CN113375547A - 输入设备、手术机器人和输入设备的开合角度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输入设备、手术机器人和输入设备的开合角度检测方法，输入设备包括夹爪组件，夹爪组件包括基座、第一夹爪、第二夹爪、至少两个检测器件；第一夹爪和第二夹爪分别可开合地设置于基座；至少两个检测器件设置于基座，并且能够检测磁场强度；至少两个检测器件分别与磁性元件之间的距离不同。根据本发明的输入设备，通过设置至少两个检测器件，并且将至少两个检测器件分别与磁性元件之间的距离不同，能够保证当第一夹爪和所述第二夹爪位于最大开合角度和最小开合角度之间的任意位置时，至少一个检测器件能够检测第一夹爪和第二夹爪的开合角度，使得第一夹爪和第二夹爪在不同的开合角度位置处都有相应量程范围检测器件。

Description

输入设备、手术机器人和输入设备的开合角度检测方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言涉及一种输入设备、手术机器人和输入设备的开合角度检测方法。

背景技术

医疗手术机器人大多采用主从控制结构，医生操作诸如操作设备的主操作手，通过远程通信和计算机控制诸如末端执行机构的从手的运动。例如，医生通过输入设备的夹爪的开合来控制末端执行机构，比如钳子、剪刀、夹子等。输入设备的夹爪的开合角度作为控制的重要输入参数，因此其测量的精度及稳定性极其重要。

已知的输入设备夹爪的开合角度检测方法，通常是在某一部分设置有霍尔感应芯片，在另一部分设置有磁性元件(例如，转动基座设置有霍尔感应芯片，夹爪设置有磁性元件)，通过其中一部分带动磁性元件做某一个方向的运动，从而引起霍尔感应芯片处磁场强度发生变化。但这种方案往往有很大的弊端，由于夹爪的打开角度很大，并且磁性元件的磁场强度随着距离的变化呈指数增加或衰减，在夹爪开合的过程中，可能会在较远端或较近端的磁场强度极弱或极强，导致霍尔芯片感应误差增大，从而导致无法较为准确的检测开合角度。这种问题往往导致编码器方案不可用，或对磁性元件本身的加工和安装带来极大的困难。

为此，本发明提供了一种输入设备、手术机器人和输入设备的开合角度检测方法，以至少部分地解决现有技术中的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，根据本发明的第一个方面，公开了一种输入设备，其包括夹爪组件，所述夹爪组件包括：

基座；

第一夹爪，所述第一夹爪可开合地设置于所述基座；

第二夹爪，所述第二夹爪可开合地设置于所述基座，并且所述第一夹爪和所述第二夹爪能够在最大开合角度和最小开合角度之间切换；

磁性元件，所述磁性元件设置于所述第一夹爪和所述第二夹爪中的一者，以及

至少两个检测器件，所述至少两个检测器件设置于所述基座，并且能够检测磁场强度；

其中，至少两个所述检测器件分别与所述磁性元件之间的距离不同。

根据本发明的输入设备，通过设置至少两个检测器件，并且至少两个检测器件分别与磁性元件之间的距离不同，能够保证当第一夹爪和所述第二夹爪位于最大开合角度和最小开合角度之间的任意位置时，至少一个检测器件能够检测第一夹爪和第二夹爪的开合角度，使得第一夹爪和第二夹爪在不同开合角度位置处都有相应量程范围检测器件，避免了单一检测由于检测量程过大而引起的误差过大的问题，提高了检测精度。

可选地，所述至少两个检测器件包括第一检测器件和第二检测器件，所述第一检测器件与所述磁性器件之间的距离和所述第二检测器件与所述磁性器件之间的距离不同。

可选地，所述第一检测器件和所述第二检测器件设置在所述基座的相对的两侧，或者

所述第一检测器件和所述第二检测器件均设置在所述基座的靠近所述磁性元件的一侧。

可选地，所述第一夹爪和所述第二夹爪分别可枢转地连接至所述基座，所述第一夹爪和所述第二夹爪联动设置，并且/或者

所述第一夹爪和所述第二夹爪相对地设置在所述基座的两侧。

可选地，所述夹爪组件还包括第一转轴、第二转轴、第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述第一夹爪连接并且可转动地设置于所述第一转轴，所述第二齿轮与所述第二夹爪连接并且可转动地设置于所述第二转轴，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合，使得所述第一夹爪和所述第二夹爪同步活动。

