CN116407059A - 力反馈装置、操作台及内窥镜检查系统 - Google Patents

力反馈装置、操作台及内窥镜检查系统 Download PDF

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CN116407059A CN202111659230.5A CN202111659230A CN116407059A CN 116407059 A CN116407059 A CN 116407059A CN 202111659230 A CN202111659230 A CN 202111659230A CN 116407059 A CN116407059 A CN 116407059A
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Abstract

本发明涉及内窥镜技术领域，提供一种力反馈装置、操作台及内窥镜检查系统。上述的力反馈装置包括：多个运动机构，多个所述运动机构中的下级运动机构安装于上级运动机构的输出端或从动端，所述下级运动机构能够沿所述上级运动机构的输出端或从动端的运动自由度运行，多个所述运动机构用于为操作机构提供多个方向上的自由度；所述操作机构，所述操作机构与末个运动机构的输出端连接。本发明提供的力反馈装置，通过将多个运动机构中的下级运动机构与上级运动机构的输出端或从动端连接，可直接向操作机构输出多个自由度合成后的运动，缩短了多个运动机构连接时传动链的长度，提高了力反馈的精度，进而提高了操作机构操作的精准度。

Description

力反馈装置、操作台及内窥镜检查系统
技术领域
本发明涉及内窥镜技术领域，尤其涉及一种力反馈装置、操作台及内窥镜检查系统。
背景技术
随着医用机器人的发展，对医用机器人的操作方式也有了更为具体的要求。在一些传统的操作方式中例如键盘、鼠标、触屏，甚至一些更符合人体工学的操作装置中操作者仅能通过操作装置发送操作指令，由于执行机构为机器人使操作者很难通过操作装置获得机器人执行端的执行情况。然而在医疗手术中直接的感受到执行端的受力情况至关重要，特别是在内窥镜机器人领域，操作者所获得的信息更多的仅为内窥镜头端获取的局部图像画面，并且机器人在动作过程中使用的力往往会超出通过画面上感受到的力，因此对医疗手术机器人的操作装置附加可靠的力反馈功能以反映整个内窥镜在动作时的真实状态显得至关重要。
专利CN101681180B中所用的力反馈装置，采用了大传动比的齿轮传动机构，整个装置可靠性较高。但是仅能实现一个自由度上的力反馈。
专利EP1259862B1中所使用的力反馈装置，其使用了扭力较小的电机，通过多级减速装置获得较大的减速比保证提供足够大的反馈力，同时使用具有滑槽的万向节合成两个自由度上的运动。由于其传动机构复杂，多级减速装置会产生较大的传动间隙，使得操作杆的运动位置精确度下降复杂系统需要压缩体积时会在一定程度上降低零件的可靠性，限制了反馈力的范围。带滑槽的万向节也会引入其他的间隙，且滑槽更易磨损。
目前的具有力反馈的操作装置主要用于游戏和一般机器人控制，由于一般应用场景较多的考虑通用性及成本等问题，所制作的力反馈操作装置往往使用多级减速的传动机构，由于传动机构结构复杂，多级减速装置会产生较大的传动间隙，使得操作杆的运动位置精度下降，造成操作精度下降。
发明内容
本发明提供一种力反馈装置、操作台及内窥镜检查系统，用以解决现有技术中力反馈装置操作精度低的缺陷。
本发明提供一种力反馈装置，包括：多个运动机构，多个所述运动机构中的下级运动机构安装于上级运动机构的输出端或从动端，所述下级运动机构能够沿所述上级运动机构的输出端或从动端的运动自由度运行，多个所述运动机构用于为操作机构提供多个方向上的自由度；所述操作机构，所述操作机构与末个运动机构的输出端连接。
根据本发明提供的一种力反馈装置，还包括多个位置传感器，所述位置传感器分别设置在每个所述运动机构。
根据本发明提供的一种力反馈装置，还包括多个力传感器，所述力传感器分别设置在所述末个运动机构或所述操作机构。
根据本发明提供的一种力反馈装置，所述操作机构包括：连接杆和动力杆，所述连接杆与所述动力杆连接，所述动力杆与所述末个运动机构传动连接，其中，所述动力杆上设置有所述力传感器。
