一种多点式导航探针定位装置及定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多点式导航探针定位装置及定位方法，涉及医疗器械技术领域，该定位装置包括：探针盒，设置有探针阵列，每个探针可在竖直方向上伸缩运动；当非测量状态时，每个探针在竖直方向上的初始位置相同；当测量状态时，每个探针根据待测对象的表面轮廓在竖直方向上伸缩变化；标定器，与探针盒固定连接，用于标定多点式导航探针定位装置的基础位置；定位器，通过标定器的基础位置建立基础坐标系，依据基础坐标系

【技术实现步骤摘要】
一种多点式导航探针定位装置及定位方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，尤其涉及一种多点式导航探针定位装置及定位方法
。

技术介绍

[0002]骨科手术机器人，又被称为骨科手术导航定位器，其设计思路都是利用患者术前
/
术中的影像学资料，规划手术路径，并通过机械臂的导向作用，指导医师沿规划好的手术路径完成手术，可以说，骨科手术导航定位器的一个重要功能就是导航和定位
。
[0003]而在传统技术中，骨科手术机器人只能通过探针对待测对象进行点定位，如想得知待测对象的外轮廓坐标，则需要通过多次测量才能得到，整体测量速度较慢，不利于后续手术操作
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决上述
技术介绍
中的至少一个问题，提供一种多点式导航探针定位装置及定位方法
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的一种多点式导航探针定位装置，包括：
[0006]探针盒，其内部设置有探针阵列，所述探针阵列中的每个探针可在竖直方向上伸缩运动；当非测量状态时，所述探针阵列中的每个探针在竖直方向上的初始位置相同；当测量状态时，所述探针阵列中的每个探针根据待测对象的表面轮廓在竖直方向上伸缩变化；
[0007]标定器，与所述探针盒固定连接，用于标定多点式导航探针定位装置的基础位置；
[0008]定位器，通过所述标定器的基础位置建立基础坐标系，依据所述基础坐标系
、
所述探针的初始位置信息和所述探针的伸缩变化量，定位所述探针阵列中的每个探针的位置坐标
。
[0009]优选地，所述探针阵列中的每个探针的顶部连接有弹性伸缩部，弹性伸缩部的上端固定在探针盒上，所述探针通过所述弹性伸缩部在所述探针盒内伸缩运动；
[0010]所述弹性伸缩部上设有滑动变阻器，所述滑动变阻器将所述弹性伸缩部的伸缩变化转化为电阻变化；
[0011]定位器根据所述基础坐标系
、
所述探针的初始位置信息和所述探针引起的电阻变化，定位所述探针阵列中的每个探针的位置坐标
。
[0012]优选地，所述滑动变阻器包括固定在所述弹性伸缩部上端的第一导电部
、
固定在所述弹性伸缩部下端的第二导电部
、
以及设置在所述第一导电部和所述第二导电部之间的电阻线圈
。
[0013]优选地，所述弹性伸缩部的上端设置有第一固定部，所述第一导电部设置在所述第一固定部上；所述弹性伸缩部的下端设置有第二固定部，所述第二导电部设置在所述第二固定部上
。
[0014]优选地，所述探针盒内设置有容纳所述探针阵列的通孔阵列，所述通孔阵列中的
每个通孔包括上部通孔和下部通孔，并且所述上部通孔的直径大于所述下部通孔；
[0015]所述弹性伸缩部设置在所述上部通孔内，所述下部通孔的顶端限制所述弹性伸缩部向下方的移动，所述探针穿过并露出所述下部通孔
。
[0016]优选地，在所述探针盒的顶部还设置有堵盖，所述堵盖与所述探针盒固定连接，所述堵盖限制所述弹性伸缩部在所述上部通孔内向上方的移动
。
[0017]优选地，所述第一导电部与所述第二导电部设置为铜圈
。
[0018]为实现上述目的，本专利技术还提供一种根据上述的一种多点式导航探针定位装置的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0019]获取多点式导航探针定位装置的初始位置标识，根据该初始位置标识建立基础坐标系；
[0020]获取每个探针根据待测对象的表面轮廓的伸缩变化量引起的电阻变化数据，依据所述基础坐标系
、
探针的初始位置信息和探针的电阻变化数据，定位所述探针阵列中的每个探针的位置坐标
。
[0021]优选地，依据所述基础坐标系
、
探针的初始位置信息和探针的电阻变化数据，定位所述探针阵列中的每个探针的位置坐标的步骤，包括：
[0022]获取每个探针对应的滑动变阻器在探针收缩前后的电阻值；
[0023]根据所述探针收缩前后的电阻值，计算该探针的收缩量；
