【技术实现步骤摘要】
本申请属于生物医学工程，具体涉及一种用于手术辅助机器人的运动精度标定方法。
技术介绍
1、在一些手术实施场景中，如视网膜血管注射手术，其手术操作空间狭小、操作尺度细微，采用相关辅助机器人来辅助手术进行能有效提高医生操作精度。而由于实际的手术需求，一般对机器人的运动精度有较高要求，如视网膜血管注射手术中，成人眼底视网膜血管的直径约为40~120um，通常认为眼底手术机器人运动精度要达到10um才能满足视网膜血管注药手术的精度需求；准确标定出机器人的运动精度有利于优化机器人运动精度，从而提高机器人的绝对运动精度。
2、相关技术中，常用的标定机器人运动精度的方法包括靶标球法以及图像法。靶标球法是在机器人末端轴上安装靶标球，并使用激光跟踪仪实时跟踪靶标球的位置，以检测机器人末端的运动的轨迹来进行标定，现有一般激光跟踪仪，以leicaat960为例，其全量程坐标精度为：15um+6um/m，这种精度无法满足一些手术辅助机器人标定作业（如上述眼底手术机器人的运动精度标定，通常标定中检测设备的精度需比机器人运动精度高一个数量级）的高精度需求；图像法常使用工业相机检测目标点的三维位置，进而来进行机器人标定，但现有一般工业相机由于像素点的限制，其最高检测精度约为10um，同样无法满足一些手术辅助机器人标定作业的高精度需求。
3、因此，针对具有高精度需求的手术辅助机器人，如何提供一种有效适用的运动精度标定方法，成为了一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为至少在一定程度上
2、为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
3、本申请提供一种用于手术辅助机器人的运动精度标定方法，该方法包括：
4、将两组在线投影图像测量仪进行交叉布置，搭建标定所需的测量装置；
5、通过所述测量装置对测量空间内多个位置点进行投影测量，基于得到的测量数据，计算确定用于表征测量装置中两测量仪相对位置关系的转换矩阵；
6、操作手术辅助机器人使机器人末端点在所述测量空间内移动，通过所述测量装置对机器人末端点移动过程中的轨迹点进行投影测量，并根据所述转换矩阵对得到的测量数据进行测算处理，得到相应轨迹点的三维空间坐标；
7、基于各所述三维空间坐标所确定的测量移动距离，与机器人操作指令所示出的移动距离的对比，实现所述运动精度标定。
8、可选地，所述两组在线投影图像测量仪所对应的虚拟三维测量空间坐标系分别为和；基于以下表达式进行所述转换矩阵的计算确定以及所述测算处理的进行：
9、，
10、，，
11、其中，
12、p1表示点p在坐标系下所对应的测量坐标数据，（x1z1）表示由一测量仪对点p进行测量所得到的二维投影坐标数据，表示点p在坐标系下第三维的坐标，
13、p2表示点p在坐标系下所对应的测量坐标数据，（y2z2）表示由另一测量仪对点p进行测量所得到的二维投影坐标数据，表示点p在坐标系下第三维的坐标，
14、表示转换矩阵，（c11c12c13c21c22c23c31c32c33）表示转换矩阵中元素，
15、（α β γ）对应表示两虚拟三维测量空间坐标系之间坐标轴的旋转角，
16、（x0y0z0）对应表示两虚拟三维测量空间坐标系之间坐标轴的平移量。
17、可选地，计算确定所述转换矩阵的过程中，至少包括一次以下操作处理过程：
18、选取所述测量空间内四条不共线且不封闭的线段的起点和终点，作为待测的位置点，基于这些点所对应的投影测量数据，计算确定转换矩阵内的各未知矩阵元素。
19、可选地，所述操作处理过程为两次以上时，将各次操作处理过程中得到的矩阵元素分别对应进行求平均计算，将得到的各计算结果对应确定为所述转换矩阵中的矩阵元素。
20、可选地，所述通过所述测量装置对测量空间内多个位置点进行投影测量过程中，采用靶标球的球心位置作为位置点，以进行所述投影测量。
21、可选地，所述在线投影图像测量仪的型号包括基恩士tm-x5040。
22、可选地，所述在线投影图像测量仪的检测精度为±1um。
23、可选地，所述手术辅助机器人包括眼底手术机器人。
24、本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
25、本申请中的用于手术辅助机器人的运动精度标定方法，包括：将两组在线投影图像测量仪进行交叉布置，搭建标定所需的测量装置；通过所测量装置对测量空间内多个位置点进行投影测量，基于得到的测量数据，计算确定用于表征测量装置中两测量仪相对位置关系的转换矩阵；操作手术辅助机器人使机器人末端点在测量空间内移动，通过测量装置对机器人末端点移动过程中的轨迹点进行投影测量，并根据转换矩阵对得到的测量数据进行测算处理，得到相应轨迹点的三维空间坐标；基于各三维空间坐标所确定的测量移动距离，与机器人操作指令所示出的移动距离的对比，实现运动精度标定。本申请的技术方案，利用投影测量检测精度高的特点，采用双组在线投影图像测量仪搭建测量装置，并进行具体的装置校正标定，使测量装置可实现对测量空间内点的空间位置的高精度测量，进而利用该测量装置来实现对手术辅助机器人的运动精度标定，满足该场景中运动精度标定的精度需求。
26、本专利技术的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。
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1.一种用于手术辅助机器人的运动精度标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的运动精度标定方法，其特征在于，所述两组在线投影图像测量仪所对应的虚拟三维测量空间坐标系分别为和；基于以下表达式进行所述转换矩阵的计算确定以及所述测算处理的进行：
3.根据权利要求2所述的运动精度标定方法，其特征在于，计算确定所述转换矩阵的过程中，至少包括一次以下操作处理过程：
4.根据权利要求3所述的运动精度标定方法，其特征在于，所述操作处理过程为两次以上时，将各次操作处理过程中得到的矩阵元素分别对应进行求平均计算，将得到的各计算结果对应确定为所述转换矩阵中的矩阵元素。
5.根据权利要求1所述的运动精度标定方法，其特征在于，所述通过所述测量装置对测量空间内多个位置点进行投影测量过程中，采用靶标球的球心位置作为位置点，以进行所述投影测量。
6.根据权利要求1所述的运动精度标定方法，其特征在于，所述在线投影图像测量仪的检测精度为±1um。
7.根据权利要求6所述的运动精度标定方法，其特征在于，所述在线投影图像测量仪的型号包括
8.根据权利要求1至7中任一项所述的运动精度标定方法，其特征在于，所述手术辅助机器人包括眼底手术机器人。
...【技术特征摘要】
1.一种用于手术辅助机器人的运动精度标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的运动精度标定方法，其特征在于，所述两组在线投影图像测量仪所对应的虚拟三维测量空间坐标系分别为和；基于以下表达式进行所述转换矩阵的计算确定以及所述测算处理的进行：
3.根据权利要求2所述的运动精度标定方法，其特征在于，计算确定所述转换矩阵的过程中，至少包括一次以下操作处理过程：
4.根据权利要求3所述的运动精度标定方法，其特征在于，所述操作处理过程为两次以上时，将各次操作处理过程中得到的矩阵元素分别对应进行求平均计算，将得到的各计算结果对应...
【专利技术属性】
技术研发人员：马维敏，林闯，
申请(专利权)人：北京衔微医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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