精度检测装置的制作方法

本技术涉及精度检测，具体而言，本技术涉及一种用于医疗器械特别是手术机器人末端执行器重复位置精度与位姿精度检测以进行定位精度检测的机械结构装置。

背景技术：

1、随着机器人辅助手术技术的迅猛发展，尤其是在骨科、神经外科及脊柱外科等高精度手术场景中，手术机器人系统的定位精度已成为决定手术成败与安全性的关键技术指标。目前手术机器人通常由多关节机械臂、高精度光学跟踪系统、力反馈传感器以及基于术前影像的规划软件共同构成，其末端执行器（如摆锯、磨钻、穿刺针或植入导向器）在实际手术中的定位精度，既包括“位置精度”（即末端到达目标点的三维坐标误差），也涵盖“位姿精度”（即末端轴线方向与预设位姿的角度误差）。两者共同构成了机器人空间定位的完整精度图谱。

2、然而，现有检测体系普遍采用“骨模型—光学靶标—三坐标测量仪”的综合方案：首先需在患者 ct 或 mri 数据上重建骨模型，再通过手工或半自动方式将模型与实物工装对准，随后借助三坐标测量仪或激光跟踪仪获取末端坐标，最终通过复杂的数据配准算法反推出综合误差。这一流程存在以下显著缺陷：（1）位置与位姿精度耦合，无法分离测量：现有方法只能给出综合误差，无法分别量化位置误差和位姿误差，难以精准定位误差来源。（2）依赖骨模型配准，流程复杂且成本高昂：每次检测需重新制备或配准骨模型，准备工作耗时较长，单次测量成本较高。（3）缺乏真实工况模拟能力：难以复现手术室中的电磁干扰和机械扰动，导致检测数据与临床实际存在偏差。（4）重复性与可追溯性差，测试效率低：模型易磨损、靶标易偏移，导致测量结果一致性差；且单台测试周期长，无法满足批量设备出厂检验的需求。

3、综上，现有的检测方案已难以适应针对手术机器人进行高精度、高效率、高重复性检测的迫切需求，亟需一种能够解耦位置/位姿误差、无需骨模型配准、可在复杂干扰环境下快速完成大批量重复验证的新型的精度检测装置与精度检测方法。

技术实现思路

1、因此，本实用新型旨在解决上述现有的技术课题，其目的在于提供一种精度检测装置，能够解耦位置/位姿误差、无需骨模型配准、可在复杂干扰环境下快速完成大批量重复检测，从而能够分别且独立地检测手术机器人末端工具的位置精度和位姿精度，具有较高的重复性和环境适应性。

2、为了达到该目的，本实用新型的精度检测装置包括：测试工装基座；两个以上的插板槽，沿所述测试工装基座的长度方向彼此平行延伸地设置，分别位于所述测试工装基座的高度方向上的不同高度处，且设置有在所述高度方向上贯通的插板槽开口；多个插板，能够从所述插板槽的两侧相对于所述插板槽插入或拔出，并在插入所述插板槽内时能够被固定于规定位置；可调间隙部，由位于同一插板槽内的两个插板构成，具有与所述插板槽开口相连通的间隙，所述间隙为同一插板槽内的两个插板之间的相对间隔，通过调节同一插板槽内的两个插板之间的相对间隔而能够调整所述间隙的大小；以及由所述可调间隙部和与其连通的所述插板槽开口形成的工具插入孔，用于供工具插入。

3、由此，根据本实用新型的精度检测装置，能够解耦位置/位姿误差、无需骨模型配准、可在复杂干扰环境下快速完成大批量重复检测，从而能够分别且独立地检测手术机器人末端工具的位置精度和位姿精度，具有较高的重复性和环境适应性。本实用新型精度检测装置的结构简单且调节灵活，能够快速适配不同尺寸的工具，并通过对工具运动路径的精确约束与引导，有效实现对设备位置精度与位姿精度的分离测量，显著提升了检测效率、重复性和适用范围。

