CN114063277B - 一种用于显微操作的控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显微操作的技术领域，公开了一种用于显微操作的控制装置，包括基座、操作杆和主控制器，其中：基座设置有用于测量操作杆位移的位移感应部，位移感应部和操作杆分别与主控制器控制连接；操作杆安装于基座上，操作杆连接有用于调节操作杆定位的阻尼调节装置。本发明还提供了一种用于显微操作的控制方法，通过模式切换部进行操作模式和操作状态的切换。本发明的用于显微操作的控制装置及方法，提升用户操作手感，降低操作复杂度。

Description

一种用于显微操作的控制装置及方法

技术领域

本发明涉及显微操作的技术领域，特别是涉及一种用于显微操作的控制装置及方法。

背景技术

现有的显微操作产品采用液压倒立式操作杆和电气正立式操作杆两者结合的控制方法，电气正立式操作杆用来进行大范围的速度模式移动；液压倒立式操作杆用来进行精密的位置模式移动，其左右前后摆动控制操作臂左右前后移动，顶部旋钮正转反转控制操作臂上下移动。采用液压倒立式摇杆和电气正立式操作杆两者结合的控制方法，有以下缺点：

①占用的空间大，而用来进行显微操作的试验平台空间受限；

②操作时要在两套控制设备间切换，控制不方便；

③液压式系统的维护，相比电气式系统更加麻烦。

现有的另一种显微操作产品采用电气正立式操作杆进行控制，操作杆的左右前后摆动控制操作臂左右前后移动，顶部旋钮正转反转控制操作臂上下移动；

采用电气正立式操作杆进行控制的显微操作产品采用内圈-死区-外圈的控制方法，内圈为位置模式控制，外圈为速度模式控制，中间的过渡区为无响应的死区；其在外圈设有弹簧装置，在用户释放对操作杆的控制时，弹簧装置会将操作杆弹回至死区或内圈。采用电气正立式操作杆，其内圈-死区-外圈的控制方法，有以下缺点：

①内圈位置模式的操作范围受限，与同样大小的操作杆相比，其有效范围较小，分辨率更低；

②在内圈边缘处操作时，容易误入死区，从而影响操作手感；

③外圈的弹簧设计，导致其速度模式停止时，需要等待弹簧将操作杆弹回至死区后才停止，其存在一定的刹车距离，影响操作手感。

④无论是弹簧、弹性橡胶等弹性材料均具有一定的寿命，在一定的使用次数后，弹力减弱，操作杆弹回后，可能会出现并未回到内圈仍留在外圈的现象，会导致电机无法停止移动。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于显微操作的控制装置及方法，减小显微操作系统控制器占用空间大的问题，提升用户操作手感，降低操作复杂度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于显微操作的控制装置,

包括基座、操作杆和主控制器，其中：

所述基座设置有用于测量操作杆位移的位移感应部，所述位移感应部和操作杆分别与所述主控制器控制连接；

所述操作杆安装于所述基座上，所述操作杆连接有用于调节所述操作杆定位的阻尼调节装置。

作为优选方案，所述操作杆绕一转动中心转动；所述操作杆的把手端包括用于切换操作模式的模式切换部。

作为优选方案，所述模式切换部与所述主控制器信号连接，所述主控制器连接有操作臂。

作为优选方案，所述阻尼调节装置能够用于调节所述操作杆移动的阻尼。

作为优选方案，所述阻尼调节装置包括调节件，所述操作杆的中部设有转动部，所述调节件内开设有形状与所述转动部外轮廓相匹配的调节腔，所述调节腔内设有阻尼块，所述转动部转动安装于所述调节腔，所述操作杆的两端分别延伸出所述调节件的两端，所述阻尼块抵贴于所述转动部。

