CN113199510B - 手术导航机器人精度检验方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种手术导航机器人精度检验方法。方法包括提供器材步骤和模拟实验步骤。提供器材步骤包括提供激光追踪仪系统、提供测试工装以及提供执行工装步骤。模拟实验步骤包括模拟目标位置、移动执行工装、确定执行坐标信息以及测量误差步骤。本申请提供的技术方案能够检验手术导航机器人的运行精度。

Description

手术导航机器人精度检验方法

技术领域

本申请涉及手术导航机器人技术领域，具体而言，涉及一种手术导航机器人精度检验方法。

背景技术

在现有的基于增强现实技术的骨科手术导航系统中(以下简称手术导航系统)，其原理为：通过对患者进行CT扫描，获得图像数据；然后，计算机对图像数据进行三维重建，获得患者虚拟模型；利用配准算法以及光学追踪设备，获得虚拟模型与患者在光学追踪设备坐标系中的关系，将虚拟模型与患者进行配准，配准成功后，系统形成导航图形，手术导航机器人基于导航图像进行手术操作。

为此，手术导航机器人的运行精度至关重要，现有技术中，尚未出现对手术导航机器人精度检验的方法。

发明内容

本申请提供了一种手术导航机器人精度检验方法，其能够提供一种能够检验手术导航机器人运行精度的方法。

本发明提供一种手术导航机器人精度检验方法，包括以下步骤：

提供器材，包括：

提供激光追踪仪系统；

提供测试工装，对测试工装进行三维重建并进行注册配准，测试工装配置有第一数量的测试靶球，测试靶球被配置为能够被激光追踪仪系统追踪；

提供执行工装，执行工装配置有第二数量的执行靶球，执行靶球被配置为能够被激光追踪仪系统追踪，第二数量的执行靶球限定出执行基准，执行工装被配置为安装于手术导航机器人的机械臂，受手术导航机器人控制移动，第一数量不小于第二数量；

模拟实验，包括：

模拟目标位置，通过激光追踪仪系统分别测量第一数量中的任意第二数量的测试靶球的坐标，并基于第二数量的测试靶球确定目标位置；

移动执行工装，手术导航机器人移动执行工装使得执行基准达到目标位置；

确定执行坐标信息，通过激光追踪仪系统测量执行靶球的坐标信息；以及

测量误差，基于在测试靶球的坐标和执行靶球的坐标信息进行误差计算。

上述实现的过程中，通过手术导航机器人精度检验方法能够测量出手术导航机器人的运行误差，用于检测手术导航机器人是否能够精准定位到规划的位置进行手术。基于测试工装的进行三维重建并进行注册配准，并对手术导航机器人的机械臂进行配准。在执行工装中，第二数量的执行靶球共同限定出执行基准。在测试工装中，任意选取第二数量的测试靶球，第二数量的测试靶球可共同模拟出手术设定削除的位置。示例性地，对应于膝关节手术，第二数量的具体数值可以为三，三个执行靶球共同限定出呈平面的执行基准，呈平面的执行基准可以模拟为摆据锯片；三个测试靶球共同限定出即将被摆据锯片切削的膝关节骨组织平面。或者，示例性地，对应于髋关节手术时，第二数量的具体数值可以为二，两个执行靶球共同限定出呈线状的执行基准，呈线状的执行基准可以模拟为髋臼磨削杆，三个测试靶球共同限定出即将被髋臼磨削杆磨削的髋臼窝的中心轴。

在完成提供器材步骤后，可进行实验。通过激光追踪仪系统获取选取的第二数量的测试靶球的坐标，并在数据处理软件中模拟出目标位置，即手术设定削除的位置。将目标位置的数据信息输送给手术导航机器人，手术导航机器人启动并基于该目标位置驱使执行工装移动，使得执行基准达到目标位置，模拟出实际手术中的削除工作。此时，通过激光追踪仪系统测量出执行靶球的坐标信息。在数据处理软件中可根据执行靶球的坐标信息和目标位置进行误差计算，从而检测手术导航机器人是否能够精准定位到规划的位置进行手术。

