CN118116267A - 一种多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，包括基座台、器械连接件及仿真练习器械，仿真练习器械通过器械连接件设置于基座台上，器械连接件包括万向球、环形架及限位压板，环形架配合连接于万向球的下半球部分，限位压板抵触于万向球的上半球部分，以使万向球限位于环形架中；仿真练习器械包括仿真手术钳，仿真手术钳包括钳杆以及连接钳杆的钳柄，钳杆穿插于万向球中；其中，环形架和限位压板上设有与万向球表面接触的第一力反馈装置和第二力反馈装置，万向球的内部设有第三力反馈装置。这种设计可以最大程度模拟实际手术中的操作方式，克服了现有方案中的练习设备受机械结构限制而导致器械活动范围有限的问题。

Description

一种多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置

技术领域

本发明涉及仿真手术训练设备技术领域，特别涉及一种多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置。

背景技术

与传统的开放手术相比，腹腔镜手术具有更小的创伤、更少的出血、更短的康复期和更小的手术疼痛等优点。由于这些显著的优势，腹腔镜手术已成为现代外科手术的主要方式之一。近年来，腹腔镜手术技术及其相关设备有了很大的发展，同时对腹腔镜手术医疗工作者的需求逐年增加，这就需要在短期内培训出更多合格的腔镜手术医疗工作者，针对这一状况，腹腔镜手术模拟系统应运而生。然而，目前市面上的腹腔镜手术模拟系统大多采用简单的串联结构，受机械结构限制，实际活动范围较小，限制了训练的自由度。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，以解决上述背景技术所提及的技术问题。

本发明提出一种多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，包括基座台、器械连接件及仿真练习器械，所述仿真练习器械通过所述器械连接件设置于所述基座台上，所述器械连接件包括万向球、环形架及限位压板，所述环形架配合连接于所述万向球的下半球部分，所述限位压板抵触于所述万向球的上半球部分，以使所述万向球限位于所述环形架中；

所述仿真练习器械包括仿真手术钳，所述仿真手术钳包括钳杆以及连接所述钳杆的钳柄，所述钳杆穿插于所述万向球中；

其中，所述环形架和所述限位压板上设有与所述万向球表面接触的第一力反馈装置和第二力反馈装置，所述第一力反馈装置和所述第二力反馈装置用于分别获取所述万向球在不同方向上的旋转角度参数，并根据所述旋转角度参数对所述万向球施加不同方向的对抗阻力，所述万向球的内部设有第三力反馈装置，所述第三力反馈装置用于获取所述钳杆的直线位移参数，并根据所述直线位移参数对所述钳杆施加对抗阻力。

进一步的，所述多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其中，所述基座台包括底板以及设于所述底板上的立柱，所述立柱上设有升降组件以及连接所述升降组件的伸缩组件，所述器械连接件固定连接所述伸缩组件，所述器械连接件能够在所述升降组件的驱使下沿着所述立柱升降，或在所述伸缩组件的驱使下沿着所述立柱的垂线方向伸缩。

进一步的，所述多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其中，所述第一力反馈装置包括第三电机、第一摩擦杆及第一角度传感器，所述第三电机固设于所述限位压板上，所述第一摩擦杆连接所述第三电机的输出轴，所述第一摩擦杆相对所述环形架水平设置并与所述万向球的上半球表面接触，所述第一角度传感器设于所述第三电机的内部并与所述第三电机的输出轴配合；

所述第二力反馈装置包括第四电机、第二摩擦杆及第二角度传感器，所述第四电机固设于所述环形架上，所述第二摩擦杆连接所述第四电机的输出轴，所述第二摩擦杆相对所述立柱倾斜设置并与所述万向球的下半球表面接触，所述第二角度传感器设于所述第四电机的内部并与所述第四电机的输出轴配合。

进一步的，所述多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其中，所述第三力反馈装置包括第五电机、第三摩擦杆及位移传感器，所述第五电机设置于所述万向球内，所述第三摩擦杆连接所述第五电机的输出轴并与所述钳杆接触，所述位移传感器设于所述万向球内并配合所述钳杆。

