一种虚拟仿真训练用腹腔镜目镜

摘要

本发明涉及医疗模拟训练设备，具体涉及一种虚拟仿真训练用腹腔镜目镜，包括目镜设备主体、配重体和偏转测量机构，所述目镜设备主体的顶部设有头端部，所述头端部设有操作按键，所述目镜设备主体的中部设有旋转控制机构，所述目镜设备主体的底部设有底部连接体，所述底部连接体内部设有旋转检测装置，所述偏转测量机构包括基座平台、偏转轴、套接球头机构、偏转环组件、偏转检测传感器和固定板，所述基座平台的中部设有所述套接球头机构。本发明通过旋转控制机构内部精巧的传动连接结构，实现了对于目镜操作的旋转检测过程，并且采用的内部检测方式，避免了手部操作的不便，提高了装置的紧凑型性。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗模拟训练设备，具体涉及一种虚拟仿真训练用腹腔镜目镜。

背景技术

腹腔疾病是日常比较常见的疾病，随着腹腔镜技术的发展，现在传统的开放型手术逐渐被腹腔镜手术所取代，一般腹腔镜手术是在病人体壁上切小口，插入管道状工作通道，以后一切操作均通过管道进行，再用特制的加长手术器械在实时视频系统监视下完成与开放手术同样的步骤，达到同样的手术效果。由于腹腔镜手术的特点，这就对医生的操作水平提出了较高的要求，通常对于医生的手术训练都是在人体标本上进行的，训练成本高，训练周期长，并且有很多不便之处，如果采用虚拟现实技术进行腹腔镜训练就可以提高训练效果，现有的腹腔镜手术中，目镜操作装置主要用于视角目标的定位，需要具有操作精准，灵活便捷的特点，转移到虚拟腹腔镜手术仿真训练系统中，目镜也需具备同样的要求。现在急需一种操作灵活方便可准确检测位姿的虚拟仿真训练用腹腔镜目镜。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种虚拟仿真训练用腹腔镜目镜。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，本发明公开了一种虚拟仿真训练用腹腔镜目镜，包括目镜设备主体、配重体和偏转测量机构，所述目镜设备主体的顶部设有头端部，所述头端部设有操作按键，所述目镜设备主体的中部设有旋转控制机构，所述目镜设备主体的底部设有底部连接体，所述底部连接体内部设有旋转检测装置，所述偏转测量机构包括基座平台、偏转轴、套接球头机构、偏转环组件、偏转检测传感器和固定板，所述基座平台的中部设有所述套接球头机构，所述套接球头机构的内部插装有偏转轴，所述偏转轴的顶部与所述底部连接体固定连接，所述基座平台的底部设有偏转环组件，所述偏转轴的底部穿过所述偏转环组件而与所述配重体固定连接，所述偏转环组件连接有所述偏转检测传感器，所述固定板设在所述基座平台的四周。

进一步，所述旋转控制机构包括旋转控制外筒和旋转连接机构，所述旋转控制外筒的内部设有旋转连接机构，所述旋转连接机构包括轴承连接式转动副，所述旋转控制外筒通过旋转连接机构与所述底部连接体转动连接。

进一步，所述基座平台为方形板壳体，所述方形板壳体的四周安装有固定板，所述基座平台可通过固定板实现外部固定。

进一步，所述套接球头机构包括关节式万向球头机构，所述套接球头机构的中心球头的中部设有插装孔，所述偏转轴固定插装在所述插装孔内。

进一步，所述偏转环组件包括第一偏转测量半环体和第二偏转测量半环体，所述第一偏转测量半环体和第二偏转测量半环体均呈弓形，所述第一偏转测量半环体的两端分别转动安装在所述基座平台的底部左右两侧，所述第二偏转测量半环体的两端分别转动安装在所述基座平台的底部前后两侧，所述第一偏转测量半环体和第二偏转测量半环体形成绕各自水平轴线摆动的一对环体结构。

进一步，所述第一偏转测量半环体和第二偏转测量半环体高度相错且十字交叉式安装在所述基座平台的底部。

进一步，所述第一偏转测量半环体的两端和第二偏转测量半环体的两端均连接有所述偏转检测传感器。

进一步，所述第一偏转测量半环体和第二偏转测量半环体沿环体走向均设有弧形通槽，所述弧形通槽可容纳所述偏转轴穿过。

进一步，所述目镜设备主体的内部设有控制套接机构，所述控制套接机构用于所述目镜设备主体长度方向的拉伸与回缩运动，所述拉伸套接机构设有距离传感器，所述距离传感器用于检测所述目镜设备主体长度方向运动状态并形成控制信号数据。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明通过旋转控制机构内部精巧的传动连接结构，实现了对于目镜操作的旋转检测过程，并且采用的内部检测方式，避免了手部操作的不便，提高了装置的紧凑型性；