在可选的实施方式中，第二数量的具体数值为三；

第一数量的具体数值至少为四，任意四个测试靶球不共面。

上述实现的过程中，手术导航机器人精度检验方法应用于膝关节手术机器人的精度测试。三个执行靶球可以模拟为摆据锯片。任取三个测试靶球可以模拟膝关节骨组织平面。当三个执行靶球被膝关节手术机器人移送到三个测试靶球所在的位置时，即模拟出摆据锯片完成对膝关节骨组织平面切削的状态。由于任意四个测试靶球不共面，故可多次进行模拟实验，模拟出不同的模拟膝关节骨组织平面，以对膝关节手术机器人进行多次精度测试，保证测试结果的精准度。

在可选的实施方式中，在模拟目标位置步骤中，目标位置包括基于三个测试靶球确定的第一目标平面；

执行基准包括基于三个执行靶球确定的第一执行平面；

在移动执行工装步骤中，通过手术导航机器人，使得第一执行平面达到第一目标平面；

在测量误差中，测量并计算第一目标平面和第一执行平面的夹角误差。

上述实现的过程中，第一目标平面可模拟为切割平面，第一执行平面可模拟为锯片所在的平面。当第一执行平面达到于第一目标平面后，激光追踪仪系统测量三个执行靶球的坐标信息，在数据处理软件中，确定第一目标平面与第一执行平面的夹角误差，即膝关节手术机器人实际到达的平面与规划平面的夹角误差，确认膝关节手术机器人的切割平面的误差。

在可选的实施方式中，在模拟目标位置步骤中，目标位置包括基于任一个测试靶球确定的第一目标点；

执行基准包括基于任一个执行靶球确定的第一执行点；

在移动执行工装步骤中，通过手术导航机器人，使得第一执行点达到第一目标点；

在测量误差中，测量并计算第一目标点和第一执行点的位置误差。

上述实现的过程中，第一目标点可模拟为切割停止点，第一执行点可模拟为锯片的切割点。当第一执行点达到于第一目标点后，激光追踪仪系统测量该执行靶球的坐标信息，在数据处理软件中，确定第一目标点与第一执行点的位置误差，即膝关节手术机器人实际到达的某个切割点与规划点的位置误差，确认膝关节手术机器人的切割的深度位置的误差。

在可选的实施方式中，在模拟目标位置步骤中，目标位置包括基于任两个测试靶球确定的第一目标线；

执行基准包括基于任两个执行靶球确定的第一执行线；

在移动执行工装步骤中，通过手术导航机器人，使得第一执行线达到第一目标线；

在测量误差中，测量并计算第一目标线和第一执行线的位置误差。

上述实现的过程中，第一目标线可模拟为切割边界，第一执行线可模拟为锯片边界。当第一执行线达到于第一目标线后，激光追踪仪系统测量两个执行靶球的坐标信息，在数据处理软件中，确定第一目标线与第一执行线的位置误差(由于第一目标线和第一执行线可能为空间异面直线，获取第一目标线与第一执行线二者之间的中垂线，确定垂直于该中垂线的参照平面，其位置误差包括第一目标线和第一执行线在参照平面上投影的夹角)，即膝关节手术机器人实际切割边界与规划边界的位置误差，确认膝关节手术机器人的切割边界的误差。

在可选的实施方式中，第二数量的具体数值为二；

第一数量的具体数值至少为三，任意三个测试靶球不共线。

上述实现的过程中，手术导航机器人精度检验方法应用于髋关节手术机器人的精度测试。两个执行靶球可以模拟为髋臼磨削杆。任取两个测试靶球可以模拟髋臼窝的中心轴所在的位置。当两个执行靶球被髋关节手术机器人移送到两个测试靶球所在的位置时，模拟出髋臼磨削杆对髋臼窝的中心轴位置完成切削的状态。由于任意三个测试靶球不共面，故可多次进行模拟实验，确定不同的目标位置，模拟出不同位置的髋臼窝的中心轴所在的位置，以对髋关节手术机器人进行多次精度测试，保证测试结果的精准度。