可选地，所述夹爪组件还包括弹性元件，所述弹性元件的相对的两端分别连接至所述第一夹爪和所述第二夹爪，以向所述第一夹爪和所述第二夹爪施加张开趋势的推力。

根据本发明的第二方面，公开了一种手术机器人，其包括根据上述第一方面中任一项所述的输入设备。

根据本发明的手术机器人，其输入设备通过设置至少两个检测器件，并且将至少两个检测器件分别与磁性元件之间的距离不同，能够保证当第一夹爪和所述第二夹爪位于最大开合角度和最小开合角度之间的任意位置时，至少一个检测器件能够检测第一夹爪和第二夹爪的开合角度，避免了单一检测由于检测量程过大而引起的误差过大的问题，提高了检测精度，从而提高了从设备的活动精度。

根据本发明的第三方面，公开了一种输入设备的开合角度检测方法，所述输入设备包括夹爪组件，所述夹爪组件包括：

第一夹爪；

第二夹爪，所述第一夹爪和所述第二夹爪能够在最大开合角度和最小开合角度之间切换；

磁性元件，所述磁性元件设置于所述第一夹爪和所述第二夹爪中的一者，以及

至少两个检测器件，至少两个所述检测器件分别与所述磁性元件之间的距离不同；

其中，所述开合角度检测方法包括：

至少两个所述检测器件检测所述磁性元件的磁场强度，

当所述检测器件检测到的磁场强度位于设定的最大阈值和设定的最小阈值之间时，所述检测元器件向外发送信息。

根据本发明的开合角度检测方法，选择不同的检测器件检测设定区间内的磁场强度，能够保证当第一夹爪和所述第二夹爪位于最大开合角度和最小开合角度之间的任意位置时，至少有一个检测器件检测到的磁场强度位于该区间内，使得第一夹爪和第二夹爪在不同开合角度位置处都有相应量程范围检测器件。

可选地，所述至少两个检测器件包括第一检测器件和第二检测器件，所述第一检测器件与所述磁性元件之间的距离和所述第二检测器件与所述磁性元件之间的距离不同，

其中，在所述第一夹爪和所述第二夹爪从所述最大开合角度向所述最小开合角度变化的过程中，或在所述第一夹爪和所述第二夹爪从所述最小开合角度向所述最大开合角度变化的过程中，所述第一检测器件和所述第二检测器件中的至少一者检测到的磁场强度位于所述最大阈值和所述最小阈值之间。

可选地，当所述第一检测器件和所述第二检测器件均检测到的磁场强度位于所述最大阈值和所述最小阈值之间时，所述第一检测器件和所述第二检测器件均向外发送信息，

当所述第一检测器件或所述第二检测器件检测到的磁场强度大于所述最大阈值或者小于所述最小阈值时，所述第一检测器件或所述第二检测器件对应地不向外发送信息。

可选地，所述信息包括磁场强度信息和所述检测器件与所述磁性元件之间的距离信息中的至少一者。

可选地，所述最大阈值为75mT，和/或所述最小阈值为45mT。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明的一个优选实施方式的手术机器人的输入设备的立体结构示意图，其中第一夹爪和第二夹爪位于最大开合角度；

图2为图1中的输入设备的另一个立体结构示意图，其中第一夹爪和第二夹爪位于最大开合角度；

图3为图1中的输入设备的立体分解示意图；

图4为图1中的输入设备的另一个立体分解示意图；

图5为图1中的输入设备的另一个立体分解示意图，其中第一夹爪和第二夹爪位于最小开合角度。

附图标记说明：

100：输入设备 110：固定单元

120：夹爪组件 121：基座

122：第一夹爪 123：第二夹爪

124：第一感应板卡 125：第二感应板卡

126：第一检测器件 127：第二检测器件

128：安装部 131：第一转轴

132：第二转轴 133：第一齿轮

134：第二齿轮 135：弹性元件

140：磁性元件

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。需要说明的是，本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。本发明中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。

本发明提供了一种输入设备100、手术机器人和输入设备100的开合角度检测方法。手术机器人包括输入设备100，可以通过医生操作输入设备100经由远程通信和计算机来控制末端执行机构，末端执行机构可以为钳子、剪刀、夹子等。对于手术机器人的其他结构为本领域技术，在此不再进行详细的说明。

