机构穿设在该空心圆柱孔内。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，包括支架机构、操纵杆机构、偏摆检测机构、俯仰检测机构、旋转检测机构、工具进给检测机构和刀具进给控制机构，支架机构包括空心杆，该空心杆可以以球轴承座内安装的球轴承中心为支点进行左右偏摆和上下俯仰，该左右偏摆运动和上下俯仰运动能够被偏摆检测机构和俯仰检测机构检测；套管在轴向上固定于球头与主操作杆的限位部件之间，因此，当主操作杆进行轴向的运动时，套管随主操作杆发生轴向的运动，进而带动短杆沿主操作杆轴向的运动，该短杆的运动可以被工具进给检测机构所检测；同时，由于滑杆的后段可以进入主操作杆的前端的空心滑腔中，因此，主操作杆的轴向运动不会通过滑杆传导至旋转检测机构；当主操作杆进行周向的旋转运动时，由于滑杆的末端与主操作杆的空心滑腔配合且该空心滑腔是非圆形的，因此，主操作杆的旋转运动带动滑杆的旋转运动，滑杆的旋转运动能被旋转检测机构检测；由于套管套设在主操作杆上，因此，主操作杆的旋转不会带动套管的旋转。同时，刀具进给控制机构使得医生可以对手术刀具进行独立的控制。如此，用于泌尿外科手术远程操控的操作杆具有五个运动自由度，医生一手握住球头操作，一手对刀具进给控制机构操作，完全可以模拟目前医生手工操作手术工具的全部动作。不仅如此，由于该操作过程与现有人工手术操作动作完全相同，操作者的手臂操作习惯不变，无须专门培训即可使用，易于熟练操作，使用简便，与手术设备连接后可以通过模拟泌尿外科手术时医生手臂的动作以便实现远程手术操作。

进一步地，手术刀具控制机构适用于电切电极和激光光纤两种方式，通用性更强。不仅如此，本发明提供的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆采用一体化设计，结构简单、制造成本低；可扩展应用于其他具有类似操作动作的手术中实现远程操控。

进一步地，俯仰弧形轴和偏摆弧形轴上均设置沿弧线圆周方向的开槽，二者垂直交叉布置，弧线均朝向球轴承座方向弯曲，且弧线圆心均位于球轴承座内安装的球轴承中心处；空心杆穿过俯仰弧形轴和偏摆弧形轴的开槽的交叉处，如此，空心杆的偏摆运动和俯仰运动可以灵敏地传递给偏摆弧形轴和俯仰弧形轴，并被偏摆电位器和俯仰电位器灵敏地检测出来，转化为相应的电信号。

进一步地，主操作杆为阶梯圆柱形，套管套设在凸台与球头之间，套管的内径、外径分别与主操作杆的后段直径、前段直径相同，如此，不仅保持了套管在周向上相对于主操作杆的独立性，又使得主操作杆与套管在轴向上运动一致且前后直径均匀，使得操纵杆机构可以同时实现对旋转检测机构和工具进给检测机构的独立控制。不仅如此，空心杆后段设置细槽，套管上设置相对应的短杆，如此，限定了套管不随主操作杆的转动而转动。

进一步地，所述刀具进给电位器固定在从空心杆下侧面的细槽伸出的短杆上，刀具进给操作杆设置在刀具进给电位器的下方。如此，刀具进给电位器可以随着主操作杆的前后运动而运动，同时又不受主操作杆的控制，该操作方式与医生的实际手工操作一致，更有利于医生的使用。

附图说明

图1为本发明提供的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆的总体装配图，该视角为侧后方视角。

图2为本发明提供的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆的总体装配图，该视角为侧前方视角。

图3为本发明的操作杆杆体装配图。

图4为主操作杆轴向运动装配关系图。

图5为主操作杆结构图。

图6为本发明的操作杆在远程手术控制时的电控原理图。

1为底座；2.1、2.2为支腿；3为方形支架；4为俯仰弧形轴；5为俯仰电位器；6为偏摆弧形轴；7为偏摆电位器；8为空心杆；9为套管；10为球头；11为主操作杆；12为滑杆；13为复位弹簧；14为旋转电位器；15为端盖；16为球轴承座；17为工具进给电位器；18为刀具进给电位器；19为刀具进给操作杆。

具体实施方式

下面结合具体的实施例及图1～6，对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

一种用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，包括支架机构、操纵杆机构、偏摆检测机构、俯仰检测机构、旋转检测机构、工具进给检测机构和刀具进给控制机构，其中，

