一种骨磨削动态安全控制系统及设备、介质技术方案

本申请公开了一种骨磨削动态安全控制系统及设备、介质，用以解决现有的骨组织磨削手术通过人工操作进行磨削，效率不高，手术时间过长，无法保证磨削精度的问题问题。该系统包括：路径规划模块，用于根据磨削部位的三维图像，确定待去除的骨组织，规划磨削路径；运动控制模块，用于接收路径规划模块发送的磨削路径，并控制末端执行器按照磨削路径进行磨削；传感器模块，用于检测磨削过程中的操作信息；控制软件模块，用于获取传感器模块检测到的操作信息，并根据操作信息对磨削过程进行调整。能够在磨削环境值偏离预设值时，及时对末端执行器进行调整，形成了对磨削过程动态控制的闭环，保证了磨削的精确性，有效提高了磨削过程的安全可靠性。的安全可靠性。的安全可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种骨磨削动态安全控制系统及设备、介质


[0001]本申请涉及领域，尤其涉及一种骨磨削动态安全控制系统及设备、介质。

技术介绍

[0002]骨组织疾病近年已成为对人类危害较严重的疾病，给人们的工作和生活都带来了严重影响。磨削作为一种传统的精密加工方法，近年来被逐渐用于骨外科手术，骨组织磨削技术因其细腻、不锐利的加工特点而广泛应用于神经外科手术、脊柱外科手术、牙科等领域。
[0003]现有医疗手术中骨组织磨削方式主要有两种，一种是医生手持电动磨削钻头直接磨削需要去除的骨组织，这种方式的缺点是长时间手持磨钻磨削操作十分麻烦、费时费力，无法保证磨削精度，同时容易因医生疲劳导致骨组织损伤，增加了病人的危险系数；另一种是半自动式骨组织磨削系统辅助医生进行骨组织磨削，这种方法只能医生凭借经验控制磨削路径，导致骨组织磨削的效率不高，手术时间过长。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种骨磨削动态安全控制系统及设备、介质，用以解决现有的骨组织磨削手术通过人工操作进行磨削，效率不高，手术时间过长，无法保证磨削精度的问题。
[0005]本申请实施例提供的一种骨磨削动态安全控制系统，包括：
[0006]路径规划模块，用于根据磨削部位的三维图像，确定待去除的骨组织，规划磨削路径；运动控制模块，用于接收所述路径规划模块发送的磨削路径，并控制末端执行器按照所述磨削路径进行磨削；传感器模块，用于检测磨削过程中的操作信息，所述操作信息包括磨削过程中的力、温度、声音信息；控制软件模块，用于获取所述传感器模块检测到的操作信息，并根据所述操作信息对磨削过程进行调整。
[0007]在一个示例中，控制软件模块还包括：三维重建模块，用于计算磨削部位的二维图像中预设定点的坐标，并根据所述坐标的转换得到所述磨削部位的三维图像。
[0008]在一个示例中，控制软件模块还包括：磨削参数预设定模块，用于设定磨削过程的初始参数；所述初始参数包括所述末端执行器的转速、所述末端执行器的进给速度。
[0009]在一个示例中，传感器模块包括：力传感器，用于检测磨削过程中的三维力信息；声音传感器，用于检测磨削过程中的声音信息；温度传感器，用于检测磨削过程中的温度信息。
[0010]在一个示例中，系统还包括：图像采集模块，用于采集磨削过程的图像；显示模块，用于显示力传感器、声音传感器、温度传感器检测到的操作信息，还用于显示所述末端执行器的磨削过程。
[0011]在一个示例中，运动控制模块包括：位置调控模块，用于根据所述磨削路径，调控所述末端执行器的位置；速度调控模块，用于根据所述操作信息，调整所述末端执行器的进
给速度。
[0012]在一个示例中，骨组织的类型包括骨密质、骨松质；所述系统还包括：骨质识别模块，用于在磨削过程中，实时检测磨削部位骨组织的类型，并根据检测到的所述骨组织的类型变化，指示所述速度调控模块调整所述末端执行器的进给速度。
[0013]在一个示例中，系统还包括：定位模块，用于检测磨削过程中所述末端执行器的位置，并将所述末端执行器的位置与所述磨削路径进行对比，当误差大于预设值时，指示所述位置调控模块调整所述末端执行器的位置。
[0014]本申请实施例提供的一种骨磨削动态安全控制设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：根据磨削部位的三维图像，确定待去除的骨组织，规划磨削路径；接收磨削路径，并按照磨削路径进行磨削；检测磨削过程中的操作信息，操作信息包括磨削过程中的力、温度、声音信息；获取检测到的操作信息，并根据操作信息对磨削过程进行调整。
[0015]本申请实施例提供的一种骨磨削动态安全控制的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：根据磨削部位的三维图像，确定待去除的骨组织，规划磨削路径；接收磨削路径，并按照磨削路径进行磨削；检测磨削过程中的操作信息，操作信息包括磨削过程中的力、温度、声音信息；获取检测到的操作信息，并根据操作信息对磨削过程进行调整。