第一实施方式

下面将结合图1至图5对本发明的第一实施方式的输入设备100进行详细的说明。

如图1至图5所示，输入设备100主要包括固定单元110和与该固定单元110连接的夹爪组件120。固定单元110用于将输入设备100固定在桌面上或者其他结构上，并且用于安装驱动电机(未示出)。夹爪组件120整体地相对于固定单元110可转动。夹爪组件120主要包括基座121、第一夹爪122、第二夹爪123、磁性元件140、第一感应板卡124、第二感应板卡125、设置于第一感应板卡124上的第一检测器件126和设置于第二感应板卡125上的第二检测器件127。

第一夹爪122的一端可枢转地设置在基座121的一侧。第二夹爪123的一端可枢转地设置在基座121的与第一夹爪122相对的另一侧。第一夹爪122和第二夹爪123能够在靠近基座121的最小开合角度和远离基座121的最大开合角度之间切换。在本实施方式中，第一夹爪122和第二夹爪123相对于基座121的中心轴线对称地设置。本领域技术人员可以理解，第一夹爪122和第二夹爪123的设置位置不限于本实施方式。

具体地，夹爪组件120还包括第一转轴131和与第一转轴131平行的第二转轴132。第一转轴131延伸穿过第一夹爪122并且安装至基座121，以将第一夹爪122的一端可枢转地连接至基座121。第二转轴132延伸穿过第二夹爪123并且安装至基座121，以将第二夹爪123的一端可枢转地连接至基座121。

在本实施方式中，第一夹爪122和第二夹爪123联动设置。具体地，如图3和图4所示，夹爪组件120还包括第一齿轮133和用于与第一齿轮133啮合的第二齿轮134。第一齿轮133与第一夹爪122连接并且可转动地设置于第一转轴131，第二齿轮134与第二夹爪123连接并且可转动地设置于第二转轴132。在本实施方式中，第一齿轮133与第二齿轮134为尺寸和参数完全相同的直齿轮。因此，当第一夹爪122和第二夹爪123被用户操作而移动时，由于第一齿轮133和第二齿轮134的齿相互啮合并且两者同步转动，使得第一夹爪122和第二夹爪123开合角度相同而实现同步枢转。

夹爪组件120还包括弹性元件135，弹性元件135的相对的两端分别连接至第一夹爪122和第二夹爪123，以向第一夹爪122和第二夹爪123施加张开趋势的推力，使得第一夹爪122和第二夹爪123在没有受到外力的情况下能够保持在最大打开位置，即最大开合角度。在一些实施方式中，弹性元件135可以为压缩弹簧，在一些实施例中，也可以为弹片或其他具有形变功能的连接件。

磁性元件140设置于第一夹爪122和第二夹爪123中的一者。在本实施方式中，磁性元件140设置于第一夹爪122(参见图2)，并且位于第一夹爪122的面向基座121的一侧。如图2和图4，第一夹爪122设置有用于安装磁性元件140的安装部128，安装部128的结构可以与磁性元件140的结构相适应，以至少部分地容纳磁性元件140。具体地，磁性元件140可以为磁铁，并且构造为圆柱状结构。在一些实施例中，磁性元件也可以是具有磁性的合金。安装部128可以构造为沿着磁性元件140的外周设置的U形结构。

第一检测器件126和第二检测器件127分别用以检测磁场强度。当检测器件(例如，第一检测器件126和第二检测器件127)检测到的磁场强度位于设定的最大阈值和设定的最小阈值之间时，该检测元器件向外发送信息。优选地，至少两个检测器件分别与第一夹爪122和第二夹爪123之间的距离不同。在本实施例中，检测器件在检测时，其检测的磁场强度并不随着与磁铁的距离的变化呈线性变化，但是在一定的范围区间内，可以近似为线性变化。在本实施例中，均以检测到位于该范围区间内的磁场强度作为有效依据，以运算或匹配处于该磁场强度时第一夹爪和第二夹爪的开合角度。并且在第一夹爪122和第二夹爪123在最大开合角度和最小开合角度之间移动时，至少一个检测器件被用来检测第一夹爪122和第二夹爪123的开合角度，以能够保证第一夹爪122和第二夹爪123在不同的开合角度位置处都有相应量程范围检测器件。

