CN110151326A - 激光导航器、外科手术机器人及激光束方向校准方法 - Google Patents

Abstract

一种激光导航器、外科手术机器人及激光束方向校准方法，涉及医疗器械技术领域，所述激光导航器适用于外科手术机器人，所述激光导航器包括：壳体具备内腔和激光出射口的壳体，所述内腔内安装有第一调整机构、第二调整机构和激光发生机构；所述第一调整机构用于带动所述激光发生机构沿第一方向移动；所述第二调整机构用于带动所述第一调整机构沿第二方向移动，第一方向与第二方向垂直。在使用过程中，在激光导航器与目标距离较远时，可通过第一调整机构和第二调整机构调整激光束的发射方向，降低误差，从而满足激光标注的精度要求，且实现远距离发射，在患者附近为医护人员留出充足操作空间。

Description

激光导航器、外科手术机器人及激光束方向校准方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种激光导航器、外科手术机器人及激光束方向校准方法。

背景技术

随着现代科学技术的发展，手术机器人在外科手术(如骨科、神经外科手术)中的应用越来越普及。医生在术前将患者的医学影像传输到机器人工作站，并在机器人工作站中确定病灶边界及入体点，制定最优手术方案。在一些手术中，医生仅需要机器人将手术路径点、入体点、病灶边界等关键点标记到病患体表，医生就可以通过更小的创口、更近的路径到达病灶，以更高的效率和更好的精度实施手术。因此具备高精准方向性的无接触式激光导航配件的手术机器人成为此类手术的首选。

实际上，医生对于机器人投射到病患体表的目标区域(例如手术路径点、入体点、病灶边界等)的精度要求并非很高。但是，目前为了追求空间点坐标测量的准确度，采用了测量距离非常小的激光位移传感器(不足500mm)，这导致手术时机器人需要非常靠近手术目标，摆位刻板，并且侵占医生站位，不能与显微镜等其他手术设备同时使用，限制了机器人在外科手术中的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配在外科手术机器人机械臂末端的激光导航器和应用上述激光导航器的外科手术机器人，其能够在远距离进行精度满足医生需求的激光点投射。

本发明的另一目的在于提供一种激光束方向校准方法，其能够对上述激光导航器进行校准，以提高激光点投射精确度。

本发明的实施例是这样实现的：

一种激光导航器，其包括：

壳体，所述壳体具备内腔和激光出射口，所述内腔内安装有第一调整机构、第二调整机构和激光发生机构；

所述第一调整机构用于带动所述激光发生机构沿第一方向移动；

所述第二调整机构用于带动所述第一调整机构沿第二方向移动。

在本发明较佳的实施例中，所述第一调整机构包括固定座和第一调整件，所述第二调整机构包括调整座，所述调整座设置有凸起，所述固定座设置有容纳孔，所述凸起伸入所述容纳孔，所述容纳孔的长度大于所述凸起的长度，所述第一调整件的一端伸入所述容纳孔，用以推动所述凸起沿所述容纳孔的长度方向移动。

在本发明较佳的实施例中，所述调整座设置有第一坡面，所述壳体的内腔设置有第二坡面，所述第一坡面与所述第二坡面接触，所述第二调整机构还包括第二调整件，所述第二调整件与所述壳体转动配合，所述第二调整件与所述调整座螺纹配合，转动以带动所述调整座沿所述第二坡面移动。

在本发明较佳的实施例中，所述壳体设置有腰型装配孔，所述第二调整件外套设有套筒，所述第二调整件与所述套筒转动连接，所述套筒滑动装配于所述腰型装配孔。

在本发明较佳的实施例中，所述激光发生机构包括PCB板体，以及集成于所述PCB板体上的激光发射器和激光接收器，所述PCB板体通过压板固定于所述固定座。

在本发明较佳的实施例中，所述固定座具有压板限位槽，所述压板的端部伸入所述压板限位槽并与所述压板限位槽连接。

在本发明较佳的实施例中，还包括显示屏，所述显示屏安装于所述壳体。

在本发明较佳的实施例中，所述壳体具备内腔，以及与所述内腔连通的激光束出射口、第一开口、第二开口和第三开口，所述激光束出射口与所述第三开口相对，所述第三开口处设置有尾盖，所述第一开口设置于所述壳体上设置有第二坡面的侧板，所述第一开口处盖合有后盖，所述第二开口与所述第一开口相对设置，所述显示屏安装于所述第二开口处。

