一种运动控制装置及手术台车的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械领域，具体涉及一种运动控制装置及手术台车。


背景技术：

2.目前微创手术为通过腹腔镜、胸腔镜等内窥镜在人体内施行手术的一种新技术，微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快的优点。现代微创手术通常采用手术机器人完成手术操作，在现代手术机器人辅助微创手术中，医生主要通过主从式遥操作的方式实施手术，即医生只需要坐在主控制台旁，双手握住主操作手完成各种手术动作，遥操作系统将自动控制安装在从机械臂末端上的手术器械忠实完整地复现医生双手的每一个动作，辅以内窥镜实时反馈的病灶区域图像，医生就可以远程完成各种手术操作。
3.同样的，搭载有手术机器人的手术台车的运动原理也可参照该种主从式遥操作的方式实现；由于手术机器人的机械手臂重量都比较重，若单纯依靠把手来传递操作人员的人力来控制并驱动推车前进或后退会比较费力、转向也比较笨重，并且由于手术台车空间紧凑，无法布置助力机构，需要通过传感器采集操作动作，在台车底盘上设置驱动装置，继而通过控制器控制手术台车底盘的移动和转向。
4.常见手术台车的操纵装置一般都有相对移动和转动的结构，比如方向盘、旋钮或者推杆。医护人员首先移动这些可移动结构，通过可移动结构将力传递给传感器，然后控制器基于传感器采集的信号控制手术台车底盘的运动。
5.目前现有技术中已经出现基于传感器的手术台车，由于传感器的感应头通常横截面积较小，感应度非常灵敏，在人工操控方向盘或者推杆等操控机构进行运动时，操纵机构容易发生晃动和抖动，从而导致传感器探测到的数据易出现偏差，最终人工控制操作与实际手术台车的运动不一致，进一步影响手术台车的运动轨迹，难以运动到我们所希望的位置，降低工作效率。因此，有必要设计一种运动控制装置及手术台车，使人工操控运动控制装置时，传感器运动探测稳定，保证传感器传递信息不会出现偏差。


技术实现要素：

6.基于以上问题，本实用新型的目的在于提供了一种运动控制装置及手术台车。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种运动控制装置，包括安装座、限位导向装置、传感器组件和移动块；
9.所述限位导向装置包括两组滚动组件；所述滚动组件设置在所述移动块的上表面和下表面上，且所述滚动组件对应抵触在所述安装座的内壁上；
10.所述传感器组件固定在所述安装座内部且用于探测所述移动块的位移变化量；
11.所述移动块受外界力作用沿着所述安装座的一个内壁平面进行运动。
12.优选地，所述安装座呈一端开口的u型结构，所述安装座由l形的第一固定基板和l形的第二固定基板固定拼接而成。
13.优选地，所述限位导向装置还包括多个限位柱，所述限位柱排布在所述安装座开
口端的内壁边缘上。
14.优选地，所述滚动组件为两组且分别设置在所述移动块的上表面和下表面上，所述滚动组件至少包括三个交错设置的滚动件。
15.优选地，所述滚动件为万向轮；所述万向轮包括工作轮面、连接面和滚动面；所述连接面和滚动面通过工作轮面连接相对设置；所述连接面与所述移动块固定，所述滚动面上安装有可滚动的滚珠；所述滚珠均抵触在对应的所述安装座的内壁上。
16.优选地，所述滚动组件为第一无油滑动板；所述第一无油滑动板表面均匀附着有多个第一石墨凸点。
17.优选地，所述移动块为第二无油滑动板；所述滚动组件为附着在所述第二无油滑动板上的多个第二石墨凸点。
18.优选地，所述传感器组件包括至少两个位移传感器；所述传感器固定安装在所述安装座的侧壁内侧，且所述传感器的感应部朝向所述移动块的内端面，所述移动块的两侧分别设置有用于使所述移动块复位的复位元件。
19.优选地，所述安装座内部固定有第一固定块，所述位移传感器固定穿过所述第一固定块，所述复位元件的一端与所述第一固定块固定连接，另一端与对应的所述移动块的侧面固定连接。
20.优选地，所述传感器组件包括至少两个力传感器，所述传感器固定安装在所述安装座的侧壁内侧且所述力传感器的感应头与所述移动块的内端面固定连接，所述力传感器的另一端固定在所述安装座内部。
21.优选地，所述安装座内部固定有第二固定块，所述力传感器另一端固定在所述第二固定块上。
22.一种手术台车，包括上述任意一项所述的运动控制装置。