在如图的实施方式中，第一感应板卡124和第二感应板卡125相对地设置在基座121的两侧，例如可以通过紧固件安装至基座121。第一检测器件126设置于第一感应板卡124，第二检测器件127设置于第二感应板卡125。

第一感应板卡124和第二感应板卡125可以是集成有一定数据运算功能芯片和/或储存功能芯片以及具有信息传输功能芯片的电路板，同时第一感应板卡124和第二感应板卡125与上位控制主机连接以传送信息。

第一检测器件126可以是与第一感应板卡124的处理芯片和/或存储芯片以及信息传送芯片连接。第一检测器件126和第二检测器件127获取到的磁场强度，能够经由第一感应板卡124和第二感应板卡125的判断和/或处理，有选择性的向外发出信息。发出的信息，可以是由第一检测器件126和/或第二检测器件127检测到的磁场强度信息，也可以是通过获得磁场强度匹配或运算得到的第一夹爪122和第二夹爪的开合角度信息。

在本实施例中，第一检测器件126与第一感应板卡124共同组成了具有检测与传递信息信号的第一检测装置，第二检测器件127与第二感应板卡125共同组成了具有检测与传递信息信号的第二检测装置。在一些实施例中，检测装置可以采用具有检测芯片以及信号发送接收芯片的标准件传感器，或者多种芯片组成的电路板。

在本实施例中，由于第一检测器件126和第二检测器件127的设置位置关系，第一检测器件126和第二检测器件127分别设置于不同的感应板卡上，本领域技术人员可以理解，第一感应板卡124和第二感应板卡125的设置位置不限于本实施方式。

在实施例中，固定单元110还包括信号处理板卡(未示出)，信号处理板卡用于接收和处理第一感应板卡124和第二感应板卡125传递的信息数据。第一检测器件126和第二检测器件127能够检测磁性元件140的磁场强度，从而检测第一夹爪122和第二夹爪123的开合角度。

优选地，第一检测器件126与磁性元件140之间的距离和第二检测器件127与磁性元件140之间的距离不相同。在本实施方式中，第一检测器件126和第二检测器件127相对地设置在基座121的两侧，并且第一检测器件126与磁性元件140之间的距离小于第二检测器件127与磁性元件140之间的距离。此外，还可以额外地设置其它任何合适数量检测器件，例如第三检测器件、第四检测器件等，检测第一夹爪122和第二夹爪123的开合角度。可以使得第一检测器件126、第二检测器件127、第三检测器件和第四检测器件与磁性元件的距离均不相同，使得检测的第一夹爪122和第二夹爪123的开合角度更为精准。

在一些实施方式中，第一检测器件和第二检测器件可以同时设置在基座的一侧(图未示出)。优选地，第一检测器件和第二检测器件同时设置在基座的靠近磁性元件的一侧。例如，第一感应板卡和第二感应板卡可以设置在基座的同一侧，或者第一检测器件和第二检测器件可以设置在同一感应板卡上。

在本实施方式中，当第一夹爪122和第二夹爪123从最大开合角度移动到最小开合角度的过程中，即当第一夹爪122和第二夹爪123在最大开合角度和最小开合角度之间移动时，第一检测器件126和第二检测器件127中的至少一者检测到磁场强度位于设定的最大阈值和设定的最小阈值之间而向外发送信息，即能够检测第一夹爪122和第二夹爪123的开合角度。当第一夹爪122和第二夹爪123位于最大开合角度时，第一检测器件126检测到的磁场强度位于最大阈值和最小阈值之间而使得第一感应板卡124向外发送信息。当第一夹爪122和第二夹爪123位于最小开合角度时，第二检测器件127检测到的磁场强度位于最大阈值和最小阈值之间而使得第二感应板卡125向外发送信息。需要说明的是，在本文中“位于最大阈值和最小阈值之间”包括最大阈值和最小阈值。本文中的“信息”包括但不限于磁场强度信息和检测器件与磁性元件之间的距离信息中的至少一者。

具体地，当第一检测器件126和第二检测器件127检测到的磁场强度均位于最大阈值和最小阈值之间时，第一检测器件126和第二检测器件127均向外发送信息。当第一检测器件126或第二检测器件127检测到的磁场强度大于最大阈值或者小于最小阈值时，第一检测器件126或第二检测器件127对应地不向外发送信息。第一检测器件126和第二检测器件127为霍尔感应芯片。

