CN114571507A - 骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置 - Google Patents

骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114571507A
CN114571507A CN202210489466.7A CN202210489466A CN114571507A CN 114571507 A CN114571507 A CN 114571507A CN 202210489466 A CN202210489466 A CN 202210489466A CN 114571507 A CN114571507 A CN 114571507A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coordinate
measurement
reference point
measuring
coordinates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210489466.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114571507B (zh
Inventor
张逸凌
刘星宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhang Yiling
Longwood Valley Medtech Co Ltd
Original Assignee
Longwood Valley Medtech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Longwood Valley Medtech Co Ltd filed Critical Longwood Valley Medtech Co Ltd
Priority to CN202210489466.7A priority Critical patent/CN114571507B/zh
Publication of CN114571507A publication Critical patent/CN114571507A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114571507B publication Critical patent/CN114571507B/zh
Priority to PCT/CN2022/115315 priority patent/WO2023216466A1/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0095—Means or methods for testing manipulators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明提供一种骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置。其中，该方法包括：获取装配体的理论坐标模型、手术工具前端的参考点的理论坐标，其中装配体包括固定于测量机座的骨科手术机器人的末端把持器与手术工具；通过三坐标仪对装配体进行测量，基于测量结果对理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定参考点在测量坐标系中的测量坐标；基于所确定的参考点的测量坐标与参考点的理论坐标确定参考点的空间误差值。本发明可以实现对装配体精度的验证。

Description

骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置
技术领域
本发明涉及手术器械技术领域，尤其涉及一种骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置。
背景技术
在骨科手术中，通常是将磨锉杆与骨科手术机器人的末端把持器组成装配体，在手术过程中通过骨科手术机器人的末端把持器来约束磨锉杆的+前倾角和外展角，实现对目标部位的精准磨锉。末端把持器与磨锉杆装配体前端参考点的坐标精度是影响系统精度的关键因素之一。在将骨科手术机器人的末端把持器与磨锉杆装配后，对末端把持器与磨锉杆装配体的精度进行验证，可以以保证磨锉实施的精准性。由于末端把持器与磨锉杆组成装配体后的外形结构特殊，通常对末端把持器与磨锉杆组成的装配体的误差检测比较困难。
发明内容
本发明提供一种骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置，用以解决现有技术对末端把持器与磨锉杆组成的装配体的误差检测比较困难的缺陷，可以实现对末端把持器与磨锉杆组成的装配体精度的验证，从而可以保证手术实施的精准性。
第一方面，本发明提供一种骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，包括：获取装配体的理论坐标模型、手术工具前端的参考点的理论坐标，其中，所述装配体包括固定于测量机座的骨科手术机器人的末端把持器与所述手术工具；通过三坐标仪对所述装配体进行测量，基于所述三坐标仪的测量结果，对所述理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定所述参考点在所述测量坐标系中的测量坐标；基于所确定的参考点的测量坐标与所述参考点的理论坐标，确定所述参考点的空间误差值。
根据本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，所述通过三坐标仪对所述装配体进行测量，基于所述三坐标仪的测量结果，对所述理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定所述参考点在所述测量坐标系中的测量坐标，包括：通过所述三坐标仪对所述装配体中的末端把持器和手术工具分别进行测量；基于对所述末端把持器的测量结果，确定所述测量坐标系的坐标原点和一个坐标轴的方向，基于对所述手术工具的测量结果，确定所述测量坐标系的另一个坐标轴的方向，基于确定的所述测量坐标系的坐标原点及方向确定的两个坐标轴，在所述理论坐标模型中的末端把持器建立所述测量坐标系；基于对所述手术工具的测量结果，在所述理论坐标模型中的手术工具的前端确定所述参考点，基于所确定的参考点，在所建立的测量坐标系中确定所述参考点的测量坐标。
根据本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，所述通过所述三坐标仪对所述装配体中的末端把持器进行测量，包括：通过所述三坐标仪对所述装配体中末端把持器的法兰平面进行测量，建立第一平面；通过所述三坐标仪对所述装配体中末端把持器的法兰外侧圆柱面进行测量，建立第一轴线。
根据本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，所述通过所述三坐标仪对所述装配体中的手术工具进行测量，包括：通过所述三坐标仪对所述装配体中手术工具的前端面进行测量，建立第二平面；通过所述三坐标仪对所述装配体中手术工具的轴向圆柱面进行测量，建立第二轴线。
根据本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，所述基于对所述末端把持器的测量结果，确定所述测量坐标系的坐标原点和一个坐标轴的方向，基于对所述手术工具的测量结果，确定所述测量坐标系的另一个坐标轴的方向，在所述理论坐标模型中的末端把持器建立所述测量坐标系，包括：将所述第一平面与所述第一轴线的交点确定为所述测量坐标系的坐标原点；将所述第一平面法线的负方向确定为所述测量坐标系的Z轴的正方向；将所述第二平面法线的正方向确定为所述测量坐标系的Y轴的正方向；根据所确定的坐标原点、Z轴的正方向和Y轴的正方向，在所述理论坐标模型建立所述测量坐标系。
