CN110974423A - 一种用于胃肠镜手术的带力反馈的两自由度主手 - Google Patents

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Abstract

一种用于胃肠镜手术的带力反馈的两自由度主手，属于医疗设备技术领域，以解决传统内镜输送机器人在患者体内窥探时，会受到阻力，医生根据需要调整内镜机器人前端的内镜旋转驱动器和移动驱动器来调整内镜旋转和移动，全凭经验和技术水平来操作，对医生的体力和精力消耗大的问题。本发明包括直线电机、底座、手柄、转轴、固定座、控制器、读数头、测力传感器和磁环；直线电机固定在底座上，直线电机的动子上固定有固定座，转轴转动设置在固定座上，转轴上固定有手柄和磁环，固定座上固定有读数头，读数头的位置与磁环的位置相对应。本发明可以精准控制内镜的输送和旋转，解决了内镜输送机器人主手的力反馈问题，降低了医务人员的劳动强度，提高了手术精度。

Description

一种用于胃肠镜手术的带力反馈的两自由度主手
技术领域
本发明涉及一种医疗手术操作主手，具体涉及一种用于胃肠镜手术的两自由度主手，属于医疗设备技术领域。
背景技术
传统内镜输送机器人在患者体内窥探时，会受到阻力，医生根据需要调整内镜机器人前端的内镜旋转驱动器和移动驱动器来调整内镜旋转和移动，全凭经验和技术水平来操作，对医生的体力和精力消耗大。
发明内容
本发明为了解决上述问题，而提供一种用于胃肠镜手术的两自由度主手。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
它包括直线电机、底座、手柄、转轴、固定座、控制器、读数头、测力传感器和磁环；
直线电机固定在底座上，直线电机的动子上固定有固定座，转轴转动设置在固定座上，转轴上固定有手柄和磁环，固定座上固定有读数头，读数头的位置与磁环的位置相对应，直线电机内设置有用于检测位移的编码器，读数头与控制器上的旋转角度信号输入端之间、控制器上的旋转角度信号输出端与内镜输送机器人前端的旋转驱动器之间、编码器与控制器上的位移信号输入端之间、控制器上的位移信号输出端与内镜输送机器人前端的位移驱动器之间、测力传感器与控制器上的测力信号输入端之间、控制器的测力信号输出端与驱动器信号输入端之间和驱动器的输出端与直线电机之间均通过导线连接。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明通过编码器和读数头反馈信号给控制器，由控制器输出信号给内镜输送机器人以精准控制内镜的移动和旋转，同时设置测力传感器检测内镜输送机器人前端所受阻力，并通过控制器输出信号给直线电机上的动子，再由动子反馈给手柄，医生通过操作手柄所带来的阻力即可了之内镜在患者体内的阻力，解决了内镜输送机器人主手的力反馈问题，降低了医务人员的劳动强度，提高了手术精度。
附图说明
图1是本发明的示意图；
图2是图1的爆炸分解图；
图3是与直线电机1的动子连接部分的结构示意图；
图4是图3的爆炸分解图；
图5是本发明控制原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图5来说明本实施方式，本实施方式它包括直线电机1、底座2、手柄3、转轴4、固定座5、控制器6、读数头7、测力传感器8和磁环9；
直线电机1固定在底座2上，直线电机1的动子上固定有固定座5，转轴4转动设置在固定座5上，转轴4上固定有手柄3和磁环9，固定座5上固定有读数头7，读数头7的位置与磁环9的位置相对应，直线电机1内设置有用于检测位移的编码器11，读数头7与控制器6上的旋转角度信号输入端之间、控制器6上的旋转角度信号输出端与内镜输送机器人前端的旋转驱动器10之间、编码器11与控制器6上的位移信号输入端之间、控制器6上的位移信号输出端与内镜输送机器人前端的位移驱动器12之间、测力传感器8与控制器6上的测力信号输入端之间、控制器6的测力信号输出端与驱动器14的信号输入端之间和驱动器14的输出端与直线电机1之间均通过导线连接。
优选地，所述控制器6为单片机。
其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式二：结合图2来说明本实施方式，本实施方式它还包括防护装置15，防护装置15包括防护带151、防护支架152和滚筒153；
防护支架152固定在底座2上，防护支架152上设置有多个相互平行的滚筒153，防护带151包覆在滚筒153上，并且防护带151的两端固定在直线电机1的动子上。
其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图5来说明本实施方式，本实施方式它还包括按钮16；
按钮16设置在手柄3上，按钮16设置在控制器6上的位移信号输出端与内镜输送机器人前端的位移驱动器12之间的导线上。
所述按钮16为常闭点动式按钮，优选地，按钮型号为DS-212，
按压按钮16时，控制器6与内镜输送机器人前端的位移驱动器12处于断开状态，此时医生调整手柄3的位置时，内镜输送机器人不会在患者体内移动，当不按压按钮16时，控制器6与内镜输送机器人前端的位移驱动器12处于连通状态，移动手柄3移动带动内镜输送机器人移动。如此设置是为了便于调整直线电机1上的动子位置，防止动子移动到最大行程时内镜输送机器人无法向相同方向进行调整。
其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图4来说明本实施方式，本实施方式它还包括压力调整装置17，压力调整装置17包括压块171、压块座172、锁紧螺母173和压力调整螺钉174；
压块171上加工有与转轴4的外圆表面相匹配的圆弧面和螺纹孔，螺纹孔与圆弧面相贯通，螺纹孔内设有压力调整螺钉174，压力调整螺钉174上设有锁紧螺母173，压块171的圆弧面与转轴4相贴，压块座172与所述固定座5之间为可拆卸连接，压块座172上加工有与压块171的外形相匹配的缺口，压块171嵌入到压块座172的缺口内。
通过调整压力调整螺钉174，对转轴4的旋转产生一定的阻力，防止手柄3因重力作用而发生自由摆动，保证内镜在患者体内调整好以后具有一定的角度。
其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图4来说明本实施方式，本实施方式所述固定座5和压力调整装置17由外壳19包覆，且手柄3和按钮16设置在外壳19的外部。
如此设置起到防护的作用。
其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式六：结合图4来说明本实施方式，本实施方式所述转轴4上加工有圆柱形台肩41，圆柱形台肩41上加工有销孔411，固定座5上加工有光孔，并且转轴4上的，销孔411和光孔内设有销钉18，两个销钉18互相垂直，当转轴4转动时，两个销钉18能互相接触以限定转轴4的转动角度。
设置两个销钉18用于限定转轴4的转动角度，防止内镜在患者体内连续回转。
其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
工作过程：
本发明直线电机1上的编码器11可以检测手柄3移动的位移，当医生握住手柄3带动直线电机1上的动子移动时，编码器11检测移动的位移并将信号传给控制器6，控制器6将信号传给内镜输送机器人前端的位移驱动器12使内镜向前移动；
当医生握住手柄3旋转时，固定座5上的读数头7检测磁环9的偏摆角度，并将信号传递给控制器6，控制器6将信号传递给镜输送机器人前端的旋转驱动器10带动内镜旋转一定角度；测力传感器8设置在内镜输送机器人的前端部分，可以检测内镜输送机器人在患者体内受到的阻力，测力传感器8将检测到的阻力信号传递给控制器6，控制器6将信号输出给驱动器14，驱动器14驱动直线电机1的动子产生相应的阻力给手柄3，从而医生可以通过动子产生的阻力了解内镜在患者体内所受的阻力。