(2)本发明通过偏转测量装置中的偏转环组件，巧妙地构建了球弧形的三维运动检测模型，可准确检测偏转轴的动态偏转角度，并实时反馈到虚拟手术仿真系统，形成精准的对目镜的虚拟位姿控制；

(3)本发明采用的偏转检测传感器和套接球头机构集成在所述基座平台内部，提高了装置的整体性，设计巧妙。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明图1的内部结构示意图；

图3是本发明偏转测量机构3的底部结构示意图；

1-目镜设备主体，11-头端部，111-操作按键，12-旋转控制机构，121-旋转控制外筒，122-旋转连接机构，13-底部连接体，131-旋转检测装置，2-配重体，3-偏转测量机构，31-基座平台，32-偏转轴，33-套接球头机构，34-偏转环组件，341-第一偏转测量半环体，342-第二偏转测量半环体，35-偏转检测传感器，36-固定板。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明公开了一种虚拟仿真训练用腹腔镜目镜，包括目镜设备主体1、配重体2和偏转测量机构3，所述目镜设备主体1的顶部设有头端部11，所述头端部11设有操作按键111，所述目镜设备主体1的中部设有旋转控制机构12，所述目镜设备主体1的底部设有底部连接体13，所述底部连接体13内部设有旋转检测装置131，所述偏转测量机构3包括基座平台31、偏转轴32、套接球头机构33、偏转环组件34、偏转检测传感器35和固定板36，所述基座平台31的中部设有所述套接球头机构33，所述套接球头机构33的内部插装有偏转轴32，所述偏转轴32的顶部与所述底部连接体13固定连接，所述基座平台31的底部设有偏转环组件34，所述偏转轴32的底部穿过所述偏转环组件34而与所述配重体2固定连接，所述偏转环组件34连接有所述偏转检测传感器35，所述固定板36设在所述基座平台31的四周。所述旋转控制机构12包括旋转控制外筒121和旋转连接机构122，所述旋转控制外筒121的内部设有旋转连接机构122，所述旋转连接机构122包括轴承连接式转动副，所述旋转控制外筒121通过旋转连接机构122与所述底部连接体13转动连接。所述基座平台31为方形板壳体，所述方形板壳体的四周安装有固定板36，所述基座平台31可通过固定板36实现外部固定。所述套接球头机构33包括关节式万向球头机构，所述套接球头机构33的中心球头的中部设有插装孔，所述偏转轴32固定插装在所述插装孔内。

所述偏转环组件34包括第一偏转测量半环体341和第二偏转测量半环体342，所述第一偏转测量半环体341和第二偏转测量半环体342均呈弓形，所述第一偏转测量半环体341的两端分别转动安装在所述基座平台31的底部左右两侧，所述第二偏转测量半环体342的两端分别转动安装在所述基座平台31的底部前后两侧，所述第一偏转测量半环体341和第二偏转测量半环体342形成绕各自水平轴线摆动的一对环体结构。所述第一偏转测量半环体341和第二偏转测量半环体342高度相错且十字交叉式安装在所述基座平台31的底部。所述第一偏转测量半环体341的两端和第二偏转测量半环体342的两端均连接有所述偏转检测传感器35。所述第一偏转测量半环体341和第二偏转测量半环体342沿环体走向均设有弧形通槽，所述弧形通槽可容纳所述偏转轴32穿过，所述目镜设备主体1的内部设有控制套接机构，所述控制套接机构用于所述目镜设备主体1长度方向的拉伸与回缩运动，所述拉伸套接机构设有距离传感器，所述距离传感器用于检测所述目镜设备主体1长度方向运动状态并形成控制信号数据。

实际使用时，通过外部结构将基座平台31固定，操作者通过操作旋转控制外筒121实现目镜整体的空间位置的控制，在此过程中，旋转检测装置131将所述旋转控制外筒121和底部连接体13之间的相对转动数据反馈到计算机虚拟仿真系统，从而形成对虚拟目镜视角的控制，偏转检测传感器35将所述偏转环组件34的整体摆动数据反馈到计算机虚拟仿真系统，并通过数据算法，生成反映偏转轴32空间姿态变化的三维数据，从而形成虚拟目镜位姿的控制。通过配合其他的虚拟仿真操作装置，本发明虚拟仿真训练用腹腔镜目镜可灵活控制虚拟环境下的位置姿态角度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。