[0024]根据所述基础坐标系
、
探针的初始位置信息和探针的收缩量，定位所述探针的位置坐标
。
[0025]优选地，根据下式计算探针的位置坐标：
[0026][0027]Z
ij
测
＝
Z
ij
‑
Δ
Z
ij
[0028]其中，表示每个探针的收缩量；
[0029]Z
ij
表示非测量状态时每个探针在基础坐标系的初始高度坐标；
[0030]i
和
j
表示探针在探针盒的行列位置编号；
[0031]L
表示弹性伸缩部未收缩时探针在外的长度；
[0032]r
表示探针未收缩时滑动变阻器的电阻线长度；
[0033]R
表示探针收缩后滑动变阻器的电阻线长度；
[0034]Z
ij
测
表示测量状态时每个探针在基础坐标系上的实际高度坐标
。
[0035]本专利技术的一种多点式导航探针定位装置及定位方法，能够快速准确的获取待测对象的轮廓坐标，从而实现手术对象的快速
、
精准的定位待测对象
。
附图说明
[0036]图1是本申请一个实施例提供的多点式导航探针定位装置的结构示意图；
[0037]图2是本申请一个实施例提供的探针
、
弹性伸缩部的结构示意图；
[0038]图3是本申请一个实施例提供的探针盒的剖视图；
[0039]图4是本申请一个实施例提供的标定器的结构示意图；
[0040]图5是本申请一个实施例提供的多点式导航探针定位装置的使用状态图；
[0041]图6是本申请另一实施例提供的多点式导航探针定位方法的流程图；
[0042]附图说明：探针盒
10
，通孔
101
，上部通孔
1011
，下部通孔
1012
，堵盖
102
，探针
20
，固定块
201
，标定器
30
，架体
301
，反光球
302
，握把
303
，弹性伸缩部
40。
具体实施方式
[0043]现在将参照示例性实施例来论述本专利技术的内容
。
应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本专利技术的内容，而不是暗示对本专利技术的范围的任何限制
。
[0044]如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语
。
术语“基于”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多点式导航探针定位装置，其特征在于，包括：探针盒，其内部设置有探针阵列，所述探针阵列中的每个探针在竖直方向上伸缩运动；当非测量状态时，所述探针阵列中的每个探针在竖直方向上的初始位置相同；当测量状态时，所述探针阵列中的每个探针根据待测对象的表面轮廓在竖直方向上伸缩变化；标定器，与所述探针盒固定连接，用于标定多点式导航探针定位装置的基础位置；定位器，通过所述标定器的基础位置建立基础坐标系，依据所述基础坐标系
、
所述探针的初始位置信息和所述探针的伸缩变化量，定位所述探针阵列中的每个探针的位置坐标
。2.
根据权利要求1所述的一种多点式导航探针定位装置，其特征在于：所述探针阵列中的每个探针的顶部连接有弹性伸缩部，弹性伸缩部的上端固定在探针盒上，所述探针通过所述弹性伸缩部在所述探针盒内伸缩运动；所述弹性伸缩部上设有滑动变阻器，所述滑动变阻器将所述弹性伸缩部的伸缩变化转化为电阻变化；定位器根据所述基础坐标系
、
所述探针的初始位置信息和所述探针引起的电阻变化，定位所述探针阵列中的每个探针的位置坐标
。3.
根据权利要求2所述的一种多点式导航探针定位装置，其特征在于，所述滑动变阻器包括固定在所述弹性伸缩部上端的第一导电部
、
固定在所述弹性伸缩部下端的第二导电部
、
以及设置在所述第一导电部和所述第二导电部之间的电阻线圈
。4.
根据权利要求3所述的一种多点式导航探针定位装置，其特征在于，所述弹性伸缩部的上端设置有第一固定部，所述第一导电部设置在所述第一固定部上；所述弹性伸缩部的下端设置有第二固定部，所述第二导电部设置在所述第二固定部上
。5.
根据权利要求2所述的一种多点式导航探针定位装置，其特征在于，所述探针盒内设置有容纳所述探针阵列的通孔阵列，所述通孔阵列中的每个通孔包括上部通孔和下部通孔，并且所述上部通孔的直径大于所述下部通孔；所述弹性伸缩部设置在所述上部通孔内，所述下部通孔的顶端限制所述弹性伸缩部向下方的移动，所述探针穿过并露出所述下部通...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪升，杜磊，季旭全，宋雄康，耿宝多，毛宁波，章永宏，
申请(专利权)人：苏州铸正机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：