CN221331482U - 用于统一ct设备与手术机器人坐标的标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置，其包括有基板，三个或三个以上相对于基板具不同位置高度的球状标定件，三根或三根以上用于固定连接所述基板和所述球状标定件的柱状连接件，直接印制在所述基板一侧表面的标志结构，三根或三根以上的所述柱状连接件的长度相同，所有所述柱状连接件均固定设置在所述基板的同一侧表面，且位于所述基板没有印制所述标志结构的侧表面，每个所述球状标定件对应锁固在所述柱状连接件内的不同高度位置。

Description

用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置

技术领域

本实用新型涉及一种手术机器人领域，具体地说，涉及一种用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置。

背景技术

本申请的创作人在中国专利CN2022217581295中设计出一种用于统一标定CT机与手术机器人坐标的标定板，如图1所示，使用该标定板可以快速地完成CT设备与手术机器人的坐标转换。但是在实际使用过程中，采用上述专利中的标定板后发现以下问题：

由于基板1，球状标定件2，柱状连接件4之间的安装误差容易导致手术机器人在手术时存在有误差。并且由于球状标定件2和柱状连接件4位于标志结构的同一侧面，在使用相机的标定过程中球状标定件2和柱状连接件4会遮挡相机的拍摄，限制了相机标定时的走位数量，从而影响了标定精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置，通过标定装置的结构改进，使得各部件之间的安装更为精准，从而可以解决或减少手术机器人手术过程中出现误差的问题，同时可以解决标定过程中遮挡相机而限制相机标定时走位数量的问题。

本实用新型中用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置包括有基板，三个或三个以上相对于基板具不同位置高度的球状标定件，三根或三根以上用于固定连接所述基板和所述球状标定件的柱状连接件，直接印制在所述基板一侧表面的标志结构，三根或三根以上的所述柱状连接件的长度相同，所有所述柱状连接件均固定设置在所述基板的同一侧表面，且位于所述基板没有印制所述标志结构的侧表面，每个所述球状标定件对应锁固在所述柱状连接件内的不同高度位置。

优选地，所述柱状连接件的一端与所述基板固定连接，另一端设置有供所述球状标定件能内置的柱状沉孔；与所述柱状连接件的柱状沉孔配合设置有用于锁固所述球状标定件的紧固件。

优选地，所述柱状连接件包括有与所述基板连接的第一连接部，与所述球状标定件连接的第二连接部，所述第二连接部内设置不同深度的所述柱状沉孔。

优选地，所述柱状沉孔内设置有直径小于等于所述球状标定件直径的光滑孔，直径大于所述球状标定件直径的内螺纹孔。

优选地，所述第一连接部与所述第二连接部之间设置有延长部。

优选地，所述柱状沉孔在其底部设有穿透孔壁的气压平衡孔。

优选地，所述紧固件呈圆柱状，其外壁面设置与所述内螺纹孔配合的外螺纹，同时在上、下两个端面均设置锁紧凹槽。

优选地，所述紧固件与所述球状标定件之间设置有橡胶垫片。

优选地，所述柱状连接件采用为聚甲醛热塑性结晶聚合物材料一体成形。

本实用新型中的标定装置利用不同平行平面内球状标定件的设置，可以使CT设备在扫描过程中快速分辨出每个球状标定件，快速定位出每个球状标定件的坐标。利用具一定排列规则的标志结构，可以使手术机器人机械臂末端设置的三维视觉(相机)测量系统快速地定位出基板的坐标，而球状标定件与基板的相对位置是固定的，两者之间的距离位置也是固定的，因此可以快速计算出两者之间的关系，也就是说，利用本实用新型中的标定装置，将视觉技术与CT扫描技术相结合，可以快速找出CT设备坐标与手术机器人坐标的转换关系，只需要将手术机器人的机械臂推至CT设备旁边，在CT床上放置本实用新型中的标定装置，利用机械臂末端的三维视觉测量系统和CT设备扫描系统，启动坐标统一程序后很快就能自行完成坐标转换关系的统一工作。

本实用新型的标定装置通过对柱状连接件的结构改进，可以确保球状标定件、柱状连接件、基板三者之间的安装精度，可以有效解决或减少原有标定板由于球状标定件、柱状连接件、基板组装问题导致手术机器人产生手术误差的问题。

本实用新型中的标定装置将柱状连接件和球状标定件均设置在基板的下表面，柱状连接件和球状标定件就不会遮挡相机针对基板上表面标志结构的拍摄，相机可以更自由的选择拍摄角度，从而可以提高标定精度。

柱状连接件和球状标定件之间的连接固定采用紧固件，解决了原先用胶水辅助固定而导致拆卸不方便，精度不高等诸多问题。

附图说明

图1是中国专利CN2022217581295中标定板的立体结构示意图。

图2是本实用新型中标定装置的立体结构示意图。

图3是本实用新型中标定装置的立体结构示意图二。

图4是本实用新型中标定装置的俯视示意图。

图5是图4中沿A-A线的剖视示意图。

图6是图4中沿B-B线的剖视示意图。

图7是本实用新型中四根柱状连接件的剖视结构示意图。

图8是本实用新型中紧固件的主视图。

图9是图8中紧固件沿C-C线的剖视示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的具体实施例作详细说明。

本实用新型中用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置是在中国专利CN2022217581295中标定板的基础上加以改进，通过柱状连接件的结构改进，使得各部件之间的组装更加精确，可以减少手术机器人在手术过程中的误差，手术过程更加精准。

