一种用于手术机器人的延时测量装置

1.本发明涉及医疗器械领域，具体为一种用于手术机器人的延时测量装置。


背景技术：

2.主从式手术机器人一般包括主臂和从臂，主臂产生运动时，从臂会跟随主臂运动，验证主从式手术机器人设备精度的重要衡量标准之一即主从式手术机器人主臂和从臂运动的延迟时间。
3.国家标准中对于主从式手术机器人控制延迟时间的要求，使用运动发生装置将主端设备参考点在200ms内从静止加速到80％额定速度，匀速运动指定距离后，在200ms内减速至静止，根据主从设备末端位置变化，取主动设备参考点和从动设备参考点的开始运动的时间差作为启动延时；在主动设备80％运动行程内，取主动设备参考点和从动设备参考点在运动相同位移时的时间差的最大值作为跟随延时，通过启动延时和跟随延时判断结果是否达到国家标准中对于主从式手术机器人控制延迟时间的要求。
4.针对主从式手术机器人控制延迟时间测试的实验要求，需要研发运动发生装置及测量装置对主从式手术机器人主动设备按照要求进行推动，并同时测量主动与从动设备之间的启动延时和跟随延时，从而验证被测主从式手术机器人设备是否达到规定的要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对上述背景技术中存在的问题，提供一种用于手术机器人的延时测量装置，以实现对主从式手术机器人的延迟时间测量。
6.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
7.一种用于手术机器人的延时测量装置，包括运动发生装置、测量装置和上位机；
8.运动发生装置包括电动推杆和推杆控制机构；电动推杆通过支撑架固定在实验平台上，并与实验台平行；电动推杆由电机和推杆组成；电机设在推杆上，并与推杆控制机构连接；推杆内设有传动组件和伸缩杆，电机通过传动组件驱动伸缩杆沿伸缩杆的长度方向伸缩；伸缩杆远离传动组件的一端安装有夹具，通过夹具与被测器械相连；
9.所述测量装置用于测量被测器械的运动位移信息，并将测量得到的运动位移信息发送给上位机；
10.所述上位机与推杆控制机构连接，用于根据试验需求发送控制指令给控制机构来控制电动推杆运动；接收测量装置发送的位移数据，并根据该数据计算出被测器械的测量结果以供试验人员判断。
11.进一步，所述支撑架包括支撑杆和推杆固定座，支撑杆为高度可调结构，推杆固定座设置在支撑杆的顶端并通过m4螺栓与推杆固定连接。
12.更进一步的，所述支撑杆包括第一横架、第二横架、第一竖架和第二竖架；第一横架和第一竖架组成上支架，第一横架顶部设螺栓孔，通过螺栓与推杆固定做连接；第一竖架顶部与第一横架的底板固定连接，其沿长度方向等距离设螺栓孔；第二横架和第二竖架组
成下支架，第二横架的底部与实验平台固定连接；第二竖架安装在第二横架上，其沿长度方向等距离设螺栓孔，且相邻两螺栓孔间距与第一竖架中相邻两螺栓孔间距相等；第二竖架为中空结构，套设于第一竖架外部且与第一竖架滑动连接。
13.更进一步的，所述支撑杆还包括连接支架，连接支架的一端与第一竖架连接，另一端与第二竖架连接，通过连接支架实现支撑杆的延长。
14.进一步的，所述夹具包括夹爪座和两个贴合部件；夹爪座为中空结构，其上靠近推杆的一侧设有耳板，耳板与伸缩杆之间通过m5螺栓连接；夹爪座远离推杆的一侧设有两个卡槽，两个贴合部件各通过一个卡槽固定在夹爪座上；在每个贴合部件中间设有圆弧形凹槽，两个贴合部件凹槽的槽口相对设置，以使被测器械与圆弧形凹槽的圆弧面紧密贴合，从而获得最佳固定效果。
15.进一步的，所述测量装置由三脚架和激光测距传感器组成，激光测距传感器安装在三脚架上，并通过导线与上位机连接。
16.本发明提供的一种用于手术机器人的延时测量装置，通过上位机发送指令信号，控制运动发生装置水平推动被测器械的主端，被测器械从端会产生跟随移动，测量装置的激光测距传感器分别测量其到被测器械主端和从端的距离，并将数据发送给上位机，上位机根据所得数据计算出被测器械主端和从端的延时，并将该延时数据输出以供试验人员判断其是否达到国家标准。整体结构简单，易于操作。
附图说明
17.图1是实施例延迟测量装置的整体结构示意图；
18.图2是实施例运动发生装置的结构示意图；
19.图3是实施例测量装置的结构示意图；
20.图4是实施例可调节支架的结构示意图；
21.图5是实施例可调节支架的零件示意图；
22.图6是实施例夹具的结构示意图；
23.附图标记：
