CN220882385U - 一种手术用机器人跟随性能测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手术用机器人跟随性能测量装置，包括驱动组件、运动组件、跟踪组件、监测组件和机械臂，运动组件传动连接到驱动组件，驱动组件驱动运动组件运动，跟踪组件设置于运动组件和机械臂的末端，机械臂的末端为手术用机器人的执行端，监测组件设置在所述跟踪组件周侧，并对跟踪组件进行监测；通过设置跟踪器，第一跟踪器模拟手术中患者的运动，机械臂通过手术用机器人内部系统控制对第一跟踪器进行跟踪，通过工业相机拍摄第一跟踪器和第三跟踪器，从外部对机械臂的跟随运动进行监测，运动完成后，对比手术用机器人内部的运动数据和工业相机监测到的运动数据，即可对机械臂的跟随性能进行评价。

Description

一种手术用机器人跟随性能测量装置

技术领域

本实用新型涉及手术机器人技术领域，具体涉及一种手术用机器人跟随性能测量装置。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人开始应用在生活的各个领域，在医学手术领域，医生通过操控“机器人”的机械臂为患者做手术，可以完成类似于人手甚至比人手更精细的操作。在骨科手术机器人应用的部分场景中，机械臂需要根据患者的移动实现实时跟随，以达到手术精准的目的。此跟随过程需要在产品研发阶段实现，并对其跟随效果进行测试，以满足手术机器人实际应用中对精度的需求，现有技术中没有相关的装置可以对上述过程进行测试，因此亟需一种手术用机器人跟随性能测量装置。

实用新型内容

针对现有技术的不足，现提出一种手术用机器人跟随性能测量装置，通过此装置解决现有技术中手术机器人在研发阶段的跟随测试没有专门的装置可以使用，测试难以实现的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出以下技术予以实现：

一种手术用机器人跟随性能测量装置，包括驱动组件、运动组件、跟踪组件、监测组件和机械臂，所述运动组件传动连接到驱动组件，驱动组件驱动运动组件运动，所述跟踪组件设置于运动组件和机械臂的末端，所述机械臂的末端为手术用机器人的执行端，所述监测组件设置在所述跟踪组件周侧，分别对运动组件上的跟踪组件及机械臂的末端上的跟踪组件进行监测，并记录位置以对机械臂的跟随性能进行测试。

进一步的，驱动组件和运动组件设置在基座上，所述运动组件包括滑块、丝杠和导轨，丝杠与导轨相平行，滑块与丝杠的丝母连接，滑块滑动连接在导轨上，驱动组件包括电机，电机与丝杠传动连接。

进一步的，跟踪组件包括第一跟踪器、第三跟踪器，所述第一跟踪器通过支架安装到所述滑块上，第三跟踪器设置在机械臂的末端；第一跟踪器模拟手术中患者，由手术用机器人识别并进行跟踪，第一跟踪器和第三跟踪器由设置在周侧的监测组件进行跟踪。

进一步的，跟踪组件包括第一跟踪器、第二跟踪器和第三跟踪器，第一跟踪器和第二跟踪器分别通过支架安装到滑块上，第三跟踪器设置在机械臂的末端；第一跟踪器模拟手术中患者，由手术用机器人识别并进行跟踪，所述第一跟踪器与所述第二跟踪器同步运动，第二跟踪器和第三跟踪器由设置在周侧的监测组件进行跟踪。

进一步的，电机与控制器通信连接，所述电机和控制器均安装在外壳内部，外壳内还设置有电源，控制器和电机分别与电源电性连接。

进一步的，外壳上设置有电源开关、正转按钮、反转按钮和测试按钮，所述正转按钮、反转按钮和测试按钮分别与控制器、电机通信连接，所述电源开关与电源电性连接。

进一步的，监测组件为工业相机。

与现有技术相比，本实用新型带来的综合效果包括：

(1)本实用新型结构简单，通过设置第一跟踪器，以及固定在手术用机器人机械臂末端的第三跟踪器，第一跟踪器模拟手术中患者的运动，机械臂通过手术用机器人内部系统控制对第一跟踪器进行跟踪，通过工业相机拍摄第一跟踪器和第三跟踪器，从外部对机械臂的跟随运动进行监测，运动完成后，对比手术用机器人内部的运动数据和工业相机监测到的运动数据，即可对机械臂的跟随性能进行评价。

(2)在第一跟踪器和第三跟踪器的基础上，设置第二跟踪器，第二跟踪器与第一跟踪器同步运动，工业相机对第二跟踪器和第三跟踪器进行监测，可以做到产品实现和测量跟踪两套系统的隔离，两套系统同时运行的同时，互不影响，增加测量准确性。