根据本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，所述基于对所述手术工具的测量结果，在所述理论坐标模型中的手术工具的前端确定所述参考点，基于所确定的参考点，在所建立的测量坐标系中确定所述参考点的测量坐标，包括：将所述第二平面与所述第二轴线的交点确定为所述理论坐标模型中的手术工具前端的所述参考点；根据所确定的参考点，在所建立的测量坐标系中确定所述参考点的测量坐标。
根据本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，在获取装配体的理论坐标模型、手术工具前端的参考点的理论坐标的同时，还获取所述参考点坐标的上限值和下限值；所述通过三坐标仪对所述装配体进行测量，基于所述三坐标仪的测量结果，对所述理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定所述参考点在所述测量坐标系中的测量坐标之后，还包括：重复执行所述通过三坐标仪对所述装配体进行测量，基于所述三坐标仪的测量结果，对所述理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定所述参考点在所述测量坐标系中的测量坐标的操作，得到预定数量的一组测量坐标；基于所得到的一组测量坐标，建立所述参考点测量坐标的正态分布曲线，基于所述正态分布曲线与所述参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，确定所述参考点的测量坐标。
根据本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，所述基于所得到的一组测量坐标，建立所述参考点测量坐标的正态分布曲线，包括：分别确定所得到的一组测量坐标中X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标的标准差、方差和均值；基于所确定的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标的标准差、方差和均值，分别建立所述参考点测量坐标中X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标正态分布曲线。
根据本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，所述基于所述正态分布曲线与所述参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，确定所述参考点的测量坐标，包括：基于所述正态分布曲线与所述参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，判断所得到的一组测量坐标是否通过检验；若所得到的一组测量坐标通过检验，确定所得到的一组测量坐标的中值或者平均值作为所述参考点的测量坐标。
第二方面，本发明还提供一种骨科手术机器人的末端工具误差检测装置，包括：测量机座，用于固定骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体；获取模块，用于获取所述装配体的理论坐标模型、所述手术工具前端的参考点的理论坐标；三坐标仪，用于对所述装配体进行测量；
处理模块，用于基于所述三坐标仪的测量结果，对所述理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定所述参考点在所述测量坐标系中的测量坐标；
计算模块，用于基于所确定的参考点的测量坐标与所述参考点的理论坐标，确定所述参考点的空间误差值。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述骨科手术机器人的末端工具误差检测方法的步骤。
第四方面，发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述骨科手术机器人的末端工具误差检测方法的步骤。
第五方面，发明还提供一种计算机程序产品，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述骨科手术机器人的末端工具误差检测方法的步骤。
本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置，通过获取骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体的理论坐标模型、手术工具前端的参考点的理论坐标，对骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体进行测量，对理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定参考点在测量坐标系中的测量坐标，根据参考点的测量坐标与参考点的理论坐标，确定参考点的空间误差值；可以在骨科手术机器人的末端把持器与手术工具装配后，对末端把持器与手术工具组成的装配体的精度进行验证，包括尺寸精度和位置精度，在利用骨科手术机器人通过手术工具实施骨科手术时，可以保证手术实施的精准性，并且可以不受末端把持器与手术工具组成的装配体的外形结构的限制，可以保证测量的效率，降低测量的误差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法的流程示意图；
图2是本发明提供的骨科手术机器人末端把持器与磨锉杆组成的装配体的结构示意图；
图3是本发明提供的通过对装配体的测量建立测量坐标系并确定参考点以及参考点的测量坐标的实施例的流程示意图；
图4是本发明提供的通过对装配体的测量建立测量坐标系并确定参考点以及参考点的测量坐标的另一实施例的流程示意图；
图5是本发明提供的骨科手术机器人末端把持器与磨锉杆组成的装配体的理论坐标模型的示意图；
图6是本发明提供的另一骨科手术机器人的末端工具误差检测方法的流程示意图；
图7是本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法一应用场景的流程示意图；
图8是本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测装置的组成结构示意图；
图9是本发明提供的电子设备的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。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。
下面结合图1-图7描述本发明的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法。
请参阅图1，图1是本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法的流程示意图，图1所示的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法可以由骨科手术机器人的末端工具误差检测装置执行，如图1所示，该骨科手术机器人的末端工具误差检测方法至少包括：
S101，获取装配体的理论坐标模型、手术工具前端的参考点的理论坐标，其中，装配体包括固定于测量机座的骨科手术机器人的末端把持器与手术工具。
在本发明实施例中，在骨科手术机器人的末端工具的误差进行检测时，首先将骨科手术机器人的末端把持器与在骨科手术中需要机器人把持的手术工具组成装配体，然后将装配体通过卡具固定于测量机座上。其中，固定装配体的卡具与测量机座可以采用现有技术中方便对装配体进行测量的结构来实现，本发明实施例对固定装配体的卡具与测量机座的实现形式不作限定。在将装配体通过卡具固定于测量机座上之后，可以获取装配体的理论坐标模型、装配体中手术工具前端的参考点的理论坐标。
