本發(fā)明屬于廢物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種六自由度力反饋手術(shù)訓(xùn)練的裝置。

背景技術(shù)：

目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成熟的力反饋手術(shù)訓(xùn)練裝置產(chǎn)品的推出，并且主要是一些具有雄厚機(jī)器人知識(shí)基礎(chǔ)的高校最先投入精力研發(fā)。

例如哈爾濱工業(yè)大學(xué)2014年設(shè)計(jì)的串聯(lián)觸覺(jué)反饋裝置，這是一款可用于微創(chuàng)手術(shù)的8自由度力反饋主操作手。該主手包括手臂機(jī)構(gòu)，手腕機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)。手臂機(jī)構(gòu)能夠提供3自由度的位置輸出以及力反饋功能，手腕機(jī)構(gòu)具有一個(gè)冗余自由度，能夠提供3自由度的姿態(tài)輸出。

上述中，的串聯(lián)觸覺(jué)反饋裝置多為串聯(lián)機(jī)構(gòu)，并且沒(méi)有帶力傳感器與計(jì)算機(jī)組成閉環(huán)系統(tǒng)，操作慣性大，占用空間過(guò)大，力反饋不真實(shí)，難以模擬真實(shí)的手術(shù)情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種六自由度力反饋手術(shù)訓(xùn)練的裝置,能接收三個(gè)方向的平移和三個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)信息，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，并能接收計(jì)算機(jī)傳輸回來(lái)的反饋力信息，產(chǎn)生三個(gè)平移方向的反饋力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種六自由度力反饋手術(shù)訓(xùn)練的裝置，包括左手裝置和右手裝置以及導(dǎo)軌，左手裝置和右手裝置為對(duì)立相同的結(jié)構(gòu)，所述左手裝置和右手裝置包括底座機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)、操作桿機(jī)構(gòu)，所述左手裝置還包括手柄，所述右手裝置還包括夾子機(jī)構(gòu)，底座機(jī)構(gòu)包括底板、第一側(cè)板、第二側(cè)板、第一底板固定塊、第二底板固定塊、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)、連接盤(pán)、第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器、第三聯(lián)軸器；所述連桿機(jī)構(gòu)包括三個(gè)一級(jí)a連桿、一級(jí)b連桿、一級(jí)c連桿、a連接塊、b連接塊、c連接塊、d連接塊、e連接塊、f連接塊、二級(jí)a連桿、二級(jí)b連桿、二級(jí)c連桿、三維力傳感器；萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)包括外框主體、外框連接件、內(nèi)框主體、內(nèi)框連接件、內(nèi)外框連接軸、第一電位器、第二電位器、內(nèi)框封閉件；操作桿機(jī)構(gòu)包括桿頭、桿中間塊、桿連接套、電位器、桿固定塊、桿連接塊、桿柄、桿連接軸；夾子機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、夾子下部、夾子夾緊塊、夾子連接塊、夾子中間塊和夾子上部，所述底座機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)類delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)，整個(gè)機(jī)構(gòu)是一個(gè)混聯(lián)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述底板的左右兩側(cè)面分別與第一側(cè)板和第二側(cè)板的側(cè)面通過(guò)螺釘進(jìn)行固定連接；第一底板固定塊、第二底板固定塊的底面通過(guò)螺釘與底板的頂面進(jìn)行固定連接；底板的底面與豎直放置的第一電機(jī)和第二電機(jī)通過(guò)螺釘進(jìn)行固定連接，這樣就使得豎直放置的第一電機(jī)和第二電機(jī)固定在底板底面處；橫向放置的第三電機(jī)穿過(guò)第二側(cè)板的圓孔與連接盤(pán)通過(guò)螺釘進(jìn)行固定連接，同時(shí)連接盤(pán)與第二側(cè)板的左側(cè)面通過(guò)螺釘進(jìn)行固定連接，這樣就使得橫向放置的第三電機(jī)能夠固定在第二側(cè)板上；第一側(cè)板、第二側(cè)板側(cè)面底部有一個(gè)螺紋孔，用來(lái)與滑軌通過(guò)螺釘連接固定。