23.优选地，还包括车体、固定在车体上的立柱和驱动机构；所述安装座与所述立柱之间可拆卸地连接还包括操作中心和驱动机构；
24.所述操作中心与所述移动块之间固定连接且用以对所述移动块施力；
25.所述驱动机构用于为所述手术台车提供动力。
26.与现有技术相比，本实用新型有以下优势：
27.本实用新型提供的运动控制装置，包括限位导向装置、传感器组件和移动块，当外界对移动块进行施力时，限位导向装置限定了移动块的活动范围，保证在推拉扶手的时候，移动块仅能在固定座一固定平面上进行运动，保证平移运动时的稳定性，使传感器组件可以准确捕捉到移动块的位移及角度变化；由于移动块相对于传感器组件，仅能在一固定平面上进行运动，因此在施力过程中移动块不会上下抖动而导致传感器组件探测出现偏差。
附图说明
28.图1是采用位移传感器的运动控制装置部位的结构示意图；
29.图2是运动控制装置部位的局部结构示意图；
30.图3是采用力传感器的运动控制装置部位的结构示意图；
31.图4是具有该运动控制装置的手术台车的整体结构示意图；
32.图5是该手术台车的操作中心的结构示意图；
33.图6是启动按钮组件的结构示意图。
34.附图标记：
35.1-安装座；101-第一固定基板；102-第二固定基板；2-传感器组件；
36.201-第一位移传感器；202-第二位移传感器；
37.202-第一力传感器；204-第二力传感器；
38.203-3-限位导向装置；301-滚动组件；
39.3011-滚珠；3012-第一无油滑动板；302-限位柱；4-移动块；501-第一固定块；
40.502-第二固定块；6-复位单元；
41.7-操作中心；701-扶手；702-启动按钮组件；7021-按钮；7022-按钮座；
42.7023-触发开关；7024-储能元件；703-连接件；
43.8-运动控制装置；9-后轮；10-第一驱动电机；11-第二驱动电机；12-车体；
44.13-立柱；14-万向轮。
具体实施方式
45.为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
46.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
47.实施例一
48.如附图1-附图2所示，一种运动控制装置8，包括安装座1、限位导向装置3、传感器组件2和移动块4；所述限位导向装置3用于限制所述移动块4在所述安装座1内部的运动方向和范围。所述限位导向装置3包括两组滚动组件301且分别设置在所述移动块4的上表面和下表面上，滚动组件301包括多个滚珠3011；所述滚珠3011均对应抵触在所述安装座1的内壁上；每一组滚动组件301至少包括三个滚珠3011，且每一组滚珠3011交错设置，不位于同一直线上。
49.所述安装座1可以为中空的一体式块状且所述安装座1的横截面呈u形，但在实际生产中，为了提高加工精度，降低工艺难度，一般由l形的第一固定基板101和l形的第二固定基板102固定拼接而成，因此固定在移动块4上表面的滚动组件301抵接在第一固定基板101上，固定在移动块4下表面的滚动组件301抵接在第二固定基板102上，因此移动块4在上下方位上的自由度被限制，不会发生跳动，所述移动块4在外界力的作用下，仅能沿着所述安装座1的一个内壁平面进行运动。所述限位导向装置3还包括限位柱302，所述限位柱302至少有两个，且限位柱302均匀排布在所述第二固定基板102的边缘，
50.所述安装座1内还设有第一固定块501，所述第一固定块501固定在所述安装座1的内侧壁上；所述移动块4通过两侧的复位单元6与所述第一固定块501活动地连接在一起；优选地，复位单元6为片簧。复位单元6将移动块4和第一固定块501固定连接在一起，一方面可以防止移动块4脱离安装座1内部，另一方面移动块4在发生扭转后，可以依靠复位单元6的弹性记忆能力进行复位。
51.所述传感器组件2固定在所述安装座1内部且用于探测所述移动块4的位移变化量；所述传感器组件2包括至少两个传感器；所述传感器固定穿过所述安装座1内壁上的第一固定块501，且所述传感器的感应部伸出所述第一固定块501并朝向所述移动块4的内端面。
52.在本实施例中，位移传感器设置有两个，分别为第一位移传感器201和第二位移传感器202，且两个位移传感器对称固定在所述第一固定块501上，第一位移传感器201和第二位移传感器202可选的位移传感器包括光栅尺、电阻尺、磁感应位移传感器等基于各种原理的位移传感器。