24.1-运动发生装置；1.1-夹具；1.1.1-贴合部件；1.1.2-夹爪座；1.2-支撑架；1.3-电动推杆；1.4-推杆固定座；1.5-推杆控制机构；1.6-支撑杆；1.6.1-上支架；1.6.2、连接支架；1.6.3-下支架；2-测量装置；2.1-激光测距传感器；2.2-三脚架；3-上位机。
具体实施方式
25.为更清楚的说明本发明的优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
26.如图1所示，本发明提供的一种用于手术机器人的延时测量装置，包括运动发生装置1、测量装置2和上位机3。
27.如图2所示，运动发生装置1包括电动推杆1.3和推杆控制机构1.4；电动推杆1.3通过支撑架固定在实验平台上，并与实验台平行。电动推杆1.3由电机1.5和推杆组成；电机设在推杆上，并与推杆控制机构1.4连接。推杆内设有传动组件和伸缩杆，电机通过传动组件驱动伸缩杆沿伸缩杆的长度方向伸缩。伸缩杆远离传动组件的一端安装有夹具，通过夹具
1.1与被测器械相连。
28.所述测量装置2用于测量被测器械的运动位移信息，并将测量得到的运动位移信息发送给上位机3。测量装置有2个，分别放置在运动发生装置1的两个侧。现有的测量装置均可用于本结构中，本实施例的测量装置如图3所示，由激光测距传感器2.1和三脚架组成，激光测距传感器安装在三脚架的顶端，且通过导线与上位机3连接。测量装置2内安装有激光测距传感器。在运动发生装置1推动被测试器械主端和葱段运动后，通过激光测距传感器分别测量其到被测器械主端和从端的距离。为减小误差，提升测量准确性，三脚架上集成了水平仪，安装时可调整激光测距传感器至水平位置。
29.所述上位机3与推杆控制机构1.4连接，用于根据试验需求发送控制指令给推杆控制机构1.4来控制电动推杆1.3运动；接收测量装置2发送的测试数据，并根据该数据计算出被测器械的测量结果以供试验人员判断。
30.为适用不同型号的被测器械，本实施例支撑架采用高度可调结构。所述支撑架1.2包括支撑杆1.6和推杆固定座1.4，推杆固定座1.4设置在支撑杆1.6的顶端并通过m4螺栓与推杆固定连接，可以采用不同的形状和结构。如图4、图5所示，所述支撑杆包括第一横架、第二横架、第一竖架和第二竖架；第一横架和第一竖架组成上支架1.6.1，第一横架顶部设螺栓孔，通过螺栓与推杆固定做连接；第一竖架顶部与第一横架的底部固定连接，其沿长度方向每间隔10mm开设螺栓孔；第二横架和第二竖架组成下支架1.6.3，第二横架的底部与实验平台固定连接；第二竖架安装在第二横架上，其沿长度方向等距离设螺栓孔，且相邻两螺栓孔间距同样为10mm；第二竖架为中空结构，套设于第一竖架外部且与第一竖架滑动连接。本实施例中，所述支撑杆还包括连接支架1.6.2，连接支架1.6.2的一端与第一竖架连接，另一端与第二竖架连接，通过连接支架1.6.2实现支撑杆的延长。
31.在实际应用中，为保证整个结构调节的稳定性，若仅采用上支架1.6.1和下支架1.6.3时，其整体最低高度为60mm时，以10mm的间隔能实现最大调整至110mm。当增加一个连接支架1.6.3后最大可增加100mm，理论上可以无限增加高度；实测本实施例可保持推杆稳定的调节范围为60mm-310mm。
32.夹具形状结构不限，以保证运动装置在推动被侧器械运动过程无脱落等情况的前提为准。如图6所示，本实施例夹具由夹爪座1.1.2和两个贴合部件1.1.1组成；夹爪座1.1.2为中空结构，其靠近推杆的一侧设有耳板，耳板与伸缩杆之间通过m5螺栓连接；夹爪座远离推杆的一侧设有两个卡槽，两个贴合部件1.1.1各通过一个卡槽固定在夹爪座1.1.2上；在每个贴合部件中间设有圆弧形凹槽，两个贴合部件凹槽的槽口相对设置。使用时，在两个相对设置的圆弧形凹槽的圆弧面粘贴紧固双面刚性贴与被测器械进行刚性连接，或通过夹爪座的中空部分使用绳子固定被测器械。实际应用中，根据被测器械直接不同，所述圆弧面直径分别为10mm、20mm、30mm，使其符合测试要求。为了防止被测器械圆弧面直径与贴合部件差距过大导致固定不牢的问题，当被测器械的机械臂圆弧直径为5-10mm时，使用圆弧直径为10mm的贴合部件，为11-20mm时使用20mm的贴合部件，为21-30mm时使用30mm的贴合部件，为31-90mm时直接与中空夹爪座固定。
33.以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。