【技術實現步驟摘要】
本申請涉及醫療器械，特別是涉及主手測試機構及其測試方法。
技術介紹
1、隨著手術機械人技術的發展，腹腔鏡手術機器人系統包括醫生臺車、手術臺車以及視覺臺車，醫生通過操作醫生臺車上的主操作手(主手)實現手術臺車的機械臂(從臂)的運動控制，從而完成相應的手術操作。系統根據主手反饋的位置和姿態信息經過求解換算為從臂的運動姿態，使從臂能夠復現醫生在主手上的操作，使醫生具有沉浸式的手術操作體驗。
2、主手的反饋精度是保證主從操作精度的基礎，是影響手術效果的重要因素。相關技術中，手術機器人性能的測試裝置以及測試方法，一般通過直接控制從臂運動，以直接得到從臂的操作精度。
3、然而，上述測試裝置以及測試方法，無法直接得到主手本身的反饋精度。
技術實現思路
1、基于此，有必要針對相關技術中無法直接得到主手本身的反饋精度問題，提供一種主手測試機構及其測試方法。
2、一種主手測試機構，所述測試機構包括：
3、機械臂；
4、測試組件，包括連接組件和靶球陣列，所述連接組件一端與機械臂連接，另一端用于與主手連接，所述靶球陣列設置在所述連接組件上，所述靶球陣列包括支撐件和至少三個不在同一平面的靶球，所述靶球可拆卸的設置在支撐件上；
5、定位機構，用于記錄所述靶球陣列中靶球的位置。
6、在其中一個實施例中，所述連接組件包括依次連接的主手末端固定件、中間連接件以及機械臂法蘭，所述主手末端固定件用于與所述主手固定連接，所述機械臂法蘭遠離
7、在其中一個實施例中，所述連接組件還包括快接件，所述主手末端固定件與所述中間連接件通過快接件連接。
8、在其中一個實施例中，所述快接件包括第一磁體和第二磁體；
9、所述主手末端固定件包括第一套筒，所述第一套筒和第一磁體位于所述主手末端固定件靠近所述中間連接件的一端，所述中間連接件包括第二套筒，所述第二套筒和所述第二磁體位于所述中間連接件靠近所述主手末端固定件的一端；
10、所述第一磁體與所述第二磁體相互吸合，所述第二套筒套設在所述第一套筒外，或者，所述第一套筒套設在所述第二套筒外。
11、在其中一個實施例中，所述中間連接件上開設有定位孔；
12、所述測試組件還包括陣列固定件，所述陣列固定件的一端設置有定位柱，所述定位柱與所述定位孔相配合，所述靶球陣列設置在所述陣列固定件上。
13、在其中一個實施例中，所述測試機構還包括力傳感器，所述力傳感器可選擇的設置在所述中間連接件與所述機械臂法蘭之間，或者設置在所述主手末端固定件遠離所述中間連接件的一端。
14、在其中一個實施例中，所述中間連接件具有第三平面，所述第三平面的法向量與所述力傳感器的x方向相同。
15、在其中一個實施例中，所述支撐件包括從一個中心位置分別向不同方向延伸的至少四個支撐桿，且至少四個所述支撐桿中的任意三個支撐桿不共面，所述靶球一一對應且可拆卸的設置在所述支撐桿遠離所述中心位置的端部。
16、一種通過上述的主手測試機構的測試方法，所述測試方法包括主手反饋的位姿精度測試方法，所述主手反饋的位姿精度測試方法包括以下步驟：
17、在靶球陣列上安裝至少三個不在同一平面的靶球；
18、通過機械臂帶動所述主手和所述靶球陣列移動；
19、通過定位機構采集靶球的位置，并確定所述靶球陣列在測量坐標系下的位姿tc；
20、將所述靶球陣列在測量坐標系下的位姿轉換為在所述主手坐標系下的理論位姿tm′；
21、采集所述主手反饋的關節角度，確定所述靶球陣列在主手坐標系下的實際位姿tm；
22、將實際位姿tm與理論位姿tm′進行比較，用于獲得所述主手反饋的位姿精度。
23、在其中一個實施例中，所述將靶球陣列在測量坐標系下的位姿轉換為在主手坐標系下的理論位姿的具體步驟包括：
24、獲取主手坐標系與測量坐標系的轉化矩陣t；
25、主手坐標系下的理論位姿tm′＝tc×t。
26、一種通過上述的主手測試機構的測試方法，其特征在于，所述測試方法包括主手反饋的軌跡精度測試方法，所述主手反饋的軌跡精度測試方法包括以下步驟：
27、在所述靶球陣列上安裝至少三個不在同一平面的靶球；
28、通過所述機械臂帶動所述主手和所述靶球陣列移動；
29、通過所述定位機構采集所述靶球的位置，并確定所述靶球陣列在測量坐標系下的軌跡lc；
30、將所述靶球陣列在測量坐標系下的軌跡轉換為在主手坐標系下的理論軌跡lm′；
31、采集所述主手反饋的關節角度，確定所述靶球陣列在主手坐標系下的實際軌跡lm；
32、將實際軌跡lm與理論軌跡lm′進行比較，用于獲得所述主手反饋的軌跡精度。
33、一種通過主手測試機構的測試方法，其特征在于，所述測試方法包括主手零力拖動性能測試方法，所述主手零力拖動性能測試方法包括以下步驟：
34、將所述力傳感器安裝在所述中間連接件與所述機械臂法蘭之間；
35、通過所述機械臂帶動所述主手沿預定軌跡運動，采集力傳感器的讀數fi；
36、將所述力傳感器安裝在所述主手末端固定件遠離所述中間連接件的一端；
37、通過所述機械臂帶動所述主手沿所述預定軌跡運動，采集所述力傳感器的讀數fi′；
38、將fi與fi′進行比較，用于獲得所述主手零力拖動精度。
39、上述主手測試機構及其測試方法，通過至少三個不在同一平面的靶球可以確定一個坐標系，靶球陣列設置在連接組件上，即靶球陣列設置在主手與機械臂之間，從而使得靶球陣列與主手直接連接，以方便直接將主手坐標系與測量坐標系轉換，便于計算主手位姿的測量精度。在對主手的反饋位姿精度進行檢測時，通過機械臂帶動主手移動，在此過程中，通過定位機構直接獲得靶球陣列在測量坐標系下的位姿tc，以及通過主手的角度獲得靶球陣列在主手坐標系下的實際位姿tm；將測量坐標系下的位姿tc換算至主手坐標系下的理論位姿tm′，將實際位姿tm與理論位姿tm′進行比較，即能夠直接獲得主手反饋的位姿精度。