进一步的，所述多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其中，所述立柱并排设置有两个，两个所述立柱之间间隔形成有一空隙，所述升降组件包括滑动配合连接两个所述立柱的升降架，以及用于驱使所述升降架沿着所述立柱升降的第一驱动结构，所述升降架包括上横梁和下横梁以及连接两者的连接板，所述上横梁和所述下横梁滑动设于所述立柱上；所述第一驱动结构包括第一电机、第一齿轮及第一齿条，所述第一电机设于所述下横梁对应所述空隙的位置，所述第一齿轮设于所述第一电机的输出轴，所述第一齿条设于其中一个所述立柱位于所述空隙的一侧并与所述第一齿轮相互啮合。

进一步的，所述多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其中，所述伸缩组件包括滑动配合连接所述连接板的伸缩架，以及用于驱使所述伸缩架沿着所述连接板伸缩的第二驱动结构，所述伸缩架包括平行设置的两个伸缩杆，以及连接两个所述伸缩杆之间的第一滑杆，所述连接板上开设有第一直线滑槽，所述第一滑杆滑动配合所述第一直线滑槽设置，使得所述伸缩杆能够沿着所述第一直线滑槽来回滑动，两个所述伸缩杆的一端固接所述环形架、另一端通过一连接块固接所述限位压板；所述第二驱动结构包括第二电机、第二齿轮和第二齿条，所述第二电机固设于所述连接板上，所述第二齿轮设于所述第二电机的输出轴上，所述第二齿条设于所述伸缩杆上并与所述第二齿轮相互啮合。

进一步的，所述多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其中，所述限位压板的数量为两个，两个所述限位压板之间连接有第二滑杆，所述连接板上开设有第二直线滑槽，所述第二滑杆滑动配合所述第二直线滑槽设置，使得所述限位压板能够沿着所述第二直线滑槽来回滑动。

进一步的，所述多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其中，所述限位压板远离所述连接块的一端为弧面。

进一步的，所述多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其中，所述钳柄具有可开合的两个持握臂，两个所述持握臂之间设有弹簧阻尼器。

进一步的，所述多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其中，所述底板的底面转动连接有一转盘，所述转盘的周缘设有涡轮，所述底板上转动设有与所述涡轮配合的蜗杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、通过采用万向球连接钳杆，使得医务人员在操控钳杆时可以在多个方向上自由旋转，这种设计可以最大程度模拟实际手术中的操作方式，克服了现有方案中的练习设备受机械结构限制而导致器械活动范围有限的问题，为医务人员提供了更加逼真的训练体验。

2、万向球的外部配合连接第一力反馈装置和第二力反馈装置，以根据万向球在不同方向上的旋转角度对其施加不同方向的对抗阻力，万向球的内部设有配合钳杆的第三力反馈装置，以根据钳杆的伸缩距离对其施加对抗阻力，达到模拟真实手术场景的效果，进一步提升了仿真练习体验。

附图说明

图1为本发明中多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置的结构示意图；

图2为本发明中基座台的具体结构示意图；

图3为本发明中基座台的分解图；

图4为本发明中伸缩组件的具体结构示意图；

图5为本发明中器械连接件的具体结构示意图；

图6为本发明中仿真练习器械与第三力反馈装置的装配图；

图7为本发明中基座台的底面结构示意图；

主要元件符号说明：

10、基座台；20、器械连接件；30、仿真练习器械；11、底板；12、立柱；13、升降组件；14、伸缩组件；131、上横梁；132、下横梁；133、连接板；134、第一电机；135、第一齿轮；136、第一齿条；141、伸缩杆；142、第一滑杆；143、第一直线滑槽；144、第二电机；145、第二齿轮；146、第二齿条；21、环形架；22、万向球；23、限位压板；24、连接块；25、第二滑杆；26、第二直线滑槽；41、第三电机；42、第一摩擦杆；51、第四电机；52、第二摩擦杆；61、第五电机；62、第三摩擦杆；63、位移传感器；31、钳杆；32、钳柄；33、持握臂；34、弹簧阻尼器；71、转盘；72、涡轮；73、蜗杆；81、第一控制踏板；82、第二控制踏板。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图5，本发明中的多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，包括基座台10、器械连接件20及仿真练习器械30，所述仿真练习器械30通过所述器械连接件20设置于所述基座台10上，所述器械连接件20包括万向球22、环形架21及限位压板23，所述环形架21配合连接于所述万向球22的下半球部分，所述限位压板23抵触于所述万向球22的上半球部分，以使所述万向球22限位于所述环形架21中；