在可选的实施方式中，在模拟目标位置步骤中，目标位置包括基于两个测试靶球确定的第二目标线；

执行基准包括基于两个执行靶球确定的第二执行线；

在移动执行工装步骤中，通过手术导航机器人，使得第二执行线达到第二目标线；

在测量误差中，测量并计算第二目标线和第二执行线的位置误差。

上述实现的过程中，第二目标线可模拟为髋臼窝的中心轴，第二执行线可模拟为髋臼磨削杆所在的位置。当第二执行线达到于第二目标线后，激光追踪仪系统测量两个执行靶球的坐标信息，在数据处理软件中，确定第二目标线与第二执行线的位置误差(例如，获取第二目标线与第二执行线二者之间的中垂线，确定垂直于该中垂线的参照平面，其位置误差为第二目标线和第二执行线在参照平面上投影的夹角)，即髋关节机器人系统实际到达直线位置与规划空间直线位置误差，用以确认髋关节机器人的打磨角度误差。

在可选的实施方式中，在模拟目标位置步骤中，目标位置包括基于任一个测试靶球确定的第二目标点；

执行基准包括基于任一个执行靶球确定的第二执行点；

在移动执行工装步骤中，通过手术导航机器人，使得第二执行点达到第二目标点；

在测量误差中，测量并计算第二目标点和第二执行点的位置误差。

上述实现的过程中，第二目标点可模拟为磨削停止点，第二执行点可模拟为锯片的髋臼磨削杆某一点。当第二执行点达到于第二目标点后，激光追踪仪系统测量该执行靶球的坐标信息，在数据处理软件中，确定第二目标点与第二目标点的位置误差，即髋关节手术机器人实际到达的某个切割点与规划点的位置误差，确认髋关节手术机器人的磨削的深度位置的误差。

在可选的实施方式中，测试工装包括基体以及第一数量的立柱；

基体表面设置有若干注册点，用于注册配准；

第一数量的立柱间隔布置于基体表面，且每一个立柱的端部设置显影部，用于测试工装的三维重建；

在模拟实验步骤中，测试靶球被配置为替换显影部。

上述实现的过程中，与实际的导航机器人手术的原理相同，首先配合显影部，整个测试工装可通过CT扫描，重建三维模型；随后，通过注册点，将重建的三维模型与测试工装进行配准。在进行模拟实验步骤时，测试靶球将立柱顶端的显影部替换，则可通过激光追踪仪系统测量选定的第二数量的测试靶球的坐标。

在可选的实施方式中，执行工装包括连接部、执行主体以及配准反光部；

连接部与执行主体连接，配准反光部设置在执行主体，用于图像配准；

连接部被配置为安装于手术导航机器人的机械臂；

第二数量的执行靶球设置于执行主体。

上述实现的过程中，执行主体通过连接部安装于机械臂上。在执行主体上设置配准反光部，从而实现机械臂与重建的三维模型配准，保证手术导航机器人顺利地进行手术导航。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本实施例中模拟膝关节机器人的末端器械的执行工装的示意图；

图2为本实施例中测试工装的示意图；

图3-图5为本实施例中膝关节机器人精度检验方法的过程示意图；

图6为本实施例中模拟髋关节机器人的末端器械的执行工装的示意图；

图7-图9为本实施例中髋关节机器人精度检验方法的过程示意图。

图标：

10-执行工装；11-连接部；12A-执行主体；12B-执行主体；13-配准反光部；14-执行靶球；

20-测试工装；20a-基体；21-立柱；22-测试靶球；23-注册点；

30-第一目标平面；31-第一目标点；32-第一目标线；

40-第一执行平面；41-第一执行点；42-第一执行线；

50-第二目标线；51-第二目标点；

60-第二执行线；61-第二执行点。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

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。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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申请的限制。

在本申请实施例的描述中，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申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

本实施例提供一种手术导航机器人精度检验方法，其能够提供一种能够检验手术导航机器人运行精度的方法。

手术导航机器人精度检验方法包括提供器材步骤和模拟实验步骤。

手术导航机器人精度检验方法对手术导航机器人进行检测，可以用到以下器材：激光追踪仪系统、执行工装10以及测试工装20。

需要说明的是，本实施例提供两种执行工装10，一种执行工装10模拟膝关节机器人的末端器械(摆据锯片)，另一种执行工装10模拟髋关节机器人的末端器械(髋臼磨削杆)，下文对这两种执行工作分别说明。