作为优选方案，所述调节件包括上调节件和与所述上调节件沿所述调节件的轴向滑动的下调节件，所述上调节件与所述下调节件的相对面分别设有调节螺纹。

作为优选方案，所述位移感应部包括磁铁和磁感应芯组件，所述磁铁固定于所述操作杆，所述磁感应芯组件设于所述基座，所述磁铁与所述磁感应芯组件磁感应连接。

作为优选方案，所述模式切换部为第一按键，所述操作模式包括速度模式和位置模式，所述速度模式和所述位置模式分别设置有失能状态和使能状态，双击所述第一按键切换所述操作模式，在所述位置模式中，单击所述第一按键切换使能状态和失能状态，在所述速度模式中，持续按压所述第一按键进入所述使能状态，松开按压所述第一按键进入所述失能状态。

作为优选方案，所述模式切换部包括第一按键和第二按键，所述操作模式包括速度模式和位置模式，所述速度模式和所述位置模式分别设置有失能状态和使能状态，所述第一按键的操作方式包括单击或双击，所述第一按键被配置为控制操作模式的切换，所述第二按键的操作方式包括单击、双击或按压，所述第二按键被配置为控制操作状态的切换。

一种用于显微操作的控制方法，包括所述的用于显微操作的控制装置，所述控制装置被配置为：

操作模式包括位置模式和速度模式，在位置模式和速度模式下均包括使能状态和失能状态的操作状态，所述操作杆围绕转动中心转动时均能通过模式切换部进行操作模式和操作状态的切换；

通过所述位移感应部获取所述操作杆移动的位移信息传输至所述主控制器；

所述主控制器将所述操作杆的位移信息转化成所述操作臂对应移动的控制信息控制操作臂移动。

作为优选方案，所述操作杆包括用于切换操作模式的模式切换部，所述模式切换部与所述主控制器控制连接，所述模式切换部为第一按键，并分别通过单击、双击和按压所述第一按键的操作方式切换所述操作模式和操作状态，且在操作模式切换、在位置模式下的操作状态切换和在速度模式下的操作状态切换时，分别采用不同的操作方式对第一按键的进行控制，其中在进行模式切换时的操作方式为单击或双击。

作为优选方案，通过双击所述第一按键对所述位置模式与所述速度模式之间进行切换；

在所述位置模式下，通过单击所述第一按键对所述操作杆的所述失能状态与所述使能状态之间进行切换；

在所述速度模式下，通过持续按压所述第一按键进入所述操作杆的所述使能状态，松开对所述第一按键的按压，所述操作杆处于失能状态。

作为优选方案，所述操作杆包括模式切换部，所述模式切换部与所述主控制器控制连接，所述模式切换部包括第一按键和第二按键，通过单击或双击所述第一按键进行所述操作模式的切换，通过单击、双击或按压所述第二按键进行所述操作状态的切换。

作为优选方案，所述位移感应部包括磁铁和磁感应芯片，所述磁铁安装于所述操作杆，所述磁感应芯片安装于所述基座，所述磁铁发出反应所述位移信息的磁感强度信号；

通过所述磁感应芯片获取所述磁感强度信号，并将所述磁感强度信号传输至所述主控制器；

所述主控制器将所述磁感强度信号转换成所述操作臂的控制信号。

作为优选方案，所述磁感强度信号包括所述操作杆的移动方向和移动距离，所述操作臂的所述控制信号包括所述操作臂的移动速度、移动方向和移动距离；

在所述位置模式中的所述使能状态下，所述操作臂的移动方向与所述操作杆的移动方向相同，所述操作臂的移动距离与所述操作杆的移动距离成正比，所述操作杆停止移动，所述操作臂停止移动；

在所述速度模式中的所述使能状态下，所述操作臂的移动方向与所述操作杆基于参考原点的方向相同，所述操作臂的移动速度与所述操作杆基于所述参考原点的距离成正比。

本发明实施例一种用于显微操作的控制装置与现有技术相比，其有益效果在于：基座作为操作杆的主要支撑，通过将操作杆的把手端围绕转动中心转动，在操作杆转动的过程中，通过控制模式切换部进行操作模式的切换。由于在操作杆转动过程中均能通过控制模式切换部进行操作模式的切换，有效减少缩短操作杆操作至操作臂的控制反应时间，操作杆的操作有效范围大，分辨率高，同时由于操作模式切换不分区间，避免误入死区的情况发生，有效提升操作手感。通过阻尼调节装置对操作杆进行定位，不存在物理原点，提高装置操作便捷度，提升用户操作手感，同时避免通过由于弹簧的老化而使操作杆无法进行操作模式切换，提高控制装置的使用寿命。模式切换部和位移感应部分别与主控制器信号连接，主控制器控制连接有操作臂，仅通过模式切换部即可实现操作模式的切换，减少了显微操作系统控制器的占用空间。