4、优选所述插板的数量为4个，分别为插入到同一插板槽中的两个上插板以及插入到不同于所述上插板所在插板槽的另一插板槽中的两个下插板，所述上插板在所述高度方向上相对于所述下插板位于上方，两个所述上插板之间的相对间隔构成第一可调间隙部，两个所述下插板之间的相对间隔构成第二可调间隙部。

5、本实用新型通过设置上下两层可调间隙部，能够同时测量工具在不同高度上的空间关系，为分离计算位置误差和位姿误差提供了独特的结构支持。

6、优选所述测试工装基座包括第一插板槽架和在所述测试工装基座的宽度方向上与所述第一插板槽架隔开间隔设置的第二插板槽架，在所述第一插板槽架设置有多个所述插板能够插入的第一凹口，在所述第二插板槽架设置有多个所述插板能够插入的第二凹口，多个所述第一凹口在所述宽度方向上开口且分别位于所述高度方向上的不同高度处，多个所述第二凹口在所述宽度方向上开口且分别位于所述高度方向上的不同高度处，其中，多个所述第一凹口与多个所述第二凹口数量相同且在所述高度方向上在相同的高度处一一对应地设置，所述第一凹口的开口方向与所述第二凹口的开口方向相对，在所述高度方向上同一高度处的所述第一凹口和所述第二凹口共同构成一个所述插板槽，所述第一插板槽架与所述第一插板槽架之间的间隔成为插板槽开口。

7、本实用新型通过采用分体式槽架和相对凹口的设计，避免了在基座上加工复杂的贯通孔，显著降低了制造难度和成本，同时便于插板的安装与定位。

8、优选所述插板槽有5个，各插板槽分别形成为导轨槽结构，所述插板与所述插板槽通过滑动嵌合方式配合，使得所述插板能够在对应的所述插板槽内滑动，以实现位置调整。

9、通过设置导轨槽结构与滑动嵌合配合方式，确保了插板调整过程中的平稳与精确，使得间隙大小的调节既便捷又可靠。

10、优选所述测试工装基座上设有供定位件插入的插孔，所述插板上设有供所述定位件插入的定位孔，通过将所述定位件同时插入所述插孔与所述定位孔，能够将所述插板固定于所述插板槽内。

11、由此，能够提供一种简单、可靠且成本低廉的机械锁紧固定方式，确保插板在检测过程中牢固稳定，保证测量结果的可靠性。

12、优选所述定位件为螺钉，所述插孔为螺孔，所述定位孔为设置在所述插板上的沿所述长度方向延伸的长孔。

13、因为长孔设计允许插板在固定前进行连续无级的位置微调，实现了可调间隙部大小的精细、灵活设定，以适应更广泛的检测需求。

14、优选还包括：设置于所述测试工装基座上的能够引导所述工具进行目标位置定位的参考元件；和支承所述测试工装基座的测试工装底板。

15、通过设置参考元件提升了定位的准确性与自动化水平；通过设置测试工装底板增强了整个装置的刚性与稳定性，有效抑制测量过程中的振动。

16、优选还包括：用于支承并移动所述工具的机械臂；和设置于所述测试工装基座或所述工具上的用于检测所述工具的位置的位置检测器。

17、由此，实现了检测过程的完全自动化，消除了人为操作误差，并通过集成的位置检测器实现了数据的实时采集与反馈，大大提升了检测效率和一致性。

18、优选所述插板槽之间在所述高度方向上的间隔相等，位于不同层间的可调间隙部在所述高度方向上的相对距离可调。

19、在本实用新型中，等间隔布局便于标准化制造与数据处理；而不同层间隙相对距离可调极大地扩展了装置的应用范围，使其能模拟更多样化的运动轨迹。

20、优选所述第一插板槽架与所述第二插板槽架之间的间隔距离可调。

21、通过调整槽架间距即可同步改变所有插板槽的宽度，使一套装置能快速适配不同尺寸的工具，显著增强了设备的通用性和经济性。

22、根据本实用新型，能够解耦位置/位姿误差、无需骨模型配准、可在复杂干扰环境下快速完成大批量重复检测，从而能够分别且独立地检测手术机器人等末端工具的位置精度和位姿精度，具有较高的重复性和环境适应性。