本发明专利技术提供的一种多传感器信息驱动的微创手术训练装置。包括底座和安装在所述底座上的两个操纵臂，操纵臂包括有第一撑架、第二撑架及操纵头，第一撑架安装在底座的上端，第二撑架与第一撑架连接，操纵头连接在第二撑架的端部，操纵头包括有第一框架及套装在第一框架外侧的第二框架，第一框架及第二框架上装设有沿X轴方向转动的机构、沿Y轴方向转动的机构及沿Z轴方向转动及直线运动的机构。本发明专利技术能根据使用者不同及能根据不同操作人员的操作习惯，灵活调整手术刀和内窥镜的位置和角度，可以达到逼真模拟关节手术的效果，缩短了手术医师的培训时间。本发明专利技术是一种结构简单，易于操作和维修的方便实用的多传感器信息驱动的微创手术训练装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于虚拟手术设备领域，尤其涉及一种虚拟膝关节镜手术的装置。
技术介绍
虚拟手术，又称手术仿真，是虚拟现实技术在医学领域中的应用。虚拟现实技术通过计算机图形学中的真实感绘制方法逼真地表现出人体器宫的解剖结构、解剖位置、物理特征以及生理特征，模拟手术过程中可能遇到的各种现象，为医生提供一个虚拟的手术场景，同时通过交互设备，使医生能够感知到与虚拟器官的交互并通过与虚拟人体器官进行交互来完成手术过程的模拟。虚拟手术系统可供医生进行手术训练、手术计划甚至辅助真实的手术治疗。关节镜手术开始主要应用于膝关节，20世纪初起源于日本，20世纪70年代 后在美国等国家得到长足的发展。关节镜手术器械价格昂贵，患者的手术需求较多，但是熟练使用的医生不多，主要是关节镜手术有很多制约因素，如医生的视野窄，手、眼的协作受到限制，手术器械的活动范围有限，手术操作难度高，不经过长期训练以及经验积累，医生难以胜任。而目前的方法是让被训练者观察有经验的外科医生的操作，以熟悉整个手术过程，或用其他塑料仿制品代替，受训者无法感受到手术器械与组织之间正确的力的交互，这样正式手术时风险很高。与快速发展的手术需求相比，缺乏熟练掌握关节镜手术的医生是制约关节镜手术普及发展的一个瓶颈。如何提供一种更好的方式对关节镜手术操作人员进行训练与教育，以缩短知识获取的时间和成本已经成为本领域亟待解决的问题，基于虚拟现实技术的关节镜手术训练系统可以随时随地开展训练，使用成本很低，无疑对于手术技术的发展与推广具有很高的使用价值，但是当前国内的虚拟膝关节镜手术的研究多处于软件开发阶段，硬件交互设备的发展严重滞后，成为此关节镜手术虚拟训练水平提高的一大障碍。
技术实现思路
针对上述当前关节镜手术虚拟领域所遇到的问题，本专利技术提供一种能根据使用者不同及能根据不同操作人员的操作习惯，灵活调整手术刀和内窥镜的位置和角度，可以达到逼真模拟关节手术的效果的多传感器信息驱动的微创手术训练装置。本专利技术结构简单，易于操作和维修。本专利技术的技术方案为本专利技术的多传感器信息驱动的微创手术训练装置，包括底座和安装在所述底座上的两个操纵臂，操纵臂包括有第一撑架、第二撑架及操纵头，第一撑架安装在底座的上端，第二撑架与第一撑架连接，操纵头连接在第二撑架的端部，操纵头包括有第一框架及套装在第一框架外侧的第二框架，第一框架及第二框架上装设有沿X轴方向转动的机构、沿Y轴方向转动的机构及沿Z轴方向转动及直线运动的机构，其中 沿X轴方向转动的机构包括第一角位移传感器、第一连接导杆及固定块,第一角位移传感器安装在第一框架的其中一侧壁所设的安装孔上，且第一角位移传感器的转动端置于固定块所设的轴孔上，第一连接导杆装设在第一框架的另一侧壁上，且第一连接导杆的两端分别与固定块及第一框架相连接，固定块能以第一角位移传感器的转动端和第一连接导杆为轴进行转动； 沿Y轴方向转动的机构包括第二角位移传感器及第二连接导杆，其中第二角位移传感器安装在第二框架的其中一侧壁上，且第二角位移传感器的转动端置于第一框架所设的轴孔上，第二连接导杆装设在连接在第二框架的另一侧壁上，且第二连接导杆的两端分别与第一框架与第二框架连接，第一框架相对第二框架能以第二角位移传感器的转动端和第二连接导杆为轴进行转动； 沿Z轴方向转动及直线运动的机构包括有安装在固定块上的第三角位移传感器和直线位移传感器，第三角位移传感器的转动端及直线位移传感器的拉杆通过角套筒与直线轴套连接，直线轴套与第三角位移传感器的转动端连接。 上述直线轴套的突出块与第三角位移传感器的转动端所设的凹槽连接，第三角位移传感器置于固定块所设的圆形孔上。上述第一角位移传感器的转动端与固定块所设的轴孔过盈配合；第二角位移传感器的转动端与第一框架所设的轴孔过盈配合；第三角位移传感器与固定块所设的圆形孔过盈配合。上述底座的上端为槽型钢板，下端为圆形铁块，两个操纵臂安装在槽型钢板的两壁面上，且相对所述底座的中心面对称，圆形铁块通过槽钢与槽型钢板连接，并支撑上层结构。上述第一撑架与所述第二撑架和所述底座均为螺栓控制的可调节相对角度连接。上述第二框架上装设有第一滚针轴承，第一连接导杆支承在第二框架上装设的第一滚针轴承上；第一框架上装设有第二滚针轴承，第二框架上装设有第三滚针轴承，第二连接导杆的两端分别支承在第一框架上装设的第二滚针轴承上及支承在第二框架上所设的第三滚针轴承上。上述直线位移传感器的两侧对称设有第一直线导杆及第二直线导杆，固定块上设有用来引导第一直线导杆及第二直线导杆的转动轨迹的引导槽。