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T/CIXX—2024
颌骨重建机器人系统技术要求
1范围
本文件规定了颌骨重建机器人系统的技术要求和试验方法。本文件适用于所有类型的颌骨重建机器人系统。
2规范性引用文件
列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T4365-2003电工术语电磁兼容
GB9706.1-2020医用电气设备第1部分:基本安全和基本性能的通用要求GB/T12643-2013机器人与机器人装备词汇
GB/T17624.1-1998电磁兼容综述电磁兼容基本术语和定义的应用与解释GB/T43200-2023机器人一体化关节性能及试验方法
3术语和定义
GB/T4365-2003、GB/T12643-2013和GB/T17624.1界定的以及下列术语和定义适用本文件。为了便于使用,以下重复列出了GB/T4365-2003和GB/T12643-2013中的一些术语和定义。
3.1
机器人robot
具有两个或两个以上可编程的轴,以及一定程度的自主能力,可在其环境内运动以执行预期的任务的执行机构。
[来源:GB/T12643-2013,2.6,有修改]
3.2
正常操作条件normaloperatingconditions
为符合制造厂所给出的机器人性能而应具备的环境条件范围和可影响机器人性能的其他参数值(如电源波动、电磁场)。
注:环境条件包括,例如温度和湿度等。[来源:GB/T12643-2013,6.1]
4技术要求
4.1系统组成
2
T/CIXX—2024
4.1.1颌骨重建机器人系统包括六自由度混连机械臂、六维力传感器、深度相机、电锯夹持工具。机械结构参见图1。
标引序号说明:1——伺服电机2——直线导轨
3——Delta并联机构连杆4——Delta机构动平台
5——旋转轴电机
6——串并联过度垫块7——直线导轨滑块
8——旋转连杆
9——无刷电机
10——六维力传感器
11——刀具夹具12——手术工具
13——Delta连杆滑块14——底座导轨
图1颌骨重建机器人系统机械结构图
4.1.2六自由度混连机械臂包括平移直线导轨、三个电缸、三自由度并联Delta平台,以及串联机构。
这些组成部分支持末端工具沿XYZ方向的精准移动和角度调整。六自由度混连机械臂示意图见图2,主要部件及其作用如下:
a)平移直线导轨。安装于机器人底座上,支持整体机器人沿水平方向的平移移动。
b)三电缸。固定于并联机构基座上,支持末端工具沿XYZ三个方向的精准定位。
c)三自由度并联Delta平台。安装于直线导轨之上,通过电缸的直线导轨与Delta平台滑块连接,用于末端工具的平移。
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d)串联机构。设置在Delta动平台上方的垫块上,为三自由度旋转机构。此结构通过下述方式实现高精度的角度调节:
l第一旋转轴的电机驱动连杆转动,与第二旋转轴通过轴承连接。
l第二旋转轴的电机通过法兰与第一旋转轴连接,并通过联轴器与滚珠丝杠连接,滚珠丝杠带动连杆滑动,传递运动到第二旋转轴,实现连杆角度的调整。
l第二旋转轴的连杆末端通过轴承连接至第三旋转轴,完成整个旋转机构的组成,确保末端工具的精确姿态调整。
标引序号说明:1——电机
2——电机
3——联轴器
4——滚珠丝杠5——套接连杆6——关节连杆7——电机
图2六自由度混连机械臂示意图
4.1.3ATI六维力传感器应安装在机器人末端,用于检测与外界接触时的力,应能将感知到的力信号
转化为机器人的运动信号,以辅助手术过程中的精确控制。
4.1.4深度相机应安装于旋转轴连杆末端,面向下方,用于实时识别腓骨的位姿,支持手术导航系统的精确操作。
4.1.5电锯夹持工具应设置于机器人末端,用于固定手术用电锯,执行精准的截骨操作。此工具在手
术过程中应能支持医生手握电锯,拖动机器人使电锯达到截骨的起点位置,以维持手术精度的同时减轻医生的操作负担。
4.2操作要求
4.2.1操作流程
操作流程包括导入截骨路径至系统、调整刀具姿态、人工拖动刀具至切割起点附近、系统自动调整
刀具位置、人机协作截骨,参见图3。
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图3颌骨重建机器人系统操作流程图
4.2.2位置精度
4.2.2.1机器人系统在进行颌骨切割和定位操作时,位置偏差不得超过0.1mm。
4.2.2.2手术前应进行快速校准检查,系统应定期
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