本發(fā)明涉及絲控蛇骨組件控制，尤其是指一種絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置、控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、腹腔鏡手術(shù)是在腹腔鏡下，手術(shù)器械通過穿刺器小孔進(jìn)入人體，對病灶處理，靠近腹腔內(nèi)部的一端稱為器械遠(yuǎn)端，另一端稱為器械近端?，F(xiàn)有的腹腔鏡器械大多缺少末端獨(dú)立運(yùn)動(dòng)自由度，但部分腹腔鏡手術(shù)對手術(shù)操作精細(xì)度和靈活度要求極大。例如：公開號(hào)為：202410488698x，發(fā)明名稱：基于齒輪控制的腹腔鏡手術(shù)器械的中國發(fā)明專利就公開了一種依靠手部旋轉(zhuǎn)撥輪，控制偏擺驅(qū)動(dòng)組件，帶動(dòng)鉗頭具備一個(gè)偏擺自由度，再控制自轉(zhuǎn)撥輪實(shí)現(xiàn)鉗頭和傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)整體旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)鉗頭在二自由度上的任意方向操作，兩處撥輪無法一只手同時(shí)操作，對于術(shù)者來說操作不便利，且操作中映射不直接，學(xué)習(xí)周期長。

2、針對微創(chuàng)醫(yī)療器械遠(yuǎn)端二自由度能實(shí)現(xiàn)類似人手腕部二自由度擺動(dòng)，或者將人手腕部運(yùn)動(dòng)直接映射到當(dāng)前醫(yī)療器械領(lǐng)域的眾多產(chǎn)品中，創(chuàng)新性地為微創(chuàng)醫(yī)療器械增加了末端二自由度結(jié)構(gòu)，增加末端靈活度，其中主要有串聯(lián)滑輪關(guān)節(jié)和連續(xù)體蛇骨兩種形式；串聯(lián)滑輪關(guān)節(jié)形式的二自由度關(guān)節(jié)，單個(gè)關(guān)節(jié)只有單自由度，驅(qū)動(dòng)難度低，而連續(xù)體蛇骨中的單個(gè)關(guān)節(jié)具有二自由度，但是其驅(qū)動(dòng)難度高，如用純機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，則驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中采用機(jī)械控制連續(xù)體蛇骨驅(qū)動(dòng)難度高、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，提供一種絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置、控制方法及控制系統(tǒng)，使用有源驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，對絲控蛇骨組件運(yùn)動(dòng)時(shí)的非線性區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償，能取得更好的驅(qū)動(dòng)效果，降低驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置，用于控制所述絲控蛇骨組件擺動(dòng)，其特征在于，包括：

3、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述絲控蛇骨組件連接，包括驅(qū)動(dòng)組件和第一傳感器，所述絲控蛇骨組件中的驅(qū)動(dòng)絲與所述驅(qū)動(dòng)組件連接，并由所述驅(qū)動(dòng)組件控制收放，帶動(dòng)所述絲控蛇骨組件的擺動(dòng)，所述第一傳感器檢測所述驅(qū)動(dòng)組件的姿態(tài)變化；

4、輸入機(jī)構(gòu)，作為外部控制驅(qū)動(dòng)組件的接口，包括：操作組件和第二傳感器，所述操作組件與所述驅(qū)動(dòng)組件電連接，所述操作組件向所述驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第二傳感器檢測所述操作組件的姿態(tài)變化。

5、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)組件包括：

6、驅(qū)動(dòng)源；

7、繞絲滑輪，所述繞絲滑輪與所述驅(qū)動(dòng)源連接，所述繞絲滑輪由所述驅(qū)動(dòng)源帶動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)絲纏繞在所述繞絲滑輪上，所述第一傳感器檢測所述繞絲滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，作為所述驅(qū)動(dòng)組件的實(shí)際輸出姿態(tài)。

8、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)組件還包括：

9、連接桿，用于連接所述驅(qū)動(dòng)組件和所述絲控蛇骨組件，所述連接桿中開設(shè)有供所述驅(qū)動(dòng)絲穿過的通孔。

10、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)組件還包括：

11、導(dǎo)向滑輪，所述導(dǎo)向滑輪與所述繞絲滑輪配合，用于改變所述驅(qū)動(dòng)絲的傳動(dòng)方向。

12、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述繞絲滑輪上設(shè)置有：穿絲孔和凹槽，所述驅(qū)動(dòng)絲經(jīng)過所述凹槽后穿過并固定在所述穿絲孔上。

13、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述操作組件包括：

14、基座；

15、旋轉(zhuǎn)座，設(shè)置在所述基座上，所述旋轉(zhuǎn)座能夠相對于所述基座沿第一軸向轉(zhuǎn)動(dòng)；

16、旋轉(zhuǎn)軸，設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)座上，所述旋轉(zhuǎn)軸能夠相對于所述旋轉(zhuǎn)座沿第二軸向轉(zhuǎn)動(dòng)；

17、手柄，設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)軸上，通過所述手柄能夠向所述旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)座提供控制力；

18、在所述旋轉(zhuǎn)座和所述旋轉(zhuǎn)軸上均設(shè)置有第二傳感器，兩個(gè)所述第二傳感器分別檢測所述旋轉(zhuǎn)座和所述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