53.对移动块4施力，在限位导向装置3的限制下，移动块4仅能沿着安装座1的内侧壁在固定平面内进行平移和摆动，进一步触发位移传感器，发出电信号。当移动块4仅仅做推动或者拉伸移动时，第一位移传感器201和第二位移传感器202所获取的位移信息均相同或者相近，所发出的电信号也相同或相近；当移动块4在外界力的作用下做摆动运动时，所述移动块4的两侧复位单元6分别处于拉和压的状态，第一位移传感器201和第二位移传感器202也分别处于压缩和伸出状态，第一位移传感器201和第二位移传感器202所获取的位移信息不同，所发送的电信号也不同。
54.如附图4-附图6所示，利用该运动控制装置8，本实用新型还提供了一种手术台车，该手术台车上安装了此种运动控制装置8。手术台车还包括车体12、立柱13、操作中心7和驱动机构；所述操作中心7安装在手术台车的立柱13上；所述驱动机构安装在手术台车的车体12上。
55.所述操作中心7包括扶手701和安装在扶手701上的启动按钮组件702，所述启动按钮组件702用于启动手术平台车的驱动系统；
56.在本实施例中，所述启动按钮组件702设有两个且对称安装在所述扶手701上。
57.启动按钮组件702包括按钮7021、按钮座7022、移动柱和触发开关7023，所述按钮7021和按钮座7022之间通过对称设置的两个储能元件7024固定连接，所述按钮座7022上固定有触发开关7023，优选的，所述触发开关7023设置在两个储能元件7024中间的位置。按钮7021和按钮座7022之间可产生相对滑动，所述按钮7021两端对称固定有移动柱，且移动柱上均套有储能单元；所述移动柱一端与所述按钮座7022活动连接，另一端固定在所述按钮7021上；在按钮7021在按动过程中，移动柱能够在按钮座7022上移动。
58.当按钮7021受到压力时，按钮7021沿着按钮座7022向触发开关7023移动，同时储能元件7024发生形变，储蓄能量，当按钮7021触碰到触发开关7023时，引起触发开关7023接通，为整个手术台车上电。当施加在按钮7021上的压力消失时，储能元件7024释放能量，恢复到初始状态，同时按钮7021向远离触发开关7023方向移动，最终脱离触发开关7023，同时引起触发开关7023关闭。在本实施例中，所述储能元件7024为弹簧。
59.在本实施例中，所述启动按钮组件702设有两个且对称安装在所述扶手701上。当启动手术台车时，左、右手分别对相应的按钮7021施加压力，其中任一按钮7021被按下时，均可启动手术台车。当松开按钮7021之后，系统断电。扶手701的两端分别通过连接件703与移动块4固定连接，因此工作人员在操作过程中，用手握住扶手701，然后进行推拉或者扭转，扶手701可推动移动块4在安装座1内移动。
60.所述车体12上安装有驱动机构，所述位移传感器和驱动机构之间电性连接。驱动
机构包括第一驱动电机10和第二驱动电机11；所述第一驱动电机10和第二驱动电机11分别驱动所述手术台车的两个后轮9。手术台车还包括两个前车轮，所述前轮为万向轮14。第一驱动电机10和第一位移传感器201相对应，第一驱动电机10接收来自第一位移传感器201的电信号并根据电信号进行运动，第二驱动电机11和第二位移传感器202相对应，第二驱动电机11接收来自第二位移传感器202的电信号并根据电信号进行运动。
61.该手术台车的操作步骤为：
62.s1、操作人员至少按住一个启动按钮组件702，启动驱动系统；
63.s2、操作人员施加推力给扶手701，扶手701推动移动块4在安装座1内移动，在限位导向装置3的限制下，移动块4在固定平面内进行平移和摆动；
64.s3、移动块4在平移和摆动的过程中，触发位移传感器，位移传感器与驱动机构对应，驱动机构根据位移传感器的位移程度控制转速；操作人员通过调整推力或拉力的大小来调整手术平台车的移动速度；
65.s4、操作人员对扶手701进行扭转，施加旋转扭矩，所述移动块4的两侧复位单元6分别处在拉和压的状态，此时位移传感器也分别处于压缩和伸出状态，信号为一正一负，控制驱动机构进行差速运动，实现车体12的左转或右转。
66.所述驱动电机的转速与所述位移传感器发生的位移呈正相关函数关系，即位移传感器发生的位移越大，驱动电机的转速越快。
