3-4 ;探桿3-3在探桿座3-1中的軸向移動通過傳動齒輪3-2-帶動齒輪軸轉動；探桿3-3在前端和尾端貫穿探桿座
3-1，并以探桿3-3的前端為探桿頭，在探桿3-3的尾段連接手術夾鉗3-5。
[0050]具體實施中，在手術夾鉗3-5與探桿3-3之間設置電位器3-6，電位器3_6的輸出軸與探桿3-3的尾端用螺釘固定連接，保證兩者無相對轉動；電位器3-6的外殼與手術夾鉗
3-5的輸出軸固定連接，以手術夾鉗3-5的轉動帶動電位器3-6的外殼相對探桿3-3進行轉動，可模擬實現手術夾鉗繞自身軸線旋轉及旋轉角度的實時測量。同時，在手術夾鉗3-5的鉗口中設置電位器，用于檢測手術夾鉗3-5的張開角度，模擬手術夾鉗的張開和閉合間的連續動作，模擬夾鉗夾持膽囊等器官動作。
[0051]本實施例中，以探桿3-3通過齒條與傳動齒輪3-2實現嚙合傳動，在滿足探桿3-3的軸向位移的同時，還能夠通過圓柱齒條齒輪副的嚙合將探桿的直線運動變為齒輪圓周運動，大大解決了在安裝空間有限的情況下190_行程探桿的軸向位移測量和軸向阻尼難以直接實施的難題。同時，在齒輪軸的軸端設置第一錐齒輪3-4用于連接阻尼器軸系，采用90°的轉向傳動大大節省了整體裝置的體積，使結構更加緊湊。這一結構形式使手持手術夾鉗可模擬實現真實手術器械在三維空間中左右擺動旋轉、上下俯仰旋轉、繞自身軸線回轉、前后軸向移動以及手術夾鉗的張開閉合等運動。
[0052]本實施例中，設置探桿軸向力反饋系統，是在主架板1-10的一側利用阻尼器支撐架2-3設置第一磁阻尼器2-4，第一磁阻尼器2-4具有可相對轉動的筒體和中軸，磁阻尼力形成在相對轉動的筒體和中軸之間；磁阻尼輸出軸2-5與第一磁阻力器2-4的中軸為同軸，第一磁阻尼器2-4的中軸可依靠磁力帶動筒體轉動；在筒體的底部固聯筒體軸；設置由電磁剎車盤2-2和剎車盤底座2-1構成的電磁剎車器，剎車盤底座2-1與主架板1-10固定連接，電磁剎車盤2-2與筒體軸固定連接；在磁阻力輸出軸2-5的軸端固定設置第二錐齒輪2-7，在第二錐齒輪2-7與第一錐齒輪3-4之間進行嚙合傳動。磁阻尼輸出軸2-5是與電磁剎車盤2-2固緊在一起，一旦電磁剎車盤2-2被電磁剎車底座2-1鎖住，此時磁阻尼輸出軸2-5的旋轉阻尼產生，且隨著旋轉角度越大，阻尼越大。本實施例中，在俯仰軸1-8的兩軸端與“U”型座1-3的兩側板之間是以軸孔相配合，在進行俯仰軸的安裝時，應該使得電磁剎車盤2-2和剎車盤底座2-1之間保持有0.02mm的間隙。
[0053]探桿軸向力反饋系統作用原理是:手術夾鉗3-5旋轉帶動第一磁阻尼器2-4共同無阻尼旋轉，以此模擬在夾鉗沒有觸碰器官之前的動作狀態；對于探桿前端碰到器官的動作狀態是以電磁剎車器通電進行模擬，在電磁剎車器通電時，第一磁阻尼器2-4的筒體軸被電磁剎車器抱死，由于磁阻尼的作用，扶持手術夾鉗的手感如同碰到真實的器官，隨著探桿的深入觸碰即旋轉角度越大，阻尼力也慢慢柔性增大，當手術夾鉗帶動探桿收回，阻尼也慢慢變小，具有真實的軟組織柔性回彈效果，這一回彈效果通過一對錐齒輪副的傳遞轉換為探桿的軸向移動阻尼；當以手術夾鉗夾緊一塊腫瘤等組織向外拉動時，此時反向阻尼開始生效。在磁阻力輸出軸2-5上安裝力矩傳感器，可檢測獲得阻尼力的大小，這對于培養醫生的手術技能有很大的幫助。
[0054]具體實施中，在主架板1-10與俯仰軸1-8之間設置第二磁阻尼器1-11，在俯仰軸1-8與“U”形座1-3之間安裝俯仰軸電磁剎車器1-7，用于在俯仰軸1-8與“U”形座1_3之間進行制動。
[0055]在“U”形座1-3與航向軸1-5之間設置第三磁阻尼器1-4，在航向軸1_5與底座1-1之間設置航向軸電磁剎車器1-2，用于在航向軸1-5與底座1-1之間進行制動。
