CN111134846A - 用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件和方法。该主动磨削手术机器人***可包括医学成像设备。该用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件可包括：机架，具有预定的尺寸和安装部件，并包含能够被所述医学成像设备显影的材料；以及测试模具，可拆卸地安装在所述安装部上，并具有预定的形状和尺寸。该方法通过获取测试模具和检测探头的空间坐标信息，并计算二者之间的变换关系，来检测主动磨削手术机器人***精度。利用该组件和方法可得到主动磨削手术机器人***的精度检测结果，该结果能够反映整个***的综合精度。

Description

用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件和方法

技术领域

本申请涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件和方法。

背景技术

智能化手术设备是推动微创手术发展和普及的核心装备，医疗机器人作为前沿技术重点研究内容，是先进科技融合的产物。骨科手术机器人是医疗机器人的细分领域，可实现更加个性化的手术方案设计和模拟，提供超越人手极限的手术定位精度，从而极大地方便了医生的操作，有效降低并发症风险，提升手术质量，缩短术后康复周期，并从总体上降低医疗费用。

例如，主动磨削手术机器人***是一种新型骨科手术机器人***，它能够加工出适配假体的各种骨型腔，更好的满足人工关节与骨型腔的高度贴合的要求，能够有利于关节的稳定性，并且能够大大延长关节寿命，减少病患的痛苦。另外，国内外椎板减压手术的数量逐年递增，但是相关有经验的医生却严重匮乏，具有安全性高、精度准确、稳定性好的磨削手术机器人***也是脊柱科的迫切需求。

一方面，定位精准是骨科手术机器人***相对于传统徒手手术方法的核心性能和突出优势，因此，正确评价和检测骨科手术机器人***的定位精度，是评估产品性能、保障手术安全和效果的关键环节，是技术研发、产品开发和验证的重要基础。另一方面，对主动磨削手术机器人***的精度不同于其他手术机器人的精度，它不是单一精度，而是由两部分组成，一部分是定位精度，另一部分是腔体形状的尺寸精度。现在主动磨削***的精度检测指标不统一，检测方法缺失，是其产品性能评价、产品检验的难题。

发明内容

为了解决现有技术中出现的上述问题，本申请提供了一种用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件和方法。该主动磨削手术机器人***可包括医学成像设备。