一种外科手术机器人，其配备了上述技术方案所述的激光导航器。

一种激光束方向校准方法，其应用上述技术方案所述的激光导航器，包括：

定位目标，记录目标的位置P1；

启动激光导航器，发射激光束；

通过激光导航器内的第一调整机构和第二调整机构，改变激光束的方向，使得激光束的光点与目标之间的距离不大于设定偏差值r；

使得激光导航器向远离目标的方向沿直线移动距离D，记录目标的位置P2；

通过激光导航器内的第一调整机构和第二调整机构，改变激光束的方向，使得激光束的光点与目标之间的距离不大于设定偏差值r；

使得激光导航器移动到位置P1，调整激光束的光点与目标之间的距离在r以内；

使得机器人移动到位置P2，调整激光束的光点与目标之间的距离不大于设定偏差值r。

本发明实施例的有益效果是：在使用过程中，激光发生机构发射激光，激光束通过壳体的激光出射口射出，以投射到患者体表进行标示。当将激光导航器放置到与患者之间的距离较远的位置时，激光束的发射方向将产生相对较大误差，此时，可通过第一调整机构改变激光发生机构在第一方向上的位置，通过第二调整机构改变激光发生机构在第二方向上的位置，从而改变激光束的方向，以使得激光束投射到患者体表的光点与目标位置之间间距变小，从而减小偏差值。

综上，使用本申请提供的激光导航器，即使将其放置在距离患者较远的位置，也可通过第一调整机构和第二调整机构调整激光束的发射方向，从而减小激光束的光点的偏差值，提高激光束投射位置的精度，以实现远距离投射。由于本申请提供的激光导航器无需放置在患者附近，因此其放置位置可选范围较大，可以更为灵活放置，从而在患者附近为医护人员留出充足操作空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的激光导航器的装配图；

