口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统及控制方法。该口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统包括：口腔医疗影像机器人机构，其包括：机械臂以及感光影像机；电源组件，其包括：高压电源和电压控制器；传感器组，其包括：力传感器、位移传感器、加速度传感器和磁电传感器；中央处理单元，其输入端与所述传感器组连接；以及执行器组，包括：电流控制器、机构控制器和距离控制器，所述电流控制器和距离控制器均与感光影像机连接，所述机构控制器与机械臂的各关节连接。该口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统及控制方法能够实现口腔拍片的患牙位置自动跟踪，辅助临床医生和技师精确操作。

Multisensor information fusion control system and control method of dental image robot

【技术实现步骤摘要】
口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统及控制方法
本专利技术是关于医疗机器人领域，特别是关于一种口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统及控制方法。
技术介绍
由于目前口腔疾病发生率高，患者的数量激增，临床面临的巨大挑战。探索促进高质量、高稳定性影像的有效方法，是临床的迫切需要。而在口腔医疗机器人领域，我国尚处于起步阶段，只有少数医疗与研究机构在进行口腔机器人开发的尝试工作。而多传感信息融合技术是通过多类同构或异构传感器进行综合，获得比单一传感器更多的信息，形成比单一信源更可靠、更完全的融合信息。它突破单一传感器信息表达的局限性，避免单一传感器的信息盲区，提高了多源信息处理结果的质量，有利于对事物的判断和决策。在这里，传感器的概念是广义的，是指与环境匹配的各种信息获取系统。信息融合是对来自单个或多个不同平台传感器的信息进行相关和综合，以获得更精确的目标信息和身份估计的处理过程。但在多传感器信息融合中，各传感器提供的信息都具有一定的不确定性，因此对这些信息的融合过程是一个不确定信息的推理和决策过程，不能实现口腔环境参数的全面、准确、可靠检测及拍片轨迹参数的设定，难以实现自动摆位以及精准定位，不利于辅助临床医生和技师进行精确操作。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单合理的口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统及控制方法，其能够实现口腔拍片的患牙位置自动跟踪，辅助临床医生和技师精确操作。为实现上述目的，本专利技术提供了一种口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统，包括：口腔医疗影像机器人机构，其包括：机械臂以及感光影像机，该机械臂的首端设有激光跟踪仪，所述感光影像机设置在机械臂的末端；电源组件，其包括：高压电源和与其连接的电压控制器，所述高压电源与机械臂的末端连接；传感器组，其包括：力传感器、位移传感器、加速度传感器和磁电传感器；中央处理单元，其输入端与所述传感器组连接；以及执行器组，其与所述中央处理单元的输出端连接，该执行器组包括：电流控制器、机构控制器和距离控制器，所述电流控制器和距离控制器均与感光影像机连接，所述机构控制器与机械臂的各关节连接。在一优选的实施方式中，机械臂具有六自由度，包括：底关节、大臂、中臂、小臂以及末端关节，所述大臂的一端与底关节连接，另一端通过第一关节与中臂的一端连接；所述小臂一端通过第二关节与中臂的另一端连接，另一端连接有末端关节。在一优选的实施方式中，传感器组与感光影像机固定连接；所述高压电源与机械臂的末端关节连接。在一优选的实施方式中，该口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统还包括：修正系统，其包括：比较器和微电流传感器，所述比较器与中央处理单元连接，所述微电流传感器分别与比较器和口腔医疗影像机器人机构连接。本专利技术还提供了一种口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统的控制方法，包括如下步骤：步骤一，设定患牙位置以及感光影像机焦距，并输入预期的影像清晰度MTF值；步骤二，通过力传感器、位移传感器、加速度传感器和电磁式传感器分别获取口腔医疗环境参数信号；步骤三，将口腔医疗环境参数信号输入中央处理单元，由中央处理单元向比较器输出影像电流的设定输出值，并匹配出反映影像参数的控制电信号，从而控制电压控制器、电流控制器、机构控制器和距离控制器来控制口腔医疗影像机器人机构拍片。在一优选的实施方式中，中央处理单元采用模糊神经网络算法的融合系统，其融合过程包括：数据级融合、特征级融合、决策级融合。在一优选的实施方式中，该控制方法还包括：影像电流修正步骤，其具体包括：通过微电流传感器检测出口腔医疗影像机器人机构实时的运动电流值，并将反馈信号反馈到比较器中与影像电流的设定输出值进行比较；再根据比较器的比较状况，通过电压控制器、电流控制器、机构控制器、距离控制器对口腔医疗影像机器人机构的拍片参数微调，直到比较器得到等于影像电流的设定输出值的反馈信号为止。