更具体地，在第一夹爪122和第二夹爪123从最大开合角度朝向最小开合角度移动的过程中，第一检测器件126检测到磁场强度位于最大阈值和最小阈值之间而向外发送信息，此时第二检测器件127检测到的磁场强度小于最小阈值而不向外发送信息。

当第一夹爪122和第二夹爪123从最大开合角度移动到临界角度时，此时第一检测器件126检测到的磁场强度等于最大阈值，并且第二检测器件127检测到的磁场强度等于最小阈值，此时第一检测器件126和第二检测器件127均向外发送信息。

在第一夹爪122和第二夹爪123离开该临界角度后朝向最小开合角度移动的过程中，由于第一检测器件126检测到的磁场强度大于最大阈值而不向外发送信息，并且第二检测器件127检测到的磁场强度大于最小阈值并且小于最大阈值而向外发送信息。

当第一夹爪122和第二夹爪123移动到最小开合角度时，第二检测器件127检测到的磁场强度位于最大阈值和最小阈值之间而向外发送信息。

在本实施方式中，以最大阈值为75mT并且最小阈值为45mT为例进行说明。

第一夹爪122和第二夹爪123的初始位置是最大开合角度，此时第一检测器件126和第二检测器件127均与磁性元件140的距离处于最远状态，并且第一检测器件126与磁性元件140间的距离小于第二检测器件127与磁性元件140间的距离。此时，第一检测器件126检测到磁性元件140的磁场强度等于或者大于45mT且小于75mT，第二检测器件127检测到磁性元件140的磁场强度小于45mT。因此，此时第一检测器件126及第一感应板卡124将检测到的磁场强度向外发送信息，而第二检测器件127及第二感应板卡125不将检测到的磁场强度向外发送信息，第一检测器件126向外发送的信息被传输到信号处理板卡，从而能够检测第一夹爪122和第二夹爪123的开合角度信息。

在第一夹爪122和第二夹爪123从最大开合角度到最小开合角度移动的过程中，由于第一检测器件126和第二检测器件127与磁性元件140间的距离越来越小，第一检测器件126和第二检测器件127检测到的磁场强度逐渐增大。在第一夹爪122和第二夹爪123移动到临界角度时，第一检测器件126检测到的磁场强度等于75mT(即最大阈值)，并且第二检测器件127检测到的磁场强度等于45mT(即最小阈值)，此时第一检测器件126和第二检测器件127均向外发送信息。因此，第一检测器件126和第二检测器件127向外发出的信息被传输到信号处理板卡，从而能够检测第一夹爪122和第二夹爪123的开合角度信息。

在第一夹爪122和第二夹爪123从临界角度移动到最小开合角度时，第一检测器件126和第二检测器件127与磁性元件140之间的距离最近。第一检测器件126检测到的磁场强度大于75mT，第二检测器件127检测到的磁场强度大于45mT并且小于或者等于75mT，此时第一检测器件126不向外发送信息，第二检测器件向外发送信息。

反之，待从设备完成了所需要进行的动作，主输入设备100需要指引从设备恢复到初始位置，则第一夹爪122和第二夹爪123从收拢状态(即最小开合角度)需恢复到初始位置(即最大开合角度)。此时由于第一检测器件126距离磁性元件的距离更近，其检测到的磁场强度超出大于设定的最大阈值75mT，而第二检测器件127检测到的磁场强度位于45mT～75mT的区间，则第二检测器件127将磁场信息由信号处理板卡发出至上位机，进一步计算出第一夹爪122和第二夹爪123的开合角度。然后在第一夹爪122和第二夹爪123在张开的过程中，第一检测器件126和第二检测器件127检测到的磁场强度均逐渐减小，向外发出磁场强度信息的检测器件发生如下变化：第二检测器件127→第二检测器件127和第一检测器件126→第一检测器件126，其具体检测过程不再赘述。

第二实施方式

根据本发明的第二实施方式的输入设备具有根据第一实施方式的输入设备100大致相同的结构，其中具有相同或者相似功能的结构被名义相同的附图标。为了简化起见，在此仅对不同之处进行说明。

与第一实施方式相同的是，当第一夹爪122和第二夹爪123位于最大开合角度时，第一检测器件126检测到的磁场强度在最大阈值和最小阈值之间而向外发送信息。当第一夹爪122和第二夹爪123位于最小开合角度时，第二检测器件127检测的磁场强度在最大阈值和最小阈值之间而向外发送信息。