根据本发明提供的一种力反馈装置，多个所述运动机构包括第一传动机构和第二传动机构，所述第一传动机构包括：第一电机和第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一电机连接；所述第二传动机构包括：第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；第一安装座，所述第二齿轮设置在所述第一安装座的一侧，所述第二齿轮能够带动所述第一安装座转动，所述第一安装座与所述连接杆连接；第二电机和第三齿轮，所述第三齿轮与所述第二电机连接，所述第三齿轮与所述动力杆传动连接，所述第三齿轮能够带动所述动力杆转动；其中，所述第一安装座上设置有所述力传感器，所述第一电机和所述第二电机上设置有所述角度传感器。
根据本发明提供的一种力反馈装置，多个所述运动机构包括第三传动机构和直线移动机构，所述第三传动机构包括同步带传动组件；所述直线移动机构包括：第三电机，所述第三电机的输出端与所述操作机构连接；第二安装座，所述第三电机安装于所述第二安装座，所述第二安装座与所述同步带传动组件的从动端连接，所述第二安装座能够在所述同步带传动组件的带动下做直线运动；其中，所述力传感器设置在所述第二安装座和所述操作机构，所述角度传感器设置在所述同步带传动组件，或所述角度传感器设置在所述同步带传动组件与所述第三电机。
根据本发明提供的一种力反馈装置，还包括：齿条；多个所述运动机构包括：第四传动机构、第五传动机构、第六传动机构和转动机构，所述转动机构安装于所述第四传动机构的从动端，所述第六传动机构安装于所述第五传动机构的从动端，其中，所述第四传动机构和所述第五传动机构与所述齿条传动连接；所述操作机构包括第一操作杆和第二操作杆，所述第一操作杆套设在所述第二操作杆的外部，所述转动机构和所述第六传动机构分别与所述第二操作杆和所述第一操作杆连接。
根据本发明提供的一种力反馈装置，所述操作机构还包括触摸传感器，所述触摸传感器设置在所述操作机构上。
本发明还提供一种操作台，包括如上所述的力反馈装置。
本发明还提供一种内窥镜检查系统，包括内窥镜和如上所述的操作台，所述操作台与所述内窥镜电性连接。
本发明提供的力反馈装置，通过将多个运动机构中的下级运动机构与上级运动机构的输出端或从动端连接，可直接向操作机构输出多个自由度合成后的运动，缩短了多个运动机构连接时传动链的长度，提高了力反馈的精度，进而提高了操作机构操作的精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的力反馈装置的结构示意图之一；
图2是图1的局部示意图；
图3是图1的爆炸图；
图4是本发明提供的力反馈装置的结构示意图之二；
图5是本发明提供的力反馈装置的结构示意图之三；
图6是本发明提供的力反馈装置的结构示意图之四；
图7是本发明提供的力反馈装置的结构示意图之五；
图8是本发明提供的力反馈装置的结构示意图之六；
图9是本发明提供的力反馈装置的结构示意图之七；
图10是触摸传感器设置的位置示意图之一；
图11是触摸传感器设置的位置示意图之二；
图12是本发明提供的操作台的结构示意图之一；
图13是本发明提供的操作台的结构示意图之二；
图14是本发明提供的操作台的结构示意图之三；
图15是本发明提供的内窥镜检查系统的结构示意图；
图16是图1中示出的内窥镜的结构示意图；
附图标记：
101：手柄；102：连接杆；103：动力杆；104：第三操作杆；105：第一操作杆；106：第二操作杆；107：触摸传感器；201：第一电机； 202：第一齿轮；203：第一电机安装座；204：固定座；205：第一轴承；211：第二齿轮；212：第一安装座；213：第二电机；214：第三齿轮；215：第二轴承；221：第二安装座；222：第三电机；223：导杆；224：第三安装座；225：第四电机；226：第一带轮；227：第二带轮；228：第一皮带；231：第五电机；232：第三带轮；233：第四带轮；234：第二皮带；235：连接件；241：第三安装座；242：第六电机；243：第四齿轮；244：第七电机；245：第一导轨；246：第一滑块；247：齿条；248：第八电机；249：第五齿轮；250：第六齿轮；251：第七齿轮；252：第九电机；253：第四安装座；254：第二导轨； 