【技术实现步骤摘要】
本公开的至少一种实施例涉及一种医疗设备领域，尤其涉及一种适用于胫骨高位截骨手术的机器人系统的误差检测系统。
技术介绍
1、胫骨高位截骨手术通过矫正力线可以延缓关节炎，保留膝关节的正常活动功能，适用于早中期膝关节骨关节炎的治疗。医生可以利用机器人系统通过扫描患者腿部，确定胫骨高位截骨手术的手术方案，并利用机器人系统进行手术操作。但是，新制备得到的以及应用较长时间的机器人系统会出现精度较低的现象，应用精度较低的机器人系统进行手术操作，手术的精准性和安全性得不到保障。
技术实现思路
1、针对于现有的技术问题，本公开提供一种适用于胫骨高位截骨手术的机器人系统的误差检测系统，可以检测机器人系统的精度。
2、本公开的实施例提供一种适用于胫骨高位截骨手术的机器人系统的误差检测系统，所述机器人系统包括手术机器人、光学定位仪和控制装置，所述手术机器人包括机械臂，所述机械臂的末端被构造成连接截骨导板，所述检测系统包括：定位检测装置，包括：第一底座；第一胫骨模型，设置在所述第一底座上；第一示踪面，设置在所述第一基座上；以及多个测试球，基于医生经验分别设置在目标上行截骨面和目标水平截骨面的轨迹线上；以及第一处理模块，被配置为基于所述测试球在所述定位检测装置的位置，确定三维定位模型中模拟手术端位置，利用所述控制装置驱动所述机械臂的末端运动至与所述模拟手术端位置匹配的真实位置，基于运动后的所述机械臂的末端与目标手术端位置的位置差，得到所述机器人系统的定位误差。
3、可选地，所述第一处理
4、可选地，所述测试球设置有4个。
5、本公开的实施例还提供了一种适用于胫骨高位截骨手术的机器人系统的误差检测系统，其特征在于，所述机器人系统包括手术机器人、光学定位仪和控制装置，所述手术机器人包括机械臂，所述机械臂的末端被构造成连接截骨导板，所述误差检测系统包括：力线检测装置，包括：第二底座；第一转轴，设置在所述第二底座上；第二胫骨模型，设置在所述第二底座上；股骨模型，设置在所述第二底座上，并与所述第一转轴转动连接；第二示踪面，设置在所述第二基座上；第三示踪面，设置在所述第二胫骨模型上；以及第四示踪面，设置在所述股骨模型上；第二处理模块，被配置为基于所述第一转轴的第二标记点和目标踝关节中心确定目标力线，基于所示第四示踪面确定模拟髋关节中心，基于所述第二胫骨模型确定模拟踝关节中心，基于确定模拟髋关节中心和模拟踝关节中心确定模拟力线，并基于所述目标力线和所述模拟力线确定所述力线的误差。
6、可选地，所述第二处理模块进一步被配置成通过确定第一转轴的第二标记点相对于所述第二示踪面的位置和所述目标踝关节中心相对于所述第二示踪面的位置，确定目标力线相对于所述第二示踪面的位姿，其中，所述目标踝关节中心基于医生的经验设置；通过确定模拟髋关节中心相对所述第二示踪面的位置和所述模拟踝关节中心相对于所述第二示踪面的位置，确定模拟力线相对于所述第二示踪面的位姿；基于目标力线相对于所述第二示踪面的位姿和所述模拟力线相对于所述第二示踪面的位姿，确定所述力线的误差。
7、可选地，所述误差检测系统还包括坐标测量仪，确定所述目标踝关节中心相对于所述第二示踪面的位置包括：基于所述目标踝关节中心相对于所述坐标测量仪的位置和所述第二示踪面相对于所述坐标测量仪的位置，确定所述目标踝关节中心相对于所述第二示踪面的位置。
8、可选地，确定模拟髋关节中心相对所述第二示踪面的位置包括：通过转动股骨模型带动所述第四示踪面相对于所述光学定位仪移动，确定模拟髋关节中心相对所述光学定位仪的位置；基于所述模拟髋关节中心相对所述光学定位仪的位置和所述第二示踪面相对于所述光学定位仪的位置，确定所述模拟髋关节中心相对所述第二示踪面的位置。
9、可选地，确定模拟踝关节中心相对于所述第二示踪面的位置包括：基于所述第二胫骨模型的内踝端点和所述第二胫骨模型的外踝端点相对所述光学定位仪的位置，确定所述模拟踝关节中心相对所述光学定位仪的位置；基于所述模拟踝关节中心相对所述光学定位仪的位置和所述第二示踪面相对于所述光学定位仪的位置，确定模拟踝关节中心相对于所述第二示踪面的位置。
10、可选地，所述力线检测装置还包括：导槽，设置在所述第二基座上，并位于所述第二胫骨模型的远端；第二转轴，设置在所述第二基座上，并位于所述第二胫骨模型的近端；其中，所述第二胫骨模型包括：固定部，与所述第二转轴连接，所述固定部上具有模型第一截骨面；移动部，与所述第二转轴转动连接，所述移动部的第一端具有与所述模型第一截骨面配合的模型第二截骨面，所述移动部的第二端的底部具有与所述导槽配合的凸起，在所述凸起沿所述导槽移动时，所述移动部绕所述第二转轴转动，使所述模型第二截骨面远离或靠近所述模型第一截骨面。
11、可选地，利用所述控制装置生成所述力线检测装置的三维力线模型，在所述三维力线模型上确定目标第一截骨面和目标第二截骨面的目标夹角，基于所述目标夹角转动所述移动部，得到所述模型第一截骨面和所述模型第二截骨面的模型夹角，基于所述目标夹角和所述模型夹角确定所述机器人系统撑开角度的误差。