图2为本发明实施例提供的激光导航器的零件爆炸图；

图3为本发明实施例提供的激光导航器中固定座的结构示意图一；

图4为本发明实施例提供的激光导航器中固定座的结构示意图二；

图5为本发明实施例提供的激光导航器中调整座的结构示意图一；

图6为本发明实施例提供的激光导航器中调整座的结构示意图二；

图7为本发明实施例提供的激光导航器中壳体的结构示意图一；

图8为本发明实施例提供的激光导航器中壳体的结构示意图二；

图9为本发明实施例提供的激光导航器中后盖的结构示意图一；

图10为本发明实施例提供的激光导航器中后盖的结构示意图二；

图11为本发明实施例提供的激光导航器中屏幕定位板的结构示意图；

图12为本发明提供的激光导航器中第一调整机构、第二调整机构、激光发生机构的装配示意图一；

图13为本发明提供的激光导航器中第一调整机构、第二调整机构、激光发生机构的装配示意图二；

图14为本发明提供的激光导航器中第一调整机构、第二调整机构、激光发生机构的装配示意图三；

图15为本发明提供的激光导航器中第一调整机构、第二调整机构、激光发生机构的装配示意图四；

图16为本发明提供的激光导航器中第二调整机构中的第二螺纹孔与壳体的腰型装配孔的相对位置对应示意图。

图中：

10-壳体；11-第一开口；12-第二开口；13-第三开口；14-激光出射口；15-后盖；16-尾盖；17-第二坡面；18-开关限位座；19-腰型装配孔；

20-固定座；21-容纳孔；22-压板限位槽；23-凸台；24-PCB板限位槽；25-第一螺纹孔；26-第一安装孔；

30-调整座；31-凸起；32-第一坡面；33-凹陷；34-第二螺纹孔；35-第二安装孔；

40-压板；

51-显示屏；52-屏幕定位板；53-透明屏幕保护板；54-限位挡板；

60-激光发生机构；

71-第一调整件；72-第二调整件；

81-电池固定块；82-电池；83-电池负极板；

90-按键。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“第二”、“第一”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的激光导航器或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“第一”、“第二”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对第一或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“第一”仅仅是指其方向相对“第二”而言更加第一，并不是表示该结构一定要完全第一，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参照图1、图2图7和图8，本实施例提供一种激光导航器，其包括：壳体10、第一调整机构、第二调整机构和激光发生机构60。其中，壳体10具备内腔和激光出射口14，第一调整机构、第二调整机构和激光发生机构60均安装于壳体10的内腔中。

激光发生机构60用于发射激光，激光发生机构60发射的激光束经由壳体10的激光出射口14射出。第一调整机构用于带动激光发生机构60沿第一方向移动，从而可改变激光束在第一方向的位置；第二调整机构用于带动第一调整机构沿第二方向移动，从而带动激光发生机构60在第二方向移动，从而改变激光束在第二方向上的位置。

第一方向与第二方向垂直，举例来说，第一方向可以为水平方向，则第二方向为竖直方向。或者，第一方向为竖直方向，第一方向为水平方向。当然，第一方向和第二方向也均可为倾斜于水平面的方向，具体第一方向与第二方向的朝向与激光导航器的摆放位置或摆放角度相关。为便于描述，在下述描述过程中，均以第一方向为水平方向，第二方向为垂直方向为例进行描述。

综上，通过第一调整机构和第二调整机构可以对激光束的射出位置进行调整，从而改变激光束在目标上的光点(标记点)的位置。因此，可通过第一调整机构和第二调整机构对激光导航器进行校准，使得激光束在目标上的光点位置为预设位置。

把该激光导航器直接安装在外科手术机器人的机械臂末端后，经一次方向校准，即可完全满足外科手术中对预先设定的手术路径点、入体点、病灶边界的投射指示需求，而且没有指示距离限制，使得机器人摆位灵活，解放术者站位，完全可以与显微镜等同时使用。

第一调整机构和第二调整机构可以有多种实现方式，举例来说，在一种可行实施方式中，在壳体10内沿第二方向设置有第一滑轨，第二调整机构包括第二驱动器和第二移动座，第二移动座滑动装配于第一滑轨，第二驱动器用于带动第二移动座沿第一滑轨滑动。第二移动座上设置有第二滑轨，第一调整机构包括第一驱动器和第一移动座，第一移动座滑动装配于第二滑轨，第一驱动器用于带动第一移动座沿第二滑轨滑动；激光发生机构60安装于第一移动座。第一驱动器和第二驱动器均可以为电动驱动方式、液压驱动方式或者气动驱动方式。

或者，如图2-图6所示，在一种优选实施方式中，第一调整机构包括固定座20和第一调整件71，第二调整机构包括调整座30，调整座30设置有凸起31，固定座20设置有容纳孔21，凸起31伸入容纳孔21，容纳孔21的长度大于凸起31的长度，第一调整件71的一端伸入容纳孔21，用以推动凸起31沿容纳孔21的长度方向移动。如此设置，使得固定座20与调整座30之间的结构更为紧凑，从而使得激光导航器可以实现小型化设计。

固定座20上的容纳孔21可以为通孔，也可以为盲孔。在图1中，固定座20上的容纳孔21为通孔，且沿厚度方向贯穿固定座20。调整座30上的凸起31的厚度不大于固定座20上通孔的深度。

为便于描述，将固定座20朝向调整座30的一侧称为第一侧，其相对的另一侧称为第二侧。固定座20包括连接架，连接架的第一侧设置有凸台23，凸台23的中部区域设置有容纳孔21，该容纳孔21的截面形状为矩形，凸台23的两侧分别设置有第一螺纹孔25，两个第一螺纹孔25处分别设置有一个第一调整件71，第一调整件71上设置有与第一螺纹孔25匹配的外螺纹，第一调整件71的一端旋入第一螺纹孔25，并穿过第一螺纹孔25旋入凸台23的容纳孔21。两个第一调整件71分别抵在伸入容纳孔21的凸起31的两侧。旋动两个第一调整件71，即可推动凸起31在容纳孔21内移动，从而带动固定座20相对调整座30在第一方向移动。对应凸台23的位置，在调整座30上设置有凹陷33，凸台23伸入凹陷33内，且第一螺纹孔25露出于凹陷33。

