[發明專利]基于機械臂的切割髖臼杯的方法和系統

有效

• 申請號: 202110151790.3
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112790867B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 吳炳堅;朱振中;潘昕荻;付亞波;林子雋;張長青
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: A61B34/32
• 分類號: A61B34/32;A61B34/00;A61B34/20;A61B17/14;A61B17/15
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 楊東明;金學來

1.一種基于機械臂的切割髖臼杯的系統，其特征在于，

所述系統包括機械臂、球形擺鋸及控制器；

所述機械臂用于安裝球形擺鋸；

所述控制器被配置為執行所述球形擺鋸的旋轉中心相對于所述機械臂基座位置標定以及所述球形擺鋸相對于所述機械臂基座姿態標定；

所述控制器還被配置為確定所述機械臂上的所述球形擺鋸的當前位置和姿態并將當前位置和姿態調整為切割位置和姿態；

所述控制器還被配置為根據預先規劃的切割路徑旋轉所述球形擺鋸，以切割出球形髖臼杯；

所述系統還包括標定工具；

所述機械臂還用于安裝標定工具；

所述標定工具包括分別沿著所述球形擺鋸的切割面延伸的三個頂柱，三個頂柱的頂點分別為第一頂點、第二頂點及第三頂點，并且所述第一頂點、所述第二頂點及所述第三頂點為同一平面內的三個點，其中所述第一頂點、所述第二頂點或所述第三頂點與所述球形擺鋸的旋轉球形點相對應；

所述控制器還被配置為利用安裝于所述機械臂上的標定工具的三個頂點的位置執行所述球形擺鋸的旋轉中心相對于所述機械臂基座位置標定以及所述球形擺鋸相對于所述機械臂基座姿態標定；

所述控制器還被配置為在所述機械臂的運動空間內選取一固定尖點參考點；

所述控制器還被配置為不改變所述機械臂的末端的旋轉姿態平移所述機械臂以使得所述標定工具的三個頂點分別垂直重合于所述固定尖點參考點并獲取頂點的空間坐標，所述空間坐標為基于機械臂基座的笛卡爾坐標；

所述控制器還被配置為通過計算獲取到的所述三個頂點分別垂直重合于所述固定尖點參考點時所對應的工具中心點笛卡爾空間坐標之間的差值確定出所述球形擺鋸的軸方向以執行所述球形擺鋸相對于所述機械臂基座姿態標定。

2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述控制器還被配置為在所述機械臂的運動空間內選取一固定尖點參考點，并且選取所述機械臂的四種不同的姿態；

所述控制器還被配置為將所述標定工具的一個頂點與所述固定尖點參考點重合，并且分別獲取在四種不同的姿態下的機械臂法蘭盤中心相對于機械臂基坐標系的四個旋轉矩陣；

所述控制器還被配置為基于獲取到的四個旋轉矩陣確定出球形擺鋸旋轉中心點的位置以執行所述球形擺鋸的旋轉中心相對于所述機械臂基座位置標定。

3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述控制器還被配置為移動所述機械臂以將球形擺鋸的切割面調整至倒扣于髖臼的姿態，并且移動所述機械臂以使球形擺鋸中心點與髖臼切割點重合。

4.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述控制器還被配置為使所述球形擺鋸僅沿著旋轉中心點的一切割方向旋轉，以進行切割；

所述控制器還被配置為在切割髖臼的預設圓面之后，使所述球形擺鋸僅沿著旋轉中心點的與切割方向相反的方向旋轉，以返回至切割位置。

5.如權利要求4所述的系統，其特征在于，控制所述球形擺鋸返回至切割位置之后，所述控制器還被配置為移動所述機械臂以將所述球形擺鋸調整至另一切割位置；

所述控制器還被配置為使所述球形擺鋸僅沿著旋轉中心點的另一切割方向旋轉，以進行另一切割面的切割；

所述控制器還被配置為在切割髖臼的預設圓面之后，使所述球形擺鋸僅沿著旋轉中心點的與另一切割方向相反的方向旋轉，以返回至另一切割位置。

6.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括擺鋸電動工具；

所述機械臂上安裝有擺鋸電動工具，所述球形擺鋸可拆卸地設置于所述擺鋸電動工具上，所述機械臂用于通過所述擺鋸電動工具控制所述球形擺鋸的運動；

所述控制器被配置為啟動所述擺鋸電動工具以根據預先規劃的切割路徑旋轉所述球形擺鋸。