截骨导向工具的校验方法、校验系统及检测靶标技术方案

本发明专利技术提供一种截骨导向工具的校验方法、校验系统及检测靶标，首先获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数，进而将获得的所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与对应的标准值进行比较，获得所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与所述标准值的误差值，若所述误差值大于预期值，则确定所述截骨导向工具发生变形。如此配置，可对截骨导向工具进行校验，避免因截骨导向工具在重复使用或运输过程中发生变形，影响其定位精度而影响手术。

【技术实现步骤摘要】
截骨导向工具的校验方法、校验系统及检测靶标本案为申请号为：201911157719.5，专利技术名称为：截骨导向工具的校验方法、校验系统及检测靶标的中国专利申请的分案申请
本专利技术涉及机器人辅助手术系统和方法领域，特别涉及一种截骨导向工具的校验方法、校验系统及检测靶标。
技术介绍
人工关节置换手术中，需要使用各种定位器、导向器等，用于人工关节安装之前的截骨，以确保截骨操作的精度。现有已提出了不同的方法来帮助外科医生实现在全膝关节置换(TKA)手术过程中截骨导向工具的定位。一般地，现有的机器人辅助手术系统中，在机械臂末端设置截骨导向工具，通过机械臂控制截骨工具导向运动，实现膝关节置换手术过程中截骨导向工具的定位。而在机械臂注册时机械臂系统和定位系统均需要获得截骨导向工具的几何中心点，只有保证机械臂系统和定位系统获得的导块几何中心点为同一点时，机械臂注册得到的转换矩阵才是正确的。当截骨导向工具发生变形时，定位系统无法识别该变形，这样会影响手术定位精度，进而会影响手术结果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种截骨导向工具的校验方法、校验系统及检测靶标，以解决现有的机器人辅助手术系统中无法识别截骨导向工具发生变形的问题。为解决上述技术问题，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种截骨导向工具的校验方法，其包括：获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数；将获得的所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与对应的标准值进行比较，获得所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与所述标准值的误差值；若所述误差值大于预期值，则确定所述截骨导向工具发生变形。可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，所述特征部位包括所述截骨导向工具的截骨导块的几何中心点，所述获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数的步骤包括：获取一截骨导向工具的截骨导块的所有表面在工具靶标坐标系中的位姿参数；根据所有所述表面的位姿参数，计算得到相对的表面之间的中间平面；将所有所述中间平面的交点确定为所述截骨导块的几何中心点，并计算得到所述截骨导块的几何中心点在所述工具靶标坐标系中的位姿参数。可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，所述获取一截骨导向工具的截骨导块的所有表面在工具靶标坐标系中的位姿参数的步骤包括：利用一检测靶标在所述截骨导块的每个表面上分别获取多个特征点或特征线的位姿参数；根据每个表面上的所述多个特征点的位姿参数或所述特征线的位姿参数，确定所述表面的位姿参数。可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，在任一个表面所获取的所述多个特征点中，至少三个所述特征点不共线，或者，在任一个表面所获取的所述特征线为曲线。可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，所述特征部位包括所述截骨导向工具的截骨导块的导向槽和/或导向孔的内表面；所述获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数的步骤包括：基于检测端插入所述截骨导块的导向槽和/或导向孔的检测靶标，来获取所述截骨导块的导向槽和/或导向孔的内表面在工具靶标坐标系中的位姿参数。可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，所述特征部位包括所述截骨导块的导向槽，在所述检测靶标的检测端插入所述导向槽后，所述获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数的步骤包括：获取所述检测靶标的检测端沿所述导向槽的延伸方向在所述导向槽中滑动的信息。可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，所述获取所述检测靶标的检测端沿所述导向槽的延伸方向在所述导向槽中滑动的信息的步骤包括：获取所述检测靶标的检测端分别沿每个所述导向槽的两个开口端各滑动一次的信息，以分别获取每个所述导向槽于两个开口端处的内表面的位姿参数。可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，所述检测靶标的检测端的宽度与所述导向槽的宽度相适配，所述获取所述检测靶标的检测端沿所述导向槽的延伸方向在所述导向槽中滑动的信息的步骤包括：获取所述检测靶标的检测端沿每个所述导向槽之延伸方向滑动一次的信息，以获取每个所述导向槽的内表面的位姿参数。可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，所述将获得的所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与对应的标准值进行比较的步骤包括：判断所述导向槽于两个开口端处的内表面的位姿参数是否在同一平面内；若否，则确定所述导向槽发生变形；若是，则将所述导向槽于两个开口端处的内表面的位姿参数与导向槽的标准值进行比较。可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，所述截骨导向工具用以设置于一机械臂的末端，所述特征部位包括所述截骨导向工具的截骨导块的几何中心点；所述获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数的步骤包括：以机械臂驱动所述截骨导向工具绕所述截骨导块的预设几何中心点转动；基于与所述截骨导向工具相连接的工具靶标在转动中形成的点云信息，计算得到所述截骨导块的几何中心点在所述工具靶标坐标系中的位姿参数。可选的，在所述截骨导向工具的校验方法中，在所述机械臂驱动所述截骨导向工具绕所述截骨导块的预设几何中心点转动的过程中，以所述机械臂与所述截骨导向工具之连接点为运动点，所有所述运动点在一运动平面上绕一运动中心呈圆周运动，任一所述运动点与所述预设几何中心点的连线为运动连线，所述运动中心与所述预设几何中心点的连线为中心连线，所述运动连线与所述中心连线的夹角不小于30°。为解决上述技术问题，根据本专利技术的第二个方面，还提供了一种检测靶标，其包括：检测端，用以接触所述截骨导向工具的特征部位；以及定位靶，与所述检测端连接，用以提供所述截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数。可选的，在所述检测靶标中，所述检测端包括尖锐部，所述尖锐部用以抵靠所述截骨导向工具的特征部位。可选的，在所述检测靶标中，所述检测端包括插杆，所述插杆的宽度与所述截骨导向工具的截骨导块的导向槽的宽度相适配，所述插杆用以插入所述导向槽。可选的，在所述检测靶标中，所述检测端包括插卡和/或插针，所述插卡的长度与所述截骨导向工具的截骨导块的导向槽的长度相适配，所述插针的外轮廓尺寸与所述截骨导向工具的截骨导块的导向孔的内尺寸相适配。可选的，在所述检测靶标中，所述检测端可拆卸地与所述定位靶连接为解决上述技术问题，根据本专利技术的第三个方面，还提供了一种截骨导向工具的校验系统，其包括：如上所述的检测靶标；截骨导向工具，所述截骨导向工具包括截骨导块以及与所述截骨导块连接的靶标安装位；工具靶标，所述工具靶标设置于所述靶标安装位；导航装置，所述导航装置与所述工具靶标及所述检测靶标相适配，用以获取所述工具靶标及所述检测靶标的定位靶的位姿参数；以及控制装置，与所述导航装置通信连接；所述检测靶标的检测端用以接触所述截骨导向工具的特征部位，所述控制装置通过所述导航装置和所述检测靶标获取所述特征部位于所述工具靶标坐标系中的位姿参数，若所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种截骨导向工具的校验方法，其特征在于，包括：/n获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数；/n将获得的所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与对应的标准值进行比较，获得所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与所述标准值的误差值；/n若所述误差值大于预期值，则确定所述截骨导向工具发生变形；/n所述特征部位包括所述截骨导向工具的截骨导块的导向槽和/或导向孔的内表面；所述获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数的步骤包括：/n基于检测端插入所述截骨导块的导向槽和/或导向孔的检测靶标，来获取所述截骨导块的导向槽和/或导向孔的内表面在工具靶标坐标系中的位姿参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种截骨导向工具的校验方法，其特征在于，包括：
获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数；
将获得的所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与对应的标准值进行比较，获得所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与所述标准值的误差值；
若所述误差值大于预期值，则确定所述截骨导向工具发生变形；
所述特征部位包括所述截骨导向工具的截骨导块的导向槽和/或导向孔的内表面；所述获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数的步骤包括：
基于检测端插入所述截骨导块的导向槽和/或导向孔的检测靶标，来获取所述截骨导块的导向槽和/或导向孔的内表面在工具靶标坐标系中的位姿参数。