255：第二滑块；300：操作台；301：箱体；302：旋钮；303：按键； 304：显示屏；401：第一角度传感器；402：第二角度传感器；403：第三角度传感器；404：第四角度传感器；405：第一力传感器；406：第二力传感器；407：第五角度传感器；408：第六角度传感器；409：第七角度传感器；410：第八角度传感器；411：位移传感器；412：第三力传感器；413：第四力传感器；414：传感器组；500：动力机构；600：显示机构；700：图像处理机构；800：内窥镜；801：管道； 802：操作器械；803：线缆；804：连接结构；805：摄像头；1021：第一本体；1022：第二本体；1031：弧形齿条。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合图1-图16描述本发明的力反馈装置、操作台和内窥镜检查系统。
力反馈装置包括多个运动机构和操作机构，多个运动机构中的下级传动机构安装于上级传动机构的输出端或从动端，下级运动机构能够沿上级运动机构的输出端或从动端的运动自由度运行，多个运动机构用于为操作机构提供多个方向上的自由度，操作机构与末个运动机构的输出端连接。
具体来说，每个运动机构用于为操作机构提供一个方向上的自由度，如左右方向、前后方向或轴向旋转的自由度，下级运动机构与上级运动机构的输出端连接，可缩短运动机构连接时传动链的长度，也能够使力反馈装置结构紧凑，体积小巧。
进一步地，在本发明的实施例中，运动机构可以为传动机构，也可以为转动机构，即在本发明的实施例中，多个运动机构可以为多个传动机构传动连接，也可以为传动机构与转动机构连接。
本发明实施例提供的力反馈装置，通过将多个运动机构中的下级运动机构安装于上级运动机构的输出端或从动端，可直接向操作机构输出多个自由度合成后的运动，缩短了多个运动机构连接时传动链的长度，提高了力反馈的精度，进而提高了操作机构操作的精准度。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，操作机构包括连接杆 102和动力杆103。连接杆102与动力杆103连接，动力杆103与末个运动机构传动连接。
具体来说，在本实施例中，运动机构的数量为两个，两个运动机构为两个传动机构，其中，一级传动机构的输出端与二级传动机构连接，二级传动机构与操作机构的动力杆103传动连接，以将一级传动机构和二级传动机构的运动合成后传递至动力杆103，动力杆103与连接杆102连接，从而使得连杆接102实现两个方向上的自由度。
进一步地，在本实施例中，操作机构还可以包括手柄101，手柄与连接杆102连接，从而使手柄101具有多个方向的自由度。
具体地，如图1、图2和图3所示，在本发明的第一实施例中，多个运动机构包括第一传动机构和第二传动机构，第一传动机构包括：第一电机201和第一齿轮202，第一电机201与第一齿轮202连接。第二传动机构包括：第二齿轮211、第一安装座212、第二电机213 和第三齿轮214。第二齿轮211与第一齿轮202啮合，第二齿轮211 设置在第一安装座212的一侧，第二齿轮211能够带动第一安装座 212转动，第三齿轮214与第二电机213连接，第三齿轮214与动力杆103传动连接，第三齿轮214能够带动动力杆103转动。
具体来说，第一电机201转动带动第一齿轮202转动，第一齿轮 202与第二齿轮211啮合，进而可以带动第二齿轮211转动，第二齿轮211设置在第一安装座212上，在第二齿轮211转动时，可以带动第一安装座212转动，实现V方向的自由度。第二电机213转动时带动第三齿轮214转动，第三齿轮214与动力杆103传动连接，带动动力杆103转动，动力杆103与连接杆102连接，进而可以带动连接杆102转动，实现N方向的自由度。
