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一、系統(tǒng)簡介
導(dǎo)航手術(shù)具身機(jī)器人測試系統(tǒng)以激光跟蹤儀、6D姿態(tài)測量工裝、定制化工裝為核心，實(shí)現(xiàn)了對醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的六維位姿精度的測量。系統(tǒng)符合YY/T 1712-2021《采用機(jī)器人技術(shù)的輔助手術(shù)設(shè)備和輔助手術(shù)系統(tǒng)》、YY/T 1901-2023 《采用機(jī)器人技術(shù)的骨科手術(shù)dao航設(shè)備要求及試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)。
包括位姿準(zhǔn)確度和重復(fù)性檢測、多方向位姿準(zhǔn)確度變動(dòng)、距離準(zhǔn)確度和重復(fù)性、位置穩(wěn)定時(shí)間和超調(diào)量、位姿漂移特征、互換性、軌跡準(zhǔn)確度和重復(fù)性、重定向軌跡準(zhǔn)確度、拐角偏差、軌跡速度特征、最小定位時(shí)間等項(xiàng)目。
導(dǎo)航手術(shù)具身機(jī)器人測試系統(tǒng)采用激光非接觸測量作為測量手段，實(shí)現(xiàn)了對骨科手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的位置等參數(shù)的測量和計(jì)算。系統(tǒng)主要包括激光跟蹤儀和分析軟件。激光跟蹤儀用于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的采集，具有精度高、速度快、測量范圍大和便攜性好等特點(diǎn)，搭配姿態(tài)測量模塊能夠進(jìn)行3D和6D的測量。該測試系統(tǒng)精度可以達(dá)到 15μm+6μm/m。jue對干涉儀距離：0.2μ/m；動(dòng)態(tài)鎖定精度：10μm。
該測試系統(tǒng)發(fā)射激光并鎖定至固定在機(jī)器人末端執(zhí)行器上的靶球（或靶標(biāo)）中心，當(dāng)機(jī)器人在其運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)，跟蹤儀實(shí)時(shí)記錄靶球的空間坐標(biāo)，以1000點(diǎn)/秒的超高采樣率連續(xù)采集軌跡數(shù)據(jù)，反饋至PC端軟件進(jìn)行分析評估。通過將機(jī)器人真實(shí)運(yùn)動(dòng)位置與理論位置相比較，即可得到運(yùn)動(dòng)偏差，進(jìn)而進(jìn)行精度補(bǔ)償。實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人位姿參數(shù)、軌跡、誤差和精度等的儀器。系統(tǒng)也用于研發(fā)過程中在不改變機(jī)器人硬件的情況下對機(jī)器人的性能進(jìn)行校正和提高。還可以作為一種通用的現(xiàn)場坐標(biāo)測量設(shè)備，對各種大型高精度、超高精度機(jī)械件進(jìn)行尺寸和行為公差的檢測。
系統(tǒng)本質(zhì)是一種球坐標(biāo)測量系統(tǒng)。由 He-Ne 激光器發(fā)出的激光經(jīng)可沿水平軸和垂直軸旋轉(zhuǎn)的雙軸跟蹤鏡反射至目標(biāo)，處于反射鏡中心的入射光則沿原路返回。兩個(gè)馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)雙軸跟蹤鏡沿水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光始終入射至反射器，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號由位置檢測器PSD給出，它將入射光與出射光之間的相位偏移轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)電信號，實(shí)現(xiàn)跟蹤儀自動(dòng)跟蹤。其基本原理是測量目標(biāo)點(diǎn)的距離及水平和垂直方向的偏轉(zhuǎn)角，距離分量由激光測量，角度分量由高精度角度編碼器測量。它通過跟蹤儀上α、β角配合激光束d對測量目標(biāo)的跟蹤運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成一個(gè)球坐標(biāo)的測量體系，從而能夠完成空間幾何元素測點(diǎn)信息的獲取，并通過測量軟件完成對空間幾何元素尺寸、尺寸公差與形位公差、空間曲面曲線的分析計(jì)算工作。
二、關(guān)鍵技術(shù)介紹
1、最先jin的激光跟蹤儀：ROBO-1300 測試系統(tǒng)是世界上唯yi經(jīng)過驗(yàn)證的“戶外"使用跟蹤儀！IP54（IEC60529）獨(dú)立驗(yàn)證，防塵防水；
2、最智能的目標(biāo)鎖定：Power Lock 技術(shù)(10°FOV)，快速完成斷光續(xù)接，具有穿越障礙及異地自動(dòng)接光功能，主機(jī)能夠完成自動(dòng)搜索、識別、鎖定移動(dòng)中的靶標(biāo)位置；