所述仿真练习器械30包括仿真手术钳，所述仿真手术钳包括钳杆31以及连接所述钳杆31的钳柄32，所述钳杆31穿插于所述万向球22中；

其中，所述环形架21和所述限位压板23上设有与所述万向球22表面接触的第一力反馈装置和第二力反馈装置，所述第一力反馈装置和所述第二力反馈装置用于分别获取所述万向球22在不同方向上的旋转角度参数，并根据所述旋转角度参数对所述万向球22施加不同方向的对抗阻力，所述万向球22的内部设有第三力反馈装置，所述第三力反馈装置用于获取所述钳杆31的直线位移参数，并根据所述直线位移参数对所述钳杆31施加对抗阻力。

通过采用万向球22连接钳杆31，使得医务人员在操控钳杆31时可以在多个方向上自由旋转，这种设计可以最大程度模拟实际手术中的操作方式，克服了现有方案中的练习设备受机械结构限制而导致器械活动范围有限的问题，为医务人员提供了更加逼真的训练体验。

需要说明的是，所述仿真练习器械30包括但不局限于仿真手术钳，本实施例仅示例而非限定，还可以是内窥镜等。

如图2和图3所示，所述基座台10包括底板11以及设于所述底板11上的立柱12，所述立柱12上设有升降组件13以及连接所述升降组件13的伸缩组件14，所述器械连接件20固定连接所述伸缩组件14，所述器械连接件20能够在所述升降组件13的驱使下沿着所述立柱12升降，或在所述伸缩组件14的驱使下沿着所述立柱12的垂线方向伸缩。

可以理解的，通过所述升降组件13和伸缩组件14能够实现器械连接件20在空间中位置的调整，可以根据不同的手术需求和手术部位的特点，对仿真手术钳的位置进行精确的调整，从而更好地模拟实际手术中的操作环境和要求。

具体的，参阅图3，所述立柱12并排设置有两个，两个所述立柱12之间间隔形成有一空隙，所述升降组件13包括滑动配合连接两个所述立柱12的升降架，以及用于驱使所述升降架沿着所述立柱12升降的第一驱动结构，所述升降架包括上横梁131和下横梁132以及连接两者的连接板133，所述上横梁131和所述下横梁132滑动设于所述立柱12上；所述第一驱动结构包括第一电机134、第一齿轮135及第一齿条136，所述第一电机134设于所述下横梁132对应所述空隙的位置，所述第一齿轮135设于所述第一电机134的输出轴，所述第一齿条136设于其中一个所述立柱12位于所述空隙的一侧并与所述第一齿轮135相互啮合。可以理解的，通过控制第一电机134正反转，使得第一齿轮135能够沿着第一齿条136向上或向下移动，从而在第一齿轮135和第一齿条136的相互配合作用下，升降架能够沿着立柱12上升或下降。

所述伸缩组件14包括滑动配合连接所述连接板133的伸缩架，以及用于驱使所述伸缩架沿着所述连接板133伸缩的第二驱动结构。如图3所示，本实施例中，所述连接板133的数量为两个，分别位于两个所述立柱12的左侧和右侧，对应着所述伸缩架的数量也为两个，每个所述伸缩架的末端对应设有一个器械连接件20，共两个器械连接件20，可以满足医务人员的双手操作练习。

具体的，如图3和图4所示，所述伸缩架包括平行设置的两个伸缩杆141，以及连接两个所述伸缩杆141之间的第一滑杆142，所述连接板133上开设有第一直线滑槽143，所述第一滑杆142滑动配合所述第一直线滑槽143设置，使得所述伸缩杆141能够沿着所述第一直线滑槽143来回滑动，两个所述伸缩杆141的一端固接所述环形架21、另一端通过一连接块24固接所述限位压板23；所述第二驱动结构包括第二电机144、第二齿轮145和第二齿条146，所述第二电机144固设于所述连接板133上，所述第二齿轮145设于所述第二电机144的输出轴上，所述第二齿条146设于所述伸缩杆141上并与所述第二齿轮145相互啮合。可以理解的，通过控制第二电机144正反转，使得第二齿轮145能够沿着第二齿条146向前或向后移动，从而在第二齿轮145和第二齿条146的相互配合作用下，伸缩架能够沿着连接板133向前或向后滑动。