本发明实施例一种用于显微操作的控制方法与现有技术相比，其有益效果在于：通过控制模式切换部进行操作模式的切换，在进入位置模式或速度模式后，通过控制模式切换部进行使能状态和失能状态的切换，操作模式、使能状态和失能状态均通过模式切换部进行切换，操作方式简单，易于操作。操作杆处于失能状态时，操作杆与操作臂的控制断开连接，操作杆处于使能状态时，操作杆与操作臂正常控制连接。当用户操作需临时中断时，通过模式切换部控制操作杆进入失能状态，可以防止因误触碰操作杆而导致操作臂误动作。由于控制操作杆围绕转动中心转动时均能通过控制模式切换部进行操作模式、使能状态和失能状态的切换，操作杆操作范围大，提高操作精度。当操作杆达到物理边界无法满足操作杆的移动需求，但仍需要继续操作时，可以先进入失能状态调整操作杆的位置以增大操作杆的可移动距离，再进入使能状态继续操作，使用更符合用户习惯。通过模式切换部进入使能状态及作为操作的参考原点，用户通过模式切换部即可直接对方向进行调整，操作较为简单。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图2是本发明实施例阻尼调节装置与转动部的安装结构示意图。

图中：

10、基座；

20、操作杆；21、把手端；22、转动部；23、第一按键；

30、阻尼调节装置；31、阻尼块；32、调节件；33、上调节件；34、下调节件；

40、位移感应部；41、磁铁；42、磁感应芯片；43、电路板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图2所示，本发明实施例优选实施例的一种用于显微操作的控制装置,包括基座10、操作杆20和主控制器，其中：

基座10设置有用于测量操作杆20位移的位移感应部40，位移感应部40和操作杆20分别与主控制器控制连接；

操作杆20安装于基座10上，操作杆20连接有用于调节操作杆20定位的阻尼调节装置30。

本发明的用于显微操作的控制装置，基座10作为操作杆20的主要支撑，通过控制操作杆20在基座10中移动进行操作模式的切换。由于在操作杆20在相对基座移动的过程中均能进行操作模式的切换，有效减少缩短操作杆的操作至操作臂的控制的反应时间，操作杆的操作有效范围大，分辨率高，同时由于操作模式切换不分区间，避免误入死区的情况发生，有效提升操作手感。通过阻尼调节装置30对操作杆20进行定位，不存在物理原点，提高装置操作便捷度，提升用户操作手感，同时避免通过由于弹簧的老化而使操作杆20无法进行操作模式切换，提高控制装置的使用寿命。操作杆20和位移感应部40分别与主控制器信号连接，仅通过操作杆20即可实现操作模式的切换，减少了显微操作系统控制器的占用空间。

进一步的，操作杆20绕一转动中心转动；操作杆20的把手端包括用于切换操作模式的模式切换部。通过将操作杆20的把手端21围绕转动中心转动，在操作杆20转动的过程中，通过控制模式切换部进行操作模式的切换。

进一步的，模式切换部与主控制器信号连接，主控制器连接有操作臂。具体的，通过操作杆20上的模式切换部通过主控制器对操作臂实现对应控制，仅通过模式切换部即可实现操作模式的切换，整体控制结构和操作方式更简单。

进一步的，阻尼调节装置30能够用于调节操作杆20移动的阻尼，通过调节阻尼调节装置30对操作杆20的阻尼，以实现对操作杆20的操作手感的调节，阻尼调节装置30能同时实现对操作杆20的定位及手感调节的功能，进一步简化装置整体结构，简化操作步骤，降低生产成本。

