[发明专利]手术控制系统及方法

权利要求书

1.一种手术控制系统，其特征在于，所述手术控制系统包括手术装置、数据处理装置及光纤传感器，所述手术装置包括器械及动力主机；所述器械包括弹性体连接轴、牵引线及末端执行件；

所述弹性体连接轴的末端与所述牵引线的一端连接，所述弹性体连接轴的前端与所述动力主机的输出端连接，所述牵引线的另一端与所述末端执行件连接，以通过所述动力主机驱动所述弹性体连接轴牵引所述牵引线，控制所述末端执行件运动；

所述光纤传感器设置在所述弹性体连接轴上；

所述数据处理装置与所述光纤传感器通信连接，并用于获取所述光纤传感器的反射波长偏移量，并根据所述反射波长偏移量，确定所述末端执行件对作用部位的实际作用力；

所述牵引线至少设置有5根，每根所述牵引线分别对应连接1个所述弹性体连接轴；

至少1条第一牵引线的另一端与所述末端执行件连接，以控制所述末端执行件执行夹合动作；

至少4条第二牵引线的另一端与所述末端执行件连接，以控制所述末端执行件执行俯仰及偏航运动；

所述数据处理装置包括气动控制设备及气压反馈穿戴设备；

所述气动控制设备分别与所述光纤传感器及所述气压反馈穿戴设备通信连接，并用于获取所述第二牵引线对应的所述弹性体连接轴所受第二作用力，并根据所述第二作用力控制所述气压反馈穿戴设备中的气囊气压值；

所述气压反馈穿戴设备用于穿戴于使用者的腕部。

2.根据权利要求1所述的手术控制系统，其特征在于，所述光纤传感器设置有1个，所述弹性体连接轴设置有多个，所述光纤传感器依次与各所述弹性体连接轴固定，且所述光纤传感器在各所述弹性体连接轴处设置不同反射波长的布拉格光栅。

3.根据权利要求2所述的手术控制系统，其特征在于，所述数据处理装置，用于

获取所述光纤传感器中各布拉格光栅的反射波长及相应的反射波长偏移量，

根据反射波长与弹性体连接轴的对应关系，确定各弹性体连接轴对应的反射波长偏移量，

根据各所述反射波长偏移量，确定各所述弹性体连接轴所受作用力，

根据各所述弹性体连接轴所受作用力，确定所述末端执行件对作用部位的实际作用力。

4.根据权利要求3所述的手术控制系统，其特征在于，所述根据各所述反射波长偏移量，确定各弹性体连接轴所受作用力，包括：

对于每一弹性体连接轴，根据对应布拉格光栅的反射波长、反射波长偏移量、应变灵敏度、热灵敏度、温度及第一夹角，计算所述布拉格光栅的实际应变值；其中，所述第一夹角为所述布拉格光栅部位的光栅方向与所述弹性体连接轴的轴向之间的夹角；

根据所述实际应变值、所述弹性体连接轴的杨氏模量及所述弹性体连接轴固定所述光纤传感器处的横截面积，确定所述弹性体连接轴所受作用力。

5.根据权利要求4所述的手术控制系统，其特征在于，所述布拉格光栅部位的光栅方向与所述弹性体连接轴的轴向之间的夹角为；

所述根据对应布拉格光栅的反射波长、反射波长偏移量、应变灵敏度、热灵敏度、温度及第一夹角，计算所述布拉格光栅的实际应变值，包括：

根据对应布拉格光栅的反射波长、反射波长偏移量、应变灵敏度、热灵敏度及温度，确定理论应变值；

由理论应变值/，确定所述实际应变值；

其中，所述为所述弹性体连接轴的泊松比。

6.根据权利要求1所述的手术控制系统，其特征在于，所述弹性体连接轴包括连接臂，所述连接臂位于所述弹性体连接轴的中部，所述连接臂较所述弹性体连接轴的其他部分细；所述光纤传感器固定于所述连接臂处。

7.根据权利要求1所述的手术控制系统，其特征在于，所述弹性体连接轴的前端具有快接结构，所述快接结构用于与所述动力主机的输出端快接；所述弹性体连接轴的末端具有夹持结构，所述夹持结构用于夹持固定所述牵引线。

8.根据权利要求1所述的手术控制系统，其特征在于，所述弹性体连接轴设置有多个，各所述弹性体连接轴处分别设置有1个所述光纤传感器。