本發(fā)明涉及醫(yī)療訓(xùn)練器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、生物建模技術(shù)的不斷發(fā)展，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬腹腔鏡手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)為醫(yī)護(hù)人員的手術(shù)訓(xùn)練提供了機(jī)會(huì)。虛擬腹腔鏡手術(shù)系統(tǒng)可以通過(guò)構(gòu)建逼真的手術(shù)場(chǎng)景、模擬手術(shù)過(guò)程、獲取觸覺(jué)反饋來(lái)培訓(xùn)醫(yī)護(hù)人員的手術(shù)技能。與傳統(tǒng)醫(yī)師受訓(xùn)過(guò)程不同，虛擬腹腔鏡手術(shù)可以毫無(wú)限制的重復(fù)操作，而且可以根據(jù)需要設(shè)置不同訓(xùn)練難度，讓不同級(jí)別的醫(yī)護(hù)人員反復(fù)訓(xùn)練。同時(shí)，可以不必?fù)?dān)心實(shí)驗(yàn)材料、場(chǎng)地的限制，可以最大限度的縮短培訓(xùn)周期。實(shí)施虛擬手術(shù)需要利用機(jī)械結(jié)構(gòu)控制手術(shù)流程，并在手術(shù)過(guò)程中獲取觸覺(jué)反饋信息。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺?01410456577.3，名稱(chēng)為一種用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的裝置、方法及系統(tǒng)。該專(zhuān)利中所述裝置包括一對(duì)相對(duì)設(shè)置的機(jī)械操作桿，機(jī)械操作桿包括直桿、c形連接桿和橫桿；直桿上部為手握部分，下部連接c形連接桿，上部和下部通過(guò)第一套管連接，其中設(shè)有直線位移傳感器和第一角位移傳感器；直桿下部底端設(shè)有第二套管，第二套管內(nèi)設(shè)有第二角位移傳感器；c形連接桿凹部連接直桿下部，背部通過(guò)第三套管連接橫桿，第三套管中設(shè)置有第三角位移傳感器。所述系統(tǒng)包括所述裝置及虛擬模塊。該腹腔鏡虛擬手術(shù)裝置雖能實(shí)現(xiàn)手術(shù)流程，但對(duì)于在實(shí)際手術(shù)時(shí)由于器械碰觸組織后由組織產(chǎn)生并傳遞給操作者的觸覺(jué)反饋卻沒(méi)有考慮，使醫(yī)師在訓(xùn)練過(guò)程中缺乏相應(yīng)的交互觸覺(jué)體驗(yàn)，大大影響了醫(yī)師對(duì)手術(shù)真實(shí)感的把握，不利于手術(shù)醫(yī)師的訓(xùn)練工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)。

一種用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)，其包括：

機(jī)械子系統(tǒng)以及電氣子系統(tǒng)；

所述機(jī)械子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)擬腹腔鏡手術(shù)過(guò)程中的俯仰、伸縮、自轉(zhuǎn)、剪切、橫滾五自由度運(yùn)動(dòng)，并采集運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的力反饋；

所述電氣子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)采集擬腹腔鏡手術(shù)過(guò)程中的俯仰、伸縮、自轉(zhuǎn)、剪切、橫滾五自由度運(yùn)動(dòng)過(guò)程的數(shù)據(jù)信息，對(duì)手術(shù)場(chǎng)景進(jìn)行模擬，并提供將反饋力分解到各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度上去的驅(qū)動(dòng)指令。

在本發(fā)明所述的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)中，

所述機(jī)械子系統(tǒng)包括：一對(duì)相對(duì)設(shè)置的機(jī)械操作手，機(jī)械操作手包括主軸、橫板、平臺(tái)、擋板、u型連接桿、橫向軸和機(jī)箱轉(zhuǎn)動(dòng)軸；

所述主軸上部連接手術(shù)器械，設(shè)有第一線輪組、第一驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件和第一信號(hào)采集元件，用以采集手術(shù)器械的剪切運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和執(zhí)行剪切運(yùn)動(dòng)的力反饋；

主軸上部有橫板，下部連接平臺(tái)，其中設(shè)有第二線輪組、第二驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件、第二信號(hào)采集元件、第三驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件、第三線輪組、第三信號(hào)采集元件和主軸滑塊，上部和下部通過(guò)兩塊擋板連接；第二線輪組、第二驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件和第二信號(hào)采集元件，用以采集主軸自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和執(zhí)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的力反饋；第三線輪組、第三驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件和第三信號(hào)采集元件，用以采集主軸伸縮運(yùn)動(dòng)位置數(shù)據(jù)和執(zhí)行伸縮運(yùn)動(dòng)的力反饋；