该用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件可包括：

机架，具有预定的尺寸，其具有安装部，所述机架包含能够被医学成像设备显影的材料；以及

测试模具，可拆卸地安装在所述安装部上，并具有预定的形状和尺寸。

根据一个实施方式，所述安装部位于所述机架的预定位置处。

根据一个实施方式，所述机架具有多个标志点，所述多个标志点分别位于预定位置，以用于建立所述测试模具的理论坐标系。

根据一个实施方式，所述机架为矩形，并具有四个标志点，分别邻近于所述矩形的长边设置。

根据一个实施方式，所述主动磨削手术机器人***还包括手术机器人，所述组件还包括：

检测探头，用于安装在所述手术机器人的机器臂末端，并具有预定的形状和尺寸，所述检测探头具有多个标志点，所述多个标志点分别位于所述检测探头的不同预定位置处。

根据一个实施方式，所述检测探头具有本体和多个分支，所述多个标志点分别设置于所述本体上和所述多个分支的端部中央。

根据一个实施方式，所述标志点为球形窝。

根据一个实施方式，该组件，还包括：

多个塞规，具有相同的预定形状，并具有不同的预定尺寸，以用于检测磨削后的内腔的尺寸。

根据本申请的另一方面，所述主动磨削手术机器人***包括手术机器人和磨头，用于检测主动磨削手术机器人***精度的方法可包括：

获取用于模拟主动磨削手术中***作的人体骨骼的测试模具的空间坐标信息；

根据手术规划指令，控制所述手术机器人的机器臂运动到位，以使安装于所述机器臂末端的检测探头位于规划位置，其中所述检测探头用于模拟所述磨头；

获取所述检测探头的空间坐标信息；以及

计算所述测试模具的空间坐标信息与所述检测探头的空间坐标信息之间的变换关系。

根据一个实施方式，所述测试模具的空间坐标信息以及所述检测探头的空间坐标信息均由空间位置测量设备测量得出。

根据一个实施方式，获取用于模拟主动磨削手术中***作的人体骨骼的测试模具的空间坐标信息包括：

测量机架上的多个标志点的空间位置，其中所述机架具有预定的尺寸，所述测试模具可拆卸地安装于所述机架上；以及

根据所述多个标志点的空间位置，确定所述测试模具的空间坐标信息。

根据一个实施方式，获取所述检测探头的空间坐标信息包括：

测量所述检测探头上的多个标志点的空间位置；以及

根据所述多个标志点的空间位置，确定所述检测探头的空间坐标信息。

根据一个实施方式，所述主动磨削手术机器人***还包括医学成像设备和上位机，在根据手术规划指令，控制所述手术机器人的机器臂运动到位，以使安装于所述机器臂末端的检测探头位于规划位置之前，所述方法还包括：

控制所述医学成像设备对所述测试模具安装于其上的机架进行扫描成像，并进行图像配准；以及

接收操作者的手术规划指令，所述手术规划指令包括操作者在所述上位机上规划出的所述磨头的规划位置。

根据一个实施方式，该方法还包括：

根据所述手术规划指令，控制所述手术机器人的机器臂，以带动安装在所述机器臂上的所述磨头对所述测试模具进行磨削，以在所述测试模具中形成具有预定形状和尺寸的内腔。

根据一个实施方式，该方法还包括：

利用均具有所述预定形状但具有不同预定尺寸的多个塞规，检测磨削后的所述内腔的尺寸精度。

根据一个实施方式，在根据所述手术规划指令，控制所述手术机器人的机器臂，以带动安装于所述机器臂上的所述磨头对所述测试模具进行磨削之前，所述方法还包括：

将所述测试探头从所述机器臂上移走，并将所述磨头安装在所述机器臂上。

针对现有技术中出现的问题，本申请提供了用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件和方法，利用该组件和方法可得到主动磨削手术机器人***的精度检测结果，该结果反映了整个***的综合定位精度，一方面，既包括位置误差，又包括角度误差，从而为整个***的精度能够给出综合的评价；另一方面，由于模拟了实际临床手术的操作全过程，因此该结果涵盖了整个***的光学设备、计算设备、操作设备等在软件、硬件等各方面的综合误差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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示出了根据本申请一个实施方式用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件安装在检测平台上的示意性立体图。

图1A示出了该组件中的机架的示意性立体图。

图2示出了根据本申请一个实施方式用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件从底面观察的示意性立体图。

图3示出了根据本申请一个实施方式用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件的检测探头的示意性立体图。

图4示出了根据本申请一个实施方式用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件的多个塞规的示意性立体图。

图4A示出了利用塞规检测测试模具的磨削尺寸精度的示意图。

图5示出了根据本申请一个实施方式检测主动磨削手术机器人***精度的方法的流程图。

图6示出了根据本申请一个实施方式获取测试模具的空间坐标信息的流程图。

图7示出了根据本申请一个实施方式获取检测探头的空间坐标信息的流程图。

图8示出了根据本申请另一实施方式检测主动磨削手术机器人***精度的方法的流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请的技术方案及优点，下面结合附图和具体实施例对本申请的内容做进一步详细说明。但此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。此外，以下所描述的本申请的各实施方式中所涉及到的技术特征除彼此构成冲突的情况外均可以组合使用，从而构成本申请范围内的其他实施方式。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系的词语，均为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。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申请中的具体含义。

下文中描述的内容提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开内容，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

