一种机械臂的控制方法、装置、手术机器人及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供的机械臂的控制方法、装置、手术机器人及存储介质，属于生物医疗技术领域。本发明专利技术通过在车针与备窝位置之间的距离较远时协同医护人员外力操作控制机械臂将车针高效地移动到备窝位置附近，在距离较近时协同医护人员外力操作控制机械臂将车针的姿态进行调整，在钻孔备窝时协同医护人员外力操作控制机械臂将车针沿备窝位置的规划轴向进行钻孔备窝，从而使得机械臂可以协同医护人员准确地完成种植体窝洞制备过程，提高了种植手术的效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种机械臂的控制方法、装置、手术机器人及存储介质


[0001]本专利技术属于生物医疗
，特别涉及一种机械臂的控制方法、装置、手术机器人及存储介质。

技术介绍

[0002]种植牙手术是一种利用种植设备，在患者缺牙的口腔颌骨上，将种植体拧入在颌骨上规的即种植窝洞的手术，而随着手术机器人的发展，将手术机器人应用到种植窝洞的手术中也是大势所趋。
[0003]但是由于手术机器人的各个关节之间互相干涉，因为无法自主完成种植手术的所有环节，某些环节仍然需要医护人员完成，这就延长了种植手术的时长，降低了种植手术的效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供的一种机械臂的控制方法、装置、手术机器人及存储介质。
[0005]本专利技术一些实施方式提供一种机械臂的控制方法，应用于所述机械臂的控制器，所述方法包括：通过位置检测设备获取所述机械臂所携带车针与种植体的备窝位置之间的距离，并通过压力传感器获取所述机械臂受到的压力值；在所述距离大于第一距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第一运动速度向所述备窝位置移动，其中，所述第一运动速度与所述距离和所述压力值呈正相关关系，且小于或等于第一速度阈值，所述第一运动速度的角速度分量允许所述车针在所述机械臂可动范围内进行姿态调整；在所述距离小于或等于所述第一距离阈值且大于第二距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第二运动速度向所述备窝位置进行移动，其中，所述第二运动速度与所述距离和所述压力值呈正相关关系，且所述第二运动速度的角速度分量小于所述第一运动速度的角速度分量，以限制所述车针在本阶段运动过程中处于预设限制区域内；在所述距离小于所述第二距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第三运动速度沿备窝位置的规划轴向进行钻孔备窝，所述第三运动速度与所述距离和垂直压力值呈正相关关系，所述垂直压力值为所述压力值在所述车针转动轴方向的压力值分量。
[0006]可选地，所述通过位置检测设备获取所述机械臂所携带车针与种植体的备窝位置之间的距离，包括：通过位置检测设备获取口腔标记设备在所述位置检测设备坐标系下的标记位置信息以表征所述车针位置信息；以及利用预先标定的坐标系转换关系以及预先获取的口腔标记设备与所述备窝位置之间的位置转换关系，计算出所述备窝位置在所述机械臂基座坐标系下的备窝位置信息；基于所述备窝位置信息与所述车针在所述机械臂基座坐标系下的车针位置信息，
计算出所述距离以及角度偏差。
[0007]可选地，在所述控制所述机械臂将所述车针以第一运动速度向所述备窝位置移动之前，所述方法还包括：在所述距离大于或等于第三距离阈值时，将第一预设线速度作为第一线速度，或，在所述距离小于第三距离阈值时，将所述距离换算为第一线速度，其中所述第三距离阈值大于所述第一距离阈值；以及，在所述角度偏差大于或等于第一角度偏差阈值时，将第一预设角速度作为第一角速度，或，在所述角度偏差小于第一角度偏差阈值时，将所述角度偏差换算为第一角速度；以及，基于预设的第一速度转换参数将所述压力值换算为第一附加速度；将所述第一线速度、所述第一角速度和所述第一附加速度进行结合，得到所述第一运动速度。
[0008]可选地，在所述控制所述机械臂将所述车针以第二运动速度向所述备窝位置进行移动之前，所述方法还包括：在所述距离大于第四距离阈值时，将所述距离换算为第二线速度，或，在所述距离小于或等于第四距离阈值时，将第二预设线速度作为第二线速度，其中，所述第四距离阈值大于所述第二距离阈值且小于所述第一距离阈值；以及，在所述角度偏差小于第二角度偏差阈值时，将所述第二预设角度作为第二角速度，或，在所述角度偏差大于或等于第二角度偏差阈值时，将所述角度偏差换算为第二角速度；以及，基于第二速度转换参数将所述压力值换算为第二附加速度，所述第二速度转换参数与所述距离相关；将所述第二线速度、所述第二角速度和所述第二附加速度进行结合，得到第二运动速度，以基于所述第二运动速度控制所述机械臂将所述车针向所述备窝位置进行移动。