下文首先对膝关节机器人的精度检验进行说明：

膝关节机器人的精度检验：

请参见图1，图1为本实施例中模拟膝关节机器人的末端器械的执行工装10的示意图。执行工装10包括连接部11、执行主体12A(为与髋关节机器人区分，图1和图4中的执行主体标号为12A)、四个配准反光部13以及第二数量的执行靶球14，在该执行工作中，第二数量的具体数值为三。连接部11可以为法兰，配准反光部13可以为NDI反光球。连接部11能够与膝关节机器人的机械臂末端连接，执行工装10可在膝关节机器人的驱使下移动。执行主体12A与连接部11连接，其连接有四个配准反光部13，用于与重建的三维模型配准(该三维模型基于测试工装20建立)，实现膝关节机器人的导航。在执行主体12A设置有三个执行靶球14，执行靶球14能够被激光追踪仪系统追踪。三个执行靶球14限定出执行基准，同时三个执行靶球14可共同形成一个空间平面，模拟出切削膝关节骨组织平面的摆据锯片。

请参见图2，图2为本实施例中测试工装20的示意图。

测试工装20包括基体20a以及第一数量的立柱21，在该测试工装20中，第一数量为六。基体20a可成板状(在本实施例中，基体20a的尺寸可以为420mm*280mm*80mm，长*高*宽)，六个立柱21间隔布置在基体20a的表面。立柱21的顶部在不同检验阶段设置分别为显影部和测试靶球22。在对测试工装20进行三维重建时，立柱21的顶部设置显影部，例如显影材质球。在模拟实验中，需要获取测试靶球22的坐标，故此时立柱21的顶部设置能够被激光追踪仪系统追踪的测试靶球22。基体20a表面设置有若干注册点23，通过注册点23，可将重建的三维模型与测试工装20进行配准。

需要说明的是，在对膝关节机器人的每次精度检验时，选取六个测试靶球22中的任意三个测试靶球22，这三个测试靶球22形成一个空间平面，模拟出膝关节机器人的末端器械(摆据锯片)即将切削的膝关节骨组织平面。需要说明的是，立柱21与基体20a的连接关系可以包括固定连接和可拆卸地连接。若采用可拆卸地连接，在进行精度检验时，六个立柱21可仅保留被选取的立柱21，其余的立柱21可由基体20a拆卸，避免其余立柱21对检测结果造成影响。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，测试工装20中所描述的第一数量的具体数值可以为其他数值，以不少于第二数值为准。同时，在膝关节机器人的精度检验中，测试工装20的任意四个测试靶球22不共面，为检验模拟出多种位置的膝关节骨组织平面，便于多次检验，提高检验精准度。

对应于膝关节机器人，结合图3-图5，图3-图5为膝关节机器人精度检验方法的过程示意图。

手术导航机器人(膝关节机器人)精度检验方法的步骤包括：

提供器材，提供器材步骤包括：

提供激光追踪仪系统步骤、提供测试工装20步骤以及提供执行工装10步骤。

模拟实验，模拟实验步骤包括：模拟目标位置步骤、移动执行工装10步骤、确定执行坐标信息步骤以及测量误差步骤。

模拟目标位置步骤，通过激光追踪仪系统分别测量任意选取的三个测试靶球22的坐标，在数据处理软件中基于这三个测试靶球22的坐标确定目标位置。

目标位置可以包括：

目标a.选取的三个测试靶球22确定的第一目标平面30，即Plane1，模拟切割平面。

目标b.选取三个测试靶球22中的任一个测试靶球22确定第一目标点31，即Point1，模拟切割停止点。

目标c.再选取剩余两个测试靶球22中的任一个测试靶球22与第一目标点31，即Point1(或任取两个测试靶球22)确定第一目标线32，即Line1，模拟切割边界。

移动执行工装10步骤，手术导航机器人正常工作，驱使执行工装10移动，使得执行基准达到目标位置。

执行基准以及执行基准达到目标位置可以包括：

执行a.基于三个执行靶球14确定的第一执行平面40，即Plane2，模拟锯片所在的平面，第一执行平面40(Plane2)与第一目标平面30(Plane1)对应；第一执行平面40(Plane2)到达第一目标平面30(Plane1)。