2.根据权利要求1所述的截骨导向工具的校验方法，其特征在于，所述特征部位包括所述截骨导块的导向槽，在所述检测靶标的检测端插入所述导向槽后，所述获取一截骨导向工具的特征部位在工具靶标坐标系中的位姿参数的步骤包括：获取所述检测靶标的检测端沿所述导向槽的延伸方向在所述导向槽中滑动的信息。


3.根据权利要求2所述的截骨导向工具的校验方法，其特征在于，所述获取所述检测靶标的检测端沿所述导向槽的延伸方向在所述导向槽中滑动的信息的步骤包括：获取所述检测靶标的检测端分别沿每个所述导向槽的两个开口端各滑动一次的信息，以分别获取每个所述导向槽于两个开口端处的内表面的位姿参数。


4.根据权利要求2所述的截骨导向工具的校验方法，其特征在于，所述检测靶标的检测端的宽度与所述导向槽的宽度相适配，所述获取所述检测靶标的检测端沿所述导向槽的延伸方向在所述导向槽中滑动的信息的步骤包括：获取所述检测靶标的检测端沿每个所述导向槽之延伸方向滑动一次的信息，以获取每个所述导向槽的内表面的位姿参数。


5.根据权利要求2所述的截骨导向工具的校验方法，其特征在于，所述将获得的所述截骨导向工具的特征部位的位姿参数与对应的标准值进行比较的步骤包括：判断所述导向槽于两个开口端处的内表面的位姿参数是否在同一平面内；
若否，则确定所述导向槽发生变形；
若是，则将所述导向槽于两个开口端处的内表面的位姿参数与导向槽的标准值进行比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙腾，孙峰，邵辉，何超，刘鹏飞，
申请(专利权)人：苏州微创畅行机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32