本发明实施例对所获取的装配体的理论坐标模型、装配体中手术工具前端的参考点的理论坐标的形式不作限定。在一些可选的例子中，所获取的装配体的理论坐标模型，可以为骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体的三维模型；所获取的装配体中手术工具前端参考点的理论坐标，可以为参考点S在装配体的理论坐标模型中的末端把持器建立的三维直角坐标系中的坐标（X0，Y0，Z0）。
本发明实施例对获取装配体的理论坐标模型、装配体中手术工具前端的参考点的理论坐标的实现方式不作限定。可选地，可以通过输入设备输入装配体的理论坐标模型、装配体中手术工具前端的参考点的理论坐标；或者也可以从数据库中读取装配体的理论坐标模型、装配体中手术工具前端的参考点的理论坐标。
本发明实施例对手术工具的类型不作限定。在一些可选的例子中，如图2所示，手术工具可以为骨科手术中的磨锉杆210，磨锉杆210的前端面211为在骨科手术中用于实施磨锉的工作面，参考点为磨锉杆210前端工作面上的中点，磨锉杆210的后端部212与末端把持器220的一端221组装成装配体，末端把持器220的另一端设有法兰222，末端把持器220通过法兰222与驱动装置连接，由驱动装置在骨科手术中将装配体导航至目标位置实施磨锉。
S102，通过三坐标仪对装配体进行测量，基于三坐标仪的测量结果，对理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定参考点在测量坐标系中的测量坐标。
在本发明实施例中，在将骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体固定于测量机座之后，可以通过三坐标仪对装配体进行测量，其中三坐标仪可以采用现有的结构来实现，本发明实施例对三坐标仪的实现形式不作限定。在通过三坐标仪对装配体进行测量之后，可以根据三坐标仪对装配体的测量结果，在装配体的理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，并根据三坐标仪对装配体的测量结果，在测量坐标系中确定参考点的测量坐标。
在本发明实施例中，可以采用获得装配体中手术工具前端参考点的理论坐标，在装配体的理论坐标模型中的末端把持器建立坐标系的位置和方法，根据三坐标仪的测量结果，在装配体的理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系；可以采用确定装配体中手术工具前端参考点的方法，根据三坐标仪的测量结果，在装配体的理论坐标模型中的手术工具的前端确定参考点，从而确定参考点在测量坐标系中的测量坐标。本发明实施例对根据三坐标仪的测量结果，在装配体的理论坐标模型中建立的测量坐标系的实现方法，以及在装配体的理论坐标模型中的手术工具的前端确定参考点的实现方法不作限定。
在一些可选的例子中，根据三坐标仪的测量结果，在装配体的理论坐标模型中的末端把持器建立的测量坐标系可以为三维直角坐标系，根据三坐标仪的测量结果，可以在装配体的理论坐标模型中的手术工具的前端确定参考点S1，可以根据所确定的参考点S1，确定参考点S1在测量坐标系中的测量坐标（X1，Y1，Z1）。
S103，基于所确定的参考点的测量坐标与参考点的理论坐标，确定参考点的空间误差值。
在本发明实施例中，在根据三坐标仪对装配体的测量结果在装配体的理论坐标模 型中建立测量坐标系并确定参考点的侧量坐标之后，可以根据所得到的参考点的测量坐标 与所获取的参考点的理论坐标，计算手术工具前端的参考点的空间误差值。本发明实施例 对根据参考点的测量坐标与参考点的理论坐标计算参考点的空间误差值的实现方法不作 限定。在一些可选的例子中，参考点S的测量坐标和理论坐标可以为三维直角坐标（X0，Y0， Z0）和（
Figure 586716DEST_PATH_IMAGE001
），可以根据公式1计算参考点S的空间误差值
Figure 375681DEST_PATH_IMAGE002
计算参考点S的空间误差值
Figure 212050DEST_PATH_IMAGE003
的公式1的形式如下：
Figure 984834DEST_PATH_IMAGE004
（公式1）
在一些可选的例子中，在得到参考点的测量坐标之后，还可以通过显示器显示参考点的测量坐标，在得到参考点的空间误差值之后，还可以通过显示器显示参考点的空间误差值。
本发明实施例提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，通过获取骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体的理论坐标模型、手术工具前端的参考点的理论坐标，对骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体进行测量，对理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定参考点在测量坐标系中的测量坐标，根据参考点的测量坐标与参考点的理论坐标，确定参考点的空间误差值；可以在骨科手术机器人的末端把持器与手术工具装配后，对末端把持器与手术工具组成的装配体的精度进行验证，包括尺寸精度和位置精度，在利用骨科手术机器人通过手术工具实施骨科手术时，可以保证手术实施的精准性，并且可以不受末端把持器与手术工具组成的装配体的外形结构的限制，可以保证测量的效率，降低测量的误差。
请参阅图3，图3是本发明提供的通过对装配体的测量建立测量坐标系并确定参考点以及参考点的测量坐标的实施例的流程示意图，如图3所示，通过三坐标仪对装配体进行测量，基于三坐标仪的测量结果，对理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定参考点在测量坐标系中的测量坐标至少包括：
S301，通过三坐标仪对装配体中的末端把持器和手术工具分别进行测量。
在本发明实施例中，可以通过三坐标仪对固定于测量机座的骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体中的末端把持器和手术工具分别进行测量，其中三坐标仪对末端把持器和手术工具分别进行测量的测量位置和所获得的测量结果，可以根据在末端把持器建立测量坐标系和在手术工具的前端确定参考点的需求来确定，本发明实施例对此不作限定。例如，三坐标仪可以通过分别对末端把持器和手术工具中特定的平面进行测量，建立末端把持器和手术工具中特定的平面，和/或三坐标仪可以通过分别对末端把持器和手术工具中特定的圆柱面进行测量，建立末端把持器和手术工具中特定的轴线。
S302，基于对末端把持器的测量结果，确定测量坐标系的坐标原点和一个坐标轴的方向，基于对手术工具的测量结果，确定测量坐标系的另一个坐标轴的方向，基于确定的测量坐标系的坐标原点及方向确定的两个坐标轴，在理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系。
在本发明实施例中，测量坐标系为三维直角坐标系，在通过三坐标仪对装配体中的末端把持器和手术工具分别进行测量之后，可以根据三坐标仪对末端把持器的测量结果，在末端把持器确定测量坐标系的坐标原点和一个坐标轴的方向，并根据三坐标仪对手术工具的测量结果，确定测量坐标系的另一个坐标轴的方向，从而根据所确定的坐标原点和两个坐标轴的方向在理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系。本发明实施例对根据三坐标仪对末端把持器的测量结果所确定的坐标轴，和根据三坐标仪对手术工具的测量结果所确定的坐标轴不作限定。例如，可以根据三坐标仪对末端把持器的测量结果，在末端把持器确定测量坐标系的坐标原点和Z轴的正方向，可以根据三坐标仪对手术工具的测量结果确定测量坐标系的Y轴的正方向。
S303，基于对手术工具的测量结果，在理论坐标模型中的手术工具的前端确定参考点，基于所确定的参考点，在所建立的测量坐标系中确定参考点的测量坐标。
在本发明实施例中，在根据三坐标仪的测量结果在理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系之后，可以根据三坐标仪对手术工具的测量结果，在理论坐标模型中的手术工具的前端确定参考点，并根据测量所确定的参考点，确定参考点在所建立的测量坐标系中的坐标，即参考点的测量坐标。