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1.一種主手(100)測試機構，其特征在于，所述測試機構包括：
2.根據權利要求1所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述連接組件(300)包括依次連接的主手末端固定件(310)、中間連接件(320)以及機械臂法蘭(330)，所述主手末端固定件(310)用于與所述主手(100)固定連接，所述機械臂法蘭(330)遠離所述中間連接件(320)的一端用于與所述機械臂(200)固定連接，所述靶球陣列(410)設置在所述中間連接件(320)上。
3.根據權利要求2所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述連接組件(300)還包括快接件，所述主手末端固定件(310)與所述中間連接件(320)通過快接件連接。
4.根據權利要求3所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述快接件包括第一磁體和第二磁體；
5.根據權利要求2所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述中間連接件(320)上開設有定位孔(3231)；
6.根據權利要求2所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述測試機構還包括力傳感器(500)，所述力傳感器
7.根據權利要求6所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述中間連接件(320)具有第三平面(323)，所述第三平面(323)的法向量與所述力傳感器(500)的X方向相同。
8.根據權利要求1所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述支撐件(411)包括從一個中心位置分別向不同方向延伸的至少四個支撐桿，且至少四個所述支撐桿中的任意三個支撐桿不共面，所述靶球一一對應且可拆卸的設置在所述支撐桿遠離所述中心位置的端部。
9.一種通過權利要求1-8任意一項所述的主手(100)測試機構的測試方法，其特征在于，所述測試方法包括主手(100)反饋的位姿精度測試方法，所述主手(100)反饋的位姿精度測試方法包括以下步驟：
10.根據權利要求9所述的主手(100)反饋精度的測試方法，其特征在于，所述將靶球陣列(410)在測量坐標系下的位姿轉換為在主手坐標系下的理論位姿的具體步驟包括：
11.一種利用權利要求1-8任意一項所述的主手(100)測試機構的測試方法，其特征在于，所述測試方法包括主手(100)反饋的軌跡精度測試方法，所述主手(100)反饋的軌跡精度測試方法包括以下步驟：
12.一種利用權利要求6或7所述的主手(100)測試機構的測試方法，其特征在于，所述測試方法包括主手(100)零力拖動性能測試方法，所述主手(100)零力拖動性能測試方法包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種主手(100)測試機構，其特征在于，所述測試機構包括：
2.根據權利要求1所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述連接組件(300)包括依次連接的主手末端固定件(310)、中間連接件(320)以及機械臂法蘭(330)，所述主手末端固定件(310)用于與所述主手(100)固定連接，所述機械臂法蘭(330)遠離所述中間連接件(320)的一端用于與所述機械臂(200)固定連接，所述靶球陣列(410)設置在所述中間連接件(320)上。
3.根據權利要求2所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述連接組件(300)還包括快接件，所述主手末端固定件(310)與所述中間連接件(320)通過快接件連接。
4.根據權利要求3所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述快接件包括第一磁體和第二磁體；
5.根據權利要求2所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述中間連接件(320)上開設有定位孔(3231)；
6.根據權利要求2所述的主手(100)測試機構，其特征在于，所述測試機構還包括力傳感器(500)，所述力傳感器(500)可選擇的設置在所述中間連接件(320)與所述機械臂法蘭(330)之間，或者設置在所述主手末端固定件(310)遠離所述中間連接件(320)的一端。
7.根據權利要求6所述的主手(10...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張偉鑫，
申請(專利權)人：武漢聯影智融醫療科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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