Claims (6)

1.一种用于胃肠镜手术的带力反馈的两自由度主手，其特征在于：它包括直线电机(1)、底座(2)、手柄(3)、转轴(4)、固定座(5)、控制器(6)、读数头(7)、测力传感器(8)和磁环(9)；
直线电机(1)固定在底座(2)上，直线电机(1)的动子上固定有固定座(5)，转轴(4)转动设置在固定座(5)上，转轴(4)上固定有手柄(3)和磁环(9)，固定座(5)上固定有读数头(7)，读数头(7)的位置与磁环(9)的位置相对应，直线电机(1)内设置有用于检测位移的编码器(11)，读数头(7)与控制器(6)上的旋转角度信号输入端之间、控制器(6)上的旋转角度信号输出端与内镜输送机器人前端的旋转驱动器(10)之间、编码器(11)与控制器(6)上的位移信号输入端之间、控制器(6)上的位移信号输出端与内镜输送机器人前端的位移驱动器(12)之间、测力传感器(8)与控制器(6)上的测力信号输入端之间、控制器(6)的测力信号输出端与驱动器(14)的信号输入端之间和驱动器(14)的输出端与直线电机(1)之间均通过导线连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于胃肠镜手术的带力反馈的两自由度主手，其特征在于：它还包括防护装置(15)，防护装置(15)包括防护带(151)、防护支架(152)和滚筒(153)；
防护支架(152)固定在底座(2)上，防护支架(152)上设置有多个相互平行的滚筒(153)，防护带(151)包覆在滚筒(153)上，并且防护带(151)的两端固定在直线电机(1)的动子上。
3.根据权利要求1所述的一种用于胃肠镜手术的带力反馈的两自由度主手，其特征在于：它还包括按钮(16)；
按钮(16)设置在手柄(3)上，按钮(16)设置在控制器(6)上的位移信号输出端与内镜输送机器人前端的位移驱动器(12)之间的导线上。
4.根据权利要求1所述的一种用于胃肠镜手术的带力反馈的两自由度主手，其特征在于：它还包括压力调整装置(17)，压力调整装置(17)包括压块(171)、压块座(172)、锁紧螺母(173)和压力调整螺钉(174)；
压块(171)上加工有与转轴(4)的外圆表面相匹配的圆弧面和螺纹孔，螺纹孔与圆弧面相贯通，螺纹孔内设有压力调整螺钉(174)，压力调整螺钉(174)上设有锁紧螺母(173)，压块(171)的圆弧面与转轴(4)相贴，压块座(172)与所述固定座(5)之间为可拆卸连接，压块座(172)上加工有与压块(171)的外形相匹配的缺口，压块(171)嵌入到压块座(172)的缺口内。
5.根据权利要求2所述的一种用于胃肠镜手术的带力反馈的两自由度主手，其特征在于：所述固定座(5)和压力调整装置(17)由外壳(19)包覆，且手柄(3)和按钮(16)设置在外壳(19)的外部。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种用于胃肠镜手术的带力反馈的两自由度主手，其特征在于：所述转轴(4)上加工有圆柱形台肩(41)，圆柱形台肩(41)上加工有销孔(411)，固定座(5)上加工有光孔，并且转轴(4)上的，销孔(411)和光孔内设有销钉(18)，两个销钉(18)互相垂直，当转轴(4)转动时，两个销钉(18)能互相接触以限定转轴(4)的转动角度。
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