如图4所示，所述限位压板23的数量为两个，两个所述限位压板23之间连接有第二滑杆25，所述连接板133上开设有第二直线滑槽26，所述第二滑杆25滑动配合所述第二直线滑槽26设置，使得所述限位压板23能够沿着所述第二直线滑槽26来回滑动。可以理解的，由于限位压板23与伸缩杆141的之间通过连接块24固接，因此限位压板23能够与伸缩杆141同步移动，从而确保限位压板23始终抵触于万向球22的表面，而第二滑杆25与第二直线滑槽26之间的配合则有效提升了限位压板23在滑动时的稳定性，可以有效减小限位压板23移动时的晃动和偏移，确保对万向球22的限位效果。

如图4所示，所述限位压板23远离所述连接块24的一端为弧面。该弧面的设计能够更好地适应万向球22的形状，确保限位压板23在限制万向球22旋转的同时，不会对其造成过大的摩擦或阻力。

进一步的，参阅图2和图3，所述底板11上并排设有第一控制踏板81和第二控制踏板82，所述第一控制踏板81用于控制所述第一电机134，所述第二控制踏板82用于控制所述第二电机144。具体的，所述第一控制踏板81和所述第二控制踏板82均为三相正反踏板，并且两者分别采用不同的颜色进行功能的区分，例如蓝色和黄色。在手术过程中，主刀医生可以将左脚放在蓝色踏板上，以便控制第一电机134调节环形架21的高度，同理，主刀医生可以将右脚放在黄色踏板上，以便控制第二电机144调节环形架21的前后伸缩距离。

需要说明的是，三相正反踏板在常态下处于水平状态，医生可通过前踏或后踏踏板，实现对电极正反转的控制。

如图4和图5所示，所述第一力反馈装置包括第三电机41、第一摩擦杆42及第一角度传感器(图未示)，所述第三电机41固设于所述限位压板23上，所述第一摩擦杆42连接所述第三电机41的输出轴，所述第一摩擦杆42相对所述环形架21水平设置并与所述万向球22的上半球表面接触，所述第一角度传感器设于所述第三电机41的内部并与所述第三电机41的输出轴配合；

所述第二力反馈装置包括第四电机51、第二摩擦杆52及第二角度传感器(图未示)，所述第四电机51固设于所述环形架21上，所述第二摩擦杆52连接所述第四电机51的输出轴，所述第二摩擦杆52相对所述立柱12倾斜设置并与所述万向球22的下半球表面接触，所述第二角度传感器设于所述第四电机51的内部并与所述第四电机51的输出轴配合。

上述第一角度传感器和第二角度传感器具体可以为编码器，但不局限于此，还可以是电位器或旋转变压器。

实际应用中，当万向球22向前或向后滚动时，所述第一摩擦杆42会同步转动，从而第一角度传感器能够实时获取万向球22角度的变化，并将获取到的旋转角度参数传输给控制器(图未示)，控制器根据第一角度传感器获取到的旋转角度参数，结合预设空间模型，计算出仿真练习器械30在空间中的位姿，然后，控制器根据计算出的位姿信息，控制第三电机41转动，使得第一摩擦杆42对万向球22施加相应的力反馈，这种力反馈机制能够模拟手术操作中的实际阻力，提供更加逼真的操作体验。

另外，第二力反馈装置的工作原理与第一力反馈装置的工作原理相同，唯一不同的是，第二力反馈装置的第二摩擦杆52用于获取万向球22在圆周方向上角度的变化。

综上，第一力反馈装置结合第二力反馈装置，能够模拟手术操作中全方位的力反馈效果，包括前后、旋转和侧向的阻力，从而提供更加真实和沉浸式的训练体验。另外，需要说明的是，第一力反馈装置和第二力反馈装置的数量可按需调整，两者具体可以万向球22的圆周方向间隔增设，本实施例仅示例而非限定。