擋板外接u型連接桿，u型連接桿外部連接橫向軸，設(shè)有第四線輪組、第四驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件和第四信號(hào)采集元件，用以采集主軸俯仰運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和執(zhí)行俯仰運(yùn)動(dòng)的力反饋；

u型連接桿背部與機(jī)箱轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，設(shè)有第五線輪組、第五驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件和第五信號(hào)采集元件，用以采集主軸橫滾運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和執(zhí)行橫滾運(yùn)動(dòng)的力反饋。

在本發(fā)明所述的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)中，

主軸的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度在0度到360度之間。

在本發(fā)明所述的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)中，

主軸上部和下部之間可以伸縮運(yùn)動(dòng)，伸縮運(yùn)動(dòng)距離為0～200mm之間。

在本發(fā)明所述的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)中，

主軸的前后俯仰運(yùn)動(dòng)開(kāi)合角度在0度到60度之間；主軸的左右橫滾運(yùn)動(dòng)開(kāi)合角度在0度到60度之間。

在本發(fā)明所述的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)中，

第一驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件、第二驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件、第三驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件、第四驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件、第五驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件均為直流伺服電機(jī)；

在本發(fā)明所述的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)中，

第一信號(hào)采集元件、第二信號(hào)采集元件、第三信號(hào)采集元件、第四信號(hào)采集元件、第五信號(hào)采集元件均為編碼器。

在本發(fā)明所述的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)中，

各線輪組均由兩個(gè)線輪組成，一個(gè)線輪與驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件軸線相連，另一個(gè)與主軸自由度運(yùn)動(dòng)相連，各組線輪之間的傳動(dòng)形式均為鋼絲繩傳動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩纏繞在一組線輪上實(shí)現(xiàn)主從件間的運(yùn)動(dòng)和力矩傳遞。

在本發(fā)明所述的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)中，

所述電氣子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集子模塊，圖像模擬子模塊，運(yùn)算控制子模塊，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行子模塊。

所述數(shù)據(jù)采集子模塊，用于采集機(jī)械子系統(tǒng)的第一信號(hào)采集元件、第二信號(hào)采集元件、第三信號(hào)采集元件、第四信號(hào)采集元件、第五信號(hào)采集元件的角度和位置數(shù)據(jù)，并將其傳遞給運(yùn)算控制子模塊；

所述圖像模擬子模塊，實(shí)時(shí)模擬手術(shù)圖像，通過(guò)運(yùn)算控制子模塊將角度和位置數(shù)據(jù)計(jì)算成對(duì)應(yīng)的器械狀態(tài)數(shù)據(jù)和場(chǎng)景數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)模擬手術(shù)場(chǎng)景；

所述運(yùn)算控制子模塊，獲取采集子模塊的角度和位置信息，確定場(chǎng)景中器械的空間位置，并將空間虛擬器械實(shí)時(shí)空間位姿信息傳遞給圖像模擬子模塊；根據(jù)空間位置計(jì)算該位置處虛擬器械實(shí)時(shí)的反饋力大小，將反饋力分解到各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度上去，并將各自由度上的反饋力傳遞給驅(qū)動(dòng)執(zhí)行子模塊；

所述驅(qū)動(dòng)執(zhí)行子模塊，獲取各自由度上的反饋力，將力反饋分給各驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，使操作者感受操作過(guò)程中的反饋力作用。

實(shí)施本發(fā)明提供的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：在虛擬腹腔鏡手術(shù)中，設(shè)計(jì)了帶有力反饋功能的機(jī)械子系統(tǒng)和電氣子系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)獲取五個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，且驅(qū)動(dòng)執(zhí)行速度快，可靠性高，魯棒性好。同時(shí)，還能夠使醫(yī)師在手術(shù)操作時(shí)感受到由場(chǎng)景中虛擬組織傳遞給的反饋力，增加手術(shù)操作真實(shí)感。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)中機(jī)械子系統(tǒng)的示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)中電氣子系統(tǒng)的示意圖；

在附圖1中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1為第一驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件；2為第三線輪組；3為第二驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件；4為第四驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件；5為第四線輪組；6為橫向軸；7為擋板；8為平臺(tái)；9為u型連接桿；10為主軸滑塊；11為機(jī)箱轉(zhuǎn)動(dòng)軸；12為第五線輪組；13為第五驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件；14為第三驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件；15為橫板；16為第二線輪組；17為主軸；18為第一線輪組；19為手術(shù)器械。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明提供的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)中機(jī)械子系統(tǒng)，包括一對(duì)相對(duì)設(shè)置的機(jī)械操作手，所述機(jī)械操作手包括主軸17、橫板15、平臺(tái)8、擋板7、u型連接桿9、橫向軸6和機(jī)箱轉(zhuǎn)動(dòng)軸11。