进一步的，如图1至图2所示，阻尼调节装置30包括调节件32，操作杆20的中部设有转动部22，调节件32内开设有形状与转动部22外轮廓相匹配的调节腔，调节腔内设有阻尼块31，转动部22转动安装于调节腔，操作杆20的两端分别延伸出调节件32的两端，阻尼块31抵贴于转动部22。转动部22安装于调节腔内，通过调节腔内的阻尼块31抵贴于转动部22安装，阻尼块31对操作杆20产生相对摩擦力以使操作杆20进行定位。转动部22安装于调节腔内，使转动部22在调节腔内转动，对转动部22进行限位，防止转动部22在转动过程中发生错位。具体的，阻尼调节装置30固定于基座10。

进一步的，如图2所示，调节件32包括上调节件33和与上调节件33沿调节件32的轴向滑动的下调节件34，上调节件33与下调节件34的相对面分别设有调节螺纹。上调节件33通过调节螺纹相对下调节件34转动，增大或缩小调节腔内空间，改变调节件32对阻尼圈的挤压力值，进而调整转动部22与阻尼圈之间的摩擦力，实现操作杆20固定同时不影响用户的操作手感。具体的，上调节件33通过调节螺纹带动转动部22朝下调节件34移动，缩短上调节件33与下调节件34之间的距离，增大转动部22与阻尼圈之间的摩擦力，反之，减小转动部22与阻尼圈之间的摩擦力。具体的，转动部22为球状，转动部22位于操作杆20的中部，把手端21位于操作杆20的上端，操作杆20的下端位于基座10内。在调节件32内壁开设有形状与转动部22外轮廓相匹配的调节腔，转动部22转动安装于调节腔内。

进一步的，如图1所示，位移感应部40包括磁铁41和磁感应芯组件，磁铁41固定于操作杆20，防止磁铁41在操作杆20转动过程中与操作杆20发生相对滑动，保证磁铁41发出的磁感强度信号的准确性。磁感应芯组件设于基座10，磁铁41与磁感应芯组件磁感应连接。磁感应芯组件通过感应磁铁41的位置变化，进而形成操作杆与显微操作对应的位移变化信号。磁铁41与磁感应芯组件的组合，受环境因素影响较小，系统稳定性强，对结构件的加工精度和间隙要求低，可靠性和可制造性强。具体的，磁铁41固定于操作杆20的下端，磁铁41与磁感应芯组件之间具有设定距离，避免操作杆20在周向转动时发生干扰，增大操作杆20周向转动范围。磁感应芯组件位于磁铁41的对应下方，磁铁41外露于操作杆20，磁感信号强。

具体的，如图1所示，磁感应芯组件包括磁感应芯片42和电路板43，磁感应芯片42安装于电路板43上，磁感应芯片42与电路板43信号连接，磁感应芯片42与磁铁41磁感信号连接，磁铁41与磁感应芯组件的组合，受环境因素影响较小，对结构件的加工精度和间隙要求低，可靠性和可制造性强。作为优选的，电路板43为pcb板，pcb板具有高可靠性、可组装性和可维护性的特点，有助于简化磁感应芯组件的结构，便于维护。

进一步的，如图1所示，模式切换部为第一按键23，操作模式包括速度模式和位置模式，速度模式和位置模式分别设置有失能状态和使能状态，双击第一按键23切换操作模式，在位置模式中，单击第一按键23切换使能状态和失能状态，在速度模式中，持续按压第一按键23进入使能状态，松开按压第一按键23进入失能状态。在位置模式下的操作状态切换和在速度模式下的操作状态切换均通过第一按键23进行控制，操作更简单方便。同时分别在速度模式和位置模式下的操作状态的切换，均采用不同的操作方式进行切换控制，操作分辨度高，降低误操作，提高操作准确率，同时控制按键数量少，控制结构简单，操作更便捷。

作为优选的，主控制器包括处理器和三轴电机模组控制模块，处理器与三轴电机模组控制模块信号传输连接，三轴电机模组控制模块与电机控制连接，电机控制操作臂操作。操作臂设有电机，磁感应芯组件获取磁铁41的磁感强度信号，通过处理器将磁感强度信号计算得到磁铁41的空间位置，从而得到操作杆20的运动状态，结合操作用于设置的操作模式，通过三轴电机控制模块转换成操作臂对应的移动速度、移动方向和移动距离，进而实现操作臂的控制操作。