通过柱状连接件4、球状标定件2的组装位置及相互组合结构的改进，穿刺手术机器人在标定过程中相机可以自由的选择拍摄角度及走位数量，从而可以提高标定精度。具体如下：

如图2、图3、图4、图5和图6所示，本实用新型中用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置包括有基板1，四个球状标定件2，用于固定连接基板1和球状标定件2的四根柱状连接件4，用于锁固柱状连接件4和基板1的四个锁固件5，以及用于锁固球状标定件2位于柱状连接件4内部的紧固件7。本实施例以四个球状标定件2为例，但并不限于此，可以是三个或三个以上都能实现。

如图4所示，基板1优先选用长为190mm、宽为160mm、厚为8mm的方形铝合金基板，为相机的拍摄提供更好的光感。在基板1的四个直角位置处各设有一个穿孔6，用于固定安装四个柱状连接件4，在基板1其中一个侧表面10、四个穿孔6的正中间设置有均布的标志结构3。标志结构3可以是绘制或印刷在基板1表面的几何图形，优选是两种颜色差别大(例如：黑白)的具有一定规则排列的图案，关于图案的形状及排列方式与相机的运算规则有关，在此不再详细说明。

四根柱状连接件4和四个球状标定件2通过锁固件5均固定设置在基板1没有设置标志结构3的侧表面11。四根柱状连接件4的长度相同，通过四根柱状连接件4将基板1形成一个方形台面桌，将基板侧表面10上的图案完全呈现在相机的可视范围内，使相机可以自由选择拍摄角度，以及选择多个拍摄角度，从而可以增加相机的标定精度。

如图5、图6和图7所示，每根柱状连接件4均包括有与球状标定件2连接的第一连接部40，与基板1连接的第二连接部41，以及用于连接第一连接部40和第二连接部41的延长部42。第一连接部40、第二连接部41、延长部42由聚甲醛热塑性结晶聚合物(POM，polyformaldehyde)材料一体成形。

第一连接部40的内部设置有供球状标定件2沉入的圆柱状沉孔43，如图7所示，圆柱状沉孔43包括有光滑孔44和内螺纹孔45。

本实施例选用直径为20mm的球状标定件2，在沉孔43的底部设置有高度为18mm、直径为19.9-20mm的光滑孔44，在光滑孔44的延伸段设置有直径为22mm的内螺纹孔45。内螺纹孔45的直径大于球状标定件2的直径，球状标定件2可以快速进入沉孔43内底部的光滑孔44内。由于光滑孔44的直径小于等于球状标定件2的直径，因此可以借助于聚甲醛热塑性结晶聚合物材料的特性，使球状标定件2进入光滑孔44时有一点卡紧状态，需要使用一点力量才可以进入到光滑孔44内部，从而可以使球状标定件2的球心完全处于光滑孔44中的正中心位置，并且球状标定件2进入光滑孔44后不会发生转动等任何移动，使球状标定件2的球心始终处于光滑孔44的正中心位置。球状标定件2沉入光滑孔44的过程中，由于球状标定件2与光滑孔44的内壁紧密配合，在光滑孔44内的气体容易顶住球状标定件2，为此在光滑孔44的底部设有穿透孔壁46的气压平衡孔47，确保球状标定件2与光滑孔44的精准组装。

由于光滑孔44的高度为18mm，小于球状标定件2的直径，因此当球状标定件2进入到光滑孔44底部时，仍高出光滑孔44，从而在螺纹孔45内置入橡胶垫片8，再通过紧固件7螺纹进入后，借助于橡胶垫片8的弹性变形而可以将球状标定件2非常稳固的托顶在沉孔43内。确保球状标定件2球心的坐标不会发生任何变化。

如图8和图9所示，紧固件7呈圆柱状，在柱状外表面设置有外螺纹，同时在上、下两个端面设置有对称的锁紧凹槽9，方便组装与拆卸。

每个锁固件5包括有垫脚及穿过垫脚后与第二连接部41连接固定螺栓，锁固件5采用市售标准件。

Claims (9)

1.一种用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置，包括有基板，三个或三个以上相对于基板具不同位置高度的球状标定件，三根或三根以上用于固定连接所述基板和所述球状标定件的柱状连接件，直接印制在所述基板一侧表面的标志结构，其特征在于，三根或三根以上的所述柱状连接件的长度相同，所有所述柱状连接件均固定设置在所述基板的同一侧表面，且位于所述基板没有印制所述标志结构的侧表面，每个所述球状标定件对应锁固在所述柱状连接件内的不同高度位置。

2.根据权利要求1所述的用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置，其特征在于，所述柱状连接件的一端与所述基板固定连接，另一端设置有供所述球状标定件能内置的柱状沉孔；与所述柱状连接件的柱状沉孔配合设置有用于锁固所述球状标定件的紧固件。

3.根据权利要求2所述的用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置，其特征在于，所述柱状连接件包括有与所述基板连接的第一连接部，与所述球状标定件连接的第二连接部，所述第二连接部内设置不同深度的所述柱状沉孔。

4.根据权利要求3所述的用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置，其特征在于，所述柱状沉孔内设置有直径小于等于所述球状标定件直径的光滑孔，直径大于所述球状标定件直径的内螺纹孔。

5.根据权利要求4所述的用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置，其特征在于，所述第一连接部与所述第二连接部之间设置有延长部。

6.根据权利要求3所述的用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置，其特征在于，所述柱状沉孔在其底部设有穿透孔壁的气压平衡孔。

7.根据权利要求4所述的用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置，其特征在于，所述紧固件呈圆柱状，其外壁面设置与所述内螺纹孔配合的外螺纹，同时在上、下两个端面均设置锁紧凹槽。

8.根据权利要求7所述的用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置，其特征在于，所述紧固件与所述球状标定件之间设置有橡胶垫片。

9.根据权利要求7所述的用于统一CT设备与手术机器人坐标的标定装置，其特征在于，所述柱状连接件采用为聚甲醛热塑性结晶聚合物材料一体成形。