(3)本申请通过电机和丝杠配合，带动滑块及第一跟踪器和第二跟踪器运动，同时设置控制器、正转按钮、反转按钮和测试按钮，可以实现电机不同的转动状态，从而带动第一跟踪器和第二跟踪器进行不同的运动，多种状态下对机械臂的跟随性能进行测试，保证测试的效果，提高实用性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中手术用机器人跟随性能测量装置的示意图；

图2为本实用新型实施例中手术用机器人跟随性能测量装置外壳内部结构的示意图。

图例说明：1、机械臂；2、第一跟踪器；3、第二跟踪器；4、第三跟踪器；5、基座；6、滑块；7、导轨；8、电机；9、控制器；10、外壳；11、电源；12、电源开关；13、正转按钮；14、反转按钮；15、测试按钮。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都在本实用新型的保护范围内。

在本文中，出现的诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者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实用新型的限制。

如图1和图2所示，一种手术用机器人跟随性能测量装置，包括驱动组件、运动组件、跟踪组件、监测组件和机械臂1，运动组件传动连接到所述驱动组件，驱动组件驱动运动组件运动，跟踪组件设置于运动组件和机械臂1的末端，机械臂1的末端为手术用机器人的执行端，监测组件设置在所述跟踪组件周侧，分别对运动组件上的跟踪组件及机械臂的末端上的跟踪组件进行监测，并记录位置。

设置跟踪组件及监测组件，通过监测组件对跟踪组件的位置和距离进行记录监测，同时设置运动组件，以便于比较运动后，跟踪组件进行跟踪运动的距离和手术用机器人控制机械臂1进行跟随运动的距离，从而对机械臂1的跟随性能进行测试，将误差与行业标准进行比对，判断手术用机器人的跟随效果是否合格。

在本实施例的手术用机器人跟随性能测量装置中，驱动组件和运动组件设置在基座5上，运动组件包括滑块6、丝杠和导轨7，丝杠与导轨7相平行，滑块6与丝杠的丝母连接，滑块6滑动连接在导轨7上，驱动组件包括电机8，电机8与丝杠传动连接。

电机8通电，带动丝杠转动，进而实现滑块6的直线运动，带动其顶部的跟踪器组件运动，模拟手术中患者手术部位的运动，使得手术用机器人进行识别并跟踪，从而实现运动便于进行监测及后续结果的分析。

在本实施例的手术用机器人跟随性能测量装置中，跟踪组件包括第一跟踪器2、第三跟踪器4，第一跟踪器2通过支架安装到滑块6上，第三跟踪器4设置在机械臂1的末端。第一跟踪器2模拟手术中患者，由手术用机器人识别并进行跟踪，第一跟踪器2和第三跟踪器4由设置在周侧的监测组件进行跟踪。第一跟踪器2、第三跟踪器4使用光学跟踪器，以便进行数据采集。

设置第一跟踪器2与滑块6连接，实现第一跟踪器2跟随运动组件运动，监测组件监测第一跟踪器2的位置，第一跟踪器2在本装置中充当手术中患者要进行手术的部位，通过手术用机器人自身系统中的识别和跟踪功能控制机械臂1对其进行跟踪；设置第三跟踪器4在机械臂1的末端，通过监测组件对第三跟踪器4进行跟踪，即相当于从手术用机器人系统的外部对机械臂1的末端，也就是对手术用机器人的执行端进行跟踪监测。

在第一跟踪器2跟随运动组件运动时，机械臂1的末端会在手术用机器人的控制下跟随第一跟踪器2运动，同时带动第三跟踪器4同步运动，运动完成后，机械臂1运动会在手术用机器人系统里留下相关数值，包括运动距离，记作a，通过监测组件的监测，可以对第一跟踪器2和第三跟踪器4之间的距离，即第一跟踪器2和机械臂1的末端之间的距离进行监测测量，将第一跟踪器3和第三跟踪器4之间的距离记作b，通过比较a和b之间的差值，与行业标准所允许的误差进行比较，判断手术用机器人的跟随性能是否合格。

作为本实用新型的另一种实施例，还包括第二跟踪器3，第二跟踪器3和第一跟踪器2分别通过支架安装到滑块6上，进行同步运动，监测组件监测第二跟踪器3的位置，即相当于监测了第一跟踪器2的位置，通过监测组件的监测，可以对第二跟踪器3和第三跟踪器4之间的距离，即第一跟踪器2和机械臂1的末端之间的距离进行监测测量，在第一跟踪器2和第三跟踪器4的基础上，设置第二跟踪器3，第一跟踪器2只受机器人自身系统的跟随运动，不再同时被监测组件监测，第二跟踪器3代替第一跟踪器2运动的同时被监测，可以做到产品实现和测量跟踪两套系统的隔离，两套系统同时运行的同时，互不影响，增加测量准确性。

