[发明专利]输入设备和手术机器人

说明书

本发明公开了一种输入设备和手术机器人，输入设备包括固定基座、转动支架、开合装置、连接件、磁性元件、至少一个第一检测器件；转动支架相对于固定基座绕第一中心轴线可转动，开合装置设置于转动支架，并且相对于转动支架可弹性开合；连接件与开合装置连接，并且能够随着开合装置的开合动作沿平行于第一中心轴线的方向移动；磁性元件设置于转动支架或连接件，第一检测器件设置于固定基座，第一检测器件可检测磁性元件的磁场方向。根据本发明的输入设备，磁性元件能够随着转动支架的转动相对于第一检测器件发生偏转，第一检测器件能够检测到磁场方向的变化，通过数据运算后能够获知转动支架的转动角度。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言涉及一种输入设备和手术机器人。

背景技术

医疗手术机器人大多采用主从控制结构，医生操作诸如输入设备的主操作手，通过远程通信和计算机控制诸如末端执行机构的从手的运动。例如，医生通过输入设备的夹爪的开合来控制末端执行机构，比如钳子、剪刀、夹子等。

已知的输入设备的转动单元的旋转角度的测量，通常将转动单元的旋转通过锥齿轮进行转换，然后通过编码器测量该锥齿轮的角度。由于锥齿轮之间存在间隙，导致编码器检测的角度于实际的转动单元的旋转角度之间存在一定差异，也会出现检测角度不准确的情况。

此外，输入设备的开合装置的开合角度作为控制的重要输入参数，因此其测量的精度及稳定性极其重要。已知的开合装置的角度检测方法，通常是在某一部分设置有霍尔感应芯片，在另一部分设置有磁性元件(例如，转动支架设置有霍尔感应芯片，开合装置设置有磁性元件)，通过其中一部分带动磁性元件做运动，从而引起霍尔感应芯片处磁场强度发生变化。然而，由于磁性元件与霍尔感应芯片之间的距离并不是线性变化，导致磁场强度的变化也不是线性的，因此无法直接映射出转动角度，需要利用其它传感器做角度标定。

为此，本发明提供了一种输入设备和手术机器人，以至少部分地解决现有技术中的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，根据本发明的第一个方面，公开了一种输入设备，其包括：

固定基座；

转动支架，所述转动支架相对于所述固定基座绕第一中心轴线可转动；

开合装置，所述开合装置设置于所述转动支架，并且相对于所述转动支架可弹性开合；

连接件，所述连接件与开合装置连接，并且能够随着所述开合装置的开合动作沿沿平行于所述第一中心轴线的方向移动；

磁性元件，所述磁性元件设置于所述转动支架或所述连接件；以及

至少一个第一检测器件，所述第一检测器件设置于所述固定基座，所述第一检测器件可检测所述磁性元件的磁场方向。

根据本发明的输入设备，磁性元件设置于转动支架或连接件，连接件经由开合装置间接地连接至转动支架，因此磁性元件能够随着转动支架的转动而转动，以能够改变第一检测器件和磁性元件之间的位置关系，使得磁性元件的磁场相对于第一检测器件发生偏转，第一检测器件能够检测到磁场方向的变化，通过数据运算后能够获知转动支架的转动角度，因此无需利用其它传感器做角度标定即可实现转动支架的旋转角度的检测。

可选地，所述开合装置包括第一夹爪和第二夹爪，所述第一夹爪和所述第二夹爪分别可枢转地设置于所述转动支架。

可选地，所述第一夹爪和所述第二夹爪相对地设置在所述转动支架的两侧，所述第一夹爪和所述第二夹爪联动设置，并且/或者