1.本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种手术机器人末端的定位精度的检测装置及检测方法。背景技术：2.随着科学及医学的进步，外科手术使用手术机器人进行术前定位、术中位置调整、术中器械导入的应用越来越广泛和普及，手术机器人末端的定位精度检测逐渐成为必要且重要的环节。3.常见的定位精度检测方法为，将构成手术机器人末端的各单元模块分别进行误差检测，从而判断其定位精度是否合格。这种方法虽然可以对各单元模块进行高精度的检测，但批量生产过程中存在由于生产批次差异等不可控因素所造成的微小误差，且后续与其他模块装配为整体后会因为误差积累效应而造成系统超差，最终造成无法满足临床手术器械的使用要求。使用存在误差的手术机器人末端会导致术中定位不准确，进而影响手术进程及手术效果。4.因此，迫切需要一种可对组装后的手术机器人末端的系统误差进行定位精度检测的技术方案。技术实现要素：5.为了解决上述针对组装后的手术机器人末端的系统误差进行定位精度检测的技术问题，本发明提出一种手术机器人末端的定位精度的检测装置及检测方法。6.本发明的第一方面，提出一种手术机器人末端的定位精度的检测装置，包括：7.手术机器人末端、末端定位器和检测台；手术机器人末端固定安装在末端定位器的一端，末端定位器的另一端固定安装至检测台上；8.检测台包括基座，基座上设置有检测槽、开设于检测槽底面的多个靶孔、多个检测探针、多个检测电极片和指示器；9.指示器一端电连接基座，另一端电连接检测探针；10.使用检测探针穿过手术机器人末端的定位孔后，根据检测探针底端与检测槽内的靶孔、检测电极片的接触情况，判断定位孔在x、y、z轴方向上的定位精度。11.可选的，末端定位器与手术机器人末端连接的一端设置有插槽和锁紧凸轮；插槽用于连接手术机器人末端；按压锁紧凸轮用于锁定手术机器人末端。12.可选的，检测台的基座为一金属平板，该金属平板一端固定连接有一支架，支架上设置有滑槽，用于固定架设末端定位器；末端定位器与支架连接的一端还设置有锁定扳手；末端定位器通过滑槽插入，并压紧锁紧扳手，固定连接在支架上。13.可选的，检测探针包括第一检测探针和第二检测探针，第一检测探针为直径固定的针状细杆，直径的取值与待测手术机器人末端的定位孔直径相关联；用于检测定位孔所在的x、y平面是否存在偏斜，如果第一检测探针插入定位孔后落入检测槽上的靶孔，则定位孔所在的x、y平面无偏斜。14.可选的，第二检测探针为设置有一定位凸台的针状细杆，用于检测定位孔在z轴方向的定位高度是否符合精度要求，当第二检测探针插入定位孔时，定位凸台下表面与定位孔上表面接触，并使得第二探针停留。15.进一步的，检测电极片包括第一电极片和第二电极片，且第一电极片的厚度小于第二电极片；检测时，先将第二检测探针插入至待测的手术机器人末端的定位孔，之后依次在检测槽中放入第一电极片和第二电极片。16.进一步的，指示器的一端连接有导线，导线另一端连接有电极夹，电极夹用于夹持第二检测探针的顶端，当第二检测探针底端与检测电极片接触时，电路导通，指示器发声。17.可选的检测台基座上还设置有用于放置多个检测探针的探针放置槽，以及用于放置多个检测电极片的电极片放置槽。18.本发明的另一方面，还提供了一种手术机器人末端定位精度检测方法，检测过程采用上述第一方面所描述的手术机器人末端的定位精度的检测装置。19.具体检测过程的步骤包括：20.s101：连接并固定末端定位器与手术机器人末端；21.s102：将连接有手术机器人末端的末端定位器与检测台基座上的支架配合连接并锁紧；22.s103：将第一探针插入手术机器人末端的定位孔，使用第一检测探针对手术机器人末端的定位孔在x、y平面内的孔位置、孔所在平面的偏斜进行定位精度检测；23.s104：若第一检测探针在重力作用下穿过定位孔后，落入检测槽内的靶孔，则定位孔在x、y平面内的孔位置、孔所在平面的偏斜符合定位精度要求；24.s105：将第一检测探针更换为第二检测探针，插入定位孔中，将第一电极片放入检测槽中；将导线的电极夹夹在第二检测探针的顶端；对定位孔处的中性面在z轴方向上的定位精度进行检测；25.s106：如果指示器没有发出提示声音，则电路未导通，第二检测探针的底端未与第一电极片接触，之后进行步骤s107；26.s107：将第一电极片更换为第二电极片放入检测槽中，重复步骤s105，如果指示器发出提示声音，则电路导通，第二检测探针的底端与第二电极片接触；即，手术机器人末端的定位孔的中性面在z轴方向上的定位精度误差在合理范围内。