CN114848155B - 一种用于手术机器人延时测量的验证装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械领域，具体为一种用于手术机器人延时测量的验证装置。是根据主从式手术机器人在推动其主臂时，从臂会跟随主臂做出相同运动的特性，通过两个模拟运动装置分别模拟主从式手术机器人主从机械臂的运动。在本发明中，连接第一模拟运动装置的电调用于采集第一模拟运动装置电机旋转时编码器产生的脉冲信息，通过计算得到第一模拟运动装置电机当前转动的位置信息，并将该位置信息提供给主控电路板上的主控芯片，经计算得到第二模拟运动装置电机应转动的速度提供给连接第二模拟运动装置的电调，以此控制第二模拟运动装置的电机转动来带动第二模拟运动装置中滑块的平移，实现第一模拟运动装置和第二运动模拟装置的同步运动。

Description

一种用于手术机器人延时测量的验证装置
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是一种用于手术机器人延时测量的验证装置。
背景技术
在主从式手术机器人控制延时时间测试中，需要研发延时测量装置对主从式手术机器人主动设备进行推动，并测量主动与从动设备之间的运动延时。主从式手术机器人控制延时时间实验中要求：主端设备参考点在200ms内从静止加速到80％额定速度，匀速运动指定距离后，在200ms内减速至静止。在实验过程中，为了检验所设计的延时测量装置是否达到要求，应根据实验规定的要求设计相应的验证装置对其进行验证。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种用于手术机器人延时测量的验证装置，通过验证装置测得的延时测量装置的运动速度、位移等，与延时测量装置自身测得的速度和位移进行对比验证，以检验主从式手术机器人延时测量装置是否达到要求，并进一步修改提升延时测量装置的精度。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种用于手术机器人延时测量的验证装置，包括第一模拟运动装置、第二模拟运动装置和控制机构；
第一模拟运动装置包括滑台和电机；滑台的一端端部安装有电机连接座，电机安装在电机连接座上，其输出轴穿过电机连接座后通过联轴器与滑台的出轴连接；滑台上安装有滑块，滑块可以电机的驱动下于滑台上平移，滑块上安装有立柱，通过电机驱动动滑块带动立柱进行运动；
第二模拟运动装置与第一模拟运动装置结构相同；
控制机构包括壳体，壳体内安装有主控电路板，壳体外壁上安装有显示屏、开关和两个电调；显示屏和开关均通过导线与主控电路板连接；两个电调分别为第一电调和第二电调，第一电调通过导线分别连接第一模拟装置的电机和主控电路板，第二电调通过导线分别连接第二模拟装置的电机和主控电路板；
主控电路板根据第一电调接收的第一模拟装置电机产生的脉冲信息，得到第一模拟运动装置中滑块的运动信息提供给第二电调，通过第二电调控制第二模拟运动装置的电机带动滑块同步进行运动。
进一步的，所述立柱上还设有用于反射激光的挡片；为保证滑块运动时对激光的稳定反射，所述挡片设置在立柱的顶部，挡片的设置为采用激光测距提供了方便。
更进一步的，为方便拆卸和更换，所述立柱的顶部开设有卡槽，挡片通过卡接的方式安装在立柱上。
进一步的，所述立柱采用不锈钢材料制成，以避免立柱在运动过程中发生形变产生测量误差；同时，为模拟一般主从式手术机器人执行机构的形状，所述立柱采用梯台形结构。
进一步的，为防止两个模拟运动装置与安装平面产生相对运动导致测量误差。所述滑台通过滑台固定座固定安装在实验安装平台上。
进一步的，为加快实验进度，所述控制机构还设有归位按钮，按下按钮即可使两个模拟运动装置的滑块均回到初始位置，方便快速进行下一次测试。归为按钮有两个，其中一个连接第一模拟运动装置电机，另一个连接第二模拟运动装置电机。
本发明提供的一种用于手术机器人延时测量的验证装置，是根据主从式手术机器人在推动其主臂时，从臂会跟随主臂做出相同运动的特性，通过两个模拟运动装置分别模拟主从式手术机器人主从机械臂的运动。在本发明中，连接第一模拟运动装置的电调用于采集第一模拟运动装置电机旋转时编码器产生的脉冲信息，通过计算得到第一模拟运动装置电机当前转动的位置信息，并将该位置信息提供给主控电路板上的主控芯片，经计算得到第二模拟运动装置电机应转动的速度提供给连接第二模拟运动装置的电调，以此控制第二模拟运动装置的电机转动来带动第二模拟运动装置中滑块的平移，实现第一模拟运动装置和第二运动模拟装置的同步运动。此外，主控电路板还可以根据采集的第一模拟运动装置电机旋转时编码器产生的脉冲信息计算出第一模拟运动装置滑块运动的速度、立柱受到推动时加速的时间和匀速运动时的速度，然后将该信息直接提供给显示屏上，以方便实验人员快速查看第一模拟运动装置的立柱是否在规定的时间内加速到指定速度。
采用上述技术方案后，本发明具有了以下优点：
1、本发明通过电机与滑块的配合，实现模拟主从设备运动。在本发明中，其主控芯片计算出得到第一模拟运动装置滑块运动的速度、立柱受到推动时加速的时间和匀速运动时的速度等参数信息，均能够直接显示至显示屏上，方便实验人员快速查看。
