末端夹持装置及机器人末端执行器定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种末端夹持装置及机器人末端执行器定位方法，所述用于机器人种牙手术中的末端夹持装置包括：固定结构和立体框架；所述固定结构的内表面与待夹持的牙科种植手机的外表曲面完全贴合，用于固定所述牙科种植手机；所述立体框架的一端与所述固定结构连接，另一端与机器人机械臂末端连接。本发明专利技术提供的用于机器人种牙手术中的末端夹持装置，能够将牙科种植手机稳固地固定在机器人机械臂末端，从而方便进行机器人辅助种牙手术。

【技术实现步骤摘要】
末端夹持装置及机器人末端执行器定位方法
本专利技术涉及医疗机器人
，具体涉及一种用于机器人种牙手术中的末端夹持装置及机器人末端执行器定位方法。
技术介绍
口腔种牙手术是在狭小空间内局部麻醉下的精密操作，医生需要手持种植手机将与人体骨质兼容的种植体植入缺牙区的牙槽骨内。经过一段时间，当人工牙根与牙槽骨密合后，再在人工牙根上制作牙冠。影响手术效果的关键是种植体的植入精度，而由于口腔的非直视环境、操作空间狭小以及医生缺乏经验等因素，造成手术的失败率较高。因此，高精度的机器人辅助种牙手术成为当前的研究热点。机器人运动平稳、定位精度高，再配合精密的视觉导航系统，相当于“手眼结合”，扩展了牙科种植医生的能力范围。目前，在机器人辅助种牙手术中一般会使用现成的牙科种植手机，然而这种牙科种植手机原本是设计给医生手持使用的，其几何外形不规则很难安装在机器人的末端。机器人集成商自行设计并加工种植手机的成本又太高，目前缺少一种合适的解决方案。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种用于机器人种牙手术中的末端夹持装置。具体地，本专利技术提供以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种用于机器人种牙手术中的末端夹持装置，包括：固定结构和立体框架；所述固定结构的内表面与待夹持的牙科种植手机的外表曲面完全贴合，用于固定所述牙科种植手机；所述立体框架的一端与所述固定结构连接，另一端与机器人机械臂末端连接。进一步地，所述固定结构包括第一固定块和第二固定块；所述第一固定块和所述第二固定块用于配合固定所述牙科种植手机；所述第一固定块和所述第二固定块的内表面与牙科种植手机的外表曲面完全贴合。进一步地，所述立体框架包括：凹槽结构、连接梁、支撑梁、法兰盘以及标记点坐标系平面结构；所述连接梁用于连接所述凹槽结构和所述法兰盘；所述支撑梁用于支撑所述标记点坐标系平面结构且与所述法兰盘连接；所述凹槽结构用于与所述固定结构连接，所述法兰盘用于与所述机器人机械臂末端连接。进一步地，所述凹槽结构与所述固定结构相匹配，所述固定结构内嵌固定在所述凹槽结构内。进一步地，所述固定结构通过卡接的方式内嵌固定在所述凹槽结构内。进一步地，所述固定结构上设置第一螺纹孔，所述凹槽结构上设置有与所述第一螺纹孔匹配的第二螺纹孔；通过紧定螺钉穿过所述第二螺纹孔和所述第一螺纹孔将所述固定结构内嵌固定在所述凹槽结构内。进一步地，所述法兰盘上设置有一个定位孔和若干个螺纹孔，所述定位孔用于将所述法兰盘与所述机器人机械臂末端进行定位对准；所述螺纹孔用于将所述法兰盘与所述机器人机械臂末端进行固定。进一步地，所述标记点坐标系平面结构包括第一标记点坐标系平面，所述第一标记点坐标系平面上贴附有至少3个第一标记点，所述至少3个第一标记点用于确定所述第一标记点所在的空间坐标系。进一步地，所述标记点坐标系平面结构包括互成预设角度的第一标记点坐标系平面和第二标记点坐标系平面，所述第一标记点坐标系平面上贴附有至少3个第一标记点，所述第二标记点坐标系平面上贴附有至少3个第二标记点，所述至少3个第一标记点用于确定所述第一标记点所在的空间坐标系，所述至少3个第二标记点用于确定所述第二标记点所在的空间坐标系。第二方面，本专利技术还提供了一种利用如第一方面所述的用于机器人种牙手术中的末端夹持装置进行机器人末端执行器定位的方法，包括：在机器人种牙手术过程中，视觉导航系统通过视觉传感器追踪所述立体框架上的第一标记点坐标系平面和第二标记点坐标系平面上的光学标记以进行机器人末端执行器定位；具体地，在机器人种牙手术过程中，实时计算第一标记点坐标系平面和第二标记点坐标系平面的法向矢量与视觉传感器Z轴的夹角θ的大小，并根据最大夹角对应的标记点坐标系平面计算机器人末端执行器的位置和姿态；其中，所述视觉传感器Z轴方向为视线方向。由上述技术方案可知，本专利技术提供的用于机器人种牙手术中的末端夹持装置，包括：固定结构和立体框架；所述固定结构的内表面与待夹持的牙科种植手机的外表曲面完全贴合，用于固定所述牙科种植手机；所述立体框架的一端与所述固定结构连接，另一端与机器人机械臂末端连接。可见，本专利技术提供的用于机器人种牙手术中的末端夹持装置，能够将牙科种植手机稳固地固定在机器人机械臂末端，从而方便进行机器人辅助种牙手术。