優(yōu)選的，所述第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器、第三聯(lián)軸器的一端的中心孔與第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)的軸通過(guò)緊定螺釘或鍵槽周向固定在一起，并通過(guò)緊定螺釘防止第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器和第三聯(lián)軸器軸向竄動(dòng)；三個(gè)一級(jí)a連桿、一級(jí)b連桿和一級(jí)c連桿一端的螺紋孔與第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器、第三聯(lián)軸器另一端的側(cè)孔通過(guò)螺釘進(jìn)行固定連接，這樣一級(jí)a連桿、一級(jí)b連桿和一級(jí)c連桿的旋轉(zhuǎn)角位移就能傳遞給第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器和第三聯(lián)軸器，其第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器和第三聯(lián)軸器進(jìn)而將角位移傳遞給第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)，其第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)上的增量式編碼器將角位移轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)傳遞給虛擬手術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，其虛擬手術(shù)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算后得到相應(yīng)的反饋力數(shù)據(jù)，然后將反饋力數(shù)據(jù)傳遞給電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的反饋力矩，操作者因此能感受到反饋力而獲得更真實(shí)的操作體驗(yàn)。

優(yōu)選的，所述一級(jí)a連桿、一級(jí)b連桿和一級(jí)c連桿的一端均設(shè)有側(cè)孔，所述a連接塊、b連接塊、c連接塊、d連接塊、e連接塊和f連接塊上均設(shè)有兩個(gè)通孔所述二級(jí)a連桿、二級(jí)b連桿和二級(jí)c連桿的兩端也均設(shè)有側(cè)孔，三維力傳感器三個(gè)底部伸出端設(shè)有孔，側(cè)孔、兩個(gè)通孔和孔均裝有軸承，且側(cè)孔、兩個(gè)通孔和圓孔與軸承的外圈過(guò)盈配合；軸承之間的連接使用細(xì)小的軸與軸承的內(nèi)圈過(guò)盈配合；一級(jí)a連桿、一級(jí)b連桿和一級(jí)c連桿一端的軸承與a連接塊、b連接塊、c連接塊其中一個(gè)孔內(nèi)的軸承進(jìn)行連接；a連接塊、b連接塊、c連接塊的另一個(gè)孔內(nèi)的軸承與二級(jí)a連桿、二級(jí)b連桿和二級(jí)c連桿一端的軸承進(jìn)行連接；所述二級(jí)a連桿、二級(jí)b連桿和二級(jí)c連桿另一端的軸承與d連接塊、e連接塊和f連接塊的一端的軸承進(jìn)行連接；d連接塊、e連接塊和f連接塊另一端的軸承與三維力傳感器的伸出端內(nèi)的軸承連接。

優(yōu)選的，所述三維力傳感器設(shè)有三個(gè)方向的平動(dòng)自由度，其三維力傳感器的平動(dòng)位移能夠通過(guò)二級(jí)a連桿、二級(jí)b連桿、二級(jí)c連桿、一級(jí)a連桿、一級(jí)b連桿和一級(jí)c連桿轉(zhuǎn)化成角位移傳遞給電機(jī)；三維力傳感器可以獲得實(shí)際受力數(shù)據(jù)，然后通過(guò)信號(hào)采集卡傳遞給虛擬手術(shù)系統(tǒng)，虛擬手術(shù)系統(tǒng)通過(guò)理論預(yù)設(shè)定的計(jì)算力與現(xiàn)實(shí)力的誤差，自動(dòng)計(jì)算出附加的補(bǔ)償力，然后傳遞給第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)產(chǎn)生附加的補(bǔ)償力補(bǔ)償?shù)粞b置的重力和慣性力。