骨科手术机器人***一般包括三大功能模块：光学摄像及显示***(以下简称“光学跟踪设备”)、计算机辅助术前规划与导航***(以下简称“上位机”)、机器人辅助手术操作平台(以下简称“手术机器人”)。在机器人辅助主动磨削手术过程中，首先需要进行计算机辅助术前规划，基于患者关节的CT等扫描影像，运用图像处理技术进行医学图像、光学摄像***、患者三个坐标系之间的配准，并生成真实感图形。医生在三维可视化环境中确定截骨解剖位置、假体植入位置和方向等手术方案。基于医生规划的手术方案，上位机形成控制指令，控制主动磨削手术机器人携带动力或导向装置(例如，磨削头)移动至患者患处，到达手术预定位置并形成用于安装假体的型腔尺寸或者提供导向供医生进行动力操作形成型腔，最后医生将假体植入型腔并进行相应的固定操作，完成主动磨削操作。全部过程中，光学跟踪设备时刻捕捉和跟踪手术机器人的机器臂和患者等的空间位置。

由于真实手术对象实施于真实患者，因而无法在真实手术中进行***精度的检测。本申请的技术实现思想是，精度检测操作仅利用模拟对象实施机器人手术操作过程，也就是说，利用检测工具模拟并还原实际的临床主动磨削手术的过程，并获取精度检测结果，即通过该过程获得手术机器人***的理论定位和实际定位之间的误差，该误差可包括位置误差和角度误差，即综合定位精度。根据本申请所检测到的***精度与实际临床应用的精度相符，并且操作简便，能够准确、全面地评价主动磨削手术机器人的***定位精度。

图1示出了根据本申请一个实施方式用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件安装在检测平台上的示意性立体图；图1A示出了该组件中的机架的示意性立体图。如图1所示，该组件100可包括机架110和测试模具120。机架110可根据实际测试需要装配在不同的操作平台上。例如，图1所示的机架110可通过螺钉固定在操作平台T上，在***精度的检测过程中，机架110的位置相对于操作平台T固定，以确保精度检测结果的准确性。机架110具有预定的尺寸，从而在***精度的检测过程中，能够通过测量机架110上的一些特征点的位置，来确定测试模具120的空间坐标信息(具体过程将在下文中详细描述)。如图1A所示，机架110可具有安装部111，用于安装测试模具120。可以理解，安装部111也可以具有预定的尺寸且位于机架110的预定位置，从而当测试模具120安装在安装部111上后，测试模具120和机架110之间的位置关系和空间坐标关系均是已知的。

测试模具120用于模拟主动磨削手术中待磨削的人体骨骼，可拆卸地安装在机架110上。测试模具120具有预定的形状和尺寸，并且可根据实际需要来设计。例如，在精度检测操作之前，测试模具120为块材，随后经过精度检测操作，主动磨削手术机器人***会在测试模具120中主动磨削出具有预定形状和尺寸的内腔121，内腔121模拟了主动磨削手术中被磨削后的人体骨骼中磨削出的内腔。测试模具120是精度检测过程中被磨削操作的客体，在磨削操作开始之前，对测试模具120的尺寸并没有精细的要求，只需要能够安装在机架110的安装部111上，并在体积上能够占据待磨削出的内腔的空间即可。在主动磨削操作后，磨削出的内腔121需要具有预定的形状和尺寸，从而对其进行测量。如图1所示，测试模具120由安装块P固定在机架110上，可以理解，也可采用其他固定方式，将测试模具120可拆卸地安装在机架110上。

机架110可包含能够被***的医学成像设备(例如，CT)显影的材料。因此，在模拟真实主动磨削手术的过程中，可利用医学成像设备获得机架110的图像。机架110可以在整体上由能够被医学成像设备显影的材料制成，或者可在其表面涂覆有能够被医学成像设备显影的涂层材料，其目的都是能够通过医学成像设备获得显示其外形的图像即可。

图2示出了根据本申请一个实施方式用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件从底面观察的示意性立体图。如图2所示，机架110可具有多个标志点112A、112B、112C、112D，这些标志点分别位于机架110的预定位置，因此由于机架110的尺寸和安装于其上的测试模具120的位置关系都是已知的，所以标志点与测试模具120之间的位置关系也是已知的。因此，如果获得了这些标志点的空间位置，则能够由此来建立测试模具120的理论坐标系。

如图2所示，机架110在整体上可以大致为矩形，在机架110上的四个标志点112A、112B、112C、112D分别邻近于该矩形的长边设置。根据一个实施例，机架110上的标志点112A、112B、112C、112D可以是球形窝，这些球形窝既能够在医学成像设备所显影的图像上分辨到，还能够被空间位置测量设备(例如，三坐标测量仪)测量出其空间位置。