2、由于延时测量装置在实际测量时需要提前设计好夹具，夹紧被测器械且不能伤害被测器械表面，本发明模拟了一般主从式手术机器人末端执行机构所采用的结构，在研制延时测量装置时可以直接使用本发明进行夹具夹持测试，可实现在设计延时测量装置时直接针对真实工况设计夹具，加快产品设计进度。
3、本发明在立柱上方安装了挡片，用于保证滑块运动时激光可以一直照射在挡片上，保证激光的稳定反射，方便使用激光测距时进行测量。
附图说明
图1是实施例验证装置的整体结构示意图；
图2是实施例验证装置的俯视图；
图3是实施例验证装置的模拟运动装置的正视图；
图4是实施例验证装置的模拟运动装置的右视图；
图5是实施例验证装置的模拟运动装置的俯视图；
图6是实施例验证装置的控制机构的结构示意图；
附图标记：1-模拟运动装置；1.1-滑台；1.2-立柱；1.3-挡片；1.4-直流电机；1.5-电机连接座；1.6-联轴器；1.7-滑块；1.8-滑台固定座；2-控制机构；2.1-主控电路板；2.2-电调；2.3-显示屏；2.4-开关；2.5-壳体。
具体实施方式
为更清楚的说明本发明的优点，下面结合附图和具体实例例对本发明做进一步的说明。
本发明提供的一种用于手术机器人延时测量的验证装置，如图1、图2所示，该装置包括第一模拟运动装置、第二模拟运动装置和控制机构；
第一模拟运动装置结构如图3、图4、图5所示包括滑台和电机；滑台的一端端部安装有电机连接座，电机安装在电机连接座上，其输出轴穿过电机连接座后通过联轴器与滑台的出轴连接；滑台上安装有滑块，滑块可以电机的驱动下于滑台上平移，滑块上安装有立柱，通过电机驱动动滑块带动立柱进行运动；为防止两个模拟运动装置与安装平面产生相对运动导致测量误差，所述滑台通过滑台固定座固定安装在实验安装平台上。滑台、滑台固定座以及实验安装平台之间均采用用M4螺栓与滑台连接。
第二模拟运动装置与第一模拟运动装置结构相同，在此不做赘述。
控制机构如图6所示，包括壳体，壳体内安装有主控电路板，壳体外壁上安装有显示屏、开关和两个电调；显示屏和开关均通过导线与主控电路板连接；两个电调分别为第一电调和第二电调，第一电调通过导线分别连接第一模拟装置的电机和主控电路板，第二电调通过导线分别连接第二模拟装置的电机和主控电路板。
使用时，连接第一模拟运动装置的电调用于采集第一模拟运动装置电机旋转时编码器产生的脉冲信息，通过计算得到第一模拟运动装置电机当前转动的位置信息，并将该位置信息提供给主控电路板上的主控芯片，经计算得到第二模拟运动装置电机应转动的速度提供给连接第二模拟运动装置的电调，以此控制第二模拟运动装置的电机转动来带动第二模拟运动装置中滑块的平移，实现第一模拟运动装置和第二运动模拟装置的同步运动。
本实施例的装置模拟了一般主从式手术机器人末端执行机构所采用的结构，用于延时测量时快速获取真实工况信息，从而加快实验进度。在实际使用中，为模拟一般主从式手术机器人执行机构的形状，两个模拟运动装置的立柱均采用梯台形结构，选用不锈钢材料制成，不锈钢材料的选择一方面避免了立柱在被推动的过程中发生形变产生测量误差，提升实验精度。在两个立柱的顶部还分别安装有挡片，挡片安装在立柱顶部能够使滑块运动时激光一直照射在挡片上，保证激光的稳定反射，从而为激光测距提供了方便，加快实验进度。所述控制机构上设有归位按钮，按下按钮即可使两个模拟运动装置的滑块均回到初始位置，方便快速进行下一次测试，进一步加快实验进度。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种用于手术机器人延时测量的验证装置，包括第一模拟运动装置、第二模拟运动装置和控制机构，其特征在于：
第一模拟运动装置包括滑台和电机；滑台的一端端部安装有电机连接座，电机安装在电机连接座上，其输出轴穿过电机连接座后通过联轴器与滑台的出轴连接；滑台上安装有滑块，滑块可以电机的驱动下于滑台上平移，滑块上安装有立柱，通过电机驱动动滑块带动立柱进行运动；为模拟主从式手术机器人执行机构的形状，所述立柱采用梯台形结构，立柱上还设有用于反射激光的挡片；为保证滑块运动时对激光的稳定反射，所述挡片设置在立柱的顶部，挡片的设置为采用激光测距提供了方便；
第二模拟运动装置与第一模拟运动装置结构相同；
控制机构包括壳体，壳体内安装有主控电路板，壳体外壁上安装有显示屏、开关和两个电调；显示屏和开关均通过导线与主控电路板连接；两个电调分别为第一电调和第二电调，第一电调通过导线分别连接第一模拟装置的电机和主控电路板，第二电调通过导线分别连接第二模拟装置的电机和主控电路板；
主控电路板根据第一电调接收的第一模拟装置电机产生的脉冲信息，得到第一模拟运动装置中滑块的运动信息提供给第二电调，通过第二电调控制第二模拟运动装置的电机带动滑块同步进行运动。
2.根据权利要求1所述的一种用于手术机器人延时测量的验证装置，其特征在于：所述立柱的顶部开设有卡槽，挡片通过卡接的方式安装在立柱上。
3.根据权利要求1～2任一项所述的一种用于手术机器人延时测量的验证装置，其特征在于：所述立柱采用不锈钢材料制成，以避免立柱在运动过程中发生形变产生测量误差。
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