27.与传统的通过对构成手术机器人末端各部分的核心参数分别进行手动的误差测量，之后再引入配合误差并计算尺寸链的方法相比，本发明提出的定位精度检测装置和方法，仅使用简单的探针接触检测，并引入电路反馈装置，更便捷、直观的对误差进行检测；可忽略不同部件自身生产差异造成的误差、装配部件之间的尺寸配合误差和组件系统最终的积累误差，直接模拟临床的使用方式，接入整个手术机器人末端进行一体化误差检测；节省批量检测成本和检测时间，提高检测效率。28.同时，本发明实施例仅仅提供了一种手术机器人末端装置作为例子，但本发明的定位精度检测装置通过配置检测探针、检测电极片，可以对其他需要定位精度检测的手术机器人末端装置进行批量检测。附图说明29.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：30.图1为本发明实施例的手术机器人末端与莫都按定位器装配示意图；31.图2为本发明实施例的末端定位器与检测台装配示意图；32.图3为本发明实施例的第一检测探针使用示意图；33.图4为本发明实施例的第一检测探针检测示意图；34.图5为本发明实施例的检测电极片使用示意图；35.图6为本发明实施例的第一电极片(off电极片)检测示意图；36.图7为本发明实施例的第二电极片(on电极片)检测示意图；37.图8为本发明实施例的手术机器人末端定位精度检测方法流程图。38.其中，39.10-手术机器人末端；40.20-末端定位器；41.201-插槽；202-锁紧凸轮；203-锁紧扳手；42.30-检测台；43.301-基座；302-支架；303-滑槽；304-指示器；305-第一检测探针；306-第二检测探针；3061-定位凸台；307-检测电极片；308-检测槽；309-靶孔；310-导线；311-电极夹；312-探针放置槽。具体实施方式44.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。45.为进一步清晰的说明本发明技术方案，以下本发明实施例将以一种用于骨折对位对线的双圆环定位装置为例，作为手术机器人末端，对技术方案进行详细的阐述(该双圆环定位装置的具体结构可进一步参考申请人的其他专利：公开号为cn214484602u)。该双圆环定位装置主要用于在c型臂x光透视监控下进行骨病手术，辅助骨折位置确认、穿刺针位置确认等，避免因复位偏差导致延长手术时间或反复手术的问题，提高手术效率和精度。46.参考图1所示，手术机器人末端10，即为上述列举的双圆环定位装置，如图所示的左侧设置有装配用卡槽，通过卡槽装配至对应的手术机器人手臂末端；如图所示的右侧为双圆环定位装置的使用端，其核心定位结构为双圆环定位装置10上下两个表面分别安装的同心圆环，即双圆环结构；同时，在两个同心圆环的圆心处对应有定位孔，使用时穿刺针穿过两个定位孔。由于两个定位孔在两个不同的x、y平面上，为了保证穿刺针定位精度，需要保证两个定位孔同心的同时，其所在两个平面还需要平行。另一方面，穿刺针穿刺深度的确定，即在z轴方向上，也需要保证较高的精度。综上，对该双圆环定位装置10的定位精度的检测需要分别在x、y平面和z轴方向上分别进行。47.本发明的第一方面，提出了一种手术机器人末端的定位精度的检测装置，该检测装置包括：手术机器人末端10、末端定位器20和检测台30，其中：48.检测台30包括一基座301、多个检测探针(305、306)、多个检测电极片307和指示器304。49.具体的，当需要对手术机器人末端(双圆环定位装置)10进行定位精度检测时，首先需要将其与末端定位器20固定连接在一起。本实施例中使用如图1所示的插槽201、锁紧凸轮202来进行固定：将双圆环定位装置10带有装配用卡槽的一端插入末端定位器20的插槽201中，然后按压锁紧凸轮202向下扣紧，锁定双圆环定位装置10和末端定位器20，锁定后的效果如图2所示。