一种用于显微操作的控制方法，包括用于显微操作的控制装置，控制装置被配置为：

操作模式包括位置模式和速度模式，在位置模式和速度模式下均包括使能状态和失能状态，操作杆20围绕转动中心转动时均能通过模式切换部进行操作模式和操作状态的切换；

通过位移感应部40获取操作杆20移动的位移信息传输至主控制器；

主控制器将操作杆20的位移信息转化成操作臂对应移动的控制信息控制操作臂移动；

操作杆20作为控制输入部分，主控制器为控制处理部分，操作臂为控制执行部分。操作杆20为操作杆或类似于操作杆的控制器，操作杆20将用户操作的位移信息转化为通信信号传输至主控制器，主控制器将通信信号转化为对应的控制信号控制操作臂进行操作。

本发明的用于显微操作的控制方法，通过控制模式切换部进行操作模式的切换，在进入位置模式或速度模式后，通过控制模式切换部进行使能状态和失能状态的切换，操作模式、使能状态和失能状态均通过模式切换部进行切换，操作方式简单，易于操作。操作杆处于失能状态时，操作杆与操作臂的控制断开连接，操作杆处于使能状态时，操作杆与操作臂正常控制连接。当用户操作需临时中断时，通过模式切换部控制操作杆20进入失能状态，可以防止因误触碰操作杆20而导致操作臂误动作。由于控制操作杆20围绕转动中心转动时均能通过控制模式切换部进行操作模式、使能状态和失能状态的切换，操作杆20操作范围大，提高操作精度。当操作杆20达到物理边界无法满足操作杆20的移动需求，但仍需要继续操作时，可以先进入失能状态调整操作杆20的位置以增大操作杆20的可移动距离，再进入使能状态继续操作，使用更符合用户习惯。通过模式切换部进入使能状态及作为操作的参考原点，用户通过模式切换部即可直接对方向进行调整，操作较为简单。

进一步的，模式切换部为第一按键23，并分别通过单击、双击和按压第一按键23的操作方式切换操作模式和操作状态，且在进行模式切换、在位置模式下的操作状态切换和在速度模式下的操作状态切换时，分别采用不同的操作方式对第一按键23的进行控制，其中在进行模式切换时的操作方式为单击或双击。模式切换、在位置模式下的操作状态切换和在速度模式下的操作状态切换均通过第一按键23进行控制，操作更简单方便。同时分别在速度模式和位置模式下的操作状态的切换，均采用不同的操作方式进行切换控制，操作分辨度高，降低误操作，提高操作准确率，同时控制按键数量少，控制结构简单，操作更便捷。

当然，在进入位置模式或速度模式后进行操作状态切换时，可通过相同操作方式进行的操作状态切换，操作逻辑更为简单，降低操作掌握难度。如通过双击第一按键23进行位置模式与速度模式的切换，在进入位置模式后，通过单击第一按键23进入失能状态，再次单击第一按键23进入使能状态，通过单击第一按键23进行使能状态与失能状态之间的切换。

进一步的，通过双击第一按键23对位置模式与速度模式之间进行切换；用户可通过双击第一按键23，实现位置模式和速度模式的互相切换，且在两种模式下，控制按键具有不同的功能。

在位置模式下，通过单击第一按键23对失能状态与使能状态之间进行切换；在失能状态下，对操作杆20进行任何操作，操作臂都不动；在使能状态下，操作杆20的操作将正常的反映到操作臂上。

在速度模式下，通过持续按压第一按键23，操作杆20进入使能状态，操作杆20通过阻尼调节装置30进行摩擦定位，故操作杆20并无物理原点。用户以按下第一按键23该时刻的操作杆20的位置，作为速度模式的参考原点，来进行对操作臂的控制，松开对第一按键23的按压，操作杆20处于操作杆20失能状态。在操作杆20运动过程中，如用户松开第一按键23，则操作臂立刻停止移动。以按下第一按键23的位置作为参考原点，用户在按下第一按键23后就可直接对方向进行调整，操作简单。通过按压或放松第一按键23切换失能状态和使能状态，一方面避免了在未按下按键时的误触导致的误动作，另一方面也较为符合用户习惯。由于在速度模式下，操作臂移动速度较快，松开按键立刻停止的设计，使得“用户想要停止操作臂运动-松开按键-操作臂停止”这整个流程的时间极短，可大大降低操作臂的刹车距离，防止停止不及时而导致的过度运动带来的操作隐患。