所述支架机构包括底座1、方形支架3、球轴承座16和空心杆8，其中，方形支架3与底座1固定连接且其开口朝水平方向；球轴承座16固定在底座1上；空心杆8前端设置有端盖15，其穿过球轴承座16内安装的球轴承和方形支架3，且球轴承内圈紧套在空心杆8的中间段上；

操纵杆机构包括主操作杆11、套管9、滑杆12和复位弹簧13，其中，主操作杆11、复位弹簧13和滑杆12穿设在空心杆8中；主操作杆11的末端设置有球头10；主操作杆11前段设置有沿轴线方向延伸的空心滑腔，所述空心滑腔的截面非圆形；滑杆12后段穿设在主操作杆11的空心滑腔中且能前后运动，其截面形状与空心滑腔的形状一致；滑杆12前端穿过端盖15；复位弹簧13套设在滑杆12上，其后端抵靠在主操作杆11的前端，其前端抵靠在端盖15上；套管9套设在主操作杆11的后段，其后端抵靠在球头10上，前端抵靠在主操作杆11上设置的限位部件上；套管9上设置有短杆；

偏摆检测机构和俯仰检测机构固定在方形支架3上且与空心杆8前段连接；旋转检测机构固定在端盖15上且与滑杆12前端连接；工具进给检测机构设置在空心杆8后段上且与短杆连接；刀具进给控制机构固定在支架机构或操纵杆机构上。

本发明提供的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其空心杆8可以以球轴承座16内安装的球轴承中心为支点进行左右偏摆和上下俯仰，主操作杆11可以实现沿周向的旋转运动，同时，主操作杆11可以实现沿轴向的前后运动，刀具进给控制机构也可以实现独立的运动，如此，用于泌尿外科手术远程操控的操作杆具有五个运动自由度，医生一手握住球头10操作，一手对刀具进给控制机构操作，完全可以模拟目前医生手工操作手术工具的全部动作。不仅如此，由于该操作过程与现有人工手术操作动作完全相同，操作者的手臂操作习惯不变，无须专门培训即可使用，易于熟练操作。手术刀具控制机构适用于电切电极和激光光纤两种方式，通用性更强。不仅如此，本发明提供的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆结构简单、制造成本低；可扩展应用于其他具有类似操作动作的手术中实现远程操制。

其中，在一种可行的实现方式中，所述偏摆检测机构包括偏摆弧形轴6和偏摆电位器7；偏摆弧形轴6两端分别穿过方形支架3的上下侧边构成转动副；偏摆弧形轴6沿弧线圆周方向开槽，弧线圆心位于球轴承座16内安装的球轴承中心处；空心杆8前端穿过偏摆弧形轴6的开槽中；偏摆电位器7固定在方形支架3上，其转柄与偏摆弧形轴6一端的伸出轴连接。如此，球头10的偏摆可以通过空心杆8的偏摆而准确而灵敏地传递给偏摆弧形轴6，偏摆弧形轴6通过偏摆电位器7将该偏摆量转化为相应的电信号。该偏摆电信号用于控制手术工具的偏摆。

其中，在一种可行的实现方式中，所述俯仰检测机构包括俯仰弧形轴4和俯仰电位器5；俯仰弧形轴4两端分别穿过方形支架3的左右侧边构成转动副；俯仰弧形轴4沿弧线圆周方向开槽，弧线圆心位于球轴承座16内安装的球轴承中心处；空心杆8前端穿过俯仰弧形轴4的开槽中；俯仰电位器5固定在方形支架3上，其转柄与俯仰弧形轴4一端的伸出轴连接。如此，球头10的俯仰可以通过空心杆8的俯仰而准确而灵敏地传递给俯仰弧形轴4，俯仰弧形轴4通过俯仰电位器5将该俯仰量转化为相应的电信号。该俯仰电信号用于控制手术工具的俯仰。

在更为具体的可行的实现方式中，偏摆弧形轴6与俯仰弧形轴4垂直设置。

其中，在一种可行的实现方式中，所述旋转检测机构包括旋转电位器14，所述旋转电位器14固定在端盖15上，其转柄与滑杆12的前端连接。如此，旋转电位器14可以随着滑杆12的运动而运动，且与端盖15之间不发生相对运动，不受操纵杆机构的旋转运动之外的其他运动的影响；该旋转电位器14可以准确而不受干扰地检测出球头10的转动并将相应的检测量转化为相应的电信号，该电信号用于控制手术工具的旋转。