50.进一步的，基座301为一金属平板，如图2-图7所示，该金属平板一端固定连接有一支架302，该支架302用于固定架设末端定位器20。末端定位器20与支架302连接的一端设置有锁定扳手203，连接有双圆环定位装置10的末端定位器20，通过设置在支架302上的滑槽303插入连接之后，通过锁紧扳手203固定在该支架302上，锁定后的效果如图3所示。51.进一步的，如图3-图7所示，基座301上，远离支架302的一端设置有检测槽308，该检测槽308内的底面上开设有多个靶孔309。相对应的，通过配置多个检测探针和多个检测电极片，对双圆环定位装置10的双圆环同心孔的定位精度进行检测。52.为配合检测双圆环定位装置10，本实施例中给出两种检测探针，即第一检测探针305和第二检测探针306，其中：53.如图3所示，第一检测探针305为一固定等直径针状细杆，该固定直径的取值与对应的待测双圆环定位装置10的同心定位孔直径相关联；假定两个同心定位孔所在的两个x、y平面平行，且与基座301的平板平行，则第一检测探针305应在无外力作用情况下，轻松的通过两个同心定位孔且落在检测槽308对应的靶孔309内。54.如图6所示，第二检测探针306整体为针状细杆，在预设位置固定设置有一定位凸台3061，该第二检测探针306的作用是为了检测待测双圆环定位装置10的同心定位孔在z轴方向的定位高度是否符合要求。使用时，将第二检测探针306插入待测双圆环定位装置10的同心定位孔中，随着第二检测探针306下落，其上的定位凸台3061逐渐靠近待测双圆环定位装置10的上表面，并最终与该表面接触，从而卡在定位孔处，此时再通过不同厚度的检测电极片307与第二检测探针306底端接触的情况，判断待测双圆环定位装置10的同心定位孔在z轴方向的定位高度是否符合精度要求。55.为配合第二检测探针306，本实施例配备了两种厚度不同的检测电极片，如图5至图7所示，厚度较薄的检测电极片为第一电极片(off电极片)，另一厚度较厚的检测电极片为第二电极片(on电极片)；进行检测时，需要在第二检测探针306插入至待测双圆环定位装置10的同心定位孔后，依次在检测槽308中放入off电极片和on电极片。56.上述基座301还设置有指示器304，优选的，本发明实施例选用一种发声器作为接触与否的指示或告警，该指示器304的正负电极分别连接至基座301和导线310，导线310的另一端连接有电极夹311；电极夹311可便利的夹持第二检测探针306，当电极夹311夹持的第二检测探针306接触到基座301，则电路导通，指示器304发声；否则，电路未导通，指示器304不发声。57.如图6所示，检测时，先将第二检测探针306自然插入待测双圆环定位装置10的同心定位孔，之后将off电极片放入检测槽308，并将导线310端头的电极夹311夹在第二检测探针306顶端，如果待测件的精度符合要求，第二检测探针306底端不应与off电极片接触，则电路不应导通，指示器304不发声。58.进一步的，如图7所示，替换off电极片为on电极片，再次将电极夹311夹在第二检测探针306顶端，如果待测件的精度符合要求，第二检测探针306底端应与on电极片接触，则电路导通，指示器304发声。59.进一步的，基座301上还设置有用于放置不同检测探针(305、306)的探针放置槽312，由于不同检测用途的检测探针对应不同的长度、不同的直径，因此设置探针放置槽312有助于不同检测探针的收纳。60.进一步的，基座301上还设置有用于放置不同厚度检测电极片307的电极片放置槽，与探针放置槽312作用相同，用于收纳放置不同的检测电极片。61.本发明的第二方面，提出一种手术机器人末端定位精度检测方法，使用上述第一方面描述的检测装置进行定位精度检测。此处仍以“用于骨折对位对线的双圆环定位装置”为例进行说明。如图8所示，该检测方法的操作步骤如下：62.s101：连接末端定位器20与双圆环定位装置10，使用锁紧凸轮202扣合锁紧，确保双圆环定位装置10连接紧密无晃动。63.s102：将步骤s101中的末端定位器20与检测台30基座301上的支架302配合连接，使用锁紧扳手203扣合锁紧。