上述直线位移传感器上的拉杆与直线轴套通过螺纹孔连接，直线轴套置于角套筒内，并且直线轴套上所设的凸块与第三角位移传感器的转动端所设的凹槽在角套筒内连接，角套筒与第三角位移传感器通过螺纹连接。上述第一导位杆通过手握夹紧片的第一通孔、直线轴套的第三通孔与固定块的凹形槽连接，第二导位杆通过手握夹紧片的第二通孔、直线轴套的第四通孔与固定块的凹形槽连接。上述手握夹紧片中间开有用于置放直线位移传感器的圆形孔，且手握夹紧片通过所设的紧固孔夹紧直线位移传感器，使手握夹紧片与直线位移传感器连为一体；上述第二框架通过螺纹孔与第二撑架连接，第二撑架通过下端通孔与第一撑架所设的螺纹孔连接；第一撑架通过所设的螺纹孔与底座的槽型钢板(102)所设的螺纹孔连接。本专利技术能根据使用者的不同及根据不同操作人员的操作习惯，灵活调整手术刀和内窥镜的位置和角度，达到逼真模拟关节手术的效果，缩短了手术医师的培训时间，节省了培训费用，另外，本专利技术结构简单，采用模块化装配设计的结构思想，易于操作和维修。附图说明图I为本专利技术自由度分析示意 图2为本专利技术操纵头装配爆炸 图3为本专利技术第二框架安装传感器的示意 图4为本专利技术第二框架安装传感器的示意 图5为本专利技术第一框架安装传感器示意 图6为本专利技术第一导位杆及第二导位杆的安装示意 图7为本专利技术紧固块与传感器安装示意 图8为本专利技术第一撑架与底座的安装示意图； 图9为操纵头结构的局部放大 图10为本专利技术总体装配图。具体实施例方式 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。如图2-9所示，一种多传感器信息驱动的微创手术训练装置，包括底座40和安装在所述底座40上的两个操纵臂100，其特征在于所述底座40上端为槽型钢板，下端为圆形铁块。所述操纵臂100包括安装在所述底座40槽型钢板上的第一撑架37、与所述第一撑架37相连接的第二撑架34和连接在所述第二撑架34端部的操纵头101，该操纵头101包括第一框架12、套装在第一框架12外侧的第二框架17，第一框架12及第二框架17上装设有沿X轴方向转动的机构、沿Y轴方向转动的机构及沿Z轴方向转动及直线运动的机构，其中 沿X轴方向转动的机构包括安装在第一框架12侧壁上的第一角位移传感器I和通过第一角位移传感器I的转动端、第一连接导杆11与第一框架12相连接的固定块8，其中，固定块8能以第一角位移传感器I的转动端和第一连接导杆11为轴转动；第一角位移传感器I用于捕获此自由度的转动量信息。沿Y轴方向转动的机构包括安装在第二框架17侧壁上的第二角位移传感器2和连接第一框架12与第二框架17的第二连接导杆15，其中，第一框架12相对第二框架17能以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多传感器信息驱动的微创手术训练装置，包括底座（40）和安装在所述底座（40）上的两个操纵臂（100），其特征在于操纵臂（100）包括有第一撑架（37）、第二撑架（34）及操纵头（101），第一撑架（37）安装在底座（40）的上端，第二撑架（34）与第一撑架（37）连接，操纵头（101）连接在第二撑架（34）的端部，操纵头（101）包括有第一框架（12）及套装在第一框架（12）外侧的第二框架（17），第一框架（12）及第二框架（17）上装设有沿X轴方向转动的机构、沿Y轴方向转动的机构及沿Z轴方向转动及直线运动的机构，其中：沿X轴方向转动的机构包括第一角位移传感器（1）、第一连接导杆（11）及固定块（8），第一角位移传感器（1）安装在第一框架（12）的其中一侧壁所设的安装孔（3）上，且第一角位移传感器（1）的转动端置于固定块（8）所设的轴孔（5）上，第一连接导杆（11）装设在第一框架（12）的另一侧壁上，且第一连接导杆（11）的两端分别与固定块（8）及第一框架（12）相连接，固定块（8）能以第一角位移传感器（1）的转动端和第一连接导杆（11）为轴进行转动；沿Y轴方向转动的机构包括第二角位移传感器（2）及第二连接导杆（15），其中第二角位移传感器（2）安装在第二框架（17）的其中一侧壁上，且第二角位移传感器（2）的转动端置于第一框架（12）所设的轴孔（4）上，第二连接导杆（15）装设在连接在第二框架（17）的另一侧壁上，且第二连接导杆（15）的两端分别与第一框架（12）与第二框架（17）连接，第一框架（12）相对第二框架（17）能以第二角位移传感器（2）的转动端和第二连接导杆（15）为轴进行转动；沿Z轴方向转动及直线运动的机构包括有安装在固定块（8）上的第三角位移传感器（6）和直线位移传感器（24），第三角位移传感器（6）的转动端及直线位移传感器（24）的拉杆通过角套筒（7）与直线轴套（19）连接，直线轴套（19）与第三角位移传感器（6）的转动端连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何汉武，李晋芳，何宇磊，雷钧，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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