優(yōu)選的，所述外框主體與外框連接件通過(guò)螺釘固定構(gòu)成外框，內(nèi)框主體與內(nèi)框連接件通過(guò)螺釘固定構(gòu)成內(nèi)框；外框連接件的中間孔與內(nèi)框主體部分下方側(cè)孔均裝有軸承，并且軸承的外圈與孔過(guò)盈配合，內(nèi)外框連接軸與軸承的內(nèi)圈過(guò)盈配合，使得內(nèi)外框在下方得到鉸接；豎直放置的第一電位器的軸穿過(guò)外框主體的通孔，第一電位器外殼通過(guò)六角螺帽與外框主體固定；豎直放置的電位器的軸還穿過(guò)內(nèi)框主體的上側(cè)孔，并且與內(nèi)框封閉件的一字型凸出相契合，并且內(nèi)框封閉件通過(guò)螺釘與內(nèi)框主體固定，從而內(nèi)外框在上方得到鉸接；因此，內(nèi)框的水平面旋轉(zhuǎn)角位移就能傳遞到電位器中，電位器把角位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳到虛擬手術(shù)系統(tǒng)中。

優(yōu)選的，所述桿頭與桿中間塊的底部通過(guò)螺紋固定，所述桿中間塊的頂部與桿連接套的底部通過(guò)螺釘固定；電位器的軸穿過(guò)桿固定塊的通孔，并且通過(guò)六角螺帽使得電位器的外殼與桿固定塊固定；桿固定塊與桿連接套的中間側(cè)孔通過(guò)螺釘固定；桿連接塊的中間通孔內(nèi)裝有軸承，并且軸承的外圈與孔過(guò)盈配合，桿柄的上端穿過(guò)軸承的內(nèi)圈，與軸承內(nèi)圈間隙配合，桿連接塊與桿連接套的上端側(cè)孔通過(guò)螺釘固定；桿柄的下端的一字型凸出與電位器相契合，從而桿柄的自轉(zhuǎn)角位移就能傳遞到電位器中，電位器把角位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳到虛擬手術(shù)系統(tǒng)中。

優(yōu)選的，所述桿中間塊的左側(cè)面與桿連接軸的右側(cè)面通過(guò)螺釘固定，內(nèi)框連接件的中間孔內(nèi)裝有軸承，并且軸承的外圈與孔過(guò)盈配合；桿連接軸的左端與軸承的內(nèi)圈過(guò)盈配合，這樣萬(wàn)向節(jié)內(nèi)框與桿在左方得到鉸接；橫向放置的第二電位器的軸依次穿過(guò)內(nèi)框主體的右側(cè)通孔和桿中間塊的中間通孔，第二電位器的外殼與內(nèi)框主體通過(guò)六角螺帽固定，第二電位器的軸與桿連接軸右端的一字型凸出相契合，從而操作桿的豎直平面的角位移就能傳遞到第二電位器中；第二電位器把角位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳到虛擬手術(shù)系統(tǒng)中；所述電機(jī)被夾在夾子下部與夾子夾緊塊的圓弧凹陷之間，夾子下部與夾子夾緊塊通過(guò)螺栓六角螺帽夾緊電機(jī)外殼；夾子連接塊的一端的小通孔與電機(jī)軸通過(guò)緊定螺釘或者鍵槽連接周向固定，并通過(guò)緊定螺釘防止夾子連接塊的軸向竄動(dòng)；夾子中間塊的一端與夾子連接塊的另一端通過(guò)螺釘固定，夾子中間塊的另一端與夾子上部分通過(guò)螺釘固定；夾子上部的角位移就能傳遞給電機(jī)，電機(jī)上的增量式編碼器將角位移轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)傳遞給虛擬手術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，虛擬手術(shù)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算后得到相應(yīng)的反饋力數(shù)據(jù)，然后將反饋力數(shù)據(jù)傳遞給電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的反饋力矩，操作者因此能感受到反饋力而獲得更真實(shí)的操作體驗(yàn)。