其中，在一种可行的实现方式中，所述工具进给检测机构包括工具进给电位器17，所述工具进给电位器17固定在空心杆8后段，其滑柄与短杆连接；由于空心杆8与套管9之间可以发生沿套管9轴向的相对运动，因此，当主操作杆11进行前后运动时，工具进给电位器17可以检测出主操作杆11的前进或后退量，并输出相应的电信号，该电信号用于控制手术工具的进给。

其中，在一种可行的实现方式中，所述刀具进给控制机构包括刀具进给电位器18，所述刀具进给电位器18的滑柄上设置有刀具进给操作杆19。刀具进给操作杆19的设置可以方便医生的操作。刀具进给操作杆19的行程可以被刀具进给电位器18检测并转化为相应的电信号，该电信号用于控制手术刀具的动作。其中，在该可行实现方式的一种更具体的实现方式中，刀具进给电位器18可以设置在底座1、空心杆8等支架机构上，以便避免主操作杆11的动作对刀具进给电位器18的影响；刀具进给电位器18也可以设置在短杆上，如此也可以避免主操作杆11的动作对刀具进给电位器18的影响，这种情形下，套管9上需要设置多个短杆。

实施例2

一种基于实施例1的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其中，所述主操作杆11为阶梯圆柱形，其后段直径小，在前后段之间形成凸台；所述套管9的内径、外径分别与主操作杆11的后段直径、前段直径相同；套管9前端抵靠在所述凸台上。在这种情形下，凸台即为主操作杆11上设置的限位部件。阶梯圆柱形的设置可以使得套管9套设在主操作管上之后与主操作杆11的前段相配合而成为一个前后均匀的整体，使得套管9可以进入空心杆8内，扩大了套管9的活动范围。

其中，在一种可行的实现方式中，所述空心杆8的后段的上下左右四个侧面上均沿轴向设置细槽；所述套管9的上下左右四个侧面均设置有短杆，四根短杆分别从四个细槽中伸出。如此，通过细槽与短杆的配合，限定了空心杆8与套管9之间无周向的相对运动，进而限定了工具进给电位器17与套管9之间不具有周向的剪切力，保护了工具进给电位器17。

其中，在一种可行的实现方式中，所述工具进给电位器17固定在空心杆8后段的上侧面，其滑柄与从空心杆8上侧面的细槽伸出的短杆连接；所述刀具进给电位器18固定在从空心杆8下侧面的细槽伸出的短杆上，刀具进给操作杆19设置在刀具进给电位器18的下方。如此，刀具进给电位器18可以随着主操作杆11的前后运动而运动，同时又不受主操作杆11的控制，该操作方式与医生的实际手工操作一致，更有利于医生的使用。

其中，在一种可行的实现方式中，所述支架机构还包括两个支腿2.1、2.2，支腿2.1、2.2的下端固定在底座1上，支腿2.1、2.2的上端与方形支架3固定。支腿2.1、2.2的设置可以使得方形支架3准确的设置在相应位置，避免了方形支架3太大。

其中，在一种可行的实现方式中，所述空心杆8的后段为方形，内部设置有空心圆柱孔；操纵杆机构穿设在该空心圆柱孔内。空心杆8的后段为方形，方便工具进给电位器17与空心杆8的连接固定。

实施例3

如图1、图2所示，本发明提供的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，包括底座1及固定在底座1上用于模拟手术器械运动规律的装置。底座1上表面一侧固定有支腿2.1和支腿2.2、中部固定有球轴承座16，支腿2.1和支腿2.2上端共同与开口朝水平方向的方形支架3下侧边连接。方形支架3四个侧边长度相等且开口朝水平方向，在上下侧边的对称位置之间安装有偏摆弧形轴6，偏摆弧形轴6两端分别穿过方形支架3上下侧边构成转动副，偏摆弧形轴6上端伸出轴与偏摆电位器7转柄连接，偏摆电位器7外壳固定在方形支架3上侧边上。在方形支架3左右侧边的对称位置之间安装有俯仰弧形轴4，俯仰弧形轴4两端分别穿过方形支架3左右两侧边构成转动副，俯仰弧形轴4一端伸出轴与俯仰电位器5转柄连接，俯仰电位器5外壳固定在方形支架3右侧边上。俯仰弧形轴4和偏摆弧形轴6均沿弧线圆周方向开槽，二者垂直交叉布置，弧线均朝球轴承座16方向弯曲，且弧线圆心均位于球轴承座16内安装的球轴承中心处。