所述主軸17上部連接手術(shù)器械19，設(shè)有第一線輪組18、第一驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件1和第一信號(hào)采集元件，用以采集手術(shù)器械的剪切運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和執(zhí)行剪切運(yùn)動(dòng)的力反饋；主軸上部有橫板15，下部連接平臺(tái)8，其中設(shè)有第二線輪組16、第二驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件3、第二信號(hào)采集元件、第三驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件14、第三線輪組2、第三信號(hào)采集元件和主軸滑塊10，上部和下部通過(guò)兩塊擋板7連接；第二線輪、第二驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件3和第二信號(hào)采集元件，第二信號(hào)采集元件用以采集主軸自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和第二驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件3用于執(zhí)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的力反饋；第三線輪、第三驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件和第三信號(hào)采集元件，第三信號(hào)采集元件用以采集主軸伸縮運(yùn)動(dòng)位置數(shù)據(jù)和第三驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件14用于執(zhí)行伸縮運(yùn)動(dòng)的力反饋；擋板外接u型連接桿9，u型連接桿外部連接橫向軸6，設(shè)有第四線輪組5、第四驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件4和第四信號(hào)采集元件，第四信號(hào)采集元件用以采集主軸俯仰運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和第四驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件4用于執(zhí)行俯仰運(yùn)動(dòng)的力反饋；u型連接桿背部與機(jī)箱轉(zhuǎn)動(dòng)軸11連接，設(shè)有第五線輪組12、第五驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件13和第五信號(hào)采集元件，第五信號(hào)采集元件用以采集主軸橫滾運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和第五驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件13用于執(zhí)行橫滾運(yùn)動(dòng)的力反饋。

優(yōu)選地，所述機(jī)械子系統(tǒng)，手術(shù)器械的剪切運(yùn)動(dòng)開(kāi)合角度在-20度到20度之間。所述五個(gè)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件均為直流伺服電機(jī)，型號(hào)maxonre40148877；所述五個(gè)信號(hào)采集元件均為編碼器，型號(hào)是500線heds55型。

如圖2所示，本發(fā)明提供的用于虛擬腹腔鏡手術(shù)的力反饋系統(tǒng)，包括所述的用于腹腔鏡虛擬手術(shù)的電氣子系統(tǒng)，所述電氣子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集子模塊20，圖像模擬子模塊23，運(yùn)算控制子模塊21，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行子模塊22。

所述數(shù)據(jù)采集子模塊，用于采集虛擬腹腔鏡手術(shù)力反饋裝置的第一至第五信號(hào)采集元件的角度和位置數(shù)據(jù)，并將其傳遞給運(yùn)算控制子模塊。

所述圖像模擬子模塊，實(shí)時(shí)模擬手術(shù)圖像，通過(guò)運(yùn)算控制子模塊將角度和位置數(shù)據(jù)計(jì)算成對(duì)應(yīng)的器械狀態(tài)數(shù)據(jù)和場(chǎng)景數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)模擬手術(shù)場(chǎng)景。

所述運(yùn)算控制子模塊，獲取采集子模塊的角度和位置信息，確定場(chǎng)景中器械的空間位置，并將空間虛擬器械實(shí)時(shí)空間位姿信息傳遞給圖像模擬子模塊；根據(jù)空間位置計(jì)算空間位置處虛擬器械實(shí)時(shí)的反饋力大小，將反饋力分解到各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度上去，并將各自由度上的反饋力傳遞給驅(qū)動(dòng)執(zhí)行子模塊；

所述驅(qū)動(dòng)執(zhí)行子模塊，獲取各自由度上的反饋力，將力反饋分給各驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，使操作者感受操作過(guò)程中的反饋力作用。

以下為實(shí)施例：

實(shí)施例1

一種用于腹腔鏡虛擬手術(shù)的力反饋機(jī)械子系統(tǒng)，包括一對(duì)相對(duì)設(shè)置的機(jī)械操作手。如圖1所示，所述機(jī)械操作手包括主軸17、橫板15、平臺(tái)8、擋板7、u型連接桿9、橫向軸6和機(jī)箱轉(zhuǎn)動(dòng)軸11。

所述主軸17上部連接手術(shù)器械19，設(shè)有第一線輪組18、第一驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件1和第一信號(hào)采集元件，用以采集手術(shù)器械的剪切運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和執(zhí)行剪切運(yùn)動(dòng)的力反饋；主軸上部有橫板15，下部連接平臺(tái)8，其中設(shè)有第二線輪組16、第二驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件3、第二信號(hào)采集元件、第三驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件14、第三線輪組2、第三信號(hào)采集元件和主軸滑塊10，上部和下部通過(guò)兩塊擋板7連接；第二線輪、第二驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件和第二信號(hào)采集元件，用以采集主軸自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和執(zhí)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的力反饋；第三線輪組、第三驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件和第三信號(hào)采集元件，用以采集主軸伸縮運(yùn)動(dòng)位置數(shù)據(jù)和執(zhí)行伸縮運(yùn)動(dòng)的力反饋；擋板外接u型連接桿9，u型連接桿外部連接橫向軸6，設(shè)有第四線輪組5、第四驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件4和第四信號(hào)采集元件，用以采集主軸俯仰運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和執(zhí)行俯仰運(yùn)動(dòng)的力反饋；u型連接桿背部與機(jī)箱轉(zhuǎn)動(dòng)軸11連接，設(shè)有第五線輪組12、第五驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件13和第五信號(hào)采集元件，用以采集主軸橫滾運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角度和執(zhí)行橫滾運(yùn)動(dòng)的力反饋。