需要说明的是，上述预设空间模型指的是通过测量不同的模拟手术标的样品构建的力学参数相对值数据库，这些力学参数信息可以被用来模拟人体腹腔内的操作环境。

如图6所示，所述第三力反馈装置包括第五电机61、第三摩擦杆62及位移传感器63，所述第五电机61设置于所述万向球22内，所述第三摩擦杆62连接所述第五电机61的输出轴并与所述钳杆31接触，所述位移传感器63设于所述万向球22内并配合所述钳杆31。具体的，所述位移传感器63为光栅传感器，其能够实时测量钳杆31的位移变化，并将获取到的直线位移参数传输给控制器，控制器根据光栅传感器获取到的直线位移参数，结合预设空间模型，计算出仿真练习器械30在空间中的位姿，然后，控制器根据计算出的位姿信息，控制第五电机61转动，使得第三摩擦杆62对钳杆31施加相应的力反馈。

进一步的，如图6所示，所述钳柄32具有可开合的两个持握臂33，两个所述持握臂33之间设有弹簧阻尼器34。另外，钳柄32上还设有接头，该接头用于外接线路，以给予弹簧阻尼器34相应的电子控制，同时还可用于数据的传输。可以理解的，该弹簧阻尼器34用于操作者在夹闭持握臂33的过程中施加一个对抗的反作用力，模拟运动时或手术时产生的阻力。其中，关于弹簧阻尼器34产生的阻力大小，是依据光栅传感器获取到的仿真手术钳在预设空间模型中的位置信息进行实时调节的，根据仿真手术钳在预设空间模型中的不同情况或不同位置分配不同的力值，使得模拟手术更逼近真实手感。

实际操作时，以仿真手术钳为例具有四个动作，具体如下：

动作一为直线伸缩动作，操作者直接对仿真手术钳做伸缩动作，钳杆31沿着万向球22轴向伸缩，期间，位移传感器63会实时对钳杆31的直线伸缩的移动量进行测量，然后根据测得的位移量控制对应的第五电机61动作施加力反馈。

动作二为前后推动动作，操作者直接对仿真手术钳向前或向后推动动作，期间，第一角度传感器会实时对仿真手术钳旋转移动量进行测量，然后根据测得的旋转移动量控制对应的第三电机41动作施加力反馈。

动作三为圆周转动动作，操作者直接推动仿真手术钳做圆周运动，期间，第二角度传感器会实时对仿真手术钳旋转移动量进行测量，然后根据测得的旋转移动量控制对应的第四电机51动作施加力反馈。

动作四为钳柄32的操作动作，操作者直接对两持握臂33进行夹闭，期间，位移传感器63会实时对钳杆31所在预设空间模型中的位姿进行测量，然后根据测得的位置信息控制对应的弹簧阻尼器34动作施加力反馈。

上述的动作一、动作二、动作三及动作四能够配合组成组合动作，例如在推进的同时斜向上操作仿真手术钳等，通过多个测量组件可以计算钳杆31末端的空间姿态和位置，并通过的空间姿态和位置控制对应的第三电机41、第四电机51、第五电机61及弹簧阻尼器34动作施加力反馈，以模拟受阻情况和碰触器官组织等产生反推力的情况。

进一步的，参阅图7，所述底板11的底面转动连接有一转盘71，所述转盘71的周缘设有涡轮72，所述底板11上转动设有与所述涡轮72配合的蜗杆73。实际应用中，医务人员可转动该蜗杆73，通过涡轮72与蜗杆73的配合，实现对底板11旋转角度的调节，进一步提升了仿真手术钳在空间中位置调整的自由度。

综上，本发明上述实施例当中的多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，通过采用万向球22连接钳杆31，使得医务人员在操控钳杆31时可以在多个方向上自由旋转，这种设计可以最大程度模拟实际手术中的操作方式，克服了现有方案中的练习设备受机械结构限制而导致器械活动范围有限的问题，为医务人员提供了更加逼真的训练体验。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其特征在于，包括基座台、器械连接件及仿真练习器械，所述仿真练习器械通过所述器械连接件设置于所述基座台上，所述器械连接件包括万向球、环形架及限位压板，所述环形架配合连接于所述万向球的下半球部分，所述限位压板抵触于所述万向球的上半球部分，以使所述万向球限位于所述环形架中；

所述仿真练习器械包括仿真手术钳，所述仿真手术钳包括钳杆以及连接所述钳杆的钳柄，所述钳杆穿插于所述万向球中；

其中，所述环形架和所述限位压板上设有与所述万向球表面接触的第一力反馈装置和第二力反馈装置，所述第一力反馈装置和所述第二力反馈装置用于分别获取所述万向球在不同方向上的旋转角度参数，并根据所述旋转角度参数对所述万向球施加不同方向的对抗阻力，所述万向球的内部设有第三力反馈装置，所述第三力反馈装置用于获取所述钳杆的直线位移参数，并根据所述直线位移参数对所述钳杆施加对抗阻力。