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提供的用于机器人种牙手术中的末端夹持装置的结构框图；图2是本专利技术一实施例提供的固定结构11的具体结构示意图；图3是本专利技术一实施例提供的用于机器人种牙手术中的末端夹持装置的结构示意图；图4是利用两个标记点坐标系平面进行机器人末端执行器定位的原理示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术一实施例提供了一种用于机器人种牙手术中的末端夹持装置，参见图1，包括：固定结构11和立体框架12；所述固定结构11的内表面与待夹持的牙科种植手机的外表曲面完全贴合，用于固定所述牙科种植手机；所述立体框架12的一端与所述固定结构11连接，另一端与机器人机械臂末端连接。由上面描述可知，本实施例提供的用于机器人种牙手术中的末端夹持装置，包括：固定结构和立体框架；所述固定结构的内表面与待夹持的牙科种植手机的外表曲面完全贴合，用于固定所述牙科种植手机；所述立体框架的一端与所述固定结构连接，另一端与机器人机械臂末端连接。可见，本实施例提供的用于机器人种牙手术中的末端夹持装置，能够将牙科种植手机稳固地固定在机器人机械臂末端，从而方便进行机器人辅助种牙手术。在一种优选实施方式中，参见图2，所述固定结构11包括第一固定块111和第二固定块112；所述第一固定块111和所述第二固定块112用于配合固定所述牙科种植手机；所述第一固定块111和所述第二固定块112的内表面与牙科种植手机的外表曲面完全贴合。可以理解的是，所述第一固定块111和第二固定块112由于特殊的外观结构，使用传统加工工艺很难加工出符合需求的结构，因此，优选地，可以使用3D打印技术快速精确地成型。此外，3D打印材料可选择PA(尼龙粉末)，PA是强度非常高的一种工程材料，粉末粒径小，制作模型精度高，且具有良好的耐热性。用PA打印出的结构不易变形、且易于消毒处理。如果要求的强度、刚度更高可以选择金属材料(铝合金、钛合金)打印。需要说明的是，由于牙科种植手机的外表面经过加工打磨一般比较光滑高亮、反射度高，直接使用3D扫描仪扫描种植手机的外表面可能会出现数据丢失等异常问题。因此优选地可以采用如下方法确定固定结构11内表面形状：a、用医用硅橡胶包裹住要采样的牙科种植手机外表面，捏紧不要留空隙。b、等硅橡胶变硬后用刀沿着中轴线剖开，然后将取模得到的内表面通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机器人种牙手术中的末端夹持装置，其特征在于，包括：固定结构和立体框架；所述固定结构的内表面与待夹持的牙科种植手机的外表曲面完全贴合，用于固定所述牙科种植手机；所述立体框架的一端与所述固定结构连接，另一端与机器人机械臂末端连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于机器人种牙手术中的末端夹持装置，其特征在于，包括：固定结构和立体框架；所述固定结构的内表面与待夹持的牙科种植手机的外表曲面完全贴合，用于固定所述牙科种植手机；所述立体框架的一端与所述固定结构连接，另一端与机器人机械臂末端连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定结构包括第一固定块和第二固定块；所述第一固定块和所述第二固定块用于配合固定所述牙科种植手机；所述第一固定块和所述第二固定块的内表面与牙科种植手机的外表曲面完全贴合。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立体框架包括：凹槽结构、连接梁、支撑梁、法兰盘以及标记点坐标系平面结构；所述连接梁用于连接所述凹槽结构和所述法兰盘；所述支撑梁用于支撑所述标记点坐标系平面结构且与所述法兰盘连接；所述凹槽结构用于与所述固定结构连接，所述法兰盘用于与所述机器人机械臂末端连接。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述凹槽结构与所述固定结构相匹配，所述固定结构内嵌固定在所述凹槽结构内。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述固定结构通过卡接的方式内嵌固定在所述凹槽结构内。6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述固定结构上设置第一螺纹孔，所述凹槽结构上设置有与所述第一螺纹孔匹配的第二螺纹孔；通过紧定螺钉穿过所述第二螺纹孔和所述第一螺纹孔将所述固定结构内嵌固定在所述凹槽结构内。7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利峰，白石柱，沈晨，刘洪澎，
申请(专利权)人：雅客智慧北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11