请参阅图4，图4是本发明提供的通过对装配体的测量建立测量坐标系并确定参考点以及参考点的测量坐标的另一实施例的流程示意图，如图4所示，通过三坐标仪对装配体进行测量，基于三坐标仪的测量结果，对理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定参考点在测量坐标系中的测量坐标至少包括：
S401，通过三坐标仪对装配体中末端把持器的法兰平面进行测量，建立第一平面。
在本发明实施例中，在将骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体固定于测量机座之后，可以通过三坐标仪对装配体中末端把持器的法兰平面进行测量，建立第一平面。其中末端把持器通过法兰与驱动装置连接，由驱动装置在骨科手术中对装配体进行导航。例如，如图2所示，手术工具可以为骨科手术中的磨锉杆210，通过三坐标仪对末端把持器220的法兰平面进行测量，可以建立第一平面，第一平面与法兰平面平行。
S402，通过三坐标仪对装配体中末端把持器的法兰外侧圆柱面进行测量，建立第一轴线。
在本发明实施例中，在将骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体固定于测量机座之后，可以通过三坐标仪对装配体中末端把持器的法兰外侧圆柱面进行测量，建立第一轴线。例如，如图2所示，手术工具可以为骨科手术中的磨锉杆210，通过三坐标仪对末端把持器220的法兰外侧圆柱面进行测量，可以建立第一轴线，第一轴线与第一平面垂直。
S403，通过三坐标仪对装配体中手术工具的前端面进行测量，建立第二平面。
在本发明实施例中，在将骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体固定于测量机座之后，可以通过三坐标仪对装配体中手术工具的前端面进行测量，建立第二平面。例如，如图2所示，手术工具可以为骨科手术中的磨锉杆210，通过三坐标仪对磨锉杆210的前端面进行测量，可以建立第二平面，第二平面与磨锉杆210的前端面平行。
S404，通过三坐标仪对装配体中手术工具的轴向圆柱面进行测量，建立第二轴线。
在本发明实施例中，在将骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体固定于测量机座之后，可以通过三坐标仪对装配体中手术工具的轴向圆柱面进行测量，建立第二轴线。例如，如图2所示，手术工具可以为骨科手术中的磨锉杆210，通过三坐标仪对磨锉杆210的轴向圆柱面进行测量，可以建立第二轴线，第二轴线与第二平面垂直。
本发明实施例对S401、S402、S403、S404测量的先后顺序并不进行限定，在另一些可选的例子中，可以先执行S401，再执行S402，然后执行S404，最后执行S403。
S405，将第一平面与第一轴线的交点确定为测量坐标系的坐标原点。
在本发明实施例中，在通过三坐标仪对装配体中的末端把持器和手术工具分别进行测量之后，可以根据对末端把持器的法兰进行测量获得的第一平面和第一轴线，确定第一平面与第一轴线的交点，将所确定第一平面与第一轴线的交点作为测量坐标系的坐标原点。如图2和图5所示，手术工具可以为骨科手术中的磨锉杆210，可以将对末端把持器220的法兰222进行测量获得的第一平面与第一轴线的交点，作为测量坐标系的坐标原点O。
S406，将第一平面法线的负方向确定为测量坐标系的Z轴的正方向。
在本发明实施例中，在通过三坐标仪对装配体中的末端把持器和手术工具分别进行测量之后，可以将对末端把持器的法兰进行测量获得的第一平面的法线的负方向，作为测量坐标系的Z轴的正方向。如图2和图5所示，手术工具可以为骨科手术中的磨锉杆210，可以将对末端把持器220的法兰222进行测量获得的第一平面的法线的负方向，作为测量坐标系的Z轴的正方向。
S407，将第二平面法线的正方向确定为测量坐标系的Y轴的正方向。
在本发明实施例中，在通过三坐标仪对装配体中的末端把持器和手术工具分别进行测量之后，可以将对手术工具进行测量获得的第二平面的法线的正方向，作为测量坐标系的Y轴的正方向。如图2和图5所示，手术工具可以为骨科手术中的磨锉杆210，可以将对磨锉杆210进行测量获得的第二平面的法线的正方向，作为测量坐标系的Y轴的正方向。
S408，根据所确定的坐标原点、Z轴的正方向和Y轴的正方向，在理论坐标模型建立测量坐标系。
在本发明实施例中，在根据三坐标仪对装配体中的末端把持器和手术工具测量的结果确定测量坐标系的坐标原点、Z轴的正方向和Y轴的正方向之后，可以根据Z轴的正方向和Y轴的正方向，通过右手定则确定X轴的正方向，从而可以根据所确定的坐标原点、X轴的正方向、Y轴的正方向和Z轴的正方向，在理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系。如图2和图5所示，手术工具可以为骨科手术中的磨锉杆210，可以根据三坐标仪对末端把持器220的法兰222和磨锉杆210进行测量确定的测量坐标系的坐标原点O、Z轴的正方向和Y轴的正方向，在理论坐标模型中的末端把持器220的法兰222建立测量坐标系。
S409，将第二平面与第二轴线的交点确定为理论坐标模型中的手术工具前端的参考点。
在本发明实施例中，在通过三坐标仪对装配体中的末端把持器和手术工具分别进行测量之后，可以根据对手术工具进行测量获得的第二平面和第二轴线，在理论坐标模型中的手术工具的前端确定第二平面与第二轴线的交点，将所确定第二平面与第二轴线的交点作为通过测量确定的手术工具前端的参考点。如图2和图5所示，手术工具可以为骨科手术中的磨锉杆210，可以将对磨锉杆210进行测量获得的第二平面与第二轴线的交点，作为理论坐标模型中的磨锉杆210前端的参考点S1，即通过测量确定的磨锉杆210前端的参考点。
S410，根据所确定的参考点，在所建立的测量坐标系中确定参考点的测量坐标。
在本发明实施例中，在根据三坐标仪对装配体中的末端把持器和手术工具测量的结果，建立测量坐标系并确定参考点之后，可以根据在理论坐标模型中的手术工具的前端所确定的参考点，即通过测量所确定的手术工具前端的参考点，确定参考点在所建立的测量坐标系中坐标，即参考点的测量坐标。如图2和图5所示，手术工具可以为骨科手术中的磨锉杆210，可以根据三坐标仪对末端把持器220的法兰222和磨锉杆210进行测量建立的测量坐标系和确定的参考点S1，确定参考点S1在测量坐标系中的测量坐标（X1，Y1，Z1）。
请参阅图6，图6是本发明提供的另一骨科手术机器人的末端工具误差检测方法的流程示意图，如图6所示，该骨科手术机器人的末端工具误差检测方法至少包括：
S601，获取装配体的理论坐标模型、手术工具前端的参考点的理论坐标、参考点坐标的上限值和下限值，其中，装配体包括固定于测量机座的骨科手术机器人的末端把持器与手术工具。
在本发明实施例中，在将骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体通过卡具固定于测量机座上之后，获取装配体的理论坐标模型、装配体中手术工具前端的参考点的理论坐标的同时，还可以获取参考点坐标的上限值和下限值。本发明实施例对所获取的参考点坐标的上限值和下限值的形式不作限定。在一些可选的例子中，所获取的装配体的理论坐标模型可以为三维模型，所获取的参考点的理论坐标可以为参考点S在装配体的理论坐标模型中的末端把持器建立的三维直角坐标系中的坐标（X0，Y0，Z0），所获取的参考点坐标的上限值和下限值，可以包括参考点S在X轴坐标的上限值USLX和下限值LSLX，在Y轴坐标的上限值USLY和下限值LSLY，在Z轴坐标的上限值USLZ和下限值LSLZ。
本发明实施例对获取参考点坐标的上限值和下限值的实现方式不作限定。可选地，可以通过输入设备输入参考点坐标的上限值和下限值；或者也可以从数据库中读取参考点坐标的上限值和下限值。
S602，通过三坐标仪对装配体进行测量，基于三坐标仪的测量结果，对理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定参考点在测量坐标系中的测量坐标。