2.根据权利要求1所述的多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其特征在于，所述基座台包括底板以及设于所述底板上的立柱，所述立柱上设有升降组件以及连接所述升降组件的伸缩组件，所述器械连接件固定连接所述伸缩组件，所述器械连接件能够在所述升降组件的驱使下沿着所述立柱升降，或在所述伸缩组件的驱使下沿着所述立柱的垂线方向伸缩。

3.根据权利要求2所述的多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其特征在于，所述第一力反馈装置包括第三电机、第一摩擦杆及第一角度传感器，所述第三电机固设于所述限位压板上，所述第一摩擦杆连接所述第三电机的输出轴，所述第一摩擦杆相对所述环形架水平设置并与所述万向球的上半球表面接触，所述第一角度传感器设于所述第三电机的内部并与所述第三电机的输出轴配合；

所述第二力反馈装置包括第四电机、第二摩擦杆及第二角度传感器，所述第四电机固设于所述环形架上，所述第二摩擦杆连接所述第四电机的输出轴，所述第二摩擦杆相对所述立柱倾斜设置并与所述万向球的下半球表面接触，所述第二角度传感器设于所述第四电机的内部并与所述第四电机的输出轴配合。

4.根据权利要求1所述的多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其特征在于，所述第三力反馈装置包括第五电机、第三摩擦杆及位移传感器，所述第五电机设置于所述万向球内，所述第三摩擦杆连接所述第五电机的输出轴并与所述钳杆接触，所述位移传感器设于所述万向球内并配合所述钳杆。

5.根据权利要求2所述的多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其特征在于，所述立柱并排设置有两个，两个所述立柱之间间隔形成有一空隙，所述升降组件包括滑动配合连接两个所述立柱的升降架，以及用于驱使所述升降架沿着所述立柱升降的第一驱动结构，所述升降架包括上横梁和下横梁以及连接两者的连接板，所述上横梁和所述下横梁滑动设于所述立柱上；所述第一驱动结构包括第一电机、第一齿轮及第一齿条，所述第一电机设于所述下横梁对应所述空隙的位置，所述第一齿轮设于所述第一电机的输出轴，所述第一齿条设于其中一个所述立柱位于所述空隙的一侧并与所述第一齿轮相互啮合。

6.根据权利要求5所述的多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其特征在于，所述伸缩组件包括滑动配合连接所述连接板的伸缩架，以及用于驱使所述伸缩架沿着所述连接板伸缩的第二驱动结构，所述伸缩架包括平行设置的两个伸缩杆，以及连接两个所述伸缩杆之间的第一滑杆，所述连接板上开设有第一直线滑槽，所述第一滑杆滑动配合所述第一直线滑槽设置，使得所述伸缩杆能够沿着所述第一直线滑槽来回滑动，两个所述伸缩杆的一端固接所述环形架、另一端通过一连接块固接所述限位压板；所述第二驱动结构包括第二电机、第二齿轮和第二齿条，所述第二电机固设于所述连接板上，所述第二齿轮设于所述第二电机的输出轴上，所述第二齿条设于所述伸缩杆上并与所述第二齿轮相互啮合。

7.根据权利要求6所述的多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其特征在于，所述限位压板的数量为两个，两个所述限位压板之间连接有第二滑杆，所述连接板上开设有第二直线滑槽，所述第二滑杆滑动配合所述第二直线滑槽设置，使得所述限位压板能够沿着所述第二直线滑槽来回滑动。

8.根据权利要求6所述的多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其特征在于，所述限位压板远离所述连接块的一端为弧面。

9.根据权利要求1所述的多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其特征在于，所述钳柄具有可开合的两个持握臂，两个所述持握臂之间设有弹簧阻尼器。

10.根据权利要求2所述的多自由度腹腔镜手术模拟力反馈装置，其特征在于，所述底板的底面转动连接有一转盘，所述转盘的周缘设有涡轮，所述底板上转动设有与所述涡轮配合的蜗杆。