进一步地，如图4所示，在本实施例中，第一安装座212为包括前后板和左右侧板构成的框架结构。连接杆102包括第一本体1021 和第二本体1022。第一本体1021的一端与第二本体1022垂直设置并连接，第一本体1021的另一端与动力杆103连接，第一本体1021 的顶面与手柄101连接，第二本体1022与第一安装座212的后板转动连接动力杆103包括连接的第三本体和第四本体，第三本体与连接杆102的第一本体1021的一端连接，第四本体上设置有与弧形齿条 1031，该弧形齿条1031与第三齿轮214传动连接。
进一步地，在第一安装座212的左右侧板上还设置有第一轴承 205，在第一齿轮202带动第二齿轮211转动时，第二齿轮211能够带动第一安装座212围绕着第一轴承205转动，进而使连接杆102获得V方向的自由度。相应地，在第一安装座212的前后板上还设置有第二轴承215，在动力杆103转动时，能够带动连接杆102围绕第二轴承215实现H方向的自由度。
进一步地，在本实施例中，力反馈装置还可以包括第一电机安装座203和固定座204，第一电机固定座203用于固定第一电机201，固定座204用于安装第一安装座212。
在具体操作时，当操作者操控手柄101沿V方向施力时，连接杆102带动第一安装座212绕第一轴承205沿V方向旋转，实现V 方向的自由度；当操作者沿H方向向手柄101施力时，手柄101通过连接杆102带动动力杆103绕第二轴承215转动，进而带动第三齿轮214转动，实现H方向的自由度。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，力反馈装置还包括多个角度传感器，每个角度传感器分别设置在每个运动机构。
具体来说，可选地，第一角度传感器401设置在第一电机201的输出端，第二角度传感器402设置在第二电机213的输出端，可以获得电机输出端的转动角度，在使用无刷电机的装置中可使用该值作为电机运动的驱动信号，由于第一传动机构与第二传动机构具有固定的传动比，因此，电机输出端的转动角度值也可以作为动力机构500的控制信号。
可选地，在如上所述的实施例中，第三角度传感器403设置在第一轴承205上，第四角度传感器404设置在第二轴承215上，从而可以获得手柄101沿V方向自由度和H方向自由度的运动角度。第三角度传感器403和第四角度传感器404与驱动电路连接，驱动电路将获取的运动角度作为控制信号发送至动力机构500。
进一步地，在实际操作过程中，操作者对手柄101施加操作力，驱动手柄101向一定方向移动，该移动通过与手柄101连接的连接杆 102传递至第一传动机构和第二传动机构，带动第一安装座212绕第一轴承205旋转一定的角度α，连接杆102和动力杆103绕第二轴承215旋转一定的角度β，第三角度传感器403和第四角度传感器404 分别获取到角度α和β，将其处理为驱动内窥镜800或操作器械802 动作的信号，驱动内窥镜800或操作器械802完成特定动作。
进一步地，内窥镜800或操作器械802在动作过程中会产生一定的阻力，该阻力由内窥镜800或操作器械802在运动过程中与外接物体摩擦或碰撞产生，并由传感器采集获得或采集动力机构500的运行参数获得，经由动力机构500发送至驱动电路，驱动电路将该值解析处理为第一电机201和第二电机213的驱动信号，从而驱动第一电机 201和第二电机213分别以扭矩TA1和TB1转动α1和β1，该转动由第一传动机构和第二传动机构分别传递至第一安装座212和动力杆103，并驱动第一安装座212绕第一轴承205以扭矩TA2转动α2，动力杆103绕第二轴承215以扭矩TB2转动β2，第一安装座212的转动传递至连接杆102，与动力杆103的转动合并后传递至手柄101，从而使操作者以一定的比例感知到内窥镜800或操作器械802在动作过程中的阻力F。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，力反馈装置还包括多个力传感器，力传感器分别设置在末个运动机构和操作机构上。
具体来说，在如上所述的实施例中，力反馈装置包括第一力传感器405和第二力传感器406，第一力传感器405设置在第一安装座212，第二力传感器406设置在动力杆103。