在本发明实施例中，关于S602的说明可以参见图1中关于S102的说明，故此出不再复述。
S603，重复执行通过三坐标仪对装配体进行测量，基于三坐标仪的测量结果，对理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定参考点在测量坐标系中的测量坐标的操作，得到预定数量的一组测量坐标。
在本发明实施例中，在根据三坐标仪对装配体的测量结果在装配体的理论坐标模型中建立测量坐标系并确定参考点的侧量坐标之后，可以重复执行S602得到预定数量的一组测量坐标，本发明实施例对一组测量坐标中包含的测量坐标的数量不作限定。在一些可选的例子中，根据三坐标仪的测量结果，在装配体的理论坐标模型中的末端把持器建立的测量坐标系可以为三维直角坐标系，根据三坐标仪的测量结果，可以在装配体的理论坐标模型中的手术工具的前端确定参考点S1，可以根据所确定的参考点S1，确定参考点S1在测量坐标系中的测量坐标（X1，Y1，Z1），重复执行S602可以在装配体的理论坐标模型中的手术工具的前端确定一组参考点S2、S3、S4……Sn，进而得到一组参考点的一组测量坐标（X2，Y2，Z2）、（X3，Y3，Z3）、（X4，Y4，Z4）……（Xn，Yn，Zn）。
S604，基于所得到的一组测量坐标，建立参考点测量坐标的正态分布曲线，基于正态分布曲线与参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，确定参考点的测量坐标。
在本发明实施例中，在重复执行S602得到装配体中手术工具前端参考点的预定数量的一组测量坐标之后，可以根据所得到的一组测量坐标建立参考点测量坐标的正态分布曲线，并可以根据所建立的参考点测量坐标的正态分布曲线与参考点坐标的上限值和下限值，确定参考点测量坐标的正态分布曲线与参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，可以根据参考点测量坐标的正态分布曲线与参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，确定参考点最终的测量坐标。
本发明实施例对根据一组测量坐标建立参考点测量坐标的正态分布曲线实现方法不作限定。在一些可选的例子中，参考点S的测量坐标可以为三维直角坐，在根据一组测量坐标建立参考点S测量坐标的正态分布曲线时，可以分别确定所得到的一组测量坐标中X轴坐标（X1、X2、X3……Xn）、Y轴坐标（Y1、Y2、Y3……Yn）和Z轴坐标（Z1、Z2、Z3……Zn）的标准差σ、方差σ2和均值μ，再根据所确定的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标的标准差σ、方差σ2和均值μ，按照公式2分别建立参考点S测量坐标中X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标的正态分布曲线，建立正态分布曲线的公式2的形式如下：
Figure 961755DEST_PATH_IMAGE005
（公式2）
其中，将公式1中的X替换为Y或者Z可以得到参考点S测量坐标中Y轴坐标或者Z轴坐标的正态分布曲线的表达式。
本发明实施例对根据参考点测量坐标的正态分布曲线与参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，确定参考点的测量坐标的实现方法不作限定。可选地，可以根据正态分布曲线与参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，在正态分布曲线上确定与参考点坐标的上限值和下限值重合的区域，并根据所确定的正态分布曲线上的重合区域得到参考点的测量坐标；或者，也可以根据正态分布曲线与参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，判断所得到的一组测量坐标，即用于建立参考点测量坐标的正态分布曲线的一组测量坐标，是否通过检验，若所得到的一组测量坐标通过检验，则可以根据所得到的一组测量坐标的中值或者平均值得到参考点的测量坐标。
在一些可选的例子中，可以根据正态分布曲线与参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，在正态分布曲线上确定与参考点坐标的上限值和下限值重合的区域，根据所确定的正态分布曲线上的重合区域判断用于建立参考点测量坐标的正态分布曲线的一组测量坐标是否通过检验，例如，可以判断所确定的正态分布曲线上的重合区域的面积是否大于预设阈值，若所确定的正态分布曲线上的重合区域的面积大于预设阈值，则用于建立参考点测量坐标的正态分布曲线的一组测量坐标通过检验。
在一些可选的例子中，参考点S的测量坐标可以为三维直角坐，可以根据参考点S 测量坐标中X轴坐标的正态分布曲线与参考点S在X轴坐标的上限值USLX和下限值LSLX，确定 参考点S在X轴的测量坐标
Figure 11750DEST_PATH_IMAGE006
，可以根据参考点S测量坐标中Y轴坐标的正态分布曲线与参考 点S在Y轴坐标的上限值USLY和下限值LSLY，确定参考点S在Y轴的测量坐标
Figure 612496DEST_PATH_IMAGE007
，可以根据参考 点S测量坐标中Z轴坐标的正态分布曲线与参考点S在Z轴坐标的上限值USLZ和下限值LSLZ， 确定参考点S在Z轴的测量坐标
Figure 747942DEST_PATH_IMAGE008
，从而得到参考点S最终的测量坐标（
Figure 357915DEST_PATH_IMAGE001
）。
S605，基于所确定的参考点的测量坐标与参考点的理论坐标，确定参考点的空间误差值。
在本发明实施例中，关于S605的说明可以参见图1中关于S103的说明，故此出不再复述。
在一些可选的例子中，在得到参考点测量坐标的正态分布曲线之后，还可以通过显示器显示参考点测量坐标的正态分布曲线和参考点坐标的上限值和下限值，在根据正态分布曲线与参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系对一组测量坐标进行检验时，还可以通过显示器显示验证结果。
请参阅图7，图7是本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法一应用场景的流程示意图，如图7所示，
将骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成装配体，用卡具固定在测量机座上。
输入末端把持器与磨锉杆组成装配体的理论坐标模型，输入参考点S的理论坐标（X0、Y0、Z0），坐标的上限值USL和下限值LSL；其中，以末端把持器法兰轴心与法兰平面交点作为理论坐标系的原点，以法兰平面法线的负方向作为Z轴的正方向、以末端把持器前端指向方向作为Y轴的正方向，确立的理论坐标系，将末端把持器与磨锉杆组成的装配体中的磨锉杆的前端面与轴心的交点作为参考点，确定参考点在理论坐标系中的坐标。
通过三坐标仪测量末端把持器的法兰平面建立第一测量平面，通过三坐标仪测量末端把持器的法兰外侧圆柱面建立第一轴线，通过三坐标仪测量磨锉杆的轴向圆柱面建立第二轴线，通过三坐标仪测量磨锉杆的前端面建立第二测量平面，根据第一测量平面与第一轴线的交点确定实测坐标系的原点O，以第一测量平面法线的负方向确定坐标系Z轴的正方向，以第二测量平面法线的正方向确定坐标系Y轴的正方向，通过Z轴的正方向、Y轴的正方向，和原点O建立实测坐标系。
根据第二测量平面与第二轴线的交点确定实测参考点S1，基于测量建立的坐标系，确定参考点S1 的测量坐标（X1，Y1，Z1）。
通过以上方法反复测量得到实测参考点S2、S3、S4……Sn等多组实测数据，分别对 其X轴坐标（X1、X2、X3……Xn）、Y轴坐标（Y1、Y2、Y3……Yn）、Z轴坐标（Z1、Z2、Z3……Zn）计算出其 标准差σ、方差σ2、均值μ，并按照公式2，创建正态分布曲线，得到多次测量的参考点的坐标 均值（
Figure 262417DEST_PATH_IMAGE001