64.s103：使用第一检测探针305对双圆环定位装置10上的同心定位孔在x、y平面内的孔位置、孔所在平面的偏斜进行定位精度检测，即将第一探针305自然的插入同心定位孔中。65.s104：若第一检测探针305在无外力作用下自由穿过同心定位孔后，落入基座301上检测槽308内的靶孔309，则同心定位孔在x、y平面内的孔位置、孔所在平面的偏斜符合定位精度要求。66.s105：将第一检测探针305更换为第二检测探针306，插入双圆环定位装置10的同心定位孔中；将off电极片放入检测槽308中；将导线310的电极夹311夹在第二检测探针306的顶端；对同心定位孔处的中性面在z轴方向上的定位精度进行检测。67.s106：如果指示器304没有发出提示声音，证明指示器304电路未导通，即第二检测探针306的底端并未与off电极片接触，之后进行步骤s107。68.s107：将off电极片更换为on电极片放入检测槽308中，重复步骤s105，如果指示器304发出提示声音，证明指示器304电路导通，即第二检测探针306的底端与on电极片接触；此时，双圆环定位装置10的同心定位孔的中性面在z轴方向上的定位精度误差在合理范围内。69.对每一个双圆环定位装置进行上述s101至s107步骤的检测，如果经过第一检测探针和第二检测探针的测试，均符合误差要求，则说明该双圆环定位装置的关键位置的定位精度是符合要求的，即为合格产品。70.与传统的通过对构成手术机器人末端各部分的核心参数分别进行手动的误差测量，之后再引入配合误差并计算尺寸链的方法相比，本发明提出的定位精度检测装置和方法，仅使用简单的探针接触检测，并引入电路反馈装置，更便捷、直观的对误差进行检测，节省批量检测成本和检测时间，提高检测效率。同时，本发明实施例仅仅提供了一种手术机器人末端装置作为例子，但本发明的定位精度检测装置通过配置检测探针、检测电极片，可以对其他需要定位精度检测的手术机器人末端装置进行批量检测。71.以上描述仅为本发明的较佳实施例。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

摘 要：随着我国工业和国民经济的高速发展，工业产品结构不断复杂，因此对数控机床的加工精度及其测量技术提出了越来越高的要求。误差补偿技术作为现代精密工程的重要技术支柱之一，必将得到广泛的应用。关键词：机床；精度检测；误差补偿一、误差来源影响机床加工精度的误差源主要表现为机床系统的空间误差、刀具系统的位置误差、工件和夹具系统的位置误差、检测系统的测试误差和外界干扰误差。经过统计机床误差占各种误差源的比重为50%，加工过程和检测误差占35%和15%。二、精度检测机床原始误差参数的精确测定是误差模型准确计算的关键。为了对数控机床的误差进行全面准确的预测和补偿或准确、全面评价机床性能，必须知道机床的所有误差元素在各种条件下、各种环境下以及在各个时刻的值。精度检测是用合适的误差测量仪器直接测量出所要检定的误差成分，它有单项误差检测和综合误差检测之分。误差检测不需要误差辨识模型，因此最可靠、最直观，也最便于应用。一般情况下，机床单项几何误差的检测不是很困难，但是机床热变形误差、弹性变形误差以及振动误差等由于多种因素的复杂影响，以及测量仪器研制、安装、性能等方面的制约，直接检测要困难得多，这类误差往往多采用间接估计的方法。在机床综合性能评价或综合误差补偿中，有时需要或只需要进行综合误差检测。另外，综合误差检测也是辨识机床原始误差的一个重要途径，因此综合误差检测误差占有显著的地位。国家标准GB/T 17421.2-2000规定了通过测量机床的单独轴线来检验和评定数控机床的定位精度和重复定位精度的方法。主要指标是：轴线的重复定位精度R；轴线的定位精度A；轴线的反向差值B；平均位置偏差M。其中，以重复定位精度R和反向差值B对加工精度的影响最为明显。机床的重复定位精度是指重复定位时坐标轴的实际位置和理想位置的符合程度，重复位置精度的不准确会导致工件的尺寸误差。而重复定位精度R的高低在很大程度上取决于滚珠丝杠的螺距累积误差和位置检测系统的误差。反向差值是指机床在同一位置往返移动时重合程度，反向差值过大会直接影响工件的加工精度。