图3示出了根据本申请一个实施方式用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件的检测探头的示意性立体图。根据本实施方式，该组件100还可包括如图3所示的检测探头130，检测探头130可安装在***的手术机器人的机器臂(图中未示出)末端，并且可具有预定的形状和尺寸。在本实施方式中，检测探头130是用于模拟主动磨削手术中的磨头(图中未示出)，通过检测安装在手术机器人的机器臂上的检测探头130的空间位置，可以换算出如果机器臂上安装的是磨头，该磨头的空间位置。如图3所示，检测探头130可具有多个标志点131，该多个标志点131可分别位于检测探头130的不同预定位置处。例如，如图3所示，检测探头130可具有本体133和多个分支132，多个标志点131可分别设置于本体133上和多个分支132的端部中央。检测探头130这种分支结构的设计使得可以在检测探头的本体和每个分支的端部上设置标志点。因此，如果获得了这些标志点131的空间位置，则能够由此来建立检测探头130的坐标系。根据一个实施例，与机架110上的标志点112A、112B、112C、112D类似，检测探头130上的标志点131也可以是球形窝，这些球形窝能够被空间位置测量设备(例如，三坐标测量仪)测量出其空间位置。

图4示出了根据本申请一个实施方式用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件的多个塞规的示意性立体图；图4A示出了利用塞规检测测试模具的磨削尺寸精度的示意图。根据本实施方式，该组件100还可包括如图4所示的多个塞规140，多个塞规140具有相同的预定形状，但具有不同的预定尺寸。例如，如图1和图4所示，在精度检测过程中，可将测试模具的内腔121磨削为立方体，那么为了检测磨削后的内腔121的尺寸精度，塞规也设计为立方体。例如，内腔的理论磨削尺寸为具有3cm的棱长，那么可根据对内腔的误差要求来确定塞规的尺寸，例如，如果对内腔的误差要求为1mm，那么具有不同尺寸的多个塞规的棱长可分别为3cm、2.9cm、3.1cm等等。可以理解，可根据实际需要来设计磨削内腔和塞规的形状，并且各塞规之间的尺寸差别也可根据实际需要来设计。

图5示出了根据本申请一个实施方式检测主动磨削手术机器人***精度的方法的流程图。如图5所示，该方法200可包括步骤S210、S220、S230、S240。在步骤S210中，获取用于模拟主动磨削手术中***作的人体骨骼的测试模具的空间坐标信息。步骤S210中的测试模具可以为上述测试模具120，例如，其空间坐标信息可以是以测试模具120为基准建立起的空间坐标系，包括原点和坐标轴。根据一个实施例，测试模具120的空间坐标信息可由空间位置测量设备(诸如，三坐标测量仪)测量得出，具体测量方式将在下文中进行详细描述。

在步骤S220中，根据手术规划指令，控制***中手术机器人的机器臂运动到位，以使安装于机器臂末端的检测探头位于规划位置。步骤S220中的检测探头用于模拟***中的磨头，其可以为上述检测探头130。在该步骤中，可先控制手术机器人的机器臂运动到位，再将检测探头130安装于机器臂上；或者还可先将检测探头130安装于手术机器人的机器臂上，再控制机器臂带动检测探头130一起运动到位。得到手术规划指令的具体手术规划步骤将在下文中进行详细描述。

在步骤S230中，获取检测探头的空间坐标信息。步骤S230中的检测探头亦可以为上述检测探头130。例如，其空间坐标信息可以是以检测探头130为基准建立起的空间坐标系，包括原点和坐标轴。根据一个实施例，检测探头130的空间坐标信息可由空间位置测量设备(诸如，三坐标测量仪)测量得出，具体测量方式将在下文中进行详细描述。