優(yōu)選的，所述夾子下部的底端可與桿柄上端的凹槽契合，并通過(guò)螺釘固定；而裝置左邊部分手柄可與桿柄的上端通過(guò)螺釘固定；所述外框主體的下方側(cè)面可與三維力傳感器的頂面通過(guò)螺釘固定；操作桿就能把平動(dòng)的位移傳給三維力傳感器，進(jìn)而傳遞給電機(jī)。所述右手裝置可以更換刀具，當(dāng)此裝置右手裝置需要用刀具時(shí)，夾子下部、夾子上部、夾緊塊、夾子連接塊、中間塊以及電機(jī)部分可以拆下，將需更換的刀具放入桿柄的凹槽處，通過(guò)螺釘擰緊固定，該右手裝置模擬的是手術(shù)刀的操作。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)軌起到整體的固定作用，左手裝置和右手裝置兩個(gè)機(jī)構(gòu)可通過(guò)導(dǎo)軌中的凹槽左右調(diào)整位置，并可通過(guò)螺釘穿過(guò)導(dǎo)軌側(cè)面的孔與左手裝置和右手裝置的側(cè)板底部螺紋孔進(jìn)行螺紋連接固定。

本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提出的一種六自由度力反饋手術(shù)訓(xùn)練的裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能根據(jù)使用者不同及其不同的操作習(xí)慣，靈活調(diào)整手術(shù)刀和內(nèi)窺鏡的位置和角度，同時(shí)還可以通過(guò)電機(jī)感受到一種反饋力，給人一種更加逼真的效果，可以達(dá)到逼真模擬內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)的效果，另外，此裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作和維修。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明專利右手部分底座及連桿部分爆炸圖；

圖2為本發(fā)明專利右手部分底座及連桿部分裝配圖；

圖3為本發(fā)明專利萬(wàn)向節(jié)及操作桿部分爆炸圖；

圖4為本發(fā)明專利萬(wàn)向節(jié)及操作桿部分裝配圖；

圖5為本發(fā)明專利夾子爆炸圖；

圖6為本發(fā)明專利夾子裝配圖；

圖7為本發(fā)明左右手的三維力傳感器、萬(wàn)向節(jié)、操作桿分別與手柄和夾子構(gòu)成的裝配體圖；

圖8為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了如圖1-8所示的一種六自由度力反饋手術(shù)訓(xùn)練的裝置，包括左手裝置和右手裝置以及導(dǎo)軌49，左手裝置和右手裝置為對(duì)立相同的結(jié)構(gòu)，所述左手裝置和右手裝置包括底座機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)、操作桿機(jī)構(gòu)，所述左手裝置還包括手柄48，所述右手裝置還包括夾子機(jī)構(gòu)，底座機(jī)構(gòu)包括底板1、第一側(cè)板2、第二側(cè)板3、第一底板固定塊4、第二底板固定塊5、第一電機(jī)6、第二電機(jī)7、第三電機(jī)8、連接盤(pán)9、第一聯(lián)軸器10、第二聯(lián)軸器11、第三聯(lián)軸器12；所述連桿機(jī)構(gòu)包括三個(gè)一級(jí)a連桿13、一級(jí)b連桿14、一級(jí)c連桿15、a連接塊16、b連接塊17、c連接塊18、d連接塊19、e連接塊20、f連接塊21、二級(jí)a連桿22、二級(jí)b連桿23、二級(jí)c連桿24、三維力傳感器25；萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)包括外框主體26、外框連接件27、內(nèi)框主體28、內(nèi)框連接件29、內(nèi)外框連接軸30、第一電位器31、第二電位器41、內(nèi)框封閉件32；操作桿機(jī)構(gòu)包括桿頭33、桿中間塊34、桿連接套35、電位器36、桿固定塊37、桿連接塊38、桿柄39、桿連接軸40；夾子機(jī)構(gòu)包括電機(jī)42、夾子下部43、夾子夾緊塊44、夾子連接塊45、夾子中間塊46和夾子上部47，所述底座機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)類delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)，整個(gè)機(jī)構(gòu)是一個(gè)混聯(lián)機(jī)構(gòu)。

