CN112230778A - 手术虚拟现实设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种手术虚拟现实设备，涉及虚拟现实技术领域。其中，手术虚拟现实设备包括：穿戴装置，所述穿戴装置包括：内柔性层、外柔性层和压力调节组件，所述压力调节组件包括多个调节腔体和导流管路，其中，多个所述调节腔体设置于所述内柔性层与所述外柔性层之间，且与所述导流管路相联通，所述调节腔体与所述导流管路内填充有流动的液体；头戴显示装置，用于显示手术虚拟场景；控制装置，与所述穿戴装置和所述头戴显示装置电连接，用于控制所述调节腔体内液体的体积以对佩戴所述穿戴装置的穿戴者反馈不同的压力以模拟手术虚拟场景中佩戴者操控手术器械的真实触感。本申请技术方案可以模拟手术虚拟场景中用户的真实触感。
Description
技术领域
本申请涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种手术虚拟现实设备。
背景技术
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。现在虚拟现实行业开始兴起，但是市面上的VR产品大多数是头戴显示设备，只满足了用户的视听虚拟体验，在触觉方面产品发展有很大的市场空白，在教育和医疗等领域，如虚拟手术，训练者在虚拟显示系统训练时对场景的要求的还原度极高，该场景下操作精度要求极高，从真实触觉到环境的模拟都必不可少。因此，如何使得手术虚拟现实设备模拟手术虚拟场景中的触觉体验是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种手术虚拟现实设备，能够模拟手术虚拟场景中用户操控手术器械的真实触感。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：
本申请第一方面提供一种手术虚拟现实设备，包括：
穿戴装置，所述穿戴装置包括：内柔性层、外柔性层和压力调节组件，所述压力调节组件包括多个调节腔体和导流管路，其中，多个所述调节腔体设置于所述内柔性层与所述外柔性层之间，且与所述导流管路相联通，所述调节腔体与所述导流管路内填充有流动的液体；
头戴显示装置，用于显示手术虚拟场景；
控制装置，与所述穿戴装置和所述头戴显示装置电连接，用于控制所述调节腔体内液体的体积以对佩戴所述穿戴装置的穿戴者反馈不同的压力以模拟手术虚拟场景中佩戴者操控手术器械的真实触感。
在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述穿戴装置包括多个反馈区域，不同的所述反馈区域内的所述调节腔体的分布密度不同。
具体地，不同的所述反馈区域内的所述调节腔体的体积不同。
具体地，所述穿戴装置为手套，多个所述反馈区域包括指尖区域、手心区域和手背区域，其中，所述指尖区域内的所述调节腔体的分布密度大于所述手心区域和所述手背区域的分布密度，所述指尖区域内的所述调节腔体的体积小于所述手心区域和所述手背区域内的所述调节腔体的体积。
具体地，所述内柔性层的弹性模量小于所述外柔性层的弹性模量。
具体地，所述调节腔体背离所述外柔性层的一侧呈弧形，且向着背离所述外柔性层的方向突出。
具体地，所述导流管路包括入液管和出液管，所述调节腔体上形成有入液口和出液口，所述入液口通过入液支路连通于所述入液管，所述出液口通过出液支路连通于所述出液管，所述入液支路上设置有进液阀门，所述出液支路上设置有出液阀门，其中，所述进液阀门和所述出液阀门均与所述控制装置信号连接，所述控制装置用于控制所述进液阀门和所述出液阀门的开度或开启时间以控制所述调节腔体内液体的体积。
具体地，还包括：压力传感器，与所述控制装置电连接，所述压力传感器用于检测每个所述调节腔体向佩戴者反馈的压力，并将所述压力信息发送至所述控制装置，所述控制装置响应于所述调节腔体向佩戴者反馈的压力达到压力预值并停止调节所述调节腔体内液体的体积。
具体地，还包括：第一空间位移传感器，设置于所述穿戴装置上，用于检测佩戴者的第一位置信息；
