[实用新型]带力反馈的膝关节镜手术训练装置

权利要求书

1.带力反馈的膝关节镜手术训练装置，包括滑轨（1）、滑块（2）、支撑柱（3）、底板（4）、支撑盘（8）、第一支撑架（10）、第二支撑架（11）、第一齿轮（14）、第二齿轮（21）、第三齿轮（23）、齿条（17）、轴承连接盘（12）、第一联轴器（7）、第二联轴器（13）、第三联轴器（19）、第四联轴器（20）、角位移传感器（28）、第一电机（33）、第二电机（39）、第三电机（41）、第四电机（42）、第五电机（43）、第六电机（44）、第七电机（45）等组件，机构的左部分和右部分除手柄部位基本相同，其特征在于：该装置含有5个空间自由度、7个增量式编码器、7个电机和2个角位移传感器，应用力反馈技术，实时捕获操作者的动作，返还操作者相应的反馈力，滑轨（1）与滑块（2）可以进行横向调整。

2.根据权利要求1所述的带力反馈的膝关节镜手术训练装置，其特征在于：底板（4）的底面同连接盘（5）通过螺钉进行固定连接，然后连接盘（5）和第二电机（39）通过螺钉进行固定，这样使第二电机（39）固定在底板（4）底面处，以便后面接收第一联轴器（7）传递过来的转矩。

3.根据权利要求1所述的带力反馈的膝关节镜手术训练装置，其特征在于：第二电机（39）轴伸入第一联轴器（7）再通过第一联轴器（7）外表面的螺钉周向固定在一起，第一联轴器（7）另一端伸入支撑盘（8）的开孔得以固定，使得支撑盘（8）的水平面转矩可以传递给第一联轴器（7），第一联轴器（7）进而将转矩通过电机轴传递给第二电机（39），第二电机（39）接收到转动信号后将信号传递给增量式编码器，并由增量式编码器传递给系统进行计算，系统经过计算后反馈给增量式编码器反馈力数据，增量式编码器再将此数据传递给第二电机（39），第二电机（39）以此数据产生一个反馈力，操作者因此感受到反馈力而获得更真实的操作体验。

4.根据权利要求1所述的带力反馈的膝关节镜手术训练装置，其特征在于：第三电机（41）通过螺钉固定在轴承连接盘（12）上，轴承连接盘（12）通过螺钉固定在第一支撑架（10）上，因此第三电机（41）和轴承连接盘（12）以及第一支撑架（10）固定在一起，第三电机（41）伸出部分的电机轴伸入第二联轴器（13），再通过第二联轴器（13）外表面的螺钉周向固定在一起，第二联轴器（13）的另一侧通过键连接和第一齿轮（14）周向固定，因此第一齿轮（14）的转动可以通过第二联轴器（13）传递给第三电机（41）。

5.根据权利要求1所述的带力反馈的膝关节镜手术训练装置，其特征在于：手柄杆（40）在杆的中间部位焊接固定上一个凸起块，凸起块的上下各有一个相同的连接块（27），上下两个连接块（27）通过螺钉固定在连接套（26）上，齿条（17）通过螺钉固定在连接套（26）的底部，因此手柄杆（40）、连接块（27）、连接套（26）和齿条（17）连接在一起，手柄杆（40）在竖直方向的上下移动通过凸起块带动连接块（27），由连接块（27）带动连接套（26）进而带动齿条（17）一起上下移动。

6.根据权利要求1所述的带力反馈的膝关节镜手术训练装置，其特征在于：手柄杆（40）末端截面有一个一字型凸起，以便与连接套（26）内部的角位移传感器（28）的伸出轴截面刚好契合，角位移传感器（28）因此能感受到手柄杆的转动角度。

7.根据权利要求1所述的带力反馈的膝关节镜手术训练装置，其特征在于：第三齿轮（23）通过键连接和轴（25）周向固定，在轴（25）的左侧套上长套筒（24）一方面起到挡圈的作用避免齿轮左侧轴向移动，一方面避免轴（25）的转动干扰到左侧联轴器（29）的转动，轴（25）的右侧相当于联轴器，第四电机（42）的伸出部分电机轴伸入轴（25）的截面孔内，通过轴（25）表面的螺钉固定使轴（25）和第四电机（42）达成周向固定，手柄杆（40）在竖直方向的上下移动带动齿条（17）进行上下移动，进而使第三齿轮（23）转动，第三齿轮（23）通过轴（25）将转矩传递给第四电机（42），使第四电机（42）感受到第三齿轮（23）的转矩，第四电机（42）接收到转动信号后将转动信号传递给增量式编码器，并由增量式编码器传递给系统进行计算，系统经过计算后反馈给增量式编码器反馈力数据，增量式编码器再将此数据传递给第四电机（42），第四电机（42）以此数据产生一个反馈力，操作者因此感受到反馈里而获得更真实的操作体验。