[0009]可选地，在所述控制所述机械臂将所述车针以第三运动速度沿备窝位置的规划轴向进行钻孔备窝之前，所述方法还包括：在所述距离大于第五距离阈值时，将所述距离换算为第三线速度，或，在所述距离小于或等于第五距离阈值时，将第三预设线速度作为第三线速度，其中，所述第五距离阈值小于所述第二距离阈值；以及，在所述角度偏差小于第三角度偏差阈值时，将所述第三预设角度作为第三角速度，或，在所述角度偏差大于或等于第三角度偏差时，将所述角度偏差换算为第三角速度；以及，基于预设的第三速度转换参数对所述压力值在所述车针垂直于所述备窝位置方向的分力换算为第三附加速度；将所述第三线速度、所述第三角速度和所述第三附加速度进行结合，得到第三运动速度，以基于所述第三运动速度控制所述机械臂将所述车针向所述备窝位置进行移动。
[0010]可选地，所述在所述距离大于第一距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第一运动速度向所述备窝位置移动，包括：在所述距离小于或等于所述第一距离阈值且大于第二距离阈值，且所述距离在所
述车针垂直于所述种植体方向的第一垂直距离小于第一垂直距离阈值，且所述距离在所述车针平行于所述种植体方向的第一平行距离小于第一平行距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第一运动速度向所述备窝位置移动。
[0011]可选地，所述在所述距离小于所述第二距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第三运动速度沿备窝位置的规划轴向进行钻孔备窝，包括：在所述距离小于或等于所述第二距离阈值，且所述距离在所述车针垂直于所述备窝位置方向的第二垂直距离小于第二垂直距离阈值，且所述距离在所述车针平行于所述备窝位置方向的第二平行距离小于第二平行距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第三运动速度沿备窝位置的规划轴向进行钻孔备窝，其中，所述第二垂直距离阈值小于所述第一垂直距离阈值，所述第二平行距离阈值小于所述第一平行距离阈值。
[0012]可选地，所述位置检测设备包括：红外摄像头，所述口腔标记设备包括：设置在口腔外部的第一红外反光部件、设置在机械臂末端的第二红外反光部件；所述通过位置检测设备获取口腔标记设备在所述位置检测设备坐标系下的标记位置信息以表征所述车针位置信息，包括：所述通过位置检测设备获取口腔标记设备在所述位置检测设备坐标系下的标记位置信息以表征所述车针位置信息。
[0013]可选地，在所述通过位置检测设备获取口腔标记设备在所述位置检测设备坐标系下的标记位置信息以表征所述车针位置信息之后，所述方法还包括：根据预设的高度对所述备窝位置的高度值进行调整。
[0014]本专利技术一些实施例提供一种机械臂的控制装置，应用于所述机械臂的控制器，所述装置包括：位置检测模块，被配置为通过位置检测设备获取所述机械臂所携带车针与种植体的备窝位置之间的距离，并通过压力传感器获取所述机械臂受到的压力值；控制模块，被配置为在所述距离大于第一距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第一运动速度向所述备窝位置移动，其中，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂的控制方法，其特征在于，应用于所述机械臂的控制器，所述方法包括：通过位置检测设备获取所述机械臂所携带车针与种植体的备窝位置之间的距离，并通过压力传感器获取所述机械臂受到的压力值；在所述距离大于第一距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第一运动速度向所述备窝位置移动，其中，所述第一运动速度与所述距离和所述压力值呈正相关关系，且小于或等于第一速度阈值，所述第一运动速度的角速度分量允许所述车针在所述机械臂可动范围内进行姿态调整；在所述距离小于或等于所述第一距离阈值且大于第二距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第二运动速度向所述备窝位置进行移动，其中，所述第二运动速度与所述距离和所述压力值呈正相关关系，且所述第二运动速度的角速度分量小于所述第一运动速度的角速度分量，以限制所述车针在本阶段运动过程中处于预设限制区域内；在所述距离小于所述第二距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第三运动速度沿备窝位置的规划轴向进行钻孔备窝，所述第三运动速度与所述距离和垂直压力值呈正相关关系，所述垂直压力值为所述压力值在所述车针转动轴方向的压力值分量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过位置检测设备获取所述机械臂所携带车针与种植体的备窝位置之间的距离，包括：通过位置检测设备获取口腔标记设备在所述位置检测设备坐标系下的标记位置信息以表征所述车针位置信息；以及利用预先标定的坐标系转换关系以及预先获取的口腔标记设备与所述备窝位置之间的位置转换关系，计算出所述备窝位置在所述机械臂基座坐标系下的备窝位置信息；基于所述备窝位置信息与所述车针在所述机械臂基座坐标系下的车针位置信息，计算出所述距离以及角度偏差。