所述底板1的左右兩側(cè)面分別與第一側(cè)板2和第二側(cè)板3的側(cè)面通過(guò)螺釘進(jìn)行固定連接；第一底板固定塊4、第二底板固定塊5的底面通過(guò)螺釘與底板1的頂面進(jìn)行固定連接；底板1的底面與豎直放置的第一電機(jī)6和第二電機(jī)7通過(guò)螺釘進(jìn)行固定連接，這樣就使得豎直放置的第一電機(jī)6和第二電機(jī)7固定在底板1底面處；橫向放置的第三電機(jī)8穿過(guò)第二側(cè)板3的圓孔與連接盤(pán)9通過(guò)螺釘進(jìn)行固定連接，同時(shí)連接盤(pán)9與第二側(cè)板3的左側(cè)面通過(guò)螺釘進(jìn)行固定連接，這樣就使得橫向放置的第三電機(jī)8能夠固定在第二側(cè)板3上；第一側(cè)板2、第二側(cè)板3側(cè)面底部有一個(gè)螺紋孔，用來(lái)與滑軌49通過(guò)螺釘連接固定。

所述第一聯(lián)軸器10、第二聯(lián)軸器11、第三聯(lián)軸器12的一端的中心孔與第一電機(jī)6、第二電機(jī)7和第三電機(jī)8的軸通過(guò)緊定螺釘或鍵槽周向固定在一起，并通過(guò)緊定螺釘防止第一聯(lián)軸器10、第二聯(lián)軸器11和第三聯(lián)軸器12軸向竄動(dòng)；三個(gè)一級(jí)a連桿13、一級(jí)b連桿14和一級(jí)c連桿15一端的螺紋孔與第一聯(lián)軸器10、第二聯(lián)軸器11、第三聯(lián)軸器12另一端的側(cè)孔通過(guò)螺釘進(jìn)行固定連接，這樣一級(jí)a連桿13、一級(jí)b連桿14和一級(jí)c連桿15的旋轉(zhuǎn)角位移就能傳遞給第一聯(lián)軸器10、第二聯(lián)軸器11和第三聯(lián)軸器12，其第一聯(lián)軸器10、第二聯(lián)軸器11和第三聯(lián)軸器12進(jìn)而將角位移傳遞給第一電機(jī)6、第二電機(jī)7和第三電機(jī)8，其第一電機(jī)6、第二電機(jī)7和第三電機(jī)8上的增量式編碼器將角位移轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)傳遞給虛擬手術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，其虛擬手術(shù)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算后得到相應(yīng)的反饋力數(shù)據(jù)，然后將反饋力數(shù)據(jù)傳遞給電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的反饋力矩，操作者因此能感受到反饋力而獲得更真實(shí)的操作體驗(yàn)。

