手术机器人空间坐标系校验装置及应用其的校验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种手术机器人空间坐标系校验装置及应用其的校验方法，其中，手术机器人空间坐标系校验装置包括安装载体、轨迹管、第一标定元件、第二标定元件、第一指示元件、第二指示元件以及校验元件。安装载体设置有安装孔，轨迹管安装于安装孔内。当校验元件从轨迹管的第一端进入并使得预定校验位置与处于校验路径的第一预定接触位置接触时，第一指示元件提供指示。当所述校验元件继续前进并使得预定校验位置与第二预定接触位置接触时，第二指示元件提供指示。上述手术机器人空间坐标系校验装置能直观地反应校验结果并且校验精度高。

Calibration device for space coordinates of surgical robot and its calibration method

The invention relates to a space coordinate system calibration device for surgical robots and a calibration method thereof. The space coordinate system calibration device for surgical robots includes a mounting carrier, a trajectory tube, a first calibration element, a second calibration element, a first indicator element, a second indicator element and a calibration element. The installation carrier is provided with an installation hole, and the track tube is installed in the installation hole. When the calibration element enters from the first end of the trajectory tube and contacts the predetermined calibration position with the first predetermined contact position in the calibration path, the first indicator element provides an indication. When the calibration element continues to move forward and makes the predetermined calibration position contact with the second predetermined contact position, the second indicator element provides an indication. The calibration device of the space coordinate system of the surgical robot can intuitively reflect the results of the calibration and has high calibration accuracy.

【技术实现步骤摘要】
手术机器人空间坐标系校验装置及应用其的校验方法
本专利技术涉及医疗器械领域，特别是涉及一种手术机器人空间坐标系校验装置及应用其的校验方法。
技术介绍
在使用手术机器人进行手术前，需要对手术机器人的空间坐标与医疗影像设备的空间坐标进行融合。从医疗影像设备空间坐标系到手术机器人空间坐标系的转换是否准确是影响手术精确性的重要因素，因此，在手术前需要对手术机器人的空间坐标与医疗影像设备提供的空间坐标是否一致进行校验。一般的手术机器人空间坐标系校验装置包括器官模型以及多根同向的空心管状结构，通过使用3D视觉成像装置对该手术机器人空间坐标系校验装置扫描，得到空心管状结构的坐标路径。将该坐标路径输入手术机器人，手术机器人控制校验针依该坐标路径运行，若校验针能准确穿入空心管状结构，则证明该手术机器人的空间坐标准确。上述手术机器人空间坐标系校验装置只能对同一方向的轨迹路径进行验证，且由于该校验装置采用空心管状结构模拟手术路径，即使模拟轨迹错误、校验针的角度与空心管状结构的朝向存在偏差，也可能会因管壁的刚性引起校验针弯曲而使得校验针照样能进入空心管状结构内，以致得到错误的校验结果。
技术实现思路