执行b.基于任一个执行靶球14确定的第一执行点41，即Point2，模拟锯片的任意位置的切割点，第一执行点41(Point2)与第一目标点31(Point1)对应；第一执行点41(Point2)到达第一目标点31(Point1)。

执行c.基于第一执行点41，即Point2与剩余两个执行靶球14中的任意一个执行靶球14确定的第一执行线42(Line2)(或者任取两个执行靶球14)，模拟锯片边界，第一执行线42(Line2)与第一目标线32(Line1)对应；第一执行线42(Line2)到达第一目标线32(Line1)。

确定执行坐标信息步骤，通过激光追踪仪系统测量执行靶球14的坐标信息。

测量误差步骤，在数据处理软件中，基于测试靶球22的坐标和执行靶球14的坐标信息进行误差计算，需要说明的是需要基于目标位置和执行基准分别测量计算：

测量计算a.测量计算第一目标平面30(Plane1)和第一执行平面40(Plane2)的夹角误差。

测量计算b.测量计算第一目标点31(Point1)和第一执行点41(Point2)的位置误差。

测量计算c.测量计算第一目标线32(Line1)和第一执行线42(Line2)的位置误差。由于第一目标线32(Line1)和第一执行线42(Line2)可能为空间异面直线，测量计算第一目标线32(Line1)与第一执行线42(Line2)，二者之间的中垂线，确定垂直于该中垂线的参照平面，其位置误差包括第一目标线32(Line1)和第一执行线42(Line2)在参照平面上投影的夹角。

上述实现的过程中，手术导航机器人精度检验方法应用于膝关节手术机器人的精度测试。三个执行靶球14可以模拟为摆据锯片。任取三个测试靶球22可以模拟膝关节骨组织平面。当执行基准被膝关节手术机器人移送到目标位置时，即模拟出摆据锯片对膝关节骨组织平面切削的状态：

第一执行平面40(Plane2)到达第一目标平面30(Plane1)，测量计算第一执行平面40(Plane2)和第一目标平面30(Plane1)的夹角误差，即模拟出膝关节手术机器人末端器械实际到达的平面与规划平面的夹角误差，确认膝关节手术机器人的切割平面的精度误差。

第一执行点41(Point2)到达第一目标点31(Point1)，测量计算第一执行点41(Point2)和第一目标点31(Point1)的位置误差，即模拟膝关节手术机器人末端器械实际到达的某个切割点与规划的点的位置误差，确认膝关节手术机器人的切割的深度位置的精度误差。

第一执行线42(Line2)到达第一目标线32(Line1)，测量计算第一执行线42(Line2)和第一目标线32(Line1)的位置误差，即模拟膝关节手术机器人末端器械实际切割边界与规划边界的位置误差(角度误差和距离误差)，确认膝关节手术机器人的切割边界的误差。

下文对髋关节机器人的精度检验进行说明。

髋关节机器人的精度检验：

请参见图6，图6为本实施例中模拟髋关节机器人的末端器械的执行工装10的示意图。执行工装10包括连接部11、执行主体12B(为与膝关节机器人区分，图6和图8中的执行主体标号为12B)、四个配准反光部13以及第二数量的执行靶球14，在该执行工作中，第二数量的具体数值为二。连接部11可以为法兰，配准反光部13可以为NDI反光球。连接部11能够与膝关节机器人的机械臂末端连接。执行主体12B与连接部11连接，其连接有四个配准反光部13，用于与重建的三维模型配准(该三维模型基于测试工装20建立)，实现髋关节机器人的导航。在执行主体12B设置有两个执行靶球14。两个执行靶球14可共同形成一个空间直线，可以模拟出磨削髋臼窝中心轴的髋臼磨削杆。

需要说明的是，上述两种执行工装10可共用一个测试工装20，或分别采用与之对应的测试工装20。本实施例中模拟髋关节机器人的末端器械的执行工装10所配合的测试工装20与上文描述的测试工装20结构大致一致，故不对测试工装20的具体结构进行赘述。其不同之处在于：

在对髋关节机器人的每次精度检验时，选取六个测试靶球22中的任意两个测试靶球22，这两个测试靶球22形成一个空间直线，模拟出髋关节机器人的末端器械(髋臼磨削杆)即将磨削的髋臼窝中心轴所在的位置。同时，在髋关节机器人的精度检验中，测试工装20的任意三个测试靶球22不共面，为检验模拟出多种角度的髋臼窝中心轴所在的位置，便于多次检验，提高检验精准度。