弯曲传感器，设置于所述穿戴装置上，用于检测所述佩戴者的弯曲信息；
所述控制装置用于根据所述位置信息和所述弯曲信息确定压力预值并控制所述调节腔体内液体的体积。
具体地，还包括：握持装置，所述握持装置上设置有第二空间位移传感器，所述第二空间位移传感器用于检测所述握持装置的第二位置信息；
所述握持装置上还设置有第一电机，所述第一电机与所述控制装置电连接，所述控制装置根据所述第二位置信息确定所述握持装置是否处于第一危险区域，当所述握持装置处于第一危险区域，所述控制装置控制所述第一电机振动。
具体地，还包括：温度控制装置，用于将所述压力调节组件内的液体的温度调整至预设温度以使得所述调节腔体内的液体模拟手术室温度。
相较于现有技术，本申请第一方面提供的手术虚拟现实设备，通过在穿戴装置的内柔性层和外柔性层之间设置多个调节腔体，通过控制装置调节调节腔体内的液体的体积，进而使得调节腔体施加给佩戴者的压力可调节，以此模拟用户在手术虚拟场景中操控手术器械的真实触感，进而为用户提供更加真实的触觉感受，提高用户的使用体验度。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
图1示意性地示出了本申请实施例所提供的手术虚拟现实设备的结构示意图；
图2示意性地示出了本申请实施例所提供的手术虚拟现实设备的另一结构示意图；
图3示意性地示出了本申请实施例所提供的手术虚拟现实设备的又一结构示意图；
图4示意性地示出了本申请实施例所提供的手术虚拟现实设备的再一结构示意图；
附图标号说明：
内柔性层1，外柔性层2，调节腔体31，导流管路32，入液管321，入液支路322，出液管323，出液支路324，进液阀门41，出液阀门42，泵5，第一空间位移传感器61，弯曲传感器62，第二空间位移传感器63，第一电机64，第二电机65，压力传感器66，控制装置7。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
本申请第一方面提供一种手术虚拟现实设备，如图1至图4所示，该手术虚拟现实设备包括：穿戴装置，所述穿戴装置包括：内柔性层1、外柔性层2和压力调节组件，所述压力调节组件包括多个调节腔体31和导流管路32，其中，多个所述调节腔体31设置于所述内柔性层1与所述外柔性层2之间，且与所述导流管路32相联通，所述调节腔体31与所述导流管路32内填充有流动的液体；头戴显示装置，用于显示手术虚拟场景；控制装置7，与所述穿戴装置和所述头戴显示装置电连接，用于控制所述调节腔体31内液体的体积以对佩戴所述穿戴装置的穿戴者反馈不同的压力以模拟手术虚拟场景中佩戴者操控手术器械的真实触感。
其中，穿戴装置可以佩戴于用户的身体各处，例如，穿戴装置可以穿戴于用户的手部、上半身、腿部、头部或者其它部位，在此不进行一一列举。而头戴显示装置显示手术虚拟场景，当用户将头戴显示装置佩戴于头部，用户则可以观看到手术虚拟场景中的内容满足用户的视听虚拟体验。除此之外头戴显示装置还可以显示其他虚拟场景，例如虚拟游戏场景中的枪战以及对抗等游戏场景。如图1所示，其中，穿戴装置的本体包括内柔性层1和外柔性层2，当用户佩戴本实施例中所提供的穿戴装置时，内柔性层1贴近肌肤，因此，内柔性层1优选为使用亲肤的柔性材质，保证用户的舒适度。在内柔性层1与外柔性层2之间设置多个调节腔体31，调节腔体31的腔壁由弹性材质制成，具有可伸缩性。而导流管路32可以设置于外柔性层2背离内柔性层1的一侧，避免导流管路32影响用户的触感。而控制装置7可以控制调节腔体31内液体的体积，当调节腔体31内液体的体积增大，调节腔体31对佩戴者反馈的压力增大，当调节腔体31内液体的体积减小，调节腔体31对佩戴者反馈的压力减小。控制装置7作为手术虚拟现实设备的上位机系统，能够控制头戴显示装置显示手术虚拟场景，还能够根据手术虚拟现实设备所虚拟的场景以及佩戴者的动作信息或者位置信息等确定需要向佩戴者反馈的压力（即压力预值），而后根据压力预值确定每个调节腔体31内所需的液体体积，以此模拟在手术虚拟场景中用户操控手术器械时应该受到的力，为用户提供触感，增强临场体验。