在一种优选实施方式中，容纳孔21的长度大于凸起31的长度，容纳孔21的宽度等于或略大于凸起31的宽度，从而在保证凸起31可沿容纳孔21的长度方向移动的同时，避免凸起31相对于容纳孔21沿宽度方向移动。从而将固定座20与调整座30在容纳孔21的宽度方向进行限位。

为便于使得调整座30相对于壳体10沿垂直方向移动，在一种较佳实施方式中，调整座30设置有第一坡面32，壳体10的内腔设置有第二坡面17，第一坡面32与第二坡面17接触，第二调整机构还包括第二调整件72，第二调整件72与壳体10转动配合，第二调整件72与调整座30螺纹配合，转动第二调整件72后，通过第二调整件72带动调整座30沿第二坡面17移动。如此设计，在改变调整座30沿竖直方向的位置时，调整座30沿第二坡面17移动，始终与第二坡面17接触，从而使得调整座30在移动过程中的稳定性更高，且由于相对比直接垂直向上移动，沿第二坡面17移动的过程中，垂直方向的移动速度更慢，因此该种调整方式有利于对垂直方向的角度进行微调，调节精度更高。

如图16所示，壳体10设置有腰型装配孔19，腰型装配孔19与第二螺纹孔34相对设置，第二调整件72穿过腰型装配孔19后旋入第二螺纹孔34。第二调整件72外套设有套筒，第二调整件72与套筒转动连接，套筒滑动装配于腰型装配孔19。如此设置，第二调整件72可相对套筒转动，并可在套筒的作用下沿腰型装配孔19的长度方向移动。腰型装配孔19即可保证第二调整件72在竖直方向能够移动，也可对第二调整件72在水平方向进行限位。

具体地，套筒可为滚针轴承。

如此设置，第二调整件72穿过套筒后旋入调整座30的螺纹孔内，当旋动第二调整件72时，由于第二调整件72与套筒转动连接，第二调整件72仅做旋转运动，而不做直线运动，因此在螺纹带动下，调整座30相对壳体10向靠近套筒或远离套筒的方向移动，由于调整座30与壳体10之间通过第一坡面32和第二坡面17接触，因此在调整座30移动的过程中，沿倾斜轨迹移动(该倾斜角度即为第二坡面17的倾斜角度)，因此，在调整座30移动的过程中，在第二方向的位置发生变化。

如图2所示，激光发生机构60包括PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板体，优选的量程可达100m的激光测距PCB板体，以及集成于PCB板体上的激光发射器和激光接收器，PCB板体通过压板40固定于固定座20。如此设置，有利于实现远距离的单通道测距操作。

如图3和图4所示，为便于进一步固定PCB板体与固定座20，固定座20的连接架的第二侧设置有PCB板限位槽24和压板限位槽22，压板40的长度大于在相同方向上PCB板体的长度，PCB板体至少部分区域伸入PCB板限位槽24，然后将压板40压在PCB板体上，并使得压板40的至少部分区域(端部区域)伸入压板限位槽22，将PCB板体和压板40分别与连接架连接，从而将激光发生机构60与固定座20装配完成，固定座20可带动激光发生机构60移动。将固定座20设置为框架结构，便于减轻固定座20的重量。

进一步地，如图1、图2和图12至图15所示，激光导航器还包括按键90，在PCB板体上设置有触片，按键90的一端与触片之间通过弹性结构连接，按键90的另一端穿过PCB板体的连接架的中空区域后，继续穿过调整板及壳体10后露出于壳体10外侧。当按压按键90时，弹性结构压缩，按键90与触片直接接触，从而导通对应线路。具体地，按键90可以为多个，例如，当按键90为两个时，其中一个按键90用于控制激光发生机构60的启动或关闭，另一个按键90用于控制激光发生机构60执行测距操作。