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述控制所述机械臂将所述车针以第一运动速度向所述备窝位置移动之前，所述方法还包括：在所述距离大于或等于第三距离阈值时，将第一预设线速度作为第一线速度，或，在所述距离小于第三距离阈值时，将所述距离换算为第一线速度，其中所述第三距离阈值大于所述第一距离阈值；以及，在所述角度偏差大于或等于第一角度偏差阈值时，将第一预设角速度作为第一角速度，或，在所述角度偏差小于第一角度偏差阈值时，将所述角度偏差换算为第一角速度；以及，基于预设的第一速度转换参数将所述压力值换算为第一附加速度；将所述第一线速度、所述第一角速度和所述第一附加速度进行结合，得到所述第一运动速度。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述控制所述机械臂将所述车针以第二运动速度向所述备窝位置进行移动之前，所述方法还包括：在所述距离大于第四距离阈值时，将所述距离换算为第二线速度，或，在所述距离小于或等于第四距离阈值时，将第二预设线速度作为第二线速度，其中，所述第四距离阈值大于所述第二距离阈值且小于所述第一距离阈值；以及，在所述角度偏差小于第二角度偏差阈值时，将所述第二预设角度作为第二角速
度，或，在所述角度偏差大于或等于第二角度偏差阈值时，将所述角度偏差换算为第二角速度；以及，基于第二速度转换参数将所述压力值换算为第二附加速度，所述第二速度转换参数与所述距离相关；将所述第二线速度、所述第二角速度和所述第二附加速度进行结合，得到第二运动速度，以基于所述第二运动速度控制所述机械臂将所述车针向所述备窝位置进行移动。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述控制所述机械臂将所述车针以第三运动速度沿备窝位置的规划轴向进行钻孔备窝之前，所述方法还包括：在所述距离大于第五距离阈值时，将所述距离换算为第三线速度，或，在所述距离小于或等于第五距离阈值时，将第三预设线速度作为第三线速度，其中，所述第五距离阈值小于所述第二距离阈值；以及，在所述角度偏差小于第三角度偏差阈值时，将所述第三预设角度作为第三角速度，或，在所述角度偏差大于或等于第三角度偏差时，将所述角度偏差换算为第三角速度；以及，基于预设的第三速度转换参数对所述压力值在所述车针垂直于所述备窝位置方向的分力换算为第三附加速度；将所述第三线速度、所述第三角速度和所述第三附加速度进行结合，得到第三运动速度，以基于所述第三运动速度控制所述机械臂将所述车针向所述备窝位置进行移动。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述距离大于第一距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第一运动速度向所述备窝位置移动，包括：在所述距离小于或等于所述第一距离阈值且大于第二距离阈值，且所述距离在所述车针垂直于所述种植体方向的第一垂直距离小于第一垂直距离阈值，且所述距离在所述车针平行于所述种植体方向的第一平行距离小于第一平行距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第一运动速度向所述备窝位置移动。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述距离小于所述第二距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第三运动速度沿备窝位置的规划轴向进行钻孔备窝，包括：在所述距离小于或等于所述第二距离阈值，且所述距离在所述车针垂直于所述备窝位置方向的第二垂直距离小于第二垂直距离阈值，且所述距离在所述车针平行于所述备窝位置方向的第二平行距离小于第二平行距离阈值的情况下，控制所述机械臂将所述车针以第三运动速度沿备窝位置的规划轴向进行钻孔备窝，其中，所述第二垂直距离阈值小于所述第一垂直距离阈值，所述第二平行距离阈值小于所述第一平行距离阈值。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述位置检测设备包括：红外摄像头，所述口腔标记设备包括：设置在口腔外部的第一红外反光部件、设置在机械臂末端的第二红外反光部件；所述通过位置检测设备获取口腔标记设备在所述位置检测设备坐标系下的标记位置信息以表征所述车针位置信息，包括：所述通过位置检测设备获取口腔标记设备在所述位置检测设备坐标系下的标记位置信息以表征所述车针位置信息。9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述通过位置检测设备获取口腔标记设
备在所述位置检测设备坐标系下的标记位置信息以表征所述车针位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迎智，杨猛，张二虎，
申请(专利权)人：极限人工智能有限公司，
类型：发明
国别省市：