进一步的，位移感应部40包括磁铁41和磁感应芯片42，磁铁41安装于操作杆20，磁感应芯片42安装于基座10，作为优选的，磁铁41安装于操作杆20的下端，磁感应芯片42安装于磁铁41的对应下方。磁铁41发出反应位移信息的磁感强度信号；

通过磁感应芯片42获取磁感强度信号，并将磁感强度信号传输至主控制器；

主控制器将磁感强度信号转换成操作臂的控制信号。其中，操作杆20处于位置模式，则主控制器将磁感强度信号转换成操作臂对应在位置模式下的控制信号；操作杆20处于速度模式，则主控制器将磁感强度信号转换成操作臂对应在速度模式下的控制信号。

由于磁铁41固定于操作杆20，以使操作杆20的移动同步反映于磁铁41，磁铁41发出磁感强度信号，磁感应芯片42获取的磁感强度信号发送至主控制器，通过主控制器转换为操作臂的控制信号，进而将操作杆20的操作对应控制操作臂移动。

进一步的，磁感强度信号包括操作杆20的移动方向和移动距离，操作臂的控制信号包括操作臂的移动速度、移动方向和移动距离；

在位置模式中的使能状态下，操作杆20基于上一采样时刻移动的距离和方向，决定了操作臂在该时刻的移动距离和方向，具体为：操作臂的移动方向与操作杆20的移动方向相同，操作臂的移动距离与操作杆20的移动距离成正比，操作杆20停止移动，操作臂停止移动；如：操作杆20向左移动一小步，操作臂向左移动一小步，操作杆20向右移动一大步，操作臂向右移动一大步，操作杆20停止移动，操作臂停止移动。该模式常用于对操作臂的局部精密位置控制。

在速度模式中的使能状态下，操作杆20基于操作原点移动的距离和方向，决定了操作臂在该时刻的移动距离和方向，具体表现为：操作臂的移动方向与操作杆20基于参考原点的方向相同，操作臂的移动速度与操作杆20基于参考原点的距离成正比，如操作杆20向左移动一小步，操作臂以较慢速度持续向左移动，操作杆20向右移动一大步，操作臂以较快速度持续右移动，操作杆20停止移动，操作臂保持当前的运动速度和方向不变，该模式常用于对操作臂的大范围粗略移动。

在本发明的另一实施例中，切换模式部包括第一按键23和第二按键，第一按键23操作模式切换，第一按键23的操作方式包括单击或双击，第二按键控制状态切换，第二按键的操作方式包括单击、双击或按压。如，通过单击第一按键23进行操作模式的切换，在进入位置模式或速度模式后，通过单击、双击或按压进行使能状态和失能状态之间的切换。其中按压的操作方式指的是通过持续按压按键或松开按键实现控制的切换。如持续按压第二按键，操作杆20处于使能状态，松开第二按键，操作杆20处于失能状态。通过第一按键23进行操作模式切换，通过第二按键进行控制状态切换，按键控制功能明确，提高控制准确度。

其中一具体实施例，模式切换部包括第一按键23和第二按键，第一按键23控制操作模式的切换，第一按键23的操作方式为单击，通过单击第一按键23实现速度模式和位置模式之间的切换，第二按键控制操作状态的切换，通过控制第二按键实现失能状态和使能状态时间的切换。第二按键的操作方式包括单击和按压。当单击第一按键23进入速度模式时，通过按压第二按键进入使能状态，松开对第二按键的按压进入失能状态，或通过按压第二按键进入失能状态，松开对第二按键的按压进入使能状态，再次单击第一按键23则从速度模式切换至位置模式，单击第二按键进入使能状态，再次单击第二按键则从使能状态切换至失能状态。