与第一实施方式不同的是，在本实施方式中，当第一夹爪122和第二夹爪123从第一中间角度向第二中间角度移动的过程中，即当第一夹爪122和第二夹爪123在第一中间角度和第二中间角度之间移动时，第一检测器件126和第二检测器件127检测到的磁场强度在设定的最大阈值和最小阈值之间而均向外发送信息。第一中间角度和第二中间角度位于最大开合角度和最小开合角度之间，并且第一中间角度比第二中间角度更靠近最大开合角度。

具体地，在第一夹爪122和第二夹爪123从最大开合角度朝向第一中间角度移动的过程中，第一检测器件126检测到的磁场强度在最大阈值和最小阈值之间而向外发送信息，此时第二检测器件127检测到的磁场强度小于最小阈值而不向外发送信息。

当第一夹爪122和第二夹爪123移动到第一中间角度时，第一检测器件126检测到的磁场强度在最大阈值和最小阈值之间而向外发送信息，此时第二检测器件127检测到的磁场强度等于最小阈值而向外发送信息。

在第一夹爪122和第二夹爪123从第一中间角度朝向第二中间角度移动的过程中，第一检测器件126和第二检测器件127检测到的磁场强度在最大阈值和最小阈值之间而均向外发送信息。

当第一夹爪122和第二夹爪123移动到第二中间角度时，第一检测器件126检测到的磁场强度等于最大阈值而不向外发送信息，此时第二检测器件127检测到的磁场强度在最大阈值和最小阈值之间而向外发送信息。

在第一夹爪122和第二夹爪123离开第二中间角度后朝向最小开合角度移动的过程中，第一检测器件126检测到的磁场强度大于最大阈值而不向外发送信息，并且第二检测器件127检测到的磁场强度位于最小阈值和最大阈值之间而向外发送信息。

当第一夹爪122和第二夹爪123移动到最小开合角度时，第二检测器件127检测到的磁场强度位于最大阈值和最小阈值之间而向外发送信息。

在本实施方式中，同样以最大阈值为75mT并且最小阈值为45mT为例进行说明。

在第一夹爪122和第二夹爪123从最大开合角度移动到第一中间角度时，第一检测器件126检测到的磁场强度大于45mT并且小于75mT，并且第二检测器件127检测到的磁场强度等于45mT，此时第一检测器件126和第二检测器件127均能向外发送信息。

当第一夹爪122和第二夹爪123继续从第一中间角度朝向最小开合角度移动时，第一检测器件126检测到的磁场强度大于45mT并且小于75mT，并且第二检测器件127检测到的磁场强度大于45mT并且小于75mT，此时第一检测器件126和第二检测器件均能够向外发送信息。

当第一夹爪122和第二夹爪123从第一中间角度移动到第二中间角度时，第一检测器件126检测到的磁场强度等于75mT，并且第二检测器件127检测到的磁场强度大于45mT并且小于75mT，此时第一检测器件126和第二检测器件127均能向外发送信息。

反之，待从设备完成了所需要进行的动作，主输入设备100需要指引从设备恢复到初始位置，则第一夹爪122和第二夹爪123从收拢状态需恢复到初始位置。此时由于第一检测器件126距离磁性元件的距离更近，其检测到的磁场强度大于设定的最大阈值75mT，而第二检测器件127检测到的磁场强度位于45mT～75mT的区间，则第二检测器件127将磁场信息由信号处理板卡发出至上位机，进一步计算出第一夹爪122和第二夹爪123的开合角度。然后在第一夹爪122和第二夹爪123在张开的过程中，第一检测器件126和第二检测器件127检测到的磁场强度均逐渐减小，向外发出磁场强度信息的检测器件发生如下变化：第二检测器件127→第二检测器件127和第一检测器件126→第一检测器件126，其具体检测过程不再赘述。

根据本发明的输入设备，通过设置至少两个检测器件，并且将至少两个检测器件分别与磁性元件之间的距离不同，能够保证当第一夹爪和所述第二夹爪位于最大开合角度和最小开合角度之间的任意位置时，至少一个检测器件能够检测第一夹爪和第二夹爪的开合角度，使得第一夹爪和第二夹爪在不同开合角度位置处都有相应量程范围检测器件，避免了单一检测由于检测量程过大而引起的误差过大的问题，提高了检测精度。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (12)