进一步地，如图8所示，在壳体10内侧，设置有开关限位座18，开关限位座18上设置有限位孔，不同的按键90由壳体10内侧伸入不同的限位孔，并由限位孔的开口露出，以供触按。具体地，各按键90的顶面与壳体10的表面平齐。

为便于查看激光发生机构60测量的距离，在一种优选实施方式中，激光导航器还包括显示屏51，显示屏51安装于壳体10。显示屏51与激光发生机构60之间通过导线连接，显示屏51用于显示激光发生机构60测量的距离。

为保护显示屏51，激光导航器还包括屏幕定位板52和透明屏幕保护板53，显示屏51通过屏幕定位板52与壳体10连接，透明屏幕保护板53安装于第二开口12处，且位于显示屏51外侧。具体地，如图11所示，屏幕定位板52包括板体和设置于板体边缘的限位挡板54，限位挡板54垂直于板体，当将显示屏51放置于板体上，限位挡板54位于显示屏51的边缘，以对显示屏51与板体的相对位置进行限位。进一步地，在板体的角部设置有圆孔，用于通过螺栓等连接件与壳体10相连。

如图7-图10所示，为便于将各零部件安装到壳体10内，壳体10具备内腔，以及与内腔连通的激光束出射口、第一开口11、第二开口12和第三开口13，激光束出射口与第三开口13相对，第三开口13处设置有尾盖16，第一开口11设置于壳体10上设置有第二坡面17的侧板，第一开口11处盖合有后盖15，第二开口12与第一开口11相对设置，显示屏51安装于第二开口12处。具体地，尾盖16与壳体10之间，以及后盖15与壳体10之间均可通过螺栓连接。

显示屏51安装于第二开口12处，透明屏幕保护板53由壳体10的外侧扣合于第二开口12处。显示屏51安装于屏幕定位板52上，屏幕定位板52位于壳体10的内腔中，并从壳体10的内侧与壳体10连接，从而使得显示屏51固定于壳体10内，且显示屏51的显示区朝向第二开口12。

如图12-图15所示，在进行水激光束的第一方向调整和第二方向调整时，可将第一调整机构、第二调整机构、激光发生机构60与壳体10装配于一体，为便于描述，将其装配的整体称为初步装配体。将初步装配体与壳体10进行初定位后，通过第一调整机构和第二调整机构对激光发生机构60相对壳体10的位置进行调整，在调整完毕后，将初步装配体与壳体10固定，然后将尾盖16及后盖15盖合。

本申请提供的激光导航器中，显示屏51与激光发生机构60需要通电，具体地，可将显示屏51与激光发生机构60与外科手术机器人的主体连接，通过主体为显示屏51与激光发生机构60供电。举例来说，在激光导航器的壳体10设置有插接件，显示屏51与激光发生机构60分别与插接件电连接，在主体上设置有插口，当将激光导航器安装到主体后，插接件插入插口，从而使得显示屏51与激光发生机构60与主体电连接。

或者，激光导航器可设置供电装置进行自行供电。如图2所示，在一种优选实施方式中，激光导航器还包括供电模块，供电模块包括电池固定块81、电池负极板83和电池82，电池82插入电池固定块81中，并与电池负极板83连接，电池固定块81和电池负极板83均由第三开口13处装入到壳体10的内腔中，显示屏51与激光发生机构60与供电装置连接，电池82为显示屏51与激光发生机构60供电。打开尾盖16后，可将电池固定块81取出，从而便于更换电池82。

在本实施例提供的激光导航器中，垂直调节件和第一调节件均可选用螺栓，为便于区分，将其分别称为垂直调节螺栓和第一调节螺栓。

在本实施例的一种可行实施方式中，壳体10上设置有圆孔，圆孔与第一调整件71相对设置，在壳体10的尾盖16上设置有长圆孔，该长圆孔与壳体10上的腰型装配孔19相对设置。如此设置，可以先将装配体安装到壳体10内，然后在壳体10外侧通过螺丝刀等工具伸入圆孔或者长圆孔，从而转动垂直调节螺栓或第一调节螺栓。此外，这种设置方式使得壳体10外侧不存在凸起31，以便于将激光导航器插入外科手术机器人的末端。