在步骤S240中，计算测试模具的空间坐标信息与检测探头的空间坐标信息之间的变换关系。在步骤S210中得到的测试模具的空间坐标信息可视为主动磨削手术机器人***的理论定位；在步骤S230中得到的检测探头的空间坐标信息可视为***经过手术规划及操作后的实际定位。那么，在该两个步骤中得到的空间坐标信息之间的变换关系即可反映出实际定位和理论定位之间的偏差。

由此，即得到主动磨削手术机器人***的定位精度检测结果，该结果反映了整个***的综合定位精度，一方面，既包括位置误差(即两个坐标系原点之间的位置偏差)，又包括角度误差(即两个坐标系坐标轴之间的角度偏差)，从而为整个***的精度能够给出综合的评价；另一方面，由于模拟了实际临床手术的操作全过程，因此该结果涵盖了整个***的光学设备、计算设备、操作设备等在软件、硬件等各方面的综合误差。

图6示出了根据本申请一个实施方式获取测试模具的空间坐标信息的流程图。如图6所示，上述步骤S210可包括子步骤S211和S212。在子步骤S211中，测量机架上的多个标志点的空间位置。子步骤S211中的机架可以是上述机架110，即其可具有预定的尺寸并具有分别位于预定位置的多个标志点，测试模具120可拆卸地安装于其上。如图2所示，在机架110上可具有四个标志点112A、112B、112C、112D，这些标志点可具有球形窝，并构成矩形的四个顶点。基于机架110上的标志点的设置，可利用空间位置测量设备(诸如，三坐标测量仪)测量其空间位置。例如，可将三坐标测量仪的测量探头抵靠在标志点的球形窝中，从而得到标志点的空间位置。

在子步骤S212中，根据多个标志点的空间位置，确定测试模具的空间坐标信息。如上所述，在子步骤S211中已测量得到了机架上的多个标志点的空间位置，由于机架110上的各标志点与测试模具120之间的位置关系是已知的，因此可通过各标志点的空间位置，建立起测试模具120的理论坐标系。如图2所示，在机架110上的四个标志点112A、112B、112C、112D构成矩形的四个顶点，可将该四个标志点的中点作为测试模具120的理论坐标系的原点，将从标志点112A到标志点112B的向量作为X轴，从标志点112A到标志点112C的向量作为Y轴，X轴与Y轴的叉乘作为Z轴，从而得到测试模具120的理论坐标系。可以理解，上述方式仅仅是确定测试模具120的空间坐标信息的一例，还可根据实际需要和设置，采用其他方式根据各标志点的空间位置确定测试模具的空间坐标信息，各标志点也可以设置成其他几何关系，只要能够确保通过其空间位置建立起坐标系即可。

图7示出了根据本申请一个实施方式获取检测探头的空间坐标信息的流程图。如图7所示，上述步骤S230可包括子步骤S231和S232。在子步骤S231中，测量检测探头上的多个标志点的空间位置。子步骤S231中的检测探头可以是上述检测探头130，即其可具有预定的尺寸并具有分别位于预定位置的多个标志点。如图3所示，检测探头130可具有本体133和多个分支132，各标志点131可分别设置于本体133上和多个分支132的端部中央，这些标志点可具有球形窝。基于检测探头130上的标志点的设置，可利用空间位置测量设备(诸如，三坐标测量仪)测量其空间位置。例如，可将三坐标测量仪的测量探头抵靠在标志点的球形窝中，从而得到标志点的空间位置。可以理解，检测探头130还可设计为其他形状，只要保证其上可以设置位于不同预定位置处的多个标志点即可。

在子步骤S232中，根据多个标志点的空间位置，确定检测探头的空间坐标信息。如上所述，在子步骤S231中已测量得到了检测探头上的多个标志点的空间位置，因此可通过各标志点的空间位置，建立起检测探头130的坐标系。由于检测探头130是用于模拟***中的磨头，因此该坐标系可视为是磨头在操作中的实际坐标系。可根据实际需要和设置，采用已知的方式根据各标志点的空间位置确定检测探头的空间坐标信息，各标志点也可以根据实际需要的几何关系来设置，只要能够确保通过其空间位置建立起坐标系即可。