具体来说，第一力传感器405用于检测第一安装座212沿V方向自由度的力FV，第二力传感器406用于检测动力杆103沿H反向自由度的力FH。内窥镜800和操作器械802产生的阻力传递至第一安装座212和动力杆103后，由于力的相互作用可被第一力传感器 405和第二力传感器406检测到沿V方向自由度和H方向自由度的分量FV和FH，力FV和FH可作为操作者感受到的反馈力的分量，与阻力F进行比较，用于监控反馈力是否正确。
本发明实施例提供的力反馈装置，通过设置多个力传感器，可检测到内窥镜或操作器械在运动过程中的阻力以及第一安装座和动力杆转动时的力，将二者进行比较，可用于对力反馈装置反馈的力进行判断，提高了力反馈装置的操作精度。
在本发明的第二个实施例中，多个运动机构包括第三传动机构和直线移动机构。第三传动机构包括同步带传动组件。直线移动机构包括：第二安装座221和第三电机222，第三电机222的输出端与操作机构连接，第二安装座221与第三电机222连接，第二安装座221与同步带传动组件的从动端连接，第二安装座221能够在同步带传动组件的带动下做直线运动。
具体来说，在本实施例中，操作机构包括第三操作杆104，第三操作杆104与第三电机222的输出端连接，当第三电机222转动时，能够带动第三操作杆104转动，实现沿第三操作杆104圆周方向的自由度。第二安装座221与同步带传动组件连接，在同步带传动组件动作时，可带动第二安装座221沿第三操作杆104的轴向直线往复运动，进而带动第三操作杆104直线运动，实现第三操作杆104在沿其轴向方向的自由度。
具体地，在本实施例中，力反馈装置还包括一对第三安装座224，两个第三安装座224相对设置，第三传动机构和直线移动机构设置在两个第三安装座224之间。两个第三安装座224之间设置有导杆223，导杆223贯穿第二安装座221，导杆223的两端分别与两个第三安装座224连接，第二安装座221能够沿导杆223移动。
进一步地，如图5所示，在本实施例中，同步带传动组件包括：第四电机225、第一带轮226、第二带轮227和第一皮带228。第四电机225转动时带动第一带轮226转动，第二带轮227与第二安装座 221连接，当第四电机225转动时，带动第一带轮226转动，第一带轮226在第二带轮227的配合下拉动第一皮带228，第二带轮227带动第二安装座221沿导杆223进行直线运动，进而实现第三操作杆 104沿其轴向的自由度。进一步地，第一皮带228绕第一带轮226和第二带轮227安装，第一皮带228在第一带轮226上的接触长度应超过第一带轮226周长的一半，确保第一带轮226在转动过程中与第一皮带228具有足够的接触面积。
在实际操作过程中，当操作者沿第三操作杆104的轴线方向操作第三操作杆104时，第三操作杆104直接带动与第二安装座221连接的第二带轮227转动，完成该方向的自由度。当操作者沿第三操作杆 104的圆周方向操作第三操作杆104时，第三操作杆104带动第三电机222转动，完成沿第三操作杆104圆周方向的自由度。
如图6所示，在如上所述的实施例中，力反馈装置还包括第五角度传感器407和第六角度传感器408。第五角度传感器407设置在第四电机225，第六角度传感器408设置在第三电机222。第五角度传感器407和第六角度传感器408分别用于获取第四电机225和第三电机222输出端的转动角度，在使用无刷电机的装置中可使用该角度值作为电机转动的驱动信号，由于第三传动机构具有固定的传动比，直线移动机构与第三操作杆104刚性连接，因此，电机输出端的转动角度同样可以作为动力机构500的控制信号。
可选地，还可在第一带轮226上设置第七角度传感器409，在第二带轮227上设置第八角度传感器410。第七角度传感器409和第八角度传感器410分别用于获取第一带轮226和第二带轮227的转动角度，由于第三传动机构具有固定的传动比，第一带轮226和/或第二带轮227的转动角度同样可以作为动力机构500的控制信号。
可选地，还可在第三安装座224上设置直线位移传感器411，直线位移传感器411沿第三操作杆104的轴线方向设置，用于获取第二安装座221在第三操作杆104的轴线方向上的位置信号，作为动力机构500的控制信号。