或者，在另一种可行实施方式中，壳体10的外侧为光滑平面，后盖15的两侧设置有翻边，当将初步装配体放置到壳体10后，第一调节螺栓暴露于第一开口11处，垂直调节螺栓露出于第三开口13处，从而可将螺丝刀等工具伸入第一开口11以转动第一调节螺栓，伸入第三开口13以转动垂直调节螺栓，在调节完毕后，将初步装配体与壳体10固定，然后盖15合后盖15及尾盖16。如此设置，在壳体10的外表面也无凸出物，可使得激光导航器顺利插入外科手术机器人的末端。

如图3-图6所示，为便于将初步装配体与壳体10固定，在壳体10内侧、调整座30和固定座20上均设置有安装孔，为便于区分，将固定座20的安装孔称为第一安装孔26，将调整座30上的安装孔称为第二安装孔35，将壳体10内侧上的安装孔称为第三安装孔。第一安装孔26、第二安装孔35和第三安装孔对应设置。安装件可依次穿过第一安装孔26和第二安装孔35，并伸入第三安装孔，以将固定座20、调整座30和壳体10固定。

具体地，如图3和图4所示，第一安装孔26为异形孔，该异形孔由三个圆弧形侧壁首尾相连围成，三个圆弧形侧壁分别向背离异型孔的中心轴方向凸出，其中两个圆弧形侧壁的圆心之间的连线与第一螺纹孔25的轴心平行，这两个圆弧形侧壁的圆心相连形成的连线称为第一线段，第一线段的中点与另一个圆弧形侧壁的圆心之间连线为第二线段，第一线段与第二线段垂直。如图5和图6所示，第二安装孔35为长圆孔，该长圆孔的长轴与第二螺纹孔34的中轴线平行。第三安装孔为圆孔。

第二实施例

本实施例提供一种外科手术机器人，装配了上述第一实施例提供的激光导航器。

具体地，外科手术机器人包括主体，激光导航器可拆卸安装于主体的末端。外科手术机器人的本体可控制其末端移动，从而带动激光导航器移动。

在一种具体实施方式中，主体上设置有固定机构，固定机构用于固定激光导航器。固定机构可以为夹爪、卡接环、定位槽等多种结构。

第三实施例

一种激光束方向校准方法，其应用上述实施例一提供的激光导航器，或者实施例二提供的外科手术机器人中的激光导航器，本实施例提供的激光束方向校准方法包括：

S1.定位目标，记录目标的位置P1；

S2.启动激光导航器，发射激光束；

S3.通过激光导航器内的第一调整机构和第二调整机构，改变激光束的方向，使得激光束的光点与目标之间的距离不大于设定偏差值r；

S4.使得激光导航器向远离目标的方向沿直线移动距离D，记录目标的位置P2；

S5.通过激光导航器内的第一调整机构和第二调整机构，改变激光束的方向，使得激光束的光点与目标之间的距离不大于设定偏差值r；

S6.使得激光导航器移动到位置P1，调整激光束的光点与目标之间的距离在r以内；

S7.使得机器人移动到位置P2，调整激光束的光点与目标之间的距离不大于设定偏差值r。

具体地，设定偏差值即为在医生可接受的激光束在患者体表投射的光点与目标之间的偏差值。上述目标即为通过计算等方式得出的最优投影区域，例如手术路径点、入体点、病灶边界等的最优位置。

当根据上述步骤调整后，激光导航器在位置P1与位置P2之间时，其发射的激光束的光点与目标之间的距离始终处于r以内。因此，即使在使用过程中移动激光导航器，只要激光导航器的位置位于PI与P2之间，则激光导航器就无需再次校准，也可将偏差保持在r以内。