影响反向差值B的因素有：由于测量轴线与被测机床运动坐标标准装置轴线（滚珠丝杠或光栅尺）存在偏置造成，运动部件移动时产生偏角，运动部件往返移动时产生阿贝误差B；滚珠丝杠副的加工误差；传动链各个部件的间隙误差；被测机床传动链连接和紧固元件松动等。2.1 误差补偿数控机床的加工精度最终仍由刀具与工件之间的相对位置决定，其影响因素很多，而机床的动态误差和几何误差是影响加工精度的主要因素。提高精度主要有两种途径：（1）提高机床部件的加工、装配精度，此方法不仅受到加工机床精度等级的制约，而且随着加工精度的提高，加工成本呈指数级数增加，效益不高。（2）利用数控机床的可编程、智能性，通过对误差的补偿而达到“低精度机床加工高精度工件”的效果。采用软件的误差补偿技术是一项有效而经济的手段。数控机床软件误差补偿技术由于无需对数控机床硬件进行改造，便可较大幅度提高数控机床的加工精度。目前，对该方法的研究在数控机床上已得到广泛的应用，一般出厂时数控系统都已配有各自的误差补偿软件。当前行之有效的是对机床各轴的定位误差补偿，通过修正数控系统反馈增值表IFC，达到提高机床的定位精度的目的。2.2数控机床的精度检测及误差补偿方法利用英国RENISHAW MLl0激光干涉仪，对数控机床的定位精度和重复定位精度进行精度检测和误差补偿。（1）MLl0激光干涉仪原理及测试系统MLI0激光干涉仪是一种高精度仪器，其精度高达到±1.1PPM（在0～40℃下），测量范围大（线性测长40m，位选80m）。测量速度快（60mPmin），分辨率高（0.001μm），便携性好。由于ML10激光干涉仪具备自动线性误差补偿能力，可方便检测出机床精度。如图2.1所示，激光干涉仪是利用光的干涉原理和多普勒效应产生频差的原理来进行位置检测的。两束振幅相同，频率分别为f1和f2的左右圆偏振光由激光器l发出，经λ/4片之后变为振动方向垂直的线偏振光。分光器3将一部分光束反射，经检偏器4形成频率分别为f1、f2的信号，由接收器5接收为参考信号；另一部分光束通过分光器3进入偏振分光器6，其中平行于分光面的频率为f2的线偏振光完全通过分光器6到达可动反射镜8。从反射镜7和8发射回来的两束光到偏振分光器6的分光面汇合，再经转向棱镜9、偏振器10，由接收器11接收为测量信号，测量信号与参考信号的差值即为多普勒频率差f。计数器在时间t内计取频率为f的脉冲数N相当于在t区间内对f积分，即：N=■Δfdt=2l/λl=（λ/2）N式中：N为累计脉冲数；λ为激光波长；l为测量距离。图2.1 激光干涉仪原理图（2）检测与误差补偿数控机床误差补偿系统该系统组成如图2-3所示：数控机床、激光干涉仪、误差测量接口、误差补偿接口、计算机和打印机等。激光干涉仪用于测量误差，计算机是系统的核心。通过测量接口可用双频激光干涉仪自动测量数控机床的定位误差，误差数据可通过打印机输出。再根据误差分析结果，依靠数控系统自带的补偿软件进行精度补偿。图2.2 数控机床误差补偿系统误差补偿这项工作应该是在机床几何精度（床身水平、平行度、垂直度等）调整完成后进行的，这样可以尽量减少几何精度对定位精度的影响。另外，进行螺距误差补偿时应使用高精度的检测仪器（如激光干涉仪），这样可以先测量再补偿，补偿后再测量，并按照相应的分析标准对测量数据进行分析，直到达到机床对定位精度的要求范围。数控系统是绝对型补偿，要求机床各轴的机械坐标参数考点必须是一个补偿点，系统规定各第一号补偿点应在各轴负方向最远端，即补偿点的编号从最负端开始，逐一向正方向编号。各点可补偿的误差范围为-1000μm～+1000μm。（3）实际检测补偿过程根据实际的测量结果，我们可以发现经过误差补偿，机床的精度得到了显著的改善，达到了验收时的要求。表2.1误差补偿后机床精度检测验收结果由上表可以看出运用激光干涉仪对数控机床位置精度和重复位置精度的检测，并根据所得的检测结果进行误差补偿可达到理想的精度要求。结论本文利用英国RENISHAW MLl0激光干涉仪，对数控机床的定位精度和重复定位精度进行精度检测和误差补偿，证实了数控机床精度检测与误差补偿的必要性与可行性。参考文献[1]杨皖苏，严鸿和.机械科学与技术[J].1997，26（4）：1-6[2]陈玉祥.中国机械工程[J].1998，9（5）：1-4