所述一級(jí)a連桿13、一級(jí)b連桿14和一級(jí)c連桿15的一端均設(shè)有側(cè)孔，所述a連接塊16、b連接塊17、c連接塊18、d連接塊19、e連接塊20和f連接塊21上均設(shè)有兩個(gè)通孔所述二級(jí)a連桿22、二級(jí)b連桿23和二級(jí)c連桿24的兩端也均設(shè)有側(cè)孔，三維力傳感器25三個(gè)底部伸出端設(shè)有孔，側(cè)孔、兩個(gè)通孔和孔均裝有軸承，且側(cè)孔、兩個(gè)通孔和圓孔與軸承的外圈過(guò)盈配合；軸承之間的連接使用細(xì)小的軸與軸承的內(nèi)圈過(guò)盈配合；一級(jí)a連桿13、一級(jí)b連桿14和一級(jí)c連桿15一端的軸承與a連接塊16、b連接塊17、c連接塊18其中一個(gè)孔內(nèi)的軸承進(jìn)行連接；a連接塊16、b連接塊17、c連接塊18的另一個(gè)孔內(nèi)的軸承與二級(jí)a連桿22、二級(jí)b連桿23和二級(jí)c連桿24一端的軸承進(jìn)行連接；所述二級(jí)a連桿22、二級(jí)b連桿23和二級(jí)c連桿24另一端的軸承與d連接塊19、e連接塊20和f連接塊21的一端的軸承進(jìn)行連接；d連接塊19、e連接塊20和f連接塊21另一端的軸承與三維力傳感器25的伸出端內(nèi)的軸承連接。

所述三維力傳感器25就有三個(gè)方向的平動(dòng)自由度，其三維力傳感器25的平動(dòng)位移能夠通過(guò)二級(jí)a連桿22、二級(jí)b連桿23、二級(jí)c連桿24、一級(jí)a連桿13、一級(jí)b連桿14和一級(jí)c連桿15轉(zhuǎn)化成角位移傳遞給電機(jī)；三維力傳感器25可以獲得實(shí)際受力數(shù)據(jù)，然后通過(guò)信號(hào)采集卡傳遞給虛擬手術(shù)系統(tǒng)，虛擬手術(shù)系統(tǒng)通過(guò)理論計(jì)算力與現(xiàn)實(shí)力的誤差，自動(dòng)計(jì)算出附加的補(bǔ)償力，然后傳遞給第一電機(jī)6、第二電機(jī)7、第三電機(jī)8的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)6、第二電機(jī)7、第三電機(jī)8產(chǎn)生附加的補(bǔ)償力補(bǔ)償?shù)粞b置的重力和慣性力。

所述外框主體26與外框連接件27通過(guò)螺釘固定構(gòu)成外框，內(nèi)框主體28與內(nèi)框連接件29通過(guò)螺釘固定構(gòu)成內(nèi)框；外框連接件26的中間孔與內(nèi)框主體部分28下方側(cè)孔均裝有軸承，并且軸承的外圈與孔過(guò)盈配合，內(nèi)外框連接軸30與軸承的內(nèi)圈過(guò)盈配合，使得內(nèi)外框在下方得到鉸接；豎直放置的第一電位器31的軸穿過(guò)外框主體26的通孔，第一電位器31外殼通過(guò)六角螺帽與外框主體26固定；豎直放置的電位器31的軸還穿過(guò)內(nèi)框主體28的上側(cè)孔，并且與內(nèi)框封閉件32的一字型凸出相契合，并且內(nèi)框封閉件32通過(guò)螺釘與內(nèi)框主體28固定，從而內(nèi)外框在上方得到鉸接；因此，內(nèi)框的水平面旋轉(zhuǎn)角位移就能傳遞到電位器31中，電位器31把角位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳到虛擬手術(shù)系統(tǒng)中。

所述桿頭33與桿中間塊34的底部通過(guò)螺紋固定，所述桿中間塊34的頂部與桿連接套35的底部通過(guò)螺釘固定；電位器36的軸穿過(guò)桿固定塊37的通孔，并且通過(guò)六角螺帽使得電位器36的外殼與桿固定塊37固定；桿固定塊37與桿連接套35的中間側(cè)孔通過(guò)螺釘固定；桿連接塊38的中間通孔內(nèi)裝有軸承，并且軸承的外圈與孔過(guò)盈配合，桿柄39的上端穿過(guò)軸承的內(nèi)圈，與軸承內(nèi)圈間隙配合，桿連接塊38與桿連接套35的上端側(cè)孔通過(guò)螺釘固定；桿柄39的下端的一字型凸出與電位器36相契合，從而桿柄39的自轉(zhuǎn)角位移就能傳遞到電位器36中，電位器36把角位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳到虛擬手術(shù)系統(tǒng)中。