进一步地，在进行调整时，使用激光导航器测量激光导航器到目标之间的距离，具体地，在S3中，当激光束的光点与目标之间的距离在r以内，测量激光导航器到目标的距离L1；在S5中，当激光束的光点与目标之间的距离在r以内，测量激光导航器到目标的距离L2；在S6中，当激光束的光点与目标之间的距离在r以内，测量激光导航器到目标的距离，并更新L1的数值为新测量出的数值；在S7中，当激光束的光点与目标之间的距离在r以内，测量激光导航器到目标的距离，并更新L2的数值为新测量出的数值；重复进行S6与S7的步骤，以提高精度，减小误差。在手术时(即将激光导航器定位后)，激光导航器的光点在导航器的标准方向上的位置P∈(P1，P2)，此时激光导航器测得的距离L∈(L1,L2)，在上述范围内，可保证光点所指示的路径点、入体点或病灶边界与理想设定位置的偏差不超过r。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光导航器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具备内腔和激光出射口，所述内腔内安装有第一调整机构、第二调整机构和激光发生机构；

所述第一调整机构用于带动所述激光发生机构沿第一方向移动；

所述第二调整机构用于带动所述第一调整机构沿第二方向移动；

第一方向与第二方向垂直。

2.根据权利要求1所述的激光导航器，其特征在于，所述第一调整机构包括固定座和第一调整件，所述第二调整机构包括调整座，所述调整座设置有凸起，所述固定座设置有容纳孔，所述凸起伸入所述容纳孔，所述容纳孔的长度大于所述凸起的长度，所述第一调整件的一端伸入所述容纳孔，用以推动所述凸起沿所述容纳孔的长度方向移动。

3.根据权利要求2所述的激光导航器，其特征在于，所述调整座设置有第一坡面，所述壳体的内腔设置有第二坡面，所述第一坡面与所述第二坡面接触，所述第二调整机构还包括第二调整件，所述第二调整件与所述壳体转动配合，所述第二调整件与所述调整座螺纹配合，所述第二调整件转动以带动所述调整座沿所述第二坡面移动。

4.根据权利要求3所述的激光导航器，其特征在于，所述壳体设置有腰型装配孔，所述第二调整件外套设有套筒，所述第二调整件与所述套筒转动连接，所述套筒滑动装配于所述腰型装配孔。

5.根据权利要求2所述的激光导航器，其特征在于，所述激光发生机构包括PCB板体，以及集成于所述PCB板体上的激光发射器和激光接收器，所述PCB板体通过压板固定于所述固定座。

6.根据权利要求5所述的激光导航器，其特征在于，所述固定座具有压板限位槽，所述压板的端部伸入所述压板限位槽并与所述压板限位槽连接。

7.根据权利要求1所述的激光导航器，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏安装于所述壳体。

8.根据权利要求7所述的激光导航器，其特征在于，所述壳体具备内腔，以及与所述内腔连通的激光束出射口、第一开口、第二开口和第三开口，所述激光束出射口与所述第三开口相对，所述第三开口处设置有尾盖，所述第一开口设置于所述壳体上设置有第二坡面的侧板，所述第一开口处盖合有后盖，所述第二开口与所述第一开口相对设置，所述显示屏安装于所述第二开口处。

9.一种外科手术机器人，其特征在于，配备了包括如权利要求1-8任一所述的激光导航器。

10.一种激光束方向校准方法，其特征在于，其应用如权利要求1-8任一所述的激光导航器，包括：

定位目标，记录目标的位置P1；

启动激光导航器，发射激光束；

通过激光导航器内的第一调整机构和第二调整机构，改变激光束的方向，使得激光束的光点与目标之间的距离不大于设定偏差值r；

使得激光导航器向远离目标的方向沿直线移动距离D，记录目标的位置P2；

通过激光导航器内的第一调整机构和第二调整机构，改变激光束的方向，使得激光束的光点与目标之间的距离不大于设定偏差值r；

使得激光导航器移动到位置P1，调整激光束的光点与目标之间的距离在r以内；

使得机器人移动到位置P2，调整激光束的光点与目标之间的距离不大于设定偏差值r。