图8示出了根据本申请另一实施方式检测主动磨削手术机器人***精度的方法的流程图。如图8所示，除了步骤S210、S220、S230、S240之外，该方法200还可包括在步骤S220之前的步骤S250和S260。为了简要起见，以下将仅描述图8所示的实施方式与图5的不同之处，并将略去其相同之处的详细描述。

在步骤S250中，控制***中的医学成像设备对测试模具安装于其上的机架进行扫描成像，并进行图像配准。为了模拟实际临床手术的过程，需利用***中的医学成像设备(例如，CT)获取机架的图像。如上所述，机架110可根据实际测试需要装配在不同的操作平台上，并包含能够被医学成像设备显影的材料，以供医学成像设备扫描影像。在本申请的实施方式中，测试模具120用于模拟待磨削的人体骨骼，其在磨削前的具体形状和尺寸可以根据实际情况来设置，而其材料应选用易于磨削且不会在被磨削过程中由于温度升高而融化的材料，例如，测试模具可选用能够被医学成像设备显影且硬度和耐热性等切削性质类似于人骨的材料。因此，对于整个磨削操作的理论坐标系，只需通过仅用于固定而不会被磨削的机架上的标志点来确定。此外，在步骤S250中进行的图像配准操作是模拟实际临床过程中的图像配准操作，可根据实际需要利用已知的配准方式来实现。例如，可利用标定标尺来进行图像配准。在完成图像配准后，由于空间与图像之间的位置关系已知，因此操作人员可以在***的上位机上进行手术规划，即，将磨头(由检测探头模拟)规划至需要进行磨削的位置。由于检测探头、磨头、测试模具的尺寸都是已知的，因此可通过在上位机上的手术规划使检测探头的坐标系(实际操作坐标系)与测试模具的坐标系(理论坐标系)重合。那么，如果在后续的步骤S220中根据手术规划指令使检测探头位于规划位置，则此时两个坐标系之间的偏差即为***偏差，其能够反映整个***的定位精度。

在步骤S260中，接收操作者的手术规划指令，该手术规划指令包括操作者在***的上位机上规划出的磨头的规划位置。在步骤S250之后，手术操作者(例如，医生)可根据***的上位机上显示的图像，在上位机上进行手术规划，以确定磨头进行磨削的规划位置，该规划位置包括磨头的位置和方向等。

另外，本申请除了可以检测主动磨削手术机器人***的定位精度，还可以检测尺寸精度，即通过磨削实际得到的骨型腔的尺寸大小与手术规划的骨型腔尺寸大小之间的尺寸偏差。

首先，在上述步骤S230之后，可将测试探头130从手术机器人的机器臂上移走，并将磨头安装在机器臂上，以为了后续由磨头对测试模具进行实际磨削操作。可以理解，此步骤与上述步骤S240之间的顺序可根据实际需要确定，也可并行执行。

随后，根据手术操作者(例如，医生)在上位机上做出的手术规划指令，控制手术机器人的机器臂，以带动安装在机器臂上的磨头对测试模具进行磨削，以在测试模具中形成具有预定形状和尺寸的内腔。可见，本申请提供的精度检测方法还原了主动磨削手术的整个临床操作过程，由此所得到的检测结果，更加贴近真实手术状态，对实际的临床操作具备更强的参考意义。

当对测试模具进行了实际的磨削操作后，可利用均具有预定形状但具有不同预定尺寸的多个塞规，检测磨削后的内腔121的尺寸精度。如图4和图4A所示，多个塞规140可具有与测试模具的内腔的规划磨削形状相同的预定形状，但具有不同的预定尺寸。例如，如果内腔的理论磨削尺寸为具有3cm棱长的立方体，且对内腔的误差要求为1mm，那么各立方体形塞规的棱长可分别为3cm、2.9cm、3.1cm等等。

可以理解，上述检测主动磨削手术机器人***精度的方法可通过***的上位机来实施。此外，在该方法中所包含的各步骤，除了已明确说明具有先后顺序的步骤之外，其余步骤之间的顺序均可以根据实际需要而调整，各步骤在说明书中的描述顺序以及在权利要求书中的出现顺序，并不作为对本申请要求保护的范围的限制。