19、其中：所述操作組件能夠配合一組或兩組驅(qū)動(dòng)組件使用，獨(dú)立向所述驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，能夠控制一自由度或二自由度的絲控蛇骨組件擺動(dòng)。

20、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述絲控蛇骨組件為多自由度結(jié)構(gòu)時(shí)，根據(jù)所述絲控蛇骨組件的自由度數(shù)量對應(yīng)設(shè)置多組驅(qū)動(dòng)組件和操作組件的數(shù)量。

21、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一傳感器和第二傳感器均為磁編碼角度傳感器，所述驅(qū)動(dòng)組件和操作組件上均設(shè)置有與所述磁編碼角度傳感器配合的檢測磁體。

22、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制方法，采用上述絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

23、采集操作組件的控制姿態(tài)變化，作為絲控蛇骨組件的目標(biāo)姿態(tài)輸入，為驅(qū)動(dòng)組件提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

24、采集驅(qū)動(dòng)組件的實(shí)際姿態(tài)變化，作為絲控蛇骨組件的實(shí)際姿態(tài)輸出；

25、對絲控蛇骨組件的目標(biāo)姿態(tài)輸入和絲控蛇骨組件的實(shí)際姿態(tài)輸出進(jìn)行位置閉環(huán)計(jì)算，控制絲控蛇骨組件運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)姿態(tài)位置。

26、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)上述絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制方法，所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)所述操作組件與所述驅(qū)動(dòng)組件的電連接；

27、所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠接收操作組件的目標(biāo)姿態(tài)輸入信號(hào)，并向所述驅(qū)動(dòng)組件輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

28、所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)還能夠接收驅(qū)動(dòng)組件的實(shí)際姿態(tài)輸出，并與目標(biāo)姿態(tài)輸入進(jìn)行位置閉環(huán)計(jì)算，控制絲控蛇骨組件運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)姿態(tài)位置。

29、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

30、本發(fā)明公開了一種絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置，相比于現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械式操控，設(shè)置輸入機(jī)構(gòu)作為外部控制驅(qū)動(dòng)組件的接口，采用操作組件與所述驅(qū)動(dòng)組件電連接，并向驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過第二傳感器檢測操作組件的姿態(tài)變化，作為驅(qū)動(dòng)組件的目標(biāo)姿態(tài)變化的輸入信號(hào)，通過第一傳感器檢測驅(qū)動(dòng)組件的實(shí)際姿態(tài)變化作為反饋，形成閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)對絲控蛇骨組件的有源驅(qū)動(dòng)，降低類似絲控蛇骨組件的應(yīng)用難度和機(jī)械復(fù)雜度，推動(dòng)絲控蛇骨組件在微創(chuàng)手術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

31、并且，在上述運(yùn)動(dòng)控制裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述運(yùn)動(dòng)控制裝置完成的絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制方法、以及能夠?qū)崿F(xiàn)該運(yùn)動(dòng)控制方法的絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步公開了如何利用上述運(yùn)動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)對絲控蛇骨組件的有源控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對任意絲控蛇骨組件的靈活、精確、快捷控制。

技術(shù)特征：

1.一種絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置，用于控制所述絲控蛇骨組件擺動(dòng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)組件包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)組件還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)組件還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于：所述繞絲滑輪上設(shè)置有：穿絲孔和凹槽，所述驅(qū)動(dòng)絲經(jīng)過所述凹槽后穿過并固定在所述穿絲孔上。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于：所述操作組件包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于：當(dāng)所述絲控蛇骨組件為多自由度結(jié)構(gòu)時(shí)，根據(jù)所述絲控蛇骨組件的自由度數(shù)量對應(yīng)設(shè)置多組驅(qū)動(dòng)組件和操作組件的數(shù)量。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于：所述第一傳感器和第二傳感器均為磁編碼角度傳感器，所述驅(qū)動(dòng)組件和操作組件上均設(shè)置有與所述磁編碼角度傳感器配合的檢測磁體。

9.一種絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于：采用上述權(quán)利要求1～8任意一項(xiàng)所述的運(yùn)動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

10.一種絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)上述權(quán)利要求9所述的方法，所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)所述操作組件與所述驅(qū)動(dòng)組件的電連接；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種絲控蛇骨組件的運(yùn)動(dòng)控制裝置、控制方法及控制系統(tǒng)，用于控制所述絲控蛇骨組件擺動(dòng)，包括：驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述絲控蛇骨組件連接，包括驅(qū)動(dòng)組件和第一傳感器，所述絲控蛇骨組件中的驅(qū)動(dòng)絲與所述驅(qū)動(dòng)組件連接，并由所述驅(qū)動(dòng)組件控制收放，帶動(dòng)所述絲控蛇骨組件的擺動(dòng)，所述第一傳感器檢測所述驅(qū)動(dòng)組件的姿態(tài)變化；輸入機(jī)構(gòu)，作為外部控制驅(qū)動(dòng)組件的接口，包括：操作組件和第二傳感器，所述操作組件與所述驅(qū)動(dòng)組件電連接，所述操作組件向所述驅(qū)動(dòng)組件發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第二傳感器檢測所述操作組件的姿態(tài)變化。本發(fā)明使用有源驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，對絲控蛇骨組件運(yùn)動(dòng)時(shí)的非線性區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償，能取得更好的驅(qū)動(dòng)效果，降低驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。

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技術(shù)公布日：2025/1/6