）。
根据输入的坐标上限值USL和下限值LSL，得到正态分布曲线与坐标上限值USL和 下限值LSL的重合区域，根据重合区域判断是否通过检验，若通过检验，将参考点的坐标均 值（
Figure 565223DEST_PATH_IMAGE001
）作为参考点S测量坐标，与参考点的理论坐标（X、Y、Z）根据公式1计算参考点的 空间误差值d。
下面对本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测装置进行描述，下文描述的骨科手术机器人的末端工具误差检测装置与上文描述的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法可相互对应参照。
请参阅图8，图8是本发明提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测装置的组成结构示意图，图8所示的骨科手术机器人的末端工具误差检测装置可用来执行图1的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，如图8所示，该骨科手术机器人的末端工具误差检测装置至少包括：
测量机座810，用于固定骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体。
获取模块820，用于获取装配体的理论坐标模型、手术工具前端的参考点的理论坐标。
三坐标仪830，用于对装配体进行测量。
处理模块840，用于基于三坐标仪的测量结果，对理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定参考点在测量坐标系中的测量坐标。
计算模块850，用于基于所确定的参考点的测量坐标与参考点的理论坐标，确定参考点的空间误差值。
可选地，三坐标仪830，用于对装配体中的末端把持器和手术工具分别进行测量。
处理模块840，包括：
坐标系创建单元，用于基于对末端把持器的测量结果，确定测量坐标系的坐标原点和一个坐标轴的方向，基于对手术工具的测量结果，确定测量坐标系的另一个坐标轴的方向，在理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系。
测量坐标确定单元，用于基于对手术工具的测量结果，在理论坐标模型中的手术工具的前端确定参考点，基于所确定的参考点，在所建立的测量坐标系中确定参考点的测量坐标。
可选地，三坐标仪830，用于：
通过对装配体中末端把持器的法兰平面进行测量，建立第一平面；
通过对装配体中末端把持器的法兰外侧圆柱面进行测量，建立第一轴线。
可选地，三坐标仪830，用于：
通过对所述装配体中手术工具的前端面进行测量，建立第二平面；
通过对装配体中手术工具的轴向圆柱面进行测量，建立第二轴线。
可选地，坐标系创建单元，用于：
将第一平面与第一轴线的交点确定为测量坐标系的坐标原点；
将第一平面法线的负方向确定为测量坐标系的Z轴的正方向；
将第二平面法线的正方向确定为测量坐标系的Y轴的正方向；
根据所确定的坐标原点、Z轴的正方向和Y轴的正方向，在理论坐标模型建立测量坐标系。
可选地，测量坐标确定单元，用于：
将第二平面与第二轴线的交点确定为理论坐标模型中的手术工具前端的参考点；
根据所确定的参考点，在所建立的测量坐标系中确定参考点的测量坐标。
可选地，获取模块820，还用于在获取装配体的理论坐标模型、手术工具前端的参考点的理论坐标的同时，还获取参考点坐标的上限值和下限值。
处理模块840，还用于重复执行通过三坐标仪对装配体进行测量，基于三坐标仪的测量结果，对理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定参考点在测量坐标系中的测量坐标的操作，得到预定数量的一组测量坐标。
计算模块850，还用于基于所得到的一组测量坐标，建立参考点测量坐标的正态分布曲线，基于正态分布曲线与参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，确定参考点的测量坐标。
可选地，计算模块850包括：
第一计算单元，用于分别确定所得到的一组测量坐标中X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标的标准差、方差和均值；
曲线创建单元，用于基于所确定的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标的标准差、方差和均值，分别建立参考点测量坐标中X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标正态分布曲线。
可选地，计算模块850还包括：
判断单元，用于基于正态分布曲线与参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，判断所得到的一组测量坐标是否通过检验；
第二计算单元，用于根据判断单元的判断结果，若所得到的一组测量坐标通过检验，基于所得到的一组测量坐标的平均值得到参考点的测量坐标。
图9示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(CommunicationsInterface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行骨科手术机器人的末端工具误差检测方法。
此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法实施例提供的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，其特征在于，包括：
获取装配体的理论坐标模型、手术工具前端的参考点的理论坐标，其中，所述装配体包括固定于测量机座的骨科手术机器人的末端把持器与所述手术工具；
通过三坐标仪对所述装配体进行测量，基于所述三坐标仪的测量结果，对所述理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定所述参考点在所述测量坐标系中的测量坐标；
基于所确定的参考点的测量坐标与所述参考点的理论坐标，确定所述参考点的空间误差值。
2.根据权利要求1所述的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，其特征在于，所述通过三坐标仪对所述装配体进行测量，基于所述三坐标仪的测量结果，对所述理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定所述参考点在所述测量坐标系中的测量坐标，包括：
通过所述三坐标仪对所述装配体中的末端把持器和手术工具分别进行测量；
基于对所述末端把持器的测量结果，确定所述测量坐标系的坐标原点和一个坐标轴的方向，基于对所述手术工具的测量结果，确定所述测量坐标系的另一个坐标轴的方向，基于确定的所述测量坐标系的坐标原点及方向确定的两个坐标轴，在所述理论坐标模型中的末端把持器建立所述测量坐标系；
基于对所述手术工具的测量结果，在所述理论坐标模型中的手术工具的前端确定所述参考点，基于所确定的参考点，在所建立的测量坐标系中确定所述参考点的测量坐标。
3.根据权利要求2所述的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，其特征在于，通过所述三坐标仪对所述装配体中的末端把持器进行测量，包括：
通过所述三坐标仪对所述装配体中末端把持器的法兰平面进行测量，建立第一平面；
通过所述三坐标仪对所述装配体中末端把持器的法兰外侧圆柱面进行测量，建立第一轴线。
4.根据权利要求3所述的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，其特征在于，通过所述三坐标仪对所述装配体中的手术工具进行测量，包括：
通过所述三坐标仪对所述装配体中手术工具的前端面进行测量，建立第二平面；
通过所述三坐标仪对所述装配体中手术工具的轴向圆柱面进行测量，建立第二轴线。