对应于髋关节机器人，结合图7-图9，图7-图9为髋关节机器人精度检验方法的过程示意图。

手术导航机器人(髋关节机器人)精度检验方法的步骤包括：

提供器材，提供器材步骤包括：

提供激光追踪仪系统步骤、提供测试工装20步骤以及提供执行工装10步骤。

模拟实验，模拟实验步骤包括：模拟目标位置步骤、移动执行工装10步骤、确定执行坐标信息步骤以及测量误差步骤。

模拟目标位置步骤，通过激光追踪仪系统分别测量任意选取的两个测试靶球22的坐标，在数据处理软件中基于这两个测试靶球22的坐标确定目标位置。

目标位置可以包括：

目标d.选取的两个测试靶球22确定的第二目标线50，即Line3，模拟髋臼中心轴。

目标e.选取两个测试靶球22中的任一个测试靶球22确定第二目标点51，即Point3，模拟磨削停止点。

移动执行工装10步骤，手术导航机器人正常工作，驱使执行工装10移动，使得执行基准达到目标位置。

执行基准以及执行基准达到目标位置可以包括：

执行d.基于两个执行靶球14确定的第二执行线60，即Line4，模拟磨削杆所在的位置，第二执行线60(Line4)与第二目标线50(Line3)对应；第二执行线60(Line4)到达第二目标线50(Line3)。

执行e.基于任一个执行靶球14确定的第二执行点61，即Point4，模拟磨削杆的任意位置的磨削点，第二执行点61(Point4)与第二目标点51(Point3)对应；第二执行点61(Point4)到达第二目标点51(Point3)。

确定执行坐标信息步骤，通过激光追踪仪系统测量执行靶球14的坐标信息。

测量误差步骤，在数据处理软件中，基于测试靶球22的坐标和执行靶球14的坐标信息进行误差计算，需要说明的是需要基于目标位置和执行基准分别测量计算：

测量计算d.测量计算第二目标线50(Line3)和第二执行线60(Line4)的位置误差。由于第二目标线50(Line3)和第二执行线60(Line4)可能为空间异面直线，测量计算第二目标线50(Line3)与第二执行线60(Line4)，二者之间的中垂线，确定垂直于该中垂线的参照平面，其位置误差包括第二目标线50(Line3)和第二执行线60(Line4)在参照平面上投影的夹角。

测量计算e.测量计算第二目标点51(Point3)和第二执行点61(Point4)的位置误差。

上述实现的过程中，手术导航机器人精度检验方法应用于髋关节手术机器人的精度测试。两个执行靶球14可以模拟为髋臼磨削杆。任取两个测试靶球22可以模拟髋臼窝中心轴所在的位置。当执行基准被髋关节手术机器人移送到目标位置时，即模拟出髋臼磨削杆对髋臼窝磨削的状态：第二执行线60(Line4)到达第二目标线50(Line3)，测量计算第二执行线60(Line4)和第二目标线50(Line3)的位置误差，即模拟髋关节手术机器人末端器械实际达到直线位置与规划空间直线位置误差，确认髋关节手术机器人的打磨角度的误差。第二执行点61(Point4)到达第二目标点51(Point3)，测量计算第二执行点61(Point4)和第二目标点51(Point3)的位置误差，即模拟髋关节手术机器人末端器械上的某个测试点与规划的点的位置误差，确认髋关节手术机器人的磨削深度位置误差。

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

Claims (6)

1.一种手术导航机器人精度检验方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供器材，包括：

提供激光追踪仪系统；

提供测试工装，对所述测试工装进行三维重建并进行注册配准，所述测试工装配置有第一数量的测试靶球，所述测试靶球被配置为能够被所述激光追踪仪系统追踪；

提供执行工装，所述执行工装具有第二数量的执行靶球，所述执行靶球被配置为能够被所述激光追踪仪系统追踪，所述第二数量的所述执行靶球限定出执行基准，所述执行工装被配置为安装于手术导航机器人的机械臂，受所述手术导航机器人控制移动，所述第一数量不小于所述第二数量；其中，所述第二数量的具体数值为三，所述第一数量的具体数值至少为四，任意四个所述测试靶球不共面，所述执行基准包括基于三个所述执行靶球确定的第一执行平面；或者，所述第二数量的具体数值为二，所述第一数量的具体数值至少为三，任意三个所述测试靶球不共线，所述执行基准包括基于两个所述执行靶球确定的第二执行线；