具体地，当手术虚拟现实设备应用于教育和医疗等领域，例如能够虚拟手术场景，此时，穿戴装置可以佩戴于用户的手部，以虚拟手术为例，控制装置7通过改变调节腔体31内液体的体积，以使得穿戴装置给使用者手部不同的位置以不同的触感压迫进而模拟用户在手术虚拟场景中操控手术器械的真实触感，从而让使用者在虚拟手术模拟时能够感受到与真实场景相似的触觉反馈，从而能够更真实的还原出手术场景，改善使用者的模拟体验。此外，该手术虚拟现实设备可以虚拟格斗场景、枪战场景等，此时，穿戴装置佩戴于用户的上半身，当用户在虚拟枪战场景中腹部中枪时，控制装置7控制对应于用户腹部的一个或多个调节腔体31内的液体的体积增大，使得调节腔体31的体积随之增加，进而施加给用户的腹部较大的压力，以此模拟虚拟场景中用户腹部中枪的体验，提高用户在虚拟场景中的真实感受，使得用户更加沉浸的在虚拟游戏场景中。
在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述穿戴装置包括多个反馈区域，不同的所述反馈区域内的所述调节腔体31的分布密度不同。
其中，人体的触觉感知主要来自于触觉小体、环层小体以及触盘，触觉灵敏与触觉小体等分布密度相关。本实施例中所提供的穿戴装置根据其所对应的用户的身体部位可以划分为多个反馈区域。不同的反馈区域内的调节腔体31的分布密度不同，具体地，用户佩戴穿戴装置的部位包括第一区域、第二区域以及第三区域等，第一区域、第二区域、第三区域内触觉小体的分布密度逐渐减小，第一区域、第二区域和第三区域分别对应于穿戴装置上的第一反馈区域、第二反馈区域和第三反馈区域，对应的，第一反馈区域、第二反馈区域和第三反馈区域内调节腔体31的分布密度逐渐减小。因此，本实施例所提供的穿戴装置中调节腔体31的排布能够遵循触觉小体的排布规律，以此能够模拟人体不同部位的触觉特点，因此，不同区域内不同排布密度的调节腔体31能够为用户提供不同的触觉刺激，使得用户感受到来自调节腔体31的反馈压力更加接近于实际情况，达成更好的体验。
具体地，不同的所述反馈区域内的所述调节腔体31的体积不同。
其中，调节腔体31的相对密度越高，即调节腔体31的数量与面积的比值越高，能够给用户更细腻的体验，因此，可以在触觉小体分布较多的身体部位所对应的反馈区域内设置体积较小的调节腔体31，参照上述实施例，可以使得第一区域、第二区域、第三区域内的调节腔体31的体积依次增大，即第一区域内的调节腔体31的体积最小，分布密度最大，而第三区域内的调节腔体31的体积最大，分布密度最小，以此能够更进一步的模拟真实触感，提高用户的使用体验度。在本实施例中，调节腔体31的体积指的是调节腔体31的腔壁未发生形变时的体积。
具体地，所述穿戴装置为手套，多个所述反馈区域包括指尖区域、手心区域和手背区域，其中，所述指尖区域内的所述调节腔体31的分布密度大于所述手心区域和所述手背区域的分布密度，所述指尖区域内的所述调节腔体31的体积小于所述手心区域和所述手背区域内的所述调节腔体31的体积。
其中，手套的指尖区域对应于用户的指尖，而手心区域对应于用户的手心，手背区域对应于用户的手背。实际上，人体手部指尖的触觉小体的分布密度最大，要大于手心和手背的触觉小体的分布密度，因此指尖触觉感受更加灵敏，本实施例中，在手套的之间区域配置的调节腔体31的体积最小且密度最大，以此指尖区域能够为用户提供更加细腻的触觉感受。除此之外，穿戴装置还包括鱼际区域和关节区域，具体地，指尖区域、鱼际区域、关节区域和掌心区域内的调节腔体31的分布密度依次减小，而调节腔体31的体积依次增大。具体地，该手套可以应用于虚拟手术场景，在虚拟手术场景中，当用户握持手术器械，手套的各个反馈区域可以用于模拟手术器械触感，控制装置7根据第一位置信息和弯曲信息确定手套各个反馈区域的位置，进而确定各个反馈区域的压力预值，以此控制各个反馈区域内调节腔体31内液体体积大小，进而确定每个调节腔体31的进液阀门41和出液阀门42的开度或开启时间。其中，控制装置7在计算压力预值的过程中，可以设定同一反馈区域内的多个调节腔体31的压力预值相同，即控制装置7将同一区域内的所有调节腔体31均调节至同一压力阈值，以此简化计算过程，当然也可以通过计算得出每个调节腔体31对应的压力预值，继而使得手套施加给用户的压力能够模拟更加真实的触感。