67.结合步骤s3和步骤s4即可实现手术台车在平移运动中的转向动作。
68.本实施例中的限位导向装置3，限定了移动块4的活动范围，保证在推拉扶手701的时候，移动块4仅能在某一平面上进行运动，保证平移运动时的稳定性；同时在移动块4两端的复位单元6，当操作人员扭转启动装置时，移动块4两侧的复位单元6发生弹性形变，转变为位移传感器的位移量差，操作人员扭转程度、弹性形变量和位移传感器的位移量差呈函数对应关系，保证转向运动的稳定性，易于控制。
69.实施例二
70.如附图3所示，本实施例二中所采取的技术方案与实施例一中的方案类似，其中实施例二与实施例一相比，区别在于以下几点：
71.本实施例中，所述滚动组件301为固定在移动块4上表面和下表面上的第一无油滑动板3012，所述第一无油滑动板3012的大小根据实际需要而设定；该第一无油滑动板3012采用特殊材质制造，可以实现自润滑，减小摩擦损失和表面磨损，在运动过程中达到平稳、可靠、无噪声的效果，适用于精密的运动场合。所述第一无油滑动板3012上覆着有多个第一石墨凸点；所述第一石墨凸点均抵触在对应的所述固定座1的内壁上，起到了润滑及限位的作用。
72.在本实施例中，所述传感器组件包括两个力传感器，分别为第一力传感器203和第二力传感器204，所述力传感器的感应头与所述移动块24的内端面固定连接，所述第一力传感器203和第二力传感器204的另一端均与所述安装座1固定连接。所述安装座1内部固定安装有第二固定块502，所述力传感器的感应头与所述移动块4的内端面固定连接，同时所述力传感器的另一端与所述第二固定块502固定连接。
73.第一驱动电机10和第一力传感器203相对应，第一驱动电机10接收来自第一力传感器203的电信号并根据电信号进行运动，第二驱动电机11和第二力传感器204相对应，第
二驱动电机11接收来自第二力传感器204的电信号并根据电信号进行运动。
74.该手术台车的操作步骤为：
75.s1、操作人员至少按住一个启动按钮组件702，启动驱动系统；
76.s2、操作人员施加推力给扶手701，扶手701推动移动块4在安装座1内移动，在限位导向装置3的限制下，移动块4所受到的力平行地传递给与其固定连接的力传感器；
77.s3、力传感器与驱动机构对应，驱动机构根据力传感器的受力大小来控制转速；操作人员通过调整推力或拉力的大小来调整手术平台车的移动速度；
78.s4、操作人员对扶手701进行扭转，施加旋转扭矩，此时移动块4两侧的力传感器受力大小有一定偏差，信号为一正一负，控制驱动机构进行差速运动，实现车体12的左转或右转。
79.所述驱动电机的转速与所述力传感器检测到的受力大小呈正相关函数关系，即力传感器检测到的受力越大，对应的驱动电机的转速越快。
80.实施例三
81.本实施例三中所采取的技术方案与实施例二中的方案类似，其中实施例三与实施例二相比，区别在于：
82.本实施例中，所述移动块4为第二无油滑动板，可以实现自润滑，运动平稳，无噪声，在保证润滑的情况下，移动块4可长期运动，适合于精密的运动场合。所述滚动组件为多个第二石墨凸点；且多个所述第二石墨凸点覆着在所述第二无油滑动板上；所述第二石墨凸点均抵接在对应的所述安装座1的内壁上。此时，移动块4自身即具备润滑和限位的作用，不需要在上表面和下表面额外设置新的结构，即可将移动块4限制在安装座1内一固定平面运动。
83.与现有技术相比，本实施例提供的手术台车具有如下优点：
84.本实用新型设有启动机构和运动控制装置8，运动控制装置8中设置有多个传感器，当人工施加推力、拉力或者扭转力时，施力给移动块，由于运动控制装置8限定了移动块4的活动范围，因此移动块4仅能在某一固定平面上进行运动，保证平移运动时的稳定性，因此不会发生跳动导致传感器传递信息出现偏差，传感器组件2检测到移动块的位置变化，即将人工手部动作转化为传感器组件的电信号，并传输给驱动机构，进一步控制车体驱动机构中驱动电机的转速，进而控制手术台车移动；传感器具有高灵敏度，操作人员施力和传感器组件2感应到的数值呈函数对应关系，同时传感器组件2感应到的数值与驱动机构的转速之间具有严格正相关函数关系，运动过程易于操作，可保证人工控制操作与实际手术台车的运动轨迹保持一致。
85.以上仅为本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。