所述桿中間塊34的左側(cè)面與桿連接軸40的右側(cè)面通過(guò)螺釘固定，內(nèi)框連接件29的中間孔內(nèi)裝有軸承，并且軸承的外圈與孔過(guò)盈配合；桿連接軸40的左端與軸承的內(nèi)圈過(guò)盈配合，這樣萬(wàn)向節(jié)內(nèi)框與桿在左方得到鉸接；橫向放置的第二電位器41的軸依次穿過(guò)內(nèi)框主體28的右側(cè)通孔和桿中間塊34的中間通孔，第二電位器41的外殼與內(nèi)框主體28通過(guò)六角螺帽固定，第二電位器41的軸與桿連接軸40右端的一字型凸出相契合，從而操作桿的豎直平面的角位移就能傳遞到第二電位器41中；第二電位器41把角位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳到虛擬手術(shù)系統(tǒng)中；所述電機(jī)42被夾在夾子下部43與夾子夾緊塊44的圓弧凹陷之間，夾子下部43與夾子夾緊塊44通過(guò)螺栓六角螺帽夾緊電機(jī)42外殼；夾子連接塊45的一端的小通孔與電機(jī)42軸通過(guò)緊定螺釘或者鍵槽連接周向固定，并通過(guò)緊定螺釘防止夾子連接塊45的軸向竄動(dòng)；夾子中間塊46的一端與夾子連接塊45的另一端通過(guò)螺釘固定，夾子中間塊46的另一端與夾子上部分47通過(guò)螺釘固定；夾子上部47的角位移就能傳遞給電機(jī)42，電機(jī)42上的增量式編碼器將角位移轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)傳遞給虛擬手術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，虛擬手術(shù)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算后得到相應(yīng)的反饋力數(shù)據(jù)，然后將反饋力數(shù)據(jù)傳遞給電機(jī)42的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)42產(chǎn)生相應(yīng)的反饋力矩，操作者因此能感受到反饋力而獲得更真實(shí)的操作體驗(yàn)。

所述夾子下部43的底端可與桿柄39上端的凹槽契合，并通過(guò)螺釘固定；而裝置左邊部分手柄48可與桿柄39的上端通過(guò)螺釘固定；所述外框主體26的下方側(cè)面可與三維力傳感器25的頂面通過(guò)螺釘固定；操作桿就能把平動(dòng)的位移傳給三維力傳感器25，進(jìn)而傳遞給電機(jī)。所述右手裝置可以更換刀具，當(dāng)此裝置右手裝置需要用刀具時(shí)，夾子下部43、夾子上部47、夾緊塊44、夾子連接塊45、中間塊46以及電機(jī)42部分可以拆下，將需更換的刀具放入桿柄39的凹槽處，通過(guò)螺釘擰緊固定，該右手裝置模擬的是手術(shù)刀的操作。

所述導(dǎo)軌49起到整體的固定作用，左手裝置和右手裝置兩個(gè)機(jī)構(gòu)可通過(guò)導(dǎo)軌中的凹槽左右調(diào)整位置，并可通過(guò)螺釘穿過(guò)導(dǎo)軌49側(cè)面的孔與左手裝置和右手裝置的側(cè)板底部螺紋孔進(jìn)行螺紋連接固定。

如圖1所示，三維力傳感器25依次通過(guò)d連接塊19、e連接塊20、f連接塊21、二級(jí)a連桿22、二級(jí)b連桿23、二級(jí)c連桿24、a連接塊16、b連接塊17、c連接塊18、一級(jí)a連桿13、一級(jí)b連桿14、一級(jí)c連桿15、第一聯(lián)軸器10、第二聯(lián)軸器11、第三聯(lián)軸器12把三個(gè)方向的平動(dòng)位移傳給第一電機(jī)6、第二電機(jī)7、第三電機(jī)8，第一電機(jī)6、第二電機(jī)7、第三電機(jī)8因此通過(guò)計(jì)算機(jī)給出相應(yīng)的反饋力矩。