基于此，有必要针对如何提高手术机器人空间坐标系校验精确度问题，提供一种手术机器人空间坐标系校验装置及应用其的校验方法。一种手术机器人空间坐标系校验装置，包括：安装载体，设置有安装孔；轨迹管，笔直地安装于安装孔内，所述轨迹管具有第一端以及第二端；第一标定元件，具有第一预定接触位置，所述第一标定元件被配置为沿垂直于所述轨迹管的轴向的方向可运动的；第二标定元件，具有定位在所述轨迹管内的第二预定接触位置，其中，所述第二预定接触位置和所述第一预定接触位置限定校验路径；第一指示元件，当所述第一预定接触位置被接触时，用于提供指示；第二指示元件，当所述第二预定接触位置被接触时，用于提供指示；以及校验元件，包括预定校验位置；其中，当所述校验元件从所述轨迹管的第一端进入并使得所述预定校验位置与处于所述校验路径的所述第一预定接触位置接触时，所述第一指示元件提供指示；并且当所述校验元件继续前进并使得所述预定校验位置与所述第二预定接触位置接触时，所述第二指示元件提供指示。上述手术机器人空间坐标系校验装置包括安装载体、轨迹管、第一标定元件、第二标定元件、校验元件、第一指示元件、第二指示元件。通过获取第一预定接触位置与第二预定接触位置的空间坐标，再将该空间坐标输入手术机器人，手术机器人将该空间坐标进行融合并形成校验路径，手术机器人再依该校验路径控制校验元件运行。若手术机器人的空间坐标系准确，则校验元件上的预定校验位置必然能依次接触到第一预定接触位置以及第二预定接触位置，预定校验位置接触到第一预定接触位置以及第二预定接触位置后第一指示元件以及第二指示元件能提供指示。用户通过观察第一指示元件以及第二指示元件是否提供指示，即可判定手术机器人的空间坐标系是否需要校正。整个校验过程操作简单，校验结果能通过第一指示元件以及第二指示元件直观反映给用户。同时相对于传统的通过观察校验元件能否穿入空管来对手术机器人空间坐标进行校验的校验装置，本申请的具有第一预定接触位置以及第二预定接触位置的手术机器人空间坐标系校验装置的校验误差能缩减至第一预定接触位置或第二预定接触位置的球形半径范围。而传统检验方式的误差是空管的直径，所以该手术机器人空间坐标系校验装置校验精确度更高。此外，第一标定元件被配置为沿垂直于轨迹管的轴向的方向可运动的，当预定校验位置未能接触到第一预定接触位置时，则第一标定元件能封堵轨迹管，阻止校验元件继续前行，防止轨迹错误的校验元件接触到管壁引起弯曲而照样能进入轨迹管内。在其中一个实施例中，所述第一指示元件和/或所述第二指示元件为光指示元件或声音指示元件或文字指示元件。在其中一个实施例中，手术机器人空间坐标系校验装置还包括第一电源，所述第一指示元件与所述第一电源电连接；当所述预定校验位置接触第一预定接触位置时，所述第一指示元件与所述第一电源连通；所述第一指示元件提供指示。在其中一个实施例中，所述第二指示元件与所述第一电源电连接；当所述预定校验位置接触第二预定接触位置时，所述第二指示元件与所述第一电源连通；所述第二指示元件提供指示。在其中一个实施例中，所述校正元件还包括针芯、绝缘层以及外壁；所述绝缘层套设于所述针芯外，所述外壁套设于所述绝缘层外；所述针芯连接所述预定校验位置与所述第一电源连接。在其中一个实施例中，还包括第二电源，所述第二指示元件与所述第二电源电连接；当所述预定校验位置接触第二预定接触位置时，所述第二指示元件与所述第二电源连通；所述第二指示元件提供指示。在其中一个实施例中，所述校正元件还包括针芯和绝缘层，所述绝缘层套设于所述针芯外；所述针芯与所述预定校验位置和第二电源的电源电连接。在其中一个实施例中，所述第一端的侧壁上开设有开口，所述第一标定元件被配置为沿垂直于所述轨迹管的轴向的方向可伸入或退出所述开口。在其中一个实施例中，还包括控制单元；所述控制单元与所述第一标定元件连接；所述控制单元用以控制所述第一标定元件伸入或退出所述开口。在其中一个实施例中，所述控制单元包括弹性件以及电磁铁；所述弹性件连接所述第一标定元件以及电磁铁；当所述预定校验位置接触所述第一预定接触位置时，所述电磁铁被触发并吸附所述第一标定元件；所述第一标定元件压缩所述弹性件并退出所述开口。在其中一个实施例中，所述控制单元还包括与所述电磁铁形成电回路的第三电源、第三指示元件以及可控硅；所述可控硅用于连通或断开所述电回路；当所述预定校验位置接触所述第一预定接触位置时，所述可控硅连通所述电回路，所述电磁铁通电并吸附所述第一标定元件，所述第三指示元件提供指示；当所述预定校验位置接触所述第二预定接触位置时，所述可控硅断开所述电回路，所述电磁铁断电并松开所述第一标定元件。在其中一个实施例中，所述安装孔为多个，多个所述安装孔的中心轴朝向不同角度。在其中一个实施例中，所述第一预定接触位置、第二预定接触位置以及预定校验位置均为半径为0.5mm～1mm的球形区域。在其中一个实施例中，所述安装载体包括：盖体，设置设有多个角度不同的第一安装孔；所述第一端安装于所述第一安装孔；以及底板，与所述盖体相匹配，所述盖体开设有多个第二安装孔，并且所述第一安装孔的数量和角度与所述第一安装孔一一对应；所述第二端安装于所述第二安装孔。在其中一个实施例中，所述安装载体以及所述轨迹管均采用透明材料。在其中一个实施例中，所述安装载体为半圆柱体、圆柱体、半球体或长方体。一种应用前述手术机器人空间坐标系校验装置的校验方法，包括以下步骤：应用医疗影像设备获取轨迹管内的第一预定接触位置以及第二预定接触位置的空间坐标；所述手术机器人获取所述空间坐标并生成校验路径，并依所述校验路径控制所述校验元件在所述轨迹管内运行；判断所述第一指示元件是否提供指示；若所述第一指示元件提供指示，则校验元件继续前行；判断所述第二指示元件是否提供指示；若所述第二指示元件提供指示，则判定所述手术机器人的空间坐标系与所述医疗影像设备的空间坐标系一致。