5.根据权利要求4所述的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，其特征在于，所述基于对所述末端把持器的测量结果，确定所述测量坐标系的坐标原点和一个坐标轴的方向，基于对所述手术工具的测量结果，确定所述测量坐标系的另一个坐标轴的方向，基于确定的所述测量坐标系的坐标原点及方向确定的两个坐标轴，在所述理论坐标模型中的末端把持器建立所述测量坐标系，包括：
将所述第一平面与所述第一轴线的交点确定为所述测量坐标系的坐标原点；
将所述第一平面法线的负方向确定为所述测量坐标系的Z轴的正方向；
将所述第二平面法线的正方向确定为所述测量坐标系的Y轴的正方向；
根据所确定的坐标原点、Z轴的正方向和Y轴的正方向，在所述理论坐标模型建立所述测量坐标系。
6.根据权利要求4所述的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，其特征在于，所述基于对所述手术工具的测量结果，在所述理论坐标模型中的手术工具的前端确定所述参考点，基于所确定的参考点，在所建立的测量坐标系中确定所述参考点的测量坐标，包括：
将所述第二平面与所述第二轴线的交点确定为所述理论坐标模型中的手术工具前端的所述参考点；
根据所确定的参考点，在所建立的测量坐标系中确定所述参考点的测量坐标。
7.根据权利要求1至6任一项所述的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，其特征在于，在获取装配体的理论坐标模型、手术工具前端的参考点的理论坐标的同时，还获取所述参考点坐标的上限值和下限值；
所述通过三坐标仪对所述装配体进行测量，基于所述三坐标仪的测量结果，对所述理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定所述参考点在所述测量坐标系中的测量坐标之后，还包括：
重复执行所述通过三坐标仪对所述装配体进行测量，基于所述三坐标仪的测量结果，对所述理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定所述参考点在所述测量坐标系中的测量坐标的操作，得到预定数量的一组测量坐标；
基于所得到的一组测量坐标，建立所述参考点测量坐标的正态分布曲线，基于所述正态分布曲线与所述参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，确定所述参考点的测量坐标。
8.根据权利要求7所述的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，其特征在于，所述基于所得到的一组测量坐标，建立所述参考点测量坐标的正态分布曲线，包括：
分别确定所得到的一组测量坐标中X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标的标准差、方差和均值；
基于所确定的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标的标准差、方差和均值，分别建立所述参考点测量坐标中X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标正态分布曲线。
9.根据权利要求7所述的骨科手术机器人的末端工具误差检测方法，其特征在于，所述基于所述正态分布曲线与所述参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，确定所述参考点的测量坐标，包括：
基于所述正态分布曲线与所述参考点坐标的上限值和下限值之间的位置关系，判断所得到的一组测量坐标是否通过检验；
若所得到的一组测量坐标通过检验，确定所得到的一组测量坐标的中值或者平均值作为所述参考点的测量坐标。
10.一种骨科手术机器人的末端工具误差检测装置，其特征在于，包括：
测量机座，用于固定骨科手术机器人的末端把持器与手术工具组成的装配体；
获取模块，用于获取所述装配体的理论坐标模型、所述手术工具前端的参考点的理论坐标；
三坐标仪，用于对所述装配体进行测量；
处理模块，用于基于所述三坐标仪的测量结果，对所述理论坐标模型中的末端把持器建立测量坐标系，确定所述参考点在所述测量坐标系中的测量坐标；
计算模块，用于基于所确定的参考点的测量坐标与所述参考点的理论坐标，确定所述参考点的空间误差值。
11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至9任一项所述骨科手术机器人的末端工具误差检测方法的步骤。
12.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述骨科手术机器人的末端工具误差检测方法的步骤。
CN202210489466.7A 2022-05-07 2022-05-07 骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置 Active CN114571507B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210489466.7A CN114571507B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置
PCT/CN2022/115315 WO2023216466A1 (zh) 2022-05-07 2022-08-26 骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210489466.7A CN114571507B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114571507A true CN114571507A (zh) 2022-06-03
CN114571507B CN114571507B (zh) 2022-07-19

Family

ID=81769344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210489466.7A Active CN114571507B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114571507B (zh)
WO (1) WO2023216466A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023216466A1 (zh) * 2022-05-07 2023-11-16 北京长木谷医疗科技有限公司 骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4792228A (en) * 1987-08-20 1988-12-20 Cincinnati Milacron Inc. Position error sensing and feedback apparatus and method
CN108527373A (zh) * 2018-06-28 2018-09-14 深圳清华大学研究院 机械臂的参数测量与辨识方法及装置、终端、存储介质
CN109909999A (zh) * 2017-12-13 2019-06-21 北京柏惠维康科技有限公司 一种获取机器人tcp坐标的方法和装置
CN110202582A (zh) * 2019-07-03 2019-09-06 桂林电子科技大学 一种基于三坐标平台的机器人标定方法
CN110974421A (zh) * 2019-12-13 2020-04-10 杭州三坛医疗科技有限公司 手术机器人tcp的标定方法、系统及存储介质
CN111134846A (zh) * 2020-01-10 2020-05-12 北京天智航医疗科技股份有限公司 用于检测主动磨削手术机器人系统精度的组件和方法
CN112190332A (zh) * 2020-10-22 2021-01-08 苏州微创畅行机器人有限公司 手术操作工具的校验方法及校验系统