如圖2所示，三維力傳感器25可以在允許的工作空間內(nèi)在三個(gè)方向上自由平動(dòng)，當(dāng)裝置在閑置不操作的情況下，可以把三維力傳感器25放置在底板第一底板固定塊4、第二底板固定塊5上卡位，以得到合理的起始位置。

如圖3所示，桿柄39的自轉(zhuǎn)可直接傳遞到電位器36中，桿柄39在豎直方向的旋轉(zhuǎn)可通過(guò)桿連接塊38、桿固定塊37、桿連接套35、桿連接軸40傳遞到第二電位器41中，桿柄39水平方向的旋轉(zhuǎn)可再通過(guò)內(nèi)框連接件29、內(nèi)框主體28、內(nèi)框封閉件32傳遞到第一電位器31中，第一電位器31、電位器36以及第二電位器41把角位移信息傳遞到計(jì)算機(jī)中。

如圖6所示，夾子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可通過(guò)夾子上部47、夾子中間塊46、夾子連接塊45傳遞到電機(jī)中，電機(jī)通過(guò)計(jì)算機(jī)給出相應(yīng)的反饋力矩。

如圖7所示，裝置右邊部分夾子下部分43的底端可與桿柄39上端的凹槽契合，并通過(guò)螺釘固定。而裝置左邊部分手柄48可與桿柄39的上端通過(guò)螺釘固定。外框主體26的下方側(cè)面可與三維力傳感器25的頂面通過(guò)螺釘固定；這樣，操作桿就能把平動(dòng)的位移傳給三維力傳感器25，進(jìn)而傳遞給電機(jī)。

如圖8所示，所述整個(gè)機(jī)構(gòu)左手部分和右手部分除去手柄48和夾子部分是對(duì)稱的。導(dǎo)軌49起到整體的固定作用，左手裝置和右手裝置兩個(gè)機(jī)構(gòu)可通過(guò)導(dǎo)軌中的凹槽左右調(diào)整位置，并可通過(guò)螺釘穿過(guò)導(dǎo)軌側(cè)面的孔與左右手機(jī)構(gòu)的側(cè)板底部螺紋孔進(jìn)行螺紋連接固定。

本發(fā)明專利的工作原理如下：本裝置含有六個(gè)空間自由度，①三維力傳感器25在豎直方向上的上下移動(dòng)，②三維力傳感器25在水平面上的左右移動(dòng)，③三維力傳感器25在水平面上的前后移動(dòng)，④桿柄39在水平面上的轉(zhuǎn)動(dòng)，⑤桿柄39在豎直平面上的轉(zhuǎn)動(dòng)，⑥桿柄39繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，前三個(gè)自由度能夠把位移的信息傳遞給電機(jī)，電機(jī)將此信息傳遞給計(jì)算機(jī)，給出相應(yīng)的反饋力，與此同時(shí)，夾子部分會(huì)有一個(gè)附加的自由度，其中的電機(jī)也能給出相應(yīng)的反饋力，使體驗(yàn)者能獲得最佳的訓(xùn)練效果。左右手機(jī)構(gòu)可通過(guò)導(dǎo)軌中的凹槽適當(dāng)左右調(diào)整位置。

本發(fā)明專利能靈活調(diào)整手術(shù)刀和內(nèi)窺鏡的位置和角度，同時(shí)能感受到電機(jī)傳遞來(lái)的反饋力，達(dá)到逼真模擬內(nèi)窺鏡手術(shù)的效果，縮短了手術(shù)醫(yī)師的培訓(xùn)時(shí)間，節(jié)省了培訓(xùn)費(fèi)用，另外，此裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作和維修。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。