另一具体实施例，模式切换部包括第一按键23和第二按键，第一按键23控制操作模式的切换，第一按键23的操作方式为双击，通过双击第一按键23实现速度模式和位置模式之间的切换，第二按键控制操作状态的切换，通过控制第二按键实现失能状态和使能状态时间的切换。第二按键的操作方式包括单击和按压。当双击第一按键23进入速度模式时，通过按压第二按键进入使能状态，松开对第二按键的按压进入失能状态，或通过按压第二按键进入失能状态，松开对第二按键的按压进入使能状态，再次双击第一按键23则从速度模式切换至位置模式，单击第二按键进入使能状态，再次单击第二按键则从使能状态切换至失能状态。

采用一下对精子和卵子的操作作为其中一实施例进行说明本发明的工作过程：

1、在培养皿放到载物台上后，在显微镜的低倍镜下，找到待处理的精子和卵子；

2、双击第一按键23，使操作杆20进入速度模式，按住第一按键23进入使能状态，快速的将持有注射针与持卵针的操作臂移动到对应的精子和卵子附近，移动到附近后，松开控制第一按键23，进入失能状态，操作臂即刻停止移动；

3、将显微镜切换到高倍镜，双击第一按键23，使操作杆20切换至位置模式，单击第一按键23进入使能状态，并控制操作杆20来进行精密的操作，如调整精子姿势、刺穿卵膜等。

综上，本发明实施例提供一种用于显微操作的控制装置，操作杆的操作有效范围大，分辨率高，同时由于操作模式切换不分区间，避免误入死区的情况发生，有效提升操作手感。通过阻尼调节装置30对操作杆20进行定位，不存在物理原点，提高装置操作便捷度，提升用户操作手感，模式切换部和位移感应部40分别与主控制器信号连接，主控制器控制连接有操作臂，仅通过模式切换部即可实现操作模式的切换，减少了显微操作系统控制器的占用空间。

本发明实施例提供一种用于显微操作的控制方法，通过控制模式切换部进行操作模式的切换，在进入位置模式或速度模式后，通过控制模式切换部进行使能状态和失能状态的切换，操作模式、使能状态和失能状态均通过模式切换部进行切换，操作方式简单，易于操作。由于控制操作杆20围绕转动中心转动时均能通过控制模式切换部进行操作模式、使能状态和失能状态的切换，操作杆20操作范围大，提高操作精度。当操作杆20达到物理边界无法满足操作杆20的移动需求，但仍需要继续操作时，可以先进入失能状态调整操作杆20的位置以增大操作杆20的可移动距离，再进入使能状态继续操作，使用更符合用户习惯。通过模式切换部进入使能状态及作为操作的参考原点，用户通过模式切换部即可直接对方向进行调整，操作较为简单。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种用于显微操作的控制装置，其特征在于：包括基座、操作杆和主控制器，其中：

所述基座设置有用于测量操作杆位移的位移感应部，所述位移感应部和操作杆分别与所述主控制器控制连接；

所述操作杆安装于所述基座上，所述操作杆连接有用于调节所述操作杆定位的阻尼调节装置；

所述操作杆绕一转动中心转动；所述操作杆的把手端包括用于切换操作模式的模式切换部，所述操作模式包括速度模式和位置模式，所述速度模式和所述位置模式分别设置有失能状态和使能状态；

所述阻尼调节装置包括调节件，所述操作杆的中部设有转动部，所述调节件内开设有形状与所述转动部外轮廓相匹配的调节腔，所述调节腔内设有阻尼块，所述转动部转动安装于所述调节腔，所述操作杆的两端分别延伸出所述调节件的两端，所述阻尼块抵贴于所述转动部。

2.根据权利要求1所述的用于显微操作的控制装置，其特征在于：所述模式切换部与所述主控制器信号连接，所述主控制器连接有操作臂。

3.根据权利要求1所述的用于显微操作的控制装置，其特征在于：所述阻尼调节装置能够用于调节所述操作杆移动的阻尼。

4.根据权利要求1所述的用于显微操作的控制装置，其特征在于：所述调节件包括上调节件和与所述上调节件沿所述调节件的轴向滑动的下调节件，所述上调节件与所述下调节件的相对面分别设有调节螺纹。