如附图3所示，空心杆8由三段组成，前后两段截面外形为正方形，中间段截面外形为圆形，三段内部均为空心圆柱孔。空心杆8穿过球轴承座16内安装的球轴承，且球轴承内圈紧套在空心杆8中间段上。空心杆8后段的四个侧面上均沿轴向开细槽。空心杆8前段穿过俯仰弧形轴4和偏摆弧形轴6上的开槽垂直交叉重叠空间，其末端与端盖15连接。

如附图4和图5所示，空心杆8内装有主操作杆11、套管9、滑杆12和复位弹簧13。主操作杆11为阶梯圆柱形。主操作杆11前段直径大且为空心段，其内孔壁在圆周对称方向上沿主操作杆11轴线开凹槽；主操作杆11后段直径小且为实心杆，其末端上安装有球头10。套管9套在主操作杆11后段上，内外径分别与主操作杆11后段和前段外径相同，长度与主操作杆11后段长度相同。套管9外圆柱左、右、上、下四个侧面均安装有短杆，并分别从空心杆8后段的四个侧面上的细槽中伸出。滑杆12穿设在主操作杆11前段内，其圆柱侧面在对称方向上沿轴线所设的导向凸肩与主操作杆11前段内孔壁圆周对称方向上沿轴线开的凹槽相配合，可以在槽内沿轴线方向滑动。复位弹簧13套在滑杆12上，一端与主操作杆11前段端面接触，另一端与端盖15接触。滑杆12前端穿过端盖15与旋转电位器14转柄连接。旋转电位器14外壳固定在端盖15上。

如附图1所示，工具进给电位器17的基体固定在空心杆8上侧面上，滑柄与套管9外圆柱侧面上的短杆相连。刀具进给电位器18的基体固定在套管9上穿过空心杆8下侧面细槽的短杆上，滑柄朝下并与刀具进给操作杆19上端连接。

本发明应用于远程手术控制时的电控原理如附图6所示。

本发明的工作原理如下：

本发明所针对的泌尿外科手术通常需手术医生两只手共同握持手术器械，在手术过程中，手术器械插入人体尿道，并在手臂的操控下实现如下运动：工具整体以及切割刀具沿自身轴线方向的进给运动，手术工具整体的左右偏摆、上下俯仰、沿自身轴线旋转。在使用本发明的操作装置时，操作者一手握持球头10以控制主操作杆11的姿态和直线运动，另一手握持刀具进给操作杆19以控制刀具切除动作，其中对应的手术刀具可以使用电切电极或激光光纤。

手术工具连同刀具的整体进给运动通过操作者手持球头10沿轴向推拉主操作杆11来实现。当操作者手持球头10向前推动主操作杆11时，由于空心杆8中段装在球轴承座16内置的球轴承内圈上无法轴向运动、套管9卡在球头10与主操作杆11后段的凸台之间、滑杆12套在主操作杆11前段内，因此主操作杆11与套管9一同向前运动，滑杆12伸入主操作杆11前段内的长度变长。同时，因复位弹簧13一端固定在端盖15上，在主操作杆11前段端面的挤压下复位弹簧13被压缩。由于工具进给电位器17的基体固定在空心杆8上侧面上，滑柄与套管9外圆柱侧面上的短杆相连，在套管9向前进、空心杆8固定不动的情况下，工具进给电位器17的滑柄向前滑动，使工具进给电位器17输出电信号增大。当操作者手持球头10向后拉动主操作杆11时，由于空心杆8中段装在球轴承座16内置的球轴承内圈上无法轴向运动、套管9卡在球头10与主操作杆11前段的凸台之间、滑杆12末端与旋转电位器14转柄连接无法轴向运动，因此主操作杆11与套管9一同向后运动，滑杆12伸入主操作杆11前段内的长度变短。同时，主操作杆11前段端面作用在复位弹簧13上的力减小，复位弹簧13逐渐伸长。由于工具进给电位器17的基体固定在空心杆8的上侧面上，滑柄与套管9外圆柱侧面上的短杆相连，在套管9向后退、空心杆8固定不动的情况下，工具进给电位器17的滑柄向后滑动，使工具进给电位器17输出电信号减小。如图6所示，工具进给电位器17输出的电信号可以传输给控制器控制手术机器人手术工具整体的直线进给动作从而实现远程操控。