12、根据本公开实施例，通过设置第一胫骨模型可以模拟患者腿部。通过设置第一示踪面可以实现三维定位模型中的胫骨三维定位模型和第一胫骨模型配准。通过设置第一处理模块可以模拟机器人系统手术操作时确定手术端位置的实际操作流程，通过检测基于运动后的机械臂的末端与目标手术端位置的位置差，从而可以检测机器人系统实际手术过程中由于扫描操作、骨面配准操作和/或驱动机械臂运动引起的手术端位置的定位误差。基于检测的结果可以评价机器人系统的准确性和安全性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种适用于胫骨高位截骨手术的机器人系统的误差检测系统，其特征在于，所述机器人系统包括手术机器人、光学定位仪和控制装置，所述手术机器人包括机械臂，所述机械臂的末端被构造成连接截骨导板，所述检测系统包括：
2.根据权利要求1所述的误差检测系统，其特征在于，所述第一处理模块进一步被配置成基于多个模拟测试球的第一标记点在所述三维定位模型上的位置，在所述三维定位模型上生成模拟上行截骨面和模拟水平截骨面，基于所述模拟上行截骨面和模拟水平截骨面生成模拟手术端位置，将所述三维定位模型中的胫骨三维定位模型和所述第一胫骨模型配准，基于所述光学定位仪检测得到的所述第一示踪面相对于所述光学定位仪的位置，利用所述控制装置驱动所述机械臂的末端运动至与所述模拟手术端位置匹配的真实位置，基于运动后的所述机械臂的末端与目标手术端位置的位置差，得到所述机器人系统的定位误差。
3.根据权利要求1所述的误差检测系统，其特征在于，所述测试球设置有4个。
4.一种适用于胫骨高位截骨手术的机器人系统的误差检测系统，其特征在于，所述机器人系统包括手术机器人、光学定位仪和控制装置，所述手术
5.根据权利要求4所述的误差检测系统，其特征在于，所述第二处理模块进一步被配置成通过确定第一转轴的第二标记点相对于所述第二示踪面的位置和所述目标踝关节中心相对于所述第二示踪面的位置，确定目标力线相对于所述第二示踪面的位姿，其中，所述目标踝关节中心基于医生的经验设置；通过确定模拟髋关节中心相对所述第二示踪面的位置和所述模拟踝关节中心相对于所述第二示踪面的位置，确定模拟力线相对于所述第二示踪面的位姿；基于目标力线相对于所述第二示踪面的位姿和所述模拟力线相对于所述第二示踪面的位姿，确定所述力线的误差。
6.根据权利要求5所述的误差检测系统，其特征在于，所述误差检测系统还包括坐标测量仪，确定所述目标踝关节中心相对于所述第二示踪面的位置包括：
7.根据权利要求5所述的误差检测系统，其特征在于，确定模拟髋关节中心相对所述第二示踪面的位置包括：
8.根据权利要求5所述的误差检测系统，其特征在于，确定模拟踝关节中心相对于所述第二示踪面的位置包括：
9.根据权利要求4所述的误差检测系统，其特征在于，所述力线检测装置还包括：
10.根据权利要求9所述的误差检测系统，其特征在于，利用所述控制装置生成所述力线检测装置的三维力线模型，在所述三维力线模型上确定目标第一截骨面和目标第二截骨面的目标夹角，基于所述目标夹角转动所述移动部，得到所述模型第一截骨面和所述模型第二截骨面的模型夹角，基于所述目标夹角和所述模型夹角确定所述机器人系统撑开角度的误差。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于胫骨高位截骨手术的机器人系统的误差检测系统，其特征在于，所述机器人系统包括手术机器人、光学定位仪和控制装置，所述手术机器人包括机械臂，所述机械臂的末端被构造成连接截骨导板，所述检测系统包括：
2.根据权利要求1所述的误差检测系统，其特征在于，所述第一处理模块进一步被配置成基于多个模拟测试球的第一标记点在所述三维定位模型上的位置，在所述三维定位模型上生成模拟上行截骨面和模拟水平截骨面，基于所述模拟上行截骨面和模拟水平截骨面生成模拟手术端位置，将所述三维定位模型中的胫骨三维定位模型和所述第一胫骨模型配准，基于所述光学定位仪检测得到的所述第一示踪面相对于所述光学定位仪的位置，利用所述控制装置驱动所述机械臂的末端运动至与所述模拟手术端位置匹配的真实位置，基于运动后的所述机械臂的末端与目标手术端位置的位置差，得到所述机器人系统的定位误差。
3.根据权利要求1所述的误差检测系统，其特征在于，所述测试球设置有4个。
4.一种适用于胫骨高位截骨手术的机器人系统的误差检测系统，其特征在于，所述机器人系统包括手术机器人、光学定位仪和控制装置，所述手术机器人包括机械臂，所述机械臂的末端被构造成连接截骨导板，所述误差检测系统包括：
5.根据权利要求4所述的误差检测系统，其特征在于，所述第二处理模块进一步被配置成通过确定第一转轴的第二标记点...
【专利技术属性】
技术研发人员：马信龙，韩佳奇，王树新，周伊广，
申请(专利权)人：天津大学医疗机器人与智能系统研究院，
类型：发明
国别省市：
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