實(shí)施例2

一種用于腹腔鏡虛擬手術(shù)的力反饋系統(tǒng)，包括所述的用于腹腔鏡虛擬手術(shù)的電氣子系統(tǒng)，所述電氣子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集子模塊20，圖像模擬子模塊23，運(yùn)算控制子模塊21，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行子模塊22；

所述數(shù)據(jù)采集子模塊20，用于采集虛擬腹腔鏡手術(shù)力反饋裝置的第一至第五信號(hào)采集元件的角度和位置數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)采集子模塊，使用stm32作為控制核心，獲取機(jī)械手第一至第五信號(hào)采集元件的脈沖信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為角度和位置數(shù)據(jù)，將其傳遞給運(yùn)算控制子模塊。

所述圖像模擬子模塊23，包括上位機(jī)和顯示器。所述上位機(jī)用于實(shí)時(shí)模擬手術(shù)圖像，通過(guò)運(yùn)算控制子模塊將角度和位置數(shù)據(jù)計(jì)算成對(duì)應(yīng)的器械狀態(tài)數(shù)據(jù)和場(chǎng)景數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)模擬手術(shù)場(chǎng)景。所述顯示器用于實(shí)時(shí)顯示手術(shù)場(chǎng)景。所述上位機(jī)和顯示器通過(guò)信號(hào)線相連，傳遞圖像信號(hào)。

所述運(yùn)算控制子模塊21，獲取采集子模塊的角度和位置信息，確定場(chǎng)景中器械的空間位置，并將空間虛擬器械實(shí)時(shí)空間位姿信息傳遞給圖像模擬子模塊；根據(jù)空間位置計(jì)算空間位置處虛擬器械實(shí)時(shí)的反饋力大小，將反饋力分解到各個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度上去，并將各自由度上的反饋力傳遞給驅(qū)動(dòng)執(zhí)行子模塊；

所述驅(qū)動(dòng)執(zhí)行子模塊22，采用stm32作為控制核心，串口接收各自由度上的反饋力，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，存儲(chǔ)在dma模塊中，再利用can總線模塊將不同自由度的電流信號(hào)施加在相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)元件上，驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生對(duì)應(yīng)大小的力矩，讓操作者在操作過(guò)程中感受反饋力作用。

實(shí)施例3

各自由度力反饋實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

操作者握住手術(shù)器械19做剪切運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)第一線輪組18旋轉(zhuǎn)，通過(guò)線輪與第一驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件1的連接關(guān)系帶動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件軸線的旋轉(zhuǎn)；

操作者握住手術(shù)器械19繞機(jī)械手主軸17做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)第二線輪組16旋轉(zhuǎn)，第二線輪組又與第二驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件3連接，帶動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件旋轉(zhuǎn)；

操作者握住手術(shù)器械19沿機(jī)械手主軸17做上下伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主軸滑塊10上下運(yùn)動(dòng)，主軸滑塊與第三線輪組2通過(guò)鋼絲繩緊定連接，帶動(dòng)第三線輪組旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)第三驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件14旋轉(zhuǎn)；

操作者握住手術(shù)器械19繞橫向軸6做前后俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)第四線輪組5旋轉(zhuǎn)，第四線輪組又與第四驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件4連接，帶動(dòng)第四驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件旋轉(zhuǎn)；

操作者握住手術(shù)器械19繞機(jī)箱轉(zhuǎn)動(dòng)軸11做左右橫滾運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)第五線輪組12旋轉(zhuǎn)，第五線輪組又與第五驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件13連接，帶動(dòng)第五驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件旋轉(zhuǎn)；

五個(gè)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的五個(gè)數(shù)據(jù)采集元件將測(cè)量出剪切運(yùn)動(dòng)的開(kāi)合角度、自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)角度、伸縮運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)距離、俯仰運(yùn)動(dòng)和橫滾運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)角度；再經(jīng)由運(yùn)算控制子模塊21計(jì)算反饋力大小，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行子模塊22將不同自由度的電流信號(hào)施加在相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)元件上；最終使驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)方向相反的力矩，實(shí)現(xiàn)五自由度的力反饋功能。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。