复位弹簧13可以防止人手握持球头10执行其他动作时在主操作杆11轴向上施加干扰力导致工具进给电位器17输出电信号出现误操作。

手术刀具的单独进给运动通过操作者另一只手持刀具进给操作杆19沿并前后推拉来实现。当操作者用手向前推动刀具进给操作杆19时，由于刀具进给电位器18的基体固定在套管9上穿过空心杆8下侧面细槽的短杆上，滑柄与刀具进给操作杆19上端相连，套管9固定不动的情况下，刀具进给电位器18的滑柄向前滑动，使刀具进给电位器18输出电信号增大。当操作者用手向后拉动刀具进给操作杆19时，由于刀具进给电位器18的基体固定在套管9上穿过空心杆8下侧面细槽的短杆上，滑柄与刀具进给操作杆19上端相连，套管9固定不动的情况下，刀具进给电位器18的滑柄向后滑动，使刀具进给电位器18输出电信号减小。如图6所示，刀具进给电位器18输出的电信号可以传输给控制器控制手术机器人刀具的直线进给动作从而实现远程操控。

操作杆的上下俯仰运动通过操作者手持球头10并上下扳动来实现。由于空心杆8中间段紧套在球轴承座16内安装的球轴承内圈上，空心杆8及其内部的主操作杆11、套管9可以看作以球轴承座16内安装的球轴承球心为支点的杠杆，因此，当向下扳动球头10时，空心杆8前段向上转动；当向上扳动球头10时，空心杆8前段向下转动。由于空心杆8前段卡在俯仰弧形轴4沿弧线圆周方向开的槽内，空心杆8前段向上转动时将推动俯仰弧形轴4绕其两端穿过方形支架3左右两侧边形成的支点向上转动，并带动俯仰电位器5转柄正向转动，使俯仰电位器5输出正电信号。反之，空心杆8前段向下转动时将推动俯仰弧形轴4绕其两端穿过方形支架3左右两侧边形成的支点向下转动，并带动俯仰电位器5转柄反向转动，使俯仰电位器5输出负电信号。如图6所示，俯仰电位器5输出的正负电信号可以传输给控制器控制手术机器人操作手术工具进行俯仰动作从而实现远程操控。

操作杆的左右偏摆运动通过操作者手持球头10并左右扳动来实现。由于空心杆8中间段紧套在球轴承座16内安装的球轴承内圈上，空心杆8及其内部的主操作杆11、套管9可以看作以球轴承座16内安装的球轴承球心为支点的杠杆，因此，当向左扳动球头10时，空心杆8前段向右转动；当向右扳动球头10时，空心杆8前段向左转动。由于空心杆8前段卡在偏摆弧形轴6沿弧线圆周方向开的槽内，空心杆8前段向左转动时将推动偏摆弧形轴6绕其两端穿过方形支架3上下两侧边形成的支点向左转动，并带动偏摆电位器7转柄正向转动，使偏摆电位器7输出正电信号。反之，空心杆8前段向右转动时将推动偏摆弧形轴6绕其两端穿过方形支架3上下两侧边形成的支点向右转动，并带动偏摆电位器7转柄反向转动，使偏摆电位器7输出负电信号。如图6所示，偏摆电位器7输出的正负电信号可以传输给控制器控制手术机器人操作手术工具进行左右偏摆动作从而实现远程操控。

操作杆绕自身轴线的旋转运动通过操作者手持球头10转动主操作杆11来实现。由于空心杆8中间段紧套在球轴承座16内安装的球轴承内圈上，主操作杆11装在空心杆8内部，因此，空心杆8与主操作杆11之间可以圆周方向相对运动。又由于滑杆12套在主操作杆11前段内，其圆柱侧面在对称方向上沿轴线所设的导向凸肩嵌入主操作杆11前段内孔壁圆周对称方向上沿轴线开的槽内，因此滑杆12与主操作杆11在圆周方向上无相对运动。当主操作杆11顺时针转动时，滑杆12顺时针转动，由于旋转电位器14的转柄与滑杆12末端相连，旋转电位器14的转柄也将顺时针转动，使得旋转电位器14输出正电信号。当主操作杆11逆时针转动时，滑杆12逆时针转动，由于旋转电位器14的转柄与滑杆12末端相连，旋转电位器14的转柄也将逆时针转动，使得旋转电位器14输出负电信号。如图6所示，旋转电位器14输出的正负电信号可以传输给控制器控制手术机器人操作手术工具进行顺逆时针旋转运动从而实现远程操控。

Claims (10)