CN113199486A (zh) * 2021-06-01 2021-08-03 北京长木谷医疗科技有限公司 机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备
CN114166161A (zh) * 2021-11-04 2022-03-11 东风汽车集团股份有限公司 白车身测量坐标系建立方法、装置、设备及可读存储介质

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114571507B (zh) * 2022-05-07 2022-07-19 北京长木谷医疗科技有限公司 骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4792228A (en) * 1987-08-20 1988-12-20 Cincinnati Milacron Inc. Position error sensing and feedback apparatus and method
CN109909999A (zh) * 2017-12-13 2019-06-21 北京柏惠维康科技有限公司 一种获取机器人tcp坐标的方法和装置
CN108527373A (zh) * 2018-06-28 2018-09-14 深圳清华大学研究院 机械臂的参数测量与辨识方法及装置、终端、存储介质
CN110202582A (zh) * 2019-07-03 2019-09-06 桂林电子科技大学 一种基于三坐标平台的机器人标定方法
CN110974421A (zh) * 2019-12-13 2020-04-10 杭州三坛医疗科技有限公司 手术机器人tcp的标定方法、系统及存储介质
CN111134846A (zh) * 2020-01-10 2020-05-12 北京天智航医疗科技股份有限公司 用于检测主动磨削手术机器人系统精度的组件和方法
CN112190332A (zh) * 2020-10-22 2021-01-08 苏州微创畅行机器人有限公司 手术操作工具的校验方法及校验系统
CN113199486A (zh) * 2021-06-01 2021-08-03 北京长木谷医疗科技有限公司 机械臂法兰物理原点的标定方法、装置及电子设备
CN114166161A (zh) * 2021-11-04 2022-03-11 东风汽车集团股份有限公司 白车身测量坐标系建立方法、装置、设备及可读存储介质

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023216466A1 (zh) * 2022-05-07 2023-11-16 北京长木谷医疗科技有限公司 骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114571507B (zh) 2022-07-19
WO2023216466A1 (zh) 2023-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1975556B1 (en) Global calibration for stereo vision probe
JP4959028B1 (ja) 誤差測定装置及び誤差測定方法
CN114469343B (zh) 标定件、手术导航坐标系配准系统、方法、设备和介质
US20080243416A1 (en) Global calibration for stereo vision probe
CN106406237B (zh) 一种具有自由曲面金属零件的加工方法
CN114571507B (zh) 骨科手术机器人的末端工具误差检测方法和装置
US10508895B2 (en) Method for single-point scanning of a workpiece and coordinate measuring machine
CN110021053A (zh) 一种基于坐标转换的图像定位方法、装置、存储介质及设备
Zatarain et al. Raw part characterisation and automated alignment by means of a photogrammetric approach
CN110487233B (zh) 校正机器人用户坐标系的方法及系统
Gąska et al. Simulation model for uncertainty estimation of measurements performed on five-axis measuring systems
CN114668415A (zh) 一种遥操作超声扫描机器人位移测试方法、装置及设备
Phillips et al. The validation of CMM task specific measurement uncertainty software
JP2002267438A (ja) 自由曲面形状測定方法
Van Gestel et al. Determining measurement uncertainties of feature measurements on CMMs
CN112192274B (zh) 一种应用于钥匙加工机的钥匙胚定位方法及装置
JP7169168B2 (ja) 構造物の製造方法
CN108592838B (zh) 工具坐标系的标定方法、装置以及计算机存储介质
US20220331969A1 (en) Calibration Method and Apparatus for Industrial Robot, Three-Dimensional Environment Modeling Method and Device for Industrial Robot, Computer Storage Medium, and Industrial Robot Operating Platform
CN115500946A (zh) 基于手术机器人测量手术器械定位架的方法和装置
CN112847323B (zh) 机器人模型参数误差补偿方法、装置、电子设备及介质
Summerhays et al. Application of simulation software to coordinate measurement uncertainty evaluation
CN114998237A (zh) 校正方法、装置、系统及计算机可读存储介质
CN115143883B (zh) 测量方法及测量系统
CN111210480B (zh) 双目精度的检测方法、系统、设备及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100176 2201, 22 / F, building 1, yard 2, Ronghua South Road, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing

Patentee after: Beijing Changmugu Medical Technology Co.,Ltd.

Patentee after: Zhang Yiling

Address before: 100176 2201, 22 / F, building 1, yard 2, Ronghua South Road, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing

Patentee before: BEIJING CHANGMUGU MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee before: Zhang Yiling

CP01 Change in the name or title of a patent holder