[0056]本實施例中共形成三組柔性阻尼反饋，即探桿的上下俯仰、左右擺動的旋轉阻尼以及軸向移動阻尼，通過軟件仿真人體內腔界面可實現對手術夾鉗力反饋控制，捕捉夾鉗等器械是否觸碰人體器官，從而觸發相應電磁剎車器使各阻尼器產生真實的接觸人體力反饋效果。
[0057]具體實施中，分別在各對應位置上設置各非接觸式光柵碼盤及讀數頭，包括如圖5所示的設置在航向軸的軸端與主架板之間的用于獲得航向軸1-5的角位移的第三光柵碼盤及讀數頭1-6，用于獲得俯仰軸1-8的角位移的第二光柵碼盤及讀數頭1-9，以及用于獲得探桿3-3的軸向位移的第一光柵碼盤及讀數頭2-6 ;采用非接觸式光柵碼盤及讀數頭實現無限圓周角測量，其成本低、結構簡單、體積小、易于安裝、信號不受溫度和磁場等干擾。
[0058]具體實施中，涉及的運動信號包括:航向軸1-5和俯仰軸1-8的角位移、用于模擬手術刀的探桿的自轉角位移和軸向位移，以及手術夾鉗的開合角度。其中，航向軸和俯仰軸的角位移，以及探桿的軸向位移是由各對應位置上的非接觸式高精度光柵碼盤及讀數頭分別獲取，探桿的軸向位移是利用齒條齒輪傳動結構將直線轉變為圓周運動進行測量，探桿的自轉角位移和手術夾鉗的開合角度由電位器獲取；各路信號通過空間坐標轉換可以計算出手術夾鉗在模擬操作界面中的當前三維坐標及手術夾鉗的開合角狀態，并實時直觀將手術夾鉗顯示在模擬操作界面上，基于內窺鏡引導的屏幕視覺可指導醫生自如仿真真實的手術情景。
[0059]圖4所示，本實施例中設置倒“V”形零位校準塊8，零位校準塊8以其一側固定在主支架板1-10的一側壁的下部，另一側在底部端面設置為呈90°的“V”型端面8a，在支撐平臺上對應設置相吻合的“V”型槽Sb，以零位校準塊8的“V”型端面8a與“V”型槽Sb的配合實現航向軸和俯仰軸的旋轉限位和回零，支撐平臺是支撐在底座1-1上的水平臺面，以零位校準塊8作為航向軸1-5和俯仰軸1-8的初始零點校準器件，可實現迅速、高定位精度的裝置歸零；具體實施中，“V”型端面和“V”型槽也可以對應設置為倒梯形端面和倒梯形槽，其梯形的兩邊互呈90度。
[0060]參見圖7a和圖7b，本實施例中第一磁阻尼器2-4、第二磁阻尼器1_11和第三磁阻尼器1-4是采用基于圓柱磁鐵副的雙向旋轉阻尼器，其結構形式是:設置一對徑向充磁的燒結釹鐵硼圓柱磁鐵副，構成磁鐵副的分別是第一圓柱磁鐵I和第二圓柱磁鐵2 ;第一圓柱磁鐵I固定嵌裝在中軸7中，中軸7利用深溝球軸承6和端蓋5支承在筒體3的中心軸線位置上，第二圓柱磁鐵2固定設置在筒體3中半徑為R的圓周位置上，具體是在筒體3的對應位置上設置軸向通孔，第二圓柱磁鐵2嵌裝在軸向通孔中，并以緊定螺釘4緊固，保證磁力線通過圓心；中軸7處在筒體3的中軸位置上，中軸7與筒體3共軸，并且可以相對轉動；第一圓柱磁鐵I和第二圓柱磁鐵2的磁力線是在沿中軸7的徑向方向上。
[0061]令第一圓柱磁鐵I的半徑為R1，第二圓柱磁鐵2的半徑為R2，設定:R大于R1+R2，使得在第一圓柱磁鐵I與第二圓柱磁鐵2之間形成有間隔，這一結構形式使兩圓柱磁鐵之間非接觸，無磨損；并且將兩磁鐵副間的磁力轉化為中軸和筒體間的旋轉阻尼力，使阻尼力的輸出和使用成為可能。
[0062]設置中軸7是以黃銅為材質，筒體3是以硬鋁為材質。
[0063]在筒體3上設置軸向通孔用于固定安裝第二圓柱磁鐵2，改變半徑R的大小和/或取不同的半徑R2的值，可以調整阻尼器輸出的阻尼力的大小。
[0064]設置阻尼器可以有如下兩種不同的控制模式:
[0065]模式一:筒體阻尼輸出
[0066]固定中軸7，定義中軸7所在的圓心角位置為基準位置P，在基準位置處，第一圓柱磁鐵I的與第二圓柱磁鐵2的磁力線處在同一直線上，并且磁力線方向相反，在基準位置P處筒體阻尼輸出為最小阻尼力；
[0067]保持第一圓柱磁鐵I的磁力線方向不變，驅動筒體