[发明专利]基于磁阻尼器的微创手术仿真装置

权利要求书

1.基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：

以底座(1-1)为支撑呈Z向设置航向轴(1-5)，在所述航向轴(1-5)上配合设置“U”形座(1-3)，并且所述“U”形座(1-3)可以在所述航向轴(1-5)上于水平面内绕航向轴(1-5)转动，所述Z向为竖直方向；

以所述“U”形座(1-3)为支撑呈X向设置俯仰轴(1-8)，在所述俯仰轴(1-8)上配合设置主架板(1-10)，并且所述主架板(1-10)可以在所述俯仰轴(1-8)上于竖直平面内绕俯仰轴(1-8)转动；以所述俯仰轴(1-8)与所述航向轴(1-5)构成主架板(1-10)的二维旋转垂直轴系；

以所述主架板(1-10)为支撑固定设置探杆座(3-1)，在所述探杆座(3-1)中呈X向设置可转动的齿轮轴，在所述齿轮轴上固定设置传动齿轮(3-2)；位于探杆座(3-1)中的探杆(3-3)通过齿条与所述传动齿轮(3-2)实现啮合传动，在所述齿轮轴的轴端固定设置第一锥齿轮(3-4)；所述探杆(3-3)在探杆座(3-1)中的轴向移动通过传动齿轮(3-2)带动齿轮轴转动；所述探杆(3-3)在前端和尾端贯穿所述探杆座(3-1)，并以所述探杆(3-3)的前端为探杆头，在所述探杆(3-3)的尾段连接手术夹钳(3-5)；

设置探杆轴向力反馈系统，是在所述主架板(1-10)的一侧利用阻尼器支撑架(2-3)设置第一磁阻尼器(2-4)，所述第一磁阻尼器(2-4)具有可相对转动的筒体和中轴，磁阻尼力形成在相对转动的筒体和中轴之间；磁阻尼输出轴(2-5)与所述第一磁阻力器(2-4)的中轴为同轴，所述第一磁阻尼器(2-4)的中轴可依靠磁力带动筒体转动；在所述筒体的底部固联筒体轴；设置由电磁刹车盘(2-2)和刹车盘底座(2-1)构成的电磁刹车器，所述刹车盘底座(2-1)与主架板(1-10)固定连接，所述电磁刹车盘(2-2)与筒体轴固定连接；在磁阻力输出轴(2-5)的轴端固定设置第二锥齿轮(2-7)，在所述第二锥齿轮(2-7)与所述第一锥齿轮(3-4)之间进行啮合传动；

设置倒“V”形零位校准块(8)，所述零位校准块(8)以其一侧固定在主支架板(1-10)的一侧壁的下部，另一侧在底部端面设置为“V”型端面，在支撑平台上对应设置相吻合的“V”型槽，以所述零位校准块(8)的“V”型端面与所述“V”型槽的配合实现航向轴和俯仰轴的旋转限位和回零，所述支撑平台是支撑在底座(1-1)上的水平台面。

2.根据权利要求1所述的基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：在所述主架板(1-10)与俯仰轴(1-8)之间设置第二磁阻尼器(1-11)，在所述俯仰轴(1-8)与“U”形座(1-3)之间安装俯仰轴电磁刹车器(1-7)，用于在俯仰轴(1-8)与“U”形座(1-3)之间进行制动。

3.根据权利要求1所述的基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：在所述“U”形座与航向轴(1-5)之间设置第三磁阻尼器(1-4)，在所述航向轴(1-5)与底座(1-1)之间设置航向轴电磁刹车器(1-2)，用于在航向轴(1-5)与底座(1-1)之间进行制动。

4.根据权利要求1所述的基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：分别设置各光栅码盘及读数头，用于获得航向轴(1-5)和俯仰轴(1-8)的角位移，以及探杆(3-3)的轴向位移。

5.根据权利要求1所述的基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：所述第一磁阻尼器(2-4)、第二磁阻尼器(1-11)和第三磁阻尼器(1-4)是采用基于圆柱磁铁副的双向旋转阻尼器，其结构形式是：设置一对径向充磁的烧结钕铁硼圆柱磁铁副，构成所述磁铁副的分别是第一圆柱磁铁(1)和第二圆柱磁铁(2)；所述第一圆柱磁铁(1)固定嵌装在中轴(7)中，第二圆柱磁铁(2)固定设置在筒体(3)中半径为R的圆周位置上，所述中轴(7)处在筒体(3)的中轴位置上，中轴(7)与筒体(3)共轴，并且可以相对转动；所述第一圆柱磁铁(1)和第二圆柱磁铁(2)的磁力线是在沿中轴(7)的径向方向上。

6.根据权利要求5所述的基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，其特征是：令第一圆柱磁铁(1)的半径为R1，第二圆柱磁铁(2)的半径为R2，设定：R大于R1+R2，使得在所述第一圆柱磁铁(1)与第二圆柱磁铁(2)之间形成有间隔。