还需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本申请而非限制本申请的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本申请的精神和范围的前提下对本申请进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本申请的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (16)

1.一种用于检测主动磨削手术机器人***精度的组件，包括：

机架，具有预定的尺寸，其具有安装部，所述机架包含能够被医学成像设备显影的材料；以及

测试模具，可拆卸地安装在所述安装部上，并具有预定的形状和尺寸。

2.如权利要求1所述的组件，其中所述安装部位于所述机架的预定位置处。

3.如权利要求1所述的组件，其中所述机架具有多个标志点，所述多个标志点分别位于预定位置，以用于建立所述测试模具的理论坐标系。

4.如权利要求3所述的组件，其中所述机架为矩形，并具有四个标志点，分别邻近于所述矩形的长边设置。

5.如权利要求1所述的组件，其中所述主动磨削手术机器人***还包括手术机器人，所述组件还包括：

检测探头，用于安装在所述手术机器人的机器臂末端，并具有预定的形状和尺寸，所述检测探头具有多个标志点，所述多个标志点分别位于所述检测探头的不同预定位置处。

6.如权利要求5所述的组件，其中所述检测探头具有本体和多个分支，所述多个标志点分别设置于所述本体上和所述多个分支的端部中央。

7.如权利要求3或5所述的组件，其中所述标志点为球形窝。

8.如权利要求1所述的组件，还包括：

多个塞规，具有相同的预定形状，并具有不同的预定尺寸，以用于检测磨削后的内腔的尺寸。

9.一种用于检测主动磨削手术机器人***精度的方法，所述主动磨削手术机器人***包括手术机器人和磨头，所述方法包括：

获取用于模拟主动磨削手术中***作的人体骨骼的测试模具的空间坐标信息；

根据手术规划指令，控制所述手术机器人的机器臂运动到位，以使安装于所述机器臂末端的检测探头位于规划位置，其中所述检测探头用于模拟所述磨头；

获取所述检测探头的空间坐标信息；以及

计算所述测试模具的空间坐标信息与所述检测探头的空间坐标信息之间的变换关系。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述测试模具的空间坐标信息以及所述检测探头的空间坐标信息均由空间位置测量设备测量得出。

11.如权利要求9所述的方法，其中获取用于模拟主动磨削手术中***作的人体骨骼的测试模具的空间坐标信息包括：

测量机架上的多个标志点的空间位置，其中所述机架具有预定的尺寸，所述测试模具可拆卸地安装于所述机架上；以及

根据所述多个标志点的空间位置，确定所述测试模具的空间坐标信息。

12.如权利要求9所述的方法，其中获取所述检测探头的空间坐标信息包括：

测量所述检测探头上的多个标志点的空间位置；以及

根据所述多个标志点的空间位置，确定所述检测探头的空间坐标信息。

13.如权利要求9所述的方法，其中所述主动磨削手术机器人***还包括医学成像设备和上位机，在根据手术规划指令，控制所述手术机器人的机器臂运动到位，以使安装于所述机器臂末端的检测探头位于规划位置之前，所述方法还包括：

控制所述医学成像设备对所述测试模具安装于其上的机架进行扫描成像，并进行图像配准；以及

接收操作者的手术规划指令，所述手术规划指令包括操作者在所述上位机上规划出的所述磨头的规划位置。

14.如权利要求9所述的方法，还包括：

根据所述手术规划指令，控制所述手术机器人的机器臂，以带动安装在所述机器臂上的所述磨头对所述测试模具进行磨削，以在所述测试模具中形成具有预定形状和尺寸的内腔。

15.如权利要求14所述的方法，还包括：

利用均具有所述预定形状但具有不同预定尺寸的多个塞规，检测磨削后的所述内腔的尺寸精度。

16.如权利要求14所述的方法，其中在根据所述手术规划指令，控制所述手术机器人的机器臂，以带动安装于所述机器臂上的所述磨头对所述测试模具进行磨削之前，所述方法还包括：

将所述测试探头从所述机器臂上移走，并将所述磨头安装在所述机器臂上。

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