5.根据权利要求1所述的用于显微操作的控制装置，其特征在于：所述位移感应部包括磁铁和磁感应芯组件，所述磁铁固定于所述操作杆，所述磁感应芯组件设于所述基座，所述磁铁与所述磁感应芯组件磁感应连接。

6.根据权利要求1所述的用于显微操作的控制装置，其特征在于：所述模式切换部为第一按键，双击所述第一按键切换所述操作模式，在所述位置模式中，单击所述第一按键切换使能状态和失能状态，在所述速度模式中，持续按压所述第一按键进入所述使能状态，松开按压所述第一按键进入所述失能状态。

7.根据权利要求1所述的用于显微操作的控制装置，其特征在于：所述模式切换部包括第一按键和第二按键，所述操作模式包括速度模式和位置模式，所述速度模式和所述位置模式分别设置有失能状态和使能状态，所述第一按键的操作方式包括单击或双击，所述第一按键被配置为控制操作模式的切换，所述第二按键的操作方式包括单击、双击或按压，所述第二按键被配置为控制操作状态的切换。

8.一种用于显微操作的控制方法，其特征在于：包括权利要求1-5任一项所述的用于显微操作的控制装置，所述控制装置被配置为：

操作模式包括位置模式和速度模式，在位置模式和速度模式下均包括使能状态和失能状态的操作状态，所述操作杆被配置为用于操作模式和操作状态的切换；

通过所述位移感应部获取所述操作杆移动的位移信息传输至所述主控制器；

所述主控制器将所述操作杆的位移信息转化成操作臂对应移动的控制信息控制操作臂移动。

9.根据权利要求8所述的用于显微操作的控制方法，其特征在于：所述操作杆包括用于切换操作模式的模式切换部，所述模式切换部与所述主控制器控制连接，所述模式切换部为第一按键，并分别通过单击、双击和按压所述第一按键的操作方式切换所述操作模式和操作状态，且在操作模式切换、在位置模式下的操作状态切换和在速度模式下的操作状态切换时，分别采用不同的操作方式对第一按键进行控制，其中在进行模式切换时的操作方式为单击或双击。

10.根据权利要求9所述的用于显微操作的控制方法，其特征在于：通过双击所述第一按键对所述位置模式与所述速度模式之间进行切换；

在所述位置模式下，通过单击所述第一按键对所述操作杆的所述失能状态与所述使能状态之间进行切换；

在所述速度模式下，通过持续按压所述第一按键进入所述操作杆的所述使能状态，松开对所述第一按键的按压，所述操作杆处于失能状态。

11.根据权利要求8所述的用于显微操作的控制方法，其特征在于：所述操作杆包括模式切换部，所述模式切换部与所述主控制器控制连接，所述模式切换部包括第一按键和第二按键，通过单击或双击所述第一按键进行所述操作模式的切换，通过单击、双击或按压所述第二按键进行所述操作状态的切换。

12.根据权利要求10或11所述的用于显微操作的控制方法，其特征在于：所述位移感应部包括磁铁和磁感应芯片，所述磁铁安装于所述操作杆，所述磁感应芯片安装于所述基座，所述磁铁发出反应所述位移信息的磁感强度信号；

通过所述磁感应芯片获取所述磁感强度信号，并将所述磁感强度信号传输至所述主控制器；

所述主控制器将所述磁感强度信号转换成所述操作臂的控制信号。

13.根据权利要求12所述的用于显微操作的控制方法，其特征在于：所述磁感强度信号包括所述操作杆的移动方向和移动距离，所述操作臂的所述控制信号包括所述操作臂的移动速度、移动方向和移动距离；

在所述位置模式中的所述使能状态下，所述操作臂的移动方向与所述操作杆的移动方向相同，所述操作臂的移动距离与所述操作杆的移动距离成正比，所述操作杆停止移动，所述操作臂停止移动；

在所述速度模式中的所述使能状态下，所述操作臂的移动方向与所述操作杆基于参考原点的方向相同，所述操作臂的移动速度与所述操作杆基于所述参考原点的距离成正比。

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