如图7所示，在如上所述的实施例中，力反馈装置还包括第三力传感器412和第四力传感器413，第三力传感器412设置在第二安装座221上，第四力传感器413设置在第三操作杆104上。第三力传感器412和第四力传感器413分别用于检测第三操作杆104沿直线方向和圆周方向的力，进一步地，还可在第三操作杆104上设置传感器组 414，传感器组414可获取第三操作杆104上各个方向的受力情况，经由算法解析出沿直线方向和圆周方向的工作力。其具体工作过程与第一传动机构和第二传动机构中设置力传感器的工作原理相同，在此不再赘述。
可选地，如图8所示，同步带传动组件也可以包括：第五电机 231、第三带轮232、第四带轮233、第二皮带234以及连接件235。第五电机231与第三带轮232连接，第三带轮232与第四带轮233通过第二皮带234传动连接，连接件235的两端分别与第二皮带234和第二安装座221连接。
具体来说，第五电机231转动带动第三带轮232转动，第三带轮 232与第四带轮233通过第二皮带234传动连接，在第三带轮232和第四带轮233转动过程中，带动第二皮带234传动，第二皮带234传动可通过连接件235带动第二安装座221沿直线方向运动，进而带动第三操作杆104沿直线运动，实现第三操作杆104沿操作杆轴线方向的自由度。在本实施例中，第三操作杆104与第三电机222的输出端连接，第三电机222转动，可带动第三操作杆104实现沿第三操作杆104圆周方向的自由度。
如图9所示，在本发明的第三个实施例中，力反馈装置包括齿条 247，多个运动机构包括：第四传动机构、第五传动机构、第六传动机构和转动机构，转动机构安装于第四传动机构的从动端，第六传动机构安装于第五传动机构的从动端连接，其中，第四传动机构和第五传动机构与齿条247传动连接。操作机构包括第一操作杆105和第二操作杆106，第一操作杆105套设在第二操作杆106的外部，第二转动机构和第六传动机构分别与第二操作杆106和第一操作杆105连接。
具体来说，在本实施例中，每个操作杆均与两个传动机构或一个传动机构和一个转动机构连接，实现每个操作杆在两个方向上的自由度。在实际操作过程中，通过将两个操作杆的操作信号经由驱动电路分别与内窥镜800和操作器械802的动力部连接，可由操作者同时对内窥镜800和操作器械802进行动作调节，提高了内窥镜800工作时的操控性，进而提高了内窥镜800的操作精度。
具体地，第四传动机构包括：第三安装座241、第六电机242和第四齿轮243。第六电机242安装在第三安装座241，第四齿轮243 与齿条247啮合。转动机构包括：第七电机244和第七电机安装座，第七电机244的输出端与第二操作杆106连接，第七电机安装座与第三安装座241连接，其中，第七电机安装座与第三安装座241可以为一体成型，也可以为单独的部件组合在一起。第六电机242转动时带动第四齿轮243沿齿条247运动，第四齿轮243带动第三安装座241 直线移动，进而带动第二操作杆106沿直线运动，实现第二操作杆 106在X方向的自由度。第七电机244转动可直接带动第二操作杆 106转动，实现第二操作杆106在M方向的自由度。
进一步地，在本实施例中，力反馈装置还可以包括：第一导轨 245和第一滑块246，第一滑块246设置在第一导轨245上，第一滑块246与第七电机安装座连接，在第四齿轮243转动时，可带动第二转动机构沿第一导轨245滑动。
第五传动机构包括：第八电机安装座、第八电机248和第五齿轮 249。第八电机248安装在第八电机安装座上，第八电机248与第五齿轮249连接，第五齿轮249与齿条247啮合。第六传动机构包括：第六齿轮250、第七齿轮251、第九电机252和第四安装座253。第六齿轮250与第九电机252连接，第六齿轮250与第七齿轮251啮合，第七齿轮251的输出端与第一操作杆105连接，第四安装座253与第八电机安装座连接，其中，所述第四安装座253与第八电机安装座可以为一体成型，也可以为单独的部件组合在一起。
第八电机248转动时带动第五齿轮249转动，使第五齿轮249沿着齿条247移动，进而带动第八电机安装座移动，第八电机安装座带动第四安装座253移动，进而带动第一操作杆105移动，实现第一操作杆105在Y方向的自由度。第九电机252转动时带动第六齿轮250转动，第六齿轮250带动第七齿轮251转动，第一操作杆105与第七齿轮251的输出端连接，可带动第一操作杆105转动，实现N方向的自由度。