具体地，所述内柔性层1的弹性模量小于所述外柔性层2的弹性模量。
其中，内柔性层1相比于外柔性层2更容易发生形变，因此，当调节腔体31内的液体体积增大时，会使得调节腔体31朝向内柔性层1发生形变，继而使得调节腔体31能够向内柔性层1所在方向施加压力，进而使得佩戴者感受到调节腔体31施加的反馈压力。
具体地，如图1和图2所示，所述调节腔体31背离所述外柔性层2的一侧呈弧形，且向着背离所述外柔性层2的方向突出。
其中，调节腔体31的可以呈气泡状，具体地，调节腔体31背离外柔性层2的一侧可以定义为调节腔体31的接触面，接触面向外突出，相比于平面状的接触面，弧形的接触面与使用者之间的接触面积更小，且当调节腔体31内液体的体积发生变化时，调节腔体31背离外柔性层2的一侧能够具有更加明显的形变，因此，弧形的调节腔体31能够为用户提供更加敏锐、更加细腻的触感压力变化。其中，调节腔体31可以为独立于内柔性层1与外柔性层2的结构，也可以使得调节腔体31与内柔性层1一体成型，即内柔性层1朝向外柔性层2的一侧形成有多个调节腔体31。
具体地，所述导流管路32包括入液管321和出液管323，所述调节腔体31上形成有入液口和出液口，所述入液口通过入液支路322连通于所述入液管321，所述出液口通过出液支路324连通于所述出液管323，所述入液支路322上设置有进液阀门41，所述出液支路324上设置有出液阀门42，其中，所述进液阀门41和所述出液阀门42均与所述控制装置7信号连接，所述控制装置7用于控制所述进液阀门41和所述出液阀门42的开度或开启时间以控制所述调节腔体31内液体的体积。
其中，可以在入液管321或者出液管323上设置泵5，泵5用于控制液体的流动方向，如图2所示，箭头A所指的方向为入液管321中液体流动方向，箭头B所指的方向为出液管323中液体流动方向，驱动液体能够由入液管321流动至调节腔体31，由调节腔体31流入出液管323，而后再次回到泵5，以此形成一液体循环系统，该液体循环系统如图3所示。每个调节腔体31上均形成有入液口和出液口，且每个调节腔体31均配置有至少一个入液支路322和至少一个出液支路324，每个入液支路322上设置有一个进液阀门41，每个出液支路324上设置有一个出液阀门42。控制装置7控制调节腔体31内液体体积的具体实施方式可以有以下两种。第一种，如图2所示，调节腔体31A的入液口和出液口分别设置有进液阀门41A1和出液阀门42A2，而进液阀门41A1与出液阀门42A2的开度相同，控制装置7经过计算确定调节腔体31A的压力预值，进而计算出调节腔体31内液体体积需要增大预设值，而后根据液体体积变化确定调节腔体31A的进液阀门41A1需要开启3S，而出液阀门42需要开启1S，此时，调节腔体31A的体积增大，调节腔体31A施加给佩戴者的压力增大。当然也可以使得使得出液阀门42A2关闭，当确定调节腔体31A内的液体体积需要减小时，可以使得进液阀门41A1关闭，而出液阀门42A2开启预设时间，继而使得调节腔体31内的液体体积减小，施加给佩戴者的压力减小。当进液阀门41和出液阀门42开启时间相同时，调节腔体31A内的液体体积不变。综上，本实施例中，调节装置能够根据压力预值确定进液阀门41和出液阀门42的开启时间，以此将调节腔体31施加给佩戴者的压力达到压力预值。第二种，每次调节调节腔体31内液体体积时，可以控制进液阀门41和出液阀门42的开启时间相等，此时，控制装置7可以控制进液阀门41和/或出液阀门42的开度，具体地，当控制装置7根据压力预值确定调节腔体31A的体积需要增大时，此时，可以控制进液阀门41的开度增大和/或出液阀门42的开度减小；当调节腔体31A的体积需要减小时，可以控制出液阀门42的开度增大和/或出液阀门42的开度减小或不变，通过上述方式开控制调节腔体31内液体的体积减小，进而减小对手部的压感。具体地，当用户在手术虚拟场景中握持手术刀，此时，手术刀可以为用户的指尖施加压力，此时，指尖区域施加给用户指尖的压力增大，而控制装置7根据指尖的位置确定指尖区域施加的压力预值，并控制调节腔体31的体积增大，继而使得用户的手指受到的压力增大，压迫感增强。