3、zui高精度測量反射鏡：世界上精度最高的測量反射鏡：光學(xué)中心: < ± 0.003 mm (< ± 0.00012 in)，Roundness (ball): ≤ 0.003 mm (≤ 0.00012 in)；
4、精度高測量：chao強(qiáng)的ADM功能，在20米直徑范圍內(nèi)，斷光續(xù)接精度損失不超過10微米。是市場上其它跟蹤儀的十分之一；
5、測量范圍：測量范圍達(dá)20米，水平測量角度無極限，垂直測量角度±145°，無需擔(dān)心因?yàn)榻嵌葞淼母櫦皽y量失??；
6、適用于現(xiàn)場操作，無線操控：內(nèi)置的WiFi連接，激光跟蹤儀能夠與PC輕松進(jìn)行無線連接，通過筆記本、臺式機(jī)、智能手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；
7、機(jī)器人六維姿態(tài)測量系統(tǒng)：T-Mac 測量速率高，實(shí)現(xiàn)空間6D測量；最大20米(直徑)的無線測量范圍，較3D測量，效率提高50%以上, 測量接收角度更大，傾斜角±45°，俯仰角±45°，旋轉(zhuǎn)角360°；可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人六維姿態(tài)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)高速測量；可以與機(jī)器人控制器實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)，通過外部觸發(fā)信號實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量；
激光跟蹤儀配置
三、分析軟件與定制工裝
各類定制工裝
1、膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位精度檢測工裝：功能概述：用于在關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)輔助下的膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中模擬股骨髁，以檢測系統(tǒng)的導(dǎo)航定位綜合精度。支持點(diǎn)注冊，面注冊，平面對齊。（初級版不含自由曲面，支持2個(gè)不同平面對齊）；輔助檢測項(xiàng)目：膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位綜合精度；適用范圍：關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)（全膝關(guān)節(jié)置換、單髁膝關(guān)節(jié)置換功能）；
2、髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位精度檢測工裝：概述：用于在關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)輔助下的髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)中模擬髖臼，以檢測系統(tǒng)的導(dǎo)航定位綜合精度。支持點(diǎn)注冊，面注冊，髖臼對齊；輔助檢測項(xiàng)目：髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位綜合精度；適用范圍：關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)（髖關(guān)節(jié)置換功能）；
3、膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位精度檢測輔助工裝：功能概述：用于在關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)輔助下的膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中模擬股骨髁，以檢測系統(tǒng)的導(dǎo)航定位綜合精度。支持點(diǎn)注冊，面注冊，平面對齊。（高級版含自由曲面，支持5個(gè)假體平面對齊）；輔助檢測項(xiàng)目：膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位綜合精度。適用范圍：關(guān)節(jié)置換手術(shù)導(dǎo)航定位系統(tǒng)（全膝關(guān)節(jié)置換、單髁膝關(guān)節(jié)置換功能）。
4、機(jī)械臂末端法蘭拓展工裝+電機(jī)過載檢測輔助工裝+電動(dòng)推桿過載檢測輔助工裝；
5、導(dǎo)航式測試軟件：引導(dǎo)客戶按步驟，按工裝搭建進(jìn)行一體化測試分析，具備符合醫(yī)療器械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的豐富應(yīng)用工具與測試配置，為客戶提供專業(yè)級的技術(shù)支持服務(wù)。
導(dǎo)航手術(shù)具身機(jī)器人測試軟件