与现有技术相比，根据本专利技术的口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统及控制方法具有如下有益效果：该口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统及控制方法通过多传感器实现口腔环境参数的全面、准确、可靠检测及拍片轨迹参数的设定，进而实现感光影像机的自动摆位以及精准定位，实现口腔拍片的患牙位置自动跟踪，以辅助临床医生和技师精确操作，实现口腔医疗行为标准化。附图说明图1是根据本专利技术一实施方式的口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统的结构框图。图2是根据本专利技术一实施方式的口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统的机械臂结构示意图。图3是根据本专利技术一实施方式的口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统的控制框图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。如图1所示，根据本专利技术优选实施例的口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统的具体结构包括：口腔医疗影像机器人机构、电源组件、传感器组、中央处理单元9、执行器组和修正系统。其中，传感器组用于全面、准确、可靠的检测口腔医疗环境参数，这些口腔医疗环境参数信号输入给中央处理单元9，中央处理单元9再通过执行器组控制口腔医疗影像机器人机构的拍片轨迹从而实现感光影像机的自动摆位以及精准定位，实现口腔拍片的患牙位置自动跟踪，以辅助临床医生和技师精确操作。具体来讲，口腔医疗影像机器人机构包括：机械臂以及感光影像机23，机械臂的首端设有激光跟踪仪，用于机械臂基坐标系的标定，以减少初始位置误差。感光影像机23设置在机械臂的末端，其初始位置以激光仪标定位置为准，运动方式是跟随机械臂运动。优选的，如图2所示，机械臂具有六自由度，包括：底关节18、大臂19、中臂20、小臂21以及末端关节22。其中，大臂19的一端与底关节18连接，另一端通过第一关节与中臂20的一端连接。小臂21一端通过第二关节与中臂20的另一端连接，另一端连接有末端关节22。电源组件包括：高压电源17和与其连接的电压控制器12，高压电源17与机械臂的末端关节22连接。传感器组包括：力传感器1、位移传感器2、加速度传感器3和磁电传感器4，力传感器用于检测触碰到人脸部反馈的力信号；位移传感器用于检测反映人脸部距离的位移信号；加速度传感器用于检测反映机械臂运动过程中所产生振动的加速度信号；用于拍片的感光板安装有磁感线圈，磁电传感器用于检测反映口腔内部感光板磁感线圈位置的电磁信号，以实施追踪患牙位置，最终实现口腔机器人的精准控制。优选的，传感器组与感光影像机23固定连接。中央处理单元9的输入端与传感器组连接，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统，其特征在于，包括：/n口腔医疗影像机器人机构，其包括：机械臂以及感光影像机，该机械臂的首端设有激光跟踪仪，所述感光影像机设置在机械臂的末端；/n电源组件，其包括：高压电源和与其连接的电压控制器，所述高压电源与机械臂的末端连接；/n传感器组，其包括：力传感器、位移传感器、加速度传感器和磁电传感器；/n中央处理单元，其输入端与所述传感器组连接；以及/n执行器组，其与所述中央处理单元的输出端连接，该执行器组包括：电流控制器、机构控制器和距离控制器，所述电流控制器和距离控制器均与感光影像机连接，所述机构控制器与机械臂的各关节连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统，其特征在于，包括：
口腔医疗影像机器人机构，其包括：机械臂以及感光影像机，该机械臂的首端设有激光跟踪仪，所述感光影像机设置在机械臂的末端；
电源组件，其包括：高压电源和与其连接的电压控制器，所述高压电源与机械臂的末端连接；
传感器组，其包括：力传感器、位移传感器、加速度传感器和磁电传感器；
中央处理单元，其输入端与所述传感器组连接；以及
执行器组，其与所述中央处理单元的输出端连接，该执行器组包括：电流控制器、机构控制器和距离控制器，所述电流控制器和距离控制器均与感光影像机连接，所述机构控制器与机械臂的各关节连接。


2.如权利要求1所述的口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统，其特征在于，所述机械臂具有六自由度，包括：底关节、大臂、中臂、小臂以及末端关节，所述大臂的一端与底关节连接，另一端通过第一关节与中臂的一端连接；所述小臂一端通过第二关节与中臂的另一端连接，另一端连接有末端关节。


3.如权利要求2所述的口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统，其特征在于，所述传感器组与感光影像机固定连接；所述高压电源与机械臂的末端关节连接。


4.如权利要求1所述的口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统，其特征在于，该口腔医疗影像机器人多传感信息融合控制系统还包括：修正系统，其包括：比较器和微电流传感器，所述比较器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王懿，程强，徐文祥，杨杰，张娜，常青，刘穹，杨卉馨，冯晋，
申请(专利权)人：中国人民解放军总医院，
类型：发明
国别省市：北京;11