1.一种输入设备，其特征在于，包括夹爪组件，所述夹爪组件包括：

基座；

第一夹爪，所述第一夹爪可开合地设置于所述基座；

第二夹爪，所述第二夹爪可开合地设置于所述基座，并且所述第一夹爪和所述第二夹爪能够在最大开合角度和最小开合角度之间切换；

磁性元件，所述磁性元件设置于所述第一夹爪和所述第二夹爪中的一者，以及

至少两个检测器件，所述至少两个检测器件设置于所述基座，并且能够检测磁场强度；

其中，至少两个所述检测器件分别与所述磁性元件之间的距离不同。

2.根据权利要求1所述的输入设备，其特征在于，所述至少两个检测器件包括第一检测器件和第二检测器件，所述第一检测器件与所述磁性元件之间的距离和所述第二检测器件与所述磁性元件之间的距离不同。

3.根据权利要求2所述的输入设备，其特征在于，

所述第一检测器件和所述第二检测器件设置在所述基座的相对的两侧，或者

所述第一检测器件和所述第二检测器件均设置在所述基座的靠近所述磁性元件的一侧。

4.根据权利要求1所述的输入设备，其特征在于，

所述第一夹爪和所述第二夹爪分别可枢转地连接至所述基座，所述第一夹爪和所述第二夹爪联动设置，并且/或者

所述第一夹爪和所述第二夹爪相对地设置在所述基座的两侧。

5.根据权利要求1所述的输入设备，其特征在于，所述夹爪组件还包括第一转轴、第二转轴、第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述第一夹爪连接并且可转动地设置于所述第一转轴，所述第二齿轮与所述第二夹爪连接并且可转动地设置于所述第二转轴，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合，使得所述第一夹爪和所述第二夹爪同步活动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的输入设备，其特征在于，所述夹爪组件还包括弹性元件，所述弹性元件的相对的两端分别连接至所述第一夹爪和所述第二夹爪，以向所述第一夹爪和所述第二夹爪施加张开趋势的推力。

7.一种手术机器人，其特征在于，包括根据权利要求1至6中任一项所述的输入设备。

8.一种输入设备的开合角度检测方法，所述输入设备包括夹爪组件，所述夹爪组件包括：

第一夹爪；

第二夹爪，所述第一夹爪和所述第二夹爪能够在最大开合角度和最小开合角度之间切换；

磁性元件，所述磁性元件设置于所述第一夹爪和所述第二夹爪中的一者，以及

至少两个检测器件，至少两个所述检测器件分别与所述磁性元件之间的距离不同；

其中，所述开合角度检测方法包括：

至少两个所述检测器件检测所述磁性元件的磁场强度，

当所述检测器件检测到的磁场强度位于设定的最大阈值和设定的最小阈值之间时，所述检测器件向外发送信息。

9.根据权利要求8所述输入设备的开合角度检测方法，其特征在于，

所述至少两个检测器件包括第一检测器件和第二检测器件，所述第一检测器件与所述磁性元件之间的距离和所述第二检测器件与所述磁性元件之间的距离不同，

其中，在所述第一夹爪和所述第二夹爪从所述最大开合角度向所述最小开合角度变化的过程中，或者在所述第一夹爪和所述第二夹爪从所述最小开合角度向所述最大开合角度变化的过程中，所述第一检测器件和所述第二检测器件中的至少一者检测到的磁场强度位于所述最大阈值和所述最小阈值之间而向外发送信息。

10.根据权利要求9所述输入设备的开合角度检测方法，其特征在于，

当所述第一检测器件和所述第二检测器件均检测到的磁场强度位于所述最大阈值和所述最小阈值之间时，所述第一检测器件和所述第二检测器件均向外发送信息，

当所述第一检测器件或所述第二检测器件检测到的磁场强度大于所述最大阈值或者小于所述最小阈值时，所述第一检测器件或所述第二检测器件对应地不向外发送信息。

11.根据权利要求8所述输入设备的开合角度检测方法，其特征在于，所述信息包括磁场强度信息和所述检测器件与所述磁性元件之间的距离信息中的至少一者。

12.根据权利要求8至11中任一项所述输入设备的开合角度检测方法，其特征在于，所述最大阈值为75mT，和/或所述最小阈值为45mT。

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