进一步地，在本实施例中，力反馈装置还可以包括：第二导轨 254和第二滑块255，第二滑块255设置在第二导轨254上，第二滑块255与第四安装座253连接，在第五齿轮249转动时，可带动第四安装座253沿第二导轨254滑动。
进一步地，在以上所述的实施例中，角度传感器可设置在各电机处，也可设置在各齿轮处。力传感器可设置在操作杆和安装座上。角度传感器和力传感器的工作原理与第一实施例相同，故不再赘述。
如图10和图11所示，在本发明的一个实施例中，力反馈装置还包括触摸传感器107，触摸传感器107设置在操作机构的手柄101或操作杆上，触摸传感器107与驱动电路连接，触摸传感器107沿手柄 101或操作杆圆周布置，仅当操作者完全握住手柄101或操作杆时，触摸传感器107被触发，发送信号至驱动电路，驱动电路接受到此信号后才能将手柄101的动作信号发送至动力机构500，避免操作者不小心触碰到手柄101导致内窥镜800或操作器械802动作，进而对人员造成伤害。
本发明实施例还提供了一种操作台300，包括力反馈装置。
具体来说，操作台300包括箱体301，力反馈装置的运动机构设置在箱体301内。
具体地，如图12所示为与本发明第一实施例提供的力反馈装置相对应的操作台300。在此实施例中，箱体301上设置有旋钮302和按键303，旋钮302和按键303可为操作台300提供其他功能，操作机构的连接杆102和动力杆103设置在箱体301内，驱动电路也设置在箱体301内，操作机构的手柄101设置在箱体301的外部。
图13为与本发明第二实施例提供的力反馈装置相对应的操作台 300，在此实施例中，力反馈装置和驱动电路设置在箱体301内，第三操作杆104贯穿箱体301延伸至箱体301的外部。进一步地，在该实施例中，箱体301上还设置有显示屏304。
图14与本发明第三实施例提供的力反馈装置相对应的操作台 300，在此实施例中，力反馈装置和驱动电路设置在箱体301内，手柄101设置在箱体301的外部，第一操作杆105和第二操作杆106贯穿箱体301延伸至箱体301的外部。在本实施例中，手柄101可控制内窥镜800完成弯折或者转角的动作，第一操作杆105和第二操作杆 106可控制内窥镜800完成前进、后退或横滚的动作，实现内窥镜800 多自由度的运动。
本发明实施例提供的操作台，通过设置力反馈装置，减小了操作台的体积，提高了操作精度。同时，本发明实施例提供的操作台能够对内窥镜或操作器械在人体腔体内运动时的阻力进行对比，便于操作者对操作力进行修正，提高了内窥镜或操作器械在人体内运动时的精度。
如图15所示，本发明实施例还提供了一种内窥镜检查系统，包括内窥镜800和操作台300，操作台300与内窥镜800电性连接。
具体地，操作台300与内窥镜800电性连接，操作操作台300可控制内窥镜800在人体内实现前进、后退或旋转等动作。
进一步地，在本实施例中，内窥镜检查系统还包括动力机构500、显示机构600和图像处理机构700。
具体来说，操作台300通过动力机构500与内窥镜800连接，显示机构600与内窥镜800通讯连接，用于显示内窥镜800拍摄的图像，图像处理机构700与内窥镜800通讯连接，用于对拍摄的图像进行处理。具体地，操作台300的力反馈装置设置有角度传感器，角度传感器与驱动电路连接，驱动电路将获取的转动角度作为控制信号发送至动力机构500，使动力机构500驱动内窥镜800进行前进、后退或旋转动作。
进一步地，如图16所示，内窥镜800包括管道801、操作器械 802、线缆803、连接结构804、摄像头805和照明装置。具体来说，内窥镜800包括管道801，操作器械802设置在管道801内，操作器械802可经过管道801伸出管道801外，管道801的端部设置有摄像头805用于采集人体内的图像，照明装置也设置在管道801的端部，为摄像头805提供灯光。摄像头805获取的图像可通过线缆803传输至图像处理机构700。管道801具有可控的柔性部，通过连接结构804 与动力机构500连接，操作者操作操作台300，可将操作者的动作通过操作台300、动力机构500传递至柔性部，控制柔性部前进、后退或旋转，进而实现控制内窥镜800前进、后退或旋转。进一步地，动力机构500还与操作器械802连接，操作操作台300也可实现操作器械802的前进、后退或旋转。进一步地，操作者可在显示机构600上看到摄像头805获取到的人体内的信息。