具体地，如图4所示，还包括：压力传感器66，与所述控制装置7电连接，所述压力传感器66用于检测每个所述调节腔体31向佩戴者反馈的压力，并将所述压力信息发送至所述控制装置7，所述控制装置7响应于所述调节腔体31向佩戴者反馈的压力达到压力预值并停止调节所述调节腔体31内液体的体积。
其中，压力传感器66能够实时检测每个调节腔体31向佩戴者反馈的压力，控制装置7确定每个调节腔体31应该向佩戴者施加的压力后，并控制进液阀门41和/或出液阀门42的开度或开启时间，以此调整每个调节腔体31所反馈的压力，而压力传感器66实时向控制装置7发送压力信息，当压力传感器66检测到的压力达到压力预值，控制装置7停止调节调节腔体31内液体的体积。其中，由于生产误差以及操作误差等的存在，控制装置7经计算得出的开度或开启时间可能出现误差，通过设置压力传感器66实时反馈调节腔体31所施加的压力，当压力传感器66反馈的压力与压力预值相等，便停止调节调节腔体31的体积。其中，当压力传感器66所反馈的压力未达到压力预值，而进液阀门41和/或出液阀门42的开度或开启时间已经达到控制装置7的计算值，此时控制装置7不会控制进液阀门41和/或出液阀门42停止调节压力，而是会控制进液阀门41和/或出液阀门42依旧保持当前状态继续改变调节腔体31所施加的压力，直至达到压力预值，控制装置7才会停止调节压力预值；当压力传感器66反馈的压力已经达到压力预值，而进液阀门41和/或出液阀门42的开度或开启时间还未达到控制装置7的计算值，此时，控制装置7控制进液阀门41和/或出液阀门42停止调整调节腔体31的体积。通过设置压力传感器33能够使得手术虚拟现实设备能够更加精准的调整调节腔体31对佩戴者施加的压力。具体地，在第一时间，调节腔体反馈的压力为P1，而控制装置计算得出第二时间调节腔体31反馈的压力应为P2，且P2大于P1，除此之外，第一时间进液阀门41处于打开状态，而出液阀门42处于关闭状态，此时，控制装置7控制进液阀门41的开度进一步增大，以保证调节腔体31所反馈的压力增大。具体地，压力传感器66可以为压力传感材料层，设置于内柔性层1背离外柔性层2的一侧或朝向外柔性层2的一侧，当压力传感材料层受到压力后，其阻值会发生变化，继而能够使得控制装置7实时检测到压力变化，使得控制装置7能够实时监测调节腔体31施加给佩戴者的压力。
具体地，如图4所示，还包括：第一空间位移传感器61，设置于所述穿戴装置上，用于检测佩戴者的第一位置信息；弯曲传感器62，设置于所述穿戴装置上，用于检测所述佩戴者的弯曲信息；所述控制装置7用于根据所述位置信息和所述弯曲信息确定压力预值并控制所述调节腔体31内液体的体积。
其中，第一空间位置传感器能够将穿戴装置的第一位置信息发送给控制装置7，而弯曲传感器62能够将佩戴者的弯曲信息发送给控制装置7，以穿戴装置为手套为例，弯曲传感器62能够设置在手套对应于手指的关节的位置，进而控制装置7可以根据弯曲信息确定用户的手型，进而确定用户手部每个区域在手术虚拟场景中的位置信息，以此为依据计算每个调节腔体31的压力预值，而后控制装置7根据压力预值确定进液阀门41和出液阀门42的开度或开启时间。其中，弯曲传感器62可以设置于手套的外柔性层2上，具体地，可以为与外柔性层2背离内柔性层1的一侧，而第一空间位移传感器61可以为3D深度相机传感器，第一空间位移传感器61还可以包括距离传感器和角度传感器，通过距离变化和角度变化确定佩戴者手部的空间位置，进而控制装置7通过手部的空间位置确定压力预值，并根据压力预值控制进液阀门41和出液阀门42开度或开启时间，除此之外还可以有很多具体实施方式在此不进行一一列举。