1.一种用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其特征在于，包括支架机构、操纵杆机构、偏摆检测机构、俯仰检测机构、旋转检测机构、工具进给检测机构和刀具进给控制机构，其中，

所述支架机构包括底座(1)、方形支架(3)、球轴承座(16)和空心杆(8)，其中，方形支架(3)与底座(1)固定连接且开口朝水平方向；球轴承座(16)固定在底座(1)上；空心杆(8)前端设置有端盖(15)，空心杆(8)穿过球轴承座(16)和方形支架(3)；

操纵杆机构包括主操作杆(11)、套管(9)和滑杆(12)；其中，主操作杆(11)分为前后两段，末端设置有球头(10)；主操作杆(11)前段开设有沿轴线方向延伸的非圆形空心滑腔，滑杆(12)与该空心滑腔配合且能前后运动；滑杆(12)前端穿过端盖(15)；滑杆(12)上套设有复位弹簧(13)；主操作杆(11)的后段上套设有套管(9)，套管(9)两端分别抵靠在球头(10)和设置在主操作杆(11)上的限位部件上；套管(9)上设置有短杆；主操作杆(11)穿设在空心杆(8)中；

偏摆检测机构和俯仰检测机构固定在方形支架(3)上且与空心杆(8)前端连接；旋转检测机构固定在端盖(15)上且与滑杆(12)前端连接；工具进给检测机构设置在空心杆(8)后段上且与短杆连接；刀具进给控制机构固定在支架机构或操纵杆机构上。

2.如权利要求1所述的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其特征在于，所述偏摆检测机构包括偏摆弧形轴(6)和偏摆电位器(7)；偏摆弧形轴(6)两端分别穿过方形支架(3)的上、下侧边构成转动副；偏摆弧形轴(6)沿弧线圆周方向开槽，弧线圆心位于球轴承座(16)内安装的球轴承中心处；空心杆(8)前端穿过偏摆弧形轴(6)的开槽中；偏摆电位器(7)固定在方形支架(3)上，偏摆电位器(7)的转柄与偏摆弧形轴(6)一端的伸出轴连接。

3.如权利要求1所述的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其特征在于，所述俯仰检测机构包括俯仰弧形轴(4)和俯仰电位器(5)；俯仰弧形轴(4)两端分别穿过方形支架(3)的左右侧边构成转动副；俯仰弧形轴(4)沿弧线圆周方向开槽，弧线圆心位于球轴承座(16)内安装的球轴承中心处；空心杆(8)前端穿过俯仰弧形轴(4)的开槽中；俯仰电位器(5)固定在方形支架(3)上，俯仰电位器(5)的转柄与俯仰弧形轴(4)一端的伸出轴连接。

4.如权利要求1所述的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其特征在于，所述旋转检测机构包括旋转电位器(14)，旋转电位器(14)固定在端盖(15)上，旋转电位器(14)转柄与滑杆(12)的前端连接。

5.如权利要求1～4任一项所述的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其特征在于，所述工具进给检测机构包括工具进给电位器(17)，工具进给电位器(17)固定在空心杆(8)后段，工具进给电位器(17)的滑柄与短杆连接。

6.如权利要求1～4任一项所述的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其特征在于，所述主操作杆(11)为阶梯圆柱形，其后段直径小，在前后段之间形成凸台；所述套管(9)的内径、外径分别与主操作杆(11)的后段直径、前段直径相同；套管(9)前端抵靠在所述凸台上。

7.如权利要求6所述的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其特征在于，所述空心杆(8)的后段的上下左右四个侧面上均沿轴向设置细槽；

所述套管(9)的上下左右四个侧面均设置有短杆，四根短杆分别从四个细槽中伸出。

8.如权利要求7所述的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其特征在于，所述刀具进给控制机构包括刀具进给电位器(18)，刀具进给电位器(18)固定在从空心杆(8)下侧面的细槽伸出的短杆上；刀具进给电位器(18)的滑柄上设置有刀具进给操作杆(19)，刀具进给操作杆(19)设置在刀具进给电位器(18)的下方。

9.如权利要求1～4任一项所述的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其特征在于，所述支架机构还包括两个支腿(2.1，2.2)，支腿(2.1，2.2)的下端固定在底座(1)上，支腿(2.1，2.2)的上端与方形支架(3)固定。

10.如权利要求1～4任一项所述的用于泌尿外科手术远程操控的操作杆，其特征在于，所述空心杆(8)的后段为方形，内部设置有空心圆柱孔；操纵杆机构穿设在该空心圆柱孔内。