[0016]本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0017]通过路径规划模块根据骨组织的三维图像预先计算出磨削路径，规划出最科学的磨削路径，然后控制末端执行器按照预设的磨削途径进行磨削，同时利用传感器模块对模型过程进行实时监测，能够在磨削偏离路径时或者磨削环境值偏离预设值时，及时对末端执行器进行调整，形成了对磨削过程动态控制的闭环，保证了磨削的精确性，有效提高了磨削过程的安全可靠性。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0019]图1为本申请实施例提供的一种骨磨削动态安全控制系统结构示意图；
[0020]图2为本申请实施例提供的控制软件模块结构示意图；
[0021]图3为本申请实施例提供的一种骨磨削动态安全控制设备结构示意图。
具体实施方式
[0022]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0023]现有医疗手术中骨组织磨削方式主要有两种，一种是医生手持电动磨削钻头直接磨削需要去除的骨组织，这种方式的缺点是利用人工来长时间手持磨钻磨削，不仅操作十
分麻烦、费时费力，而且无法保证磨削精度，同时容易因医生疲劳导致骨组织损伤，增加了病人的危险系数，给手术过程带来一定的风险；另一种是半自动式骨组织磨削系统辅助医生进行骨组织磨削，这种方法由医生凭借经验来确定磨削路径，并控制磨钻沿着磨削路径进行磨削，导致骨组织磨削的效率不高，手术时间过长，同时也会因为医生经验的误差无法精确的找到完全正确的磨削路径，增加了磨削过程的风险。
[0024]本申请实施例通过路径规划模块根据骨组织的三维图像预先计算出磨削路径，规划出最科学的磨削路径，然后控制末端执行器按照预设的磨削途径进行磨削，同时利用传感器模块对模型过程进行实时监测，能够在磨削偏离路径时或者磨削环境值偏离预设值时，及时对末端执行器进行调整，形成了对磨削过程动态控制的闭环，保证了磨削的精确性，有效提高了磨削过程的安全可靠性。
[0025]图1为本申请实施例提供的骨磨削动态安全控制系统结构示意图，系统主要包括：路径规划模块110、运动控制模块120、传感器模块130、控制软件模块140、末端执行器150、图像采集模块160、显示模块170、骨质识别模块180、定位模块190。
[0026]其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种骨磨削动态安全控制系统，其特征在于，包括：路径规划模块，用于根据磨削部位的三维图像，确定待去除的骨组织，规划磨削路径；运动控制模块，用于接收所述路径规划模块发送的磨削路径，并控制末端执行器按照所述磨削路径进行磨削；传感器模块，用于检测磨削过程中的操作信息，所述操作信息包括磨削过程中的力、温度、声音信息；控制软件模块，用于获取所述传感器模块检测到的操作信息，并根据所述操作信息对磨削过程进行调整。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制软件模块还包括：三维重建模块，用于计算磨削部位的二维图像中预设定点的坐标，并根据所述坐标的转换得到所述磨削部位的三维图像。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制软件模块还包括：磨削参数预设定模块，用于设定磨削过程的初始参数；所述初始参数包括所述末端执行器的转速、所述末端执行器的进给速度。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器模块包括：力传感器，用于检测磨削过程中的三维力信息；声音传感器，用于检测磨削过程中的声音信息；温度传感器，用于检测磨削过程中的温度信息。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：图像采集模块，用于采集磨削过程的图像；显示模块，用于显示力传感器、声音传感器、温度传感器检测到的操作信息，还用于显示所述末端执行器的磨削过程。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运动控制模块包括：位置调控模块，用于根据所述磨削路径，调控所述末端执行器的位置；速度调控模块，用于根据所述操作信息，调整所述末端执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青，王豫，翁习生，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：