本发明实施例提供的内窥镜检查系统，通过设置操作台，实现了内窥镜在人体内的多个自由度的运动，同时，提高了内窥镜的运动精度，提高了检查效率，降低了人体检查时的不适感。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种力反馈装置，其特征在于，包括：
多个运动机构，多个所述运动机构中的下级运动机构安装于上级运动机构的输出端或从动端，所述下级运动机构能够沿所述上级运动机构的输出端或从动端的运动自由度运行，多个所述运动机构用于为操作机构提供多个方向上的自由度；
所述操作机构，所述操作机构与末个运动机构的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，还包括多个位置传感器，所述位置传感器分别设置在每个所述运动机构。
3.根据权利要求2所述的力反馈装置，其特征在于，还包括多个力传感器，所述力传感器分别设置在所述末个运动机构或所述操作机构。
4.根据权利要求3所述的力反馈装置，其特征在于，所述操作机构包括：
连接杆和动力杆，所述连接杆与所述动力杆连接，所述动力杆与所述末个运动机构传动连接，其中，所述动力杆上设置有所述力传感器。
5.根据权利要求4所述的力反馈装置，其特征在于，多个所述运动机构包括第一传动机构和第二传动机构，所述第一传动机构包括：
第一电机和第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一电机连接；
所述第二传动机构包括：
第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；
第一安装座，所述第二齿轮设置在所述第一安装座的一侧，所述第二齿轮能够带动所述第一安装座转动，所述第一安装座与所述连接杆连接；
第二电机和第三齿轮，所述第三齿轮与所述第二电机连接，所述第三齿轮与所述动力杆传动连接，所述第三齿轮能够带动所述动力杆转动；
其中，所述第一安装座上设置有所述力传感器，所述第一电机和所述第二电机上设置有所述角度传感器。
6.根据权利要求2所述的力反馈装置，其特征在于，多个所述运动机构包括第三传动机构和直线移动机构，所述第三传动机构包括同步带传动组件；
所述直线移动机构包括：
第三电机，所述第三电机的输出端与所述操作机构连接；
第二安装座，所述第三电机安装于所述第二安装座，所述第二安装座与所述同步带传动组件的从动端连接，所述第二安装座能够在所述同步带传动组件的带动下做直线运动；
其中，所述力传感器设置在所述第二安装座和所述操作机构，所述角度传感器设置在所述同步带传动组件，或所述角度传感器设置在所述同步带传动组件与所述第三电机。
7.根据权利要求2所述的力反馈装置，其特征在于，还包括：
齿条；
多个所述运动机构包括：第四传动机构、第五传动机构、第六传动机构和转动机构，所述转动机构安装于所述第四传动机构的从动端，所述第六传动机构安装于所述第五传动机构的从动端，其中，所述第四传动机构和所述第五传动机构与所述齿条传动连接；
所述操作机构包括第一操作杆和第二操作杆，所述第一操作杆套设在所述第二操作杆的外部，所述转动机构和所述第六传动机构分别与所述第二操作杆和所述第一操作杆连接。
8.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述操作机构还包括触摸传感器，所述触摸传感器设置在所述操作机构上。
9.一种操作台，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的力反馈装置。
10.一种内窥镜检查系统，其特征在于，包括内窥镜和权利要求9所述的操作台，所述操作台与所述内窥镜电性连接。
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