模拟实验，包括：

模拟目标位置，通过所述激光追踪仪系统分别测量所述第一数量中的任意所述第二数量的所述测试靶球的坐标，并基于所述第二数量的所述测试靶球确定目标位置；其中，当所述第二数量的具体数值为三时，所述目标位置包括基于三个所述测试靶球确定的第一目标平面；当所述第二数量的具体数值为二时，所述目标位置包括基于两个所述测试靶球确定的第二目标线；

移动执行工装，所述手术导航机器人移动所述执行工装使得所述第一执行平面达到所述第一目标平面；

确定执行坐标信息，通过所述激光追踪仪系统测量所述执行靶球的坐标信息；以及

测量误差，基于在所述测试靶球的坐标和所述执行靶球的坐标信息进行误差计算；

其中，当所述第二数量的具体数值为三，所述第一数量的具体数值至少为四，任意四个所述测试靶球不共面时，在所述测量误差中，测量并计算所述第一目标平面和所述第一执行平面的夹角误差；

当所述第二数量的具体数值为二，所述第一数量的具体数值至少为三，任意三个所述测试靶球不共线时，在所述测量误差中，测量并计算所述第二目标线和所述第二执行线的位置误差。

2.根据权利要求1所述的手术导航机器人精度检验方法，其特征在于，

在所述第二数量的具体数值为三，所述第一数量的具体数值至少为四，任意四个所述测试靶球不共面时；

在所述模拟目标位置步骤中，所述目标位置包括基于任一个所述测试靶球确定的第一目标点；

所述执行基准包括基于任一个所述执行靶球确定的第一执行点；

在所述移动执行工装步骤中，通过所述手术导航机器人，使得所述第一执行点达到所述第一目标点；

在所述测量误差中，测量并计算所述第一目标点和所述第一执行点的位置误差。

3.根据权利要求1所述的手术导航机器人精度检验方法，其特征在于，

在所述第二数量的具体数值为三，所述第一数量的具体数值至少为四，任意四个所述测试靶球不共面时；

在所述模拟目标位置步骤中，所述目标位置包括基于任两个所述测试靶球确定的第一目标线；

所述执行基准包括基于任两个所述执行靶球确定的第一执行线；

在所述移动执行工装步骤中，通过所述手术导航机器人，使得所述第一执行线达到所述第一目标线；

在所述测量误差中，测量并计算所述第一目标线和所述第一执行线的位置误差。

4.根据权利要求1所述的手术导航机器人精度检验方法，其特征在于，

在所述第二数量的具体数值为二，所述第一数量的具体数值至少为三，任意三个所述测试靶球不共线时；

在所述模拟目标位置步骤中，所述目标位置包括基于任一个所述测试靶球确定的第二目标点；

所述执行基准包括基于任一个所述执行靶球确定的第二执行点；

在所述移动执行工装步骤中，通过所述手术导航机器人，使得所述第二执行点达到所述第二目标点；

在所述测量误差中，测量并计算所述第二目标点和所述第二执行点的位置误差。

5.根据权利要求1-4任一项所述的手术导航机器人精度检验方法，其特征在于，

所述测试工装包括基体以及所述第一数量的立柱；

所述基体表面设置有若干注册点，用于注册配准；

所述第一数量的所述立柱间隔布置于所述基体表面，且每一个所述立柱的端部设置显影部，用于所述测试工装的三维重建；

在所述模拟实验步骤中，所述测试靶球被配置为替换所述显影部。

6.根据权利要求1-4任一项所述的手术导航机器人精度检验方法，其特征在于，

所述执行工装包括连接部、执行主体以及配准反光部；

所述连接部与所述执行主体连接，所述配准反光部设置在所述执行主体，用于图像配准；

所述连接部被配置为安装于手术导航机器人的机械臂；

所述第二数量的所述执行靶球设置于所述执行主体。

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