另外，在本实施例中，第一跟踪器2和第二跟踪器3的安装位置在水平方向上呈九十度，同时也可以呈其他夹角，该第一跟踪器2和第二跟踪器3的安装位置不构成对本申请保护范围的限制。

在本实施例的手术用机器人跟随性能测量装置中，电机8与控制器9通信连接，所述电机8和控制器9均安装在外壳10内部，所述外壳10内还设置有电源11，所述控制器9和电机8分别与电源11电性连接。

外壳表面设置有电源开关12、正转按钮13、反转按钮14和测试按钮15，所述正转按钮13、反转按钮14和测试按钮15分别与控制器9、电机8通信连接，所述电源开关12与电源11控制连接。

通过控制器9控制电机8转速，实现第一跟踪器2，或者第一跟踪器2和第二跟踪器3跟随滑块6在导轨7上进行不同状态的直线运动，从而对不同运动状态下手术用机器人的跟随性能进行测试，提高测试效果，增强实用性；通过控制电机8不同的转速可实现第一跟踪器2，或者第一跟踪器2和第二跟踪器3的正弦加速度运动，并可实现正弦加速度各参数可调，进一步增加可实现的运动的种类，保证测试效果。

在本实施例的手术用机器人跟随性能测量装置中，监测组件为工业相机。另外还可以使用其他高精度相机，以对光学跟踪器上数据进行采集。

使用过程中首先接通电源11，确认第一跟踪器2和第二跟踪器3的位置，通过控制器9控制电机8正、反转可调节滑块6在导轨7上滑动，带动第一跟踪器2，或者第一跟踪器2和第二跟踪器3滑动至合适位置，然后调整机械臂1的末端及第三跟踪器4至合适位置，通过测试按钮15可实现第一跟踪器2，或者第一跟踪器2和第二跟踪器3多个周期的正弦加速度运动。运动完成后，通过对第一跟踪器2和第三跟踪器4，或者第二跟踪器3和第三跟踪器4上的数据进行采集及处理，进而对手术用机器人跟随性能进行判断。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋转”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经详细展示和描述了本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种手术用机器人跟随性能测量装置，其特征在于，包括驱动组件、运动组件、跟踪组件、监测组件和机械臂，所述运动组件传动连接到所述驱动组件，所述驱动组件驱动所述运动组件运动，所述跟踪组件设置于所述运动组件和所述机械臂的末端，所述机械臂的末端为手术用机器人的执行端，所述监测组件设置在所述跟踪组件周侧，分别对运动组件上的跟踪组件及机械臂的末端上的跟踪组件进行监测，并记录位置以对机械臂的跟随性能进行测试。

2.根据权利要求1所述的一种手术用机器人跟随性能测量装置，其特征在于，所述驱动组件和运动组件设置在基座上，所述运动组件包括滑块、丝杠和导轨，所述丝杠与所述导轨相平行，所述滑块与丝杠的丝母连接，且所述滑块滑动连接在导轨上，所述驱动组件包括电机，所述电机与丝杠传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种手术用机器人跟随性能测量装置，其特征在于，所述跟踪组件包括第一跟踪器、第三跟踪器，所述第一跟踪器通过支架安装到所述滑块上，所述第三跟踪器设置在机械臂的末端；所述第一跟踪器模拟手术中患者，由手术用机器人识别并进行跟踪，所述第一跟踪器和第三跟踪器由设置在周侧的监测组件进行跟踪。

4.根据权利要求2所述的一种手术用机器人跟随性能测量装置，其特征在于，所述跟踪组件包括第一跟踪器、第二跟踪器和第三跟踪器，所述第一跟踪器和第二跟踪器分别通过支架安装到所述滑块上，所述第三跟踪器设置在机械臂的末端；所述第一跟踪器模拟手术中患者，由手术用机器人识别并进行跟踪，所述第一跟踪器与所述第二跟踪器同步运动，所述第二跟踪器和第三跟踪器由设置在周侧的监测组件进行跟踪。

5.根据权利要求3或4所述的一种手术用机器人跟随性能测量装置，其特征在于，所述电机与控制器通信连接，所述电机和控制器均安装在外壳内部，所述外壳内还设置有电源，所述控制器和电机分别与电源电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种手术用机器人跟随性能测量装置，其特征在于，所述外壳上设置有电源开关、正转按钮、反转按钮和测试按钮，所述正转按钮、反转按钮和测试按钮分别与控制器、电机通信连接，所述电源开关与电源电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种手术用机器人跟随性能测量装置，其特征在于，所述监测组件为工业相机。