除此之外，还可以在穿戴装置上设置第二电机65，其中，第二电机65可以设置于指尖区域，为指尖提供振动感应，增强穿戴装置的触觉反馈效果。具体地，在手术虚拟场景中，若指尖区域与手术器械之间的压力增大，控制装置7在控制指尖区域内的调节腔体31的液体体积增大的同时，控制第二电机65的振动强度增大。此外，手术人员穿无菌手术衣和戴无菌手套之后，肩部以下，腰部以上的身前区、双侧手臂为无菌区，手术台台面范围是无菌区。手不能接触背部、腰部以下和肩部以上部位，这些区域属于有菌地带；同样，也不能接触手术台边缘以下的布单。对此，可以在手套上设置第三电机，在如果在虚拟手术场景中，控制装置7判定用户的手部接触到有菌地带，控制装置7则控制第三电机产生振动，以此对用户进行提醒。具体地，当用户的手部处于无菌区时，第二电机65的振动强度为第一强度，当用户手部处于有菌地带时，第三电机的振动强度为第二强度，第二强度大于第一强度，方便用户进行区分。其中，第三电机可以设置于手心区域和手背区域等反馈区域，或者可以与第二电机65一样共同设置在指尖区域，此时，第二电机65可以作为第三电机使用。
具体地，还包括：握持装置，所述握持装置上设置有第二空间位移传感器63，所述第二空间位移传感器63用于检测所述握持装置的第二位置信息；所述握持装置上还设置有第一电机64，所述第一电机64与所述控制装置7电连接，所述控制装置7根据所述第二位置信息确定所述握持装置是否处于第一危险区域，当所述握持装置处于第一危险区域，所述控制装置7控制所述第一电机64振动。
其中，当手术虚拟现实设备用于虚拟枪支训练或者手术场景时，以手术虚拟现实设备用于虚拟手术场景为例，握持装置可以用于模拟手术器械，即将握持装置的形状模拟手术器械，例如手术刀、手术剪等，在此不一一列举，而第二空间位移传感器63可以设置于手术刀的刀尖、手术剪的刀尖等位置，因此可以将第二空间位移传感器63设置于握持装置的一端，而握持装置未设置有第二空间位移传感器63的一端用于供用户握持。控制装置7根据第二空间位移传感器63所提供的第二位置信息判断握持装置在手术虚拟场景中的空间位置，当握持装置在手术虚拟场景中进入到第一危险区域，控制装置7控制第一电机64振动对用户产生警报，以提醒用户操作可能出现危险。本实施例中所提到的第一危险区域可以为虚拟装置在虚拟手术场景中触碰到患者的神经或者其它可能有损患者生命的区域，此时对用户进行提醒，能够使得用户具有更加深刻记忆，能够在虚拟手术场景中得到学习和成长。
具体地，还包括：温度控制装置7，用于将所述压力调节组件内的液体的温度调整至预设温度以使得所述调节腔体内的液体模拟手术室温度。
其中，在手术过程中，手术室通常处于恒温，在虚拟手术场景中，可以设定手术室的温度为25℃，此时控制装置7能够控制温度控制装置7对液体的温度进行调节，温度控制装置7能够将液体的温度调整至25℃。具体地，温度控制装置7中包括加热器、降温器和温度传感器，其中温度传感器设置于导流管路32中，检测液体的温度，并将温度信息发送给控制装置7，若液体温度小于预设温度，则控制加热器工作对液体进行升温，直至温度传感器检测到液体温度升至预设温度。同理，若液体温度大于预设温度，则控制装置7控制降温器对液体进行降温，直至温度传感器检测到的液体温度降低至预设温度。通过设置温度控制装置7使得手术虚拟现实设备能够模拟手术室的实际温度，为用户提供更加真实的触觉体验。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种手术虚拟现实设备，其特征在于，包括：
穿戴装置，所述穿戴装置包括：内柔性层、外柔性层和压力调节组件，所述压力调节组件包括多个调节腔体和导流管路，其中，多个所述调节腔体设置于所述内柔性层与所述外柔性层之间，且与所述导流管路相联通，所述调节腔体与所述导流管路内填充有流动的液体；
头戴显示装置，用于显示手术虚拟场景；
控制装置，与所述穿戴装置和所述头戴显示装置电连接，用于控制所述调节腔体内液体的体积以对佩戴所述穿戴装置的穿戴者反馈不同的压力以模拟手术虚拟场景中佩戴者操控手术器械的真实触感。
2.根据权利要求1所述的手术虚拟现实设备，其特征在于，
所述穿戴装置包括多个反馈区域，不同的所述反馈区域内的所述调节腔体的分布密度不同。