在其中一个实施例中，所述方法还包括：若所述第一指示元件未提供指示，则所述校验元件停止；对所述手术机器人的空间坐标系进行校本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，包括：安装载体，设置有安装孔；轨迹管，笔直地安装于安装孔内，所述轨迹管具有第一端以及第二端；第一标定元件，具有第一预定接触位置，所述第一标定元件被配置为沿垂直于所述轨迹管的轴向的方向可运动的；第二标定元件，具有定位在所述轨迹管内的第二预定接触位置，其中，所述第二预定接触位置和所述第一预定接触位置限定校验路径；第一指示元件，当所述第一预定接触位置被接触时，用于提供指示；第二指示元件，当所述第二预定接触位置被接触时，用于提供指示；以及校验元件，包括预定校验位置；其中，当所述校验元件从所述轨迹管的第一端进入并使得所述预定校验位置与处于所述校验路径的所述第一预定接触位置接触时，所述第一指示元件提供指示；并且当所述校验元件继续前进并使得所述预定校验位置与所述第二预定接触位置接触时，所述第二指示元件提供指示。

【技术特征摘要】
1.一种手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，包括：安装载体，设置有安装孔；轨迹管，笔直地安装于安装孔内，所述轨迹管具有第一端以及第二端；第一标定元件，具有第一预定接触位置，所述第一标定元件被配置为沿垂直于所述轨迹管的轴向的方向可运动的；第二标定元件，具有定位在所述轨迹管内的第二预定接触位置，其中，所述第二预定接触位置和所述第一预定接触位置限定校验路径；第一指示元件，当所述第一预定接触位置被接触时，用于提供指示；第二指示元件，当所述第二预定接触位置被接触时，用于提供指示；以及校验元件，包括预定校验位置；其中，当所述校验元件从所述轨迹管的第一端进入并使得所述预定校验位置与处于所述校验路径的所述第一预定接触位置接触时，所述第一指示元件提供指示；并且当所述校验元件继续前进并使得所述预定校验位置与所述第二预定接触位置接触时，所述第二指示元件提供指示。2.根据权利要求1所述的手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，所述第一指示元件和/或所述第二指示元件为光指示元件或声音指示元件或文字指示元件。3.根据权利要求1所述的手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，还包括第一电源，所述第一指示元件与所述第一电源电连接；当所述预定校验位置接触第一预定接触位置时，所述第一指示元件与所述第一电源连通；所述第一指示元件提供指示。4.根据权利要求3所述的手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，所述第二指示元件与所述第一电源电连接；当所述预定校验位置接触所述第二预定接触位置时，所述第二指示元件与所述第一电源连通；所述第二指示元件提供指示。5.根据权利要求4所述的手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，所述校正元件还包括针芯、绝缘层；所述绝缘层套设于所述针芯外；所述针芯与所述预定校验位置以及所述第一电源电连接。6.根据权利要求3所述的手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，还包括第二电源，所述第二指示元件与所述第二电源电连接；当所述预定校验位置接触所述第二预定接触位置时，所述第二指示元件与所述第二电源连通；所述第二指示元件提供指示。7.根据权利要求6所述的手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，所述校正元件还包括针芯和绝缘层，所述绝缘层套设于所述针芯外；所述针芯与所述预定校验位置以及第二电源的电源电连接。8.根据权利要求1所述的手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，所述第一端的侧壁上开设有开口，所述第一标定元件被配置为沿垂直于所述轨迹管的轴向的方向可伸入或退出所述开口。9.根据权利要求8所述的手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，还包括控制单元；所述控制单元与所述第一标定元件连接；所述控制单元用以控制所述第一标定元件伸入或退出所述开口。10.根据权利要求9所述的手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，所述控制单元包括弹性件以及电磁铁；所述弹性件连接所述第一标定元件以及电磁铁；当所述预定校验位置接触所述第一预定接触位置时，所述电磁铁被触发并吸附所述第一标定元件；所述第一标定元件压缩所述弹性件并退出所述开口。11.根据权利要求10所述的手术机器人空间坐标系校验装置，其特征在于，所述控制单元还包括与所述电磁铁形成电回路的第三电源、第三指示元件以及可控硅；所述可控硅用于连通或断开所述电回路；当所述预定校验位置接触所述第一预定接触位置时，所述可控硅连通所述电回路，所述电磁铁通电并吸附所述第一标定元件退...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，朱良凡，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31