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手术机器人测试系统

采用双目高速光学测量,获取手术器械与操作臂的空间位置、姿态及运动轨迹,支持位姿准确度与重复性、远心不动点精度、主从跟随性能、工作空间与动态轨迹分析。

设备概述

手术机器人测试系统采用双目高速光学测量方式,通过在被测器械与操作臂上布置编码靶标,由同步触发的双相机采集图像并解算目标的空间位置与姿态,获取 X / Y / Z 坐标及俯仰、偏航、滚转三轴姿态,形成完整的六自由度(6D)测量数据。

系统由高速光学相机、联动控制器、多面体靶标与工装、分析软件组成,面向手术机器人的研发验证与性能检测,覆盖位姿准确度与重复性、远心不动点精度、主从跟随性能、有效工作空间与动态轨迹等测试项目。

光学相机与手术机器人测试现场布置
光学相机与手术机器人测试现场布置

测试能力

围绕运动性能构建测量闭环:通过空间坐标与姿态数据,分析操作臂、器械末端及主从运动单元的性能。

测试项目测量内容
位姿准确度与重复性记录目标位置与旋转姿态,分析目标点偏差及重复运动的离散程度。
远心不动点精度跟踪器械运动轨迹,分析远心运动过程中的不动点偏移。
主从跟随性能分析主从操作距离、姿态准确度与重复性,并开展主从控制延迟测试。
工作空间与动态轨迹采集空间点与连续轨迹,评估有效工作空间,分析速度及加速度变化。

测量原理

从同步采集到结果报告,形成四步闭环。

1 同步采集

双相机同步触发,采集编码靶标图像。

2 位姿解算

匹配特征点,解算三维位置及三轴旋转姿态。

3 性能分析

结合测试工装与分析软件,计算对应性能指标。

4 报告输出

整理原始数据、误差统计及运动轨迹曲线。

技术参数

技术项目参数 / 功能
相机分辨率≥1000 万像素
全帧输出频率200 Hz
动态测量模式500 Hz 时,图像分辨率 ≥750 万像素
静态测量精度15 μm + 15 μm/m
动态测量精度20 μm + 20 μm/m
视场角≥60°
测量数据X / Y / Z 坐标及俯仰、偏航、滚转姿态
多目标测量支持两个及以上靶标的同步 6D 姿态解算

注:以上参数沿用所提供技术资料。精度与有效测量范围受测量距离、相机布置、标定状态和环境条件影响;具体交付指标及验收条件以确认的技术协议为准。

软件与数据分析

手术机器人自动分析软件

支持有效工作空间、远心不动点、主从距离与姿态、重复性及控制延迟分析;可按测试需求配置靶标数量与测量点数。

手术机器人运动分析软件界面:坐标与运动曲线
手术机器人运动分析软件界面:坐标与运动曲线

空间计量分析软件(SpatialAnalyzer)

支持点、线、面、圆等几何元素拟合,距离与角度偏差分析,以及轨迹、重复性和运动学参数评估;可结合 CAD 数模开展偏差对比,输出文本与图形报告。具体格式与功能按软件授权配置。

系统组成与靶标工装

  • 高速光学相机(含闪光系统):双目同步采集。
  • 联动控制器:同步触发与数据采集。
  • 多面体靶标与安装工装:适配器械、操作臂及测量任务。
  • 相机支架、5 m 电源及光纤传输线、防护运输箱。
  • 可选多相机布置与扩展计量模块,用于扩展测量空间及优化观测条件。

系统通过靶标识别获取位姿,实际测试需保证有效视线与可靠安装;相机布置与靶标安装方式根据机器人结构及运动包络确定。

手术机器人测试系统双目高速光学相机
手术机器人测试系统双目高速光学相机
光学相机同步触发与数据采集联动控制器
光学相机同步触发与数据采集联动控制器
多面体编码靶标与安装工装
多面体编码靶标与安装工装
适配器械与操作臂的靶标安装结构
适配器械与操作臂的靶标安装结构
不同测量任务的靶标与工装配置
不同测量任务的靶标与工装配置

典型系统配置

项目参考数量
双相机测量系统(含闪光系统)2 台相机
相机支架 / 运输箱2 台 / 1 个
联动控制器1 台
5 m 电源及光纤传输线1 套
手术机器人自动分析软件1 套
空间计量分析软件(SpatialAnalyzer)1 套
多面体靶标与工装套件1 套

最终供货范围与软件授权以项目配置为准。

应用领域

  • 腹腔镜手术机器人运动性能测试
  • 骨科导航机器人位置与姿态测量
  • 主从式手术系统性能分析
  • 器械与操作臂轨迹评估
  • 机器人研发与实验室性能验证

本系统用于几何与运动性能测量;电气安全、EMC 等专项测试需配置相应的测试设备。

附件下载

以下为中文版产品资料,PDF 格式,点击表格中的「下载」即可获取文件。

附件内容说明格式 / 大小下载
KINGPO 手术机器人测试系统 · 产品画册系统组成、测量功能、技术参数、软件与靶标配置PDF · 14 页 · 6.4 MB下载
KINGPO 手术机器人测试系统 · 产品彩页测试能力、系统参数、典型配置与数据分析概览PDF · 4 页 · 0.65 MB下载
KINGPO 手术机器人测试系统 · 产品彩页(高清原版)与上方彩页内容相同,保留原始印刷级分辨率,文件较大PDF · 4 页 · 15.2 MB下载

资料内容与参数以确认的技术协议为准;如需英文版或其它格式,请联系精邦机械。

常见问题

系统可以测量什么?

测量手术机器人器械与操作臂的三维位置、旋转姿态及运动轨迹。

可以评估远心不动点吗?

可以。专用分析软件可基于跟踪到的器械运动轨迹开展远心不动点分析。

最高动态测量频率是多少?

动态测量模式为 500 Hz,此时图像分辨率不低于 750 万像素。

能否同时跟踪多个靶标?

可以。在视线条件满足时支持两个及以上靶标的同步 6D 姿态解算。

支持主从性能测试吗?

支持。可分析主从距离与姿态准确度、重复性以及主从控制延迟。

选型需要提供哪些信息?

请提供机器人类型、测试项目、运动范围、测量距离、速度以及可用的靶标安装位置。

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