3.根据权利要求2所述的手术虚拟现实设备，其特征在于，
不同的所述反馈区域内的所述调节腔体的体积不同。
4.根据权利要求3所述的手术虚拟现实设备，其特征在于，
所述穿戴装置为手套，多个所述反馈区域包括指尖区域、手心区域和手背区域，其中，所述指尖区域内的所述调节腔体的分布密度大于所述手心区域和所述手背区域的分布密度，所述指尖区域内的所述调节腔体的体积小于所述手心区域和所述手背区域内的所述调节腔体的体积。
5.根据权利要求1所述的手术虚拟现实设备，其特征在于，
所述内柔性层的弹性模量小于所述外柔性层的弹性模量。
6.根据权利要求1所述的手术虚拟现实设备，其特征在于，
所述调节腔体背离所述外柔性层的一侧呈弧形，且向着背离所述外柔性层的方向突出。
7.根据权利要求1所述的手术虚拟现实设备，其特征在于，
所述导流管路包括入液管和出液管，所述调节腔体上形成有入液口和出液口，所述入液口通过入液支路连通于所述入液管，所述出液口通过出液支路连通于所述出液管，所述入液支路上设置有进液阀门，所述出液支路上设置有出液阀门，其中，所述进液阀门和所述出液阀门均与所述控制装置信号连接，所述控制装置用于控制所述进液阀门和所述出液阀门的开度或开启时间以控制所述调节腔体内液体的体积。
8.根据权利要求1所述的手术虚拟现实设备，其特征在于，
还包括：压力传感器，与所述控制装置电连接，所述压力传感器用于检测每个所述调节腔体向佩戴者反馈的压力，并将所述压力信息发送至所述控制装置，所述控制装置响应于所述调节腔体向佩戴者反馈的压力达到压力预值并停止调节所述调节腔体内液体的体积。
9.根据权利要求1所述的手术虚拟现实设备，其特征在于，
还包括：第一空间位移传感器，设置于所述穿戴装置上，用于检测佩戴者的第一位置信息；
弯曲传感器，设置于所述穿戴装置上，用于检测所述佩戴者的弯曲信息；
所述控制装置用于根据所述位置信息和所述弯曲信息确定压力预值并控制所述调节腔体内液体的体积。
10.根据权利要求1所述的手术虚拟现实设备，其特征在于，
还包括：握持装置，所述握持装置上设置有第二空间位移传感器，所述第二空间位移传感器用于检测所述握持装置的第二位置信息；
所述握持装置上还设置有第一电机，所述第一电机与所述控制装置电连接，所述控制装置根据所述第二位置信息确定所述握持装置是否处于第一危险区域，当所述握持装置处于第一危险区域，所述控制装置控制所述第一电机振动。
11.根据权利要求1所述的手术虚拟现实设备，其特征在于，
还包括：温度控制装置，用于将所述压力调节组件内的液体的温度调整至预设温度以使得所述调节腔体内的液体模拟手术室温度。
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|---|---|---|---|
| CN202011196552.6A CN112230778A (zh) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | 手术虚拟现实设备 |
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| CN202011196552.6A CN112230778A (zh) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | 手术虚拟现实设备 |
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| CN112230778A true CN112230778A (zh) | 2021-01-15 |
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- 2020-10-30 CN CN202011196552.6A patent/CN112230778A/zh active Pending
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