手术机器人系统及校验方法技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种手术机器人系统及校验方法。上位机通过校验体的CBCT图像对CBCT机进行成像精度校验，并保存成像精度校验结果；响应于车针注册请求，读取成像精度校验结果，在成像精度校验结果指示成像精度符合成像精度要求的情况下，根据第一定位球和第二定位球的跟踪定位结果进行车针注册，并保存车针注册结果；在当前车针点击至标定锥窝的情况下，获取标定锥窝在钛球坐标系的第一位置向量，并根据第一位置向量和车针注册结果，确定标定锥窝在当前车针坐标系的第二位置向量，当前车针坐标系的坐标原点为当前车针的末端点；基于第二位置向量，确定标定锥窝的球心与车针的坐标系的原点之间的目标距离。的坐标系的原点之间的目标距离。的坐标系的原点之间的目标距离。

【技术实现步骤摘要】
手术机器人系统及校验方法


[0001]本专利技术涉及手术机器人
，具体涉及一种手术机器人系统及校验方法。

技术介绍

[0002]目前，在患者口腔中种植牙齿时，通常使用手术机器人系统进行牙齿种植，从而避免人工参与。手术机器人系统包括机械臂、种植手机、红外成像设备等器件。在通过手术机器人进行牙齿种植时，需要对手术机器人系统的精度进行校验，但相关技术中，只是对种植手机的精度进行校验，难以校验手术机器人系统的精度。因此，亟需一种可以校验手术机器人系统的方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供了一种手术机器人系统及校验方法，以解决相关技术中难以校验手术机器人系统的精度的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种手术机器人系统，包括上位机、红外成像设备、用于控制机械臂的下位机、机械臂；所述机械臂末端用于固定安装种植手机，所述种植手机末端固定安装车针或车针注册定位器，所述车针注册定位器上设置有第一定位球，且所述种植手机上固定安装有机械臂定位器，所述机械臂定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术机器人系统，其特征在于，包括上位机、红外成像设备、用于控制机械臂的下位机、机械臂；所述机械臂末端用于固定安装种植手机，所述种植手机末端固定安装车针或车针注册定位器，所述车针注册定位器上设置有第一定位球，且所述种植手机上固定安装有机械臂定位器，所述机械臂定位器上设置有第二定位球；所述红外成像设备用于对所述第一定位球、所述第二定位球和第三定位球进行跟踪定位，所述第三定位球设置在患者佩戴的口腔定位器上，所述口腔定位器上还设置有标定锥窝以及钛球；所述上位机通过校验体的CBCT图像对CBCT机进行成像精度校验，并保存成像精度校验结果；响应于车针注册请求，读取所述成像精度校验结果，在所述成像精度校验结果指示成像精度符合成像精度要求的情况下，根据所述第一定位球和所述第二定位球的跟踪定位结果进行车针注册，并保存车针注册结果；在当前车针点击至所述标定锥窝的情况下，获取所述标定锥窝在钛球坐标系的第一位置向量，并根据所述第一位置向量和所述车针注册结果，确定所述标定锥窝在当前车针坐标系的第二位置向量，所述当前车针坐标系的坐标原点为当前车针的末端点，所述第一位置向量通过第三定位球的跟踪结果确定；基于所述第二位置向量，确定所述标定锥窝的球心与所述当前车针坐标系的原点之间的目标距离；若所述目标距离小于或等于距离阈值，则确定所述手术机器人系统的精度满足要求；若所述目标距离大于所述距离阈值，则确定所述手术机器人系统的精度不满足要求。2.根据权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，所述根据第一定位球和第二定位球的跟踪定位结果，进行车针注册包括：确定所述车针注册定位器在所述在机械臂定位坐标系中的目标旋转轴方向以及目标旋转原点；根据所述第一位置向量和所述车针注册结果，确定所述标定锥窝在当前车针坐标系的第二位置向量，包括：根据所述目标旋转轴方向和所述目标旋转原点确定第一转换矩阵、从所述红外成像设备读取所述第二转换矩阵和第三转换矩阵，读取预存的第四转换矩阵，其中，所述第一转换矩阵为所述当前车针坐标系至所述机械臂定位器的坐标系转换矩阵，所述第二转换矩阵为所述红外成像设备的坐标系至所述机械臂定位器的坐标系的转换矩阵，所述第三转换矩阵为所述红外成像设备的坐标系至所述口腔定位器的坐标系的转换矩阵，所述第四转换矩阵为所述口腔定位器的坐标系至钛球的坐标系的转换矩阵；基于所述第一位置向量、所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述第三转换矩阵以及所述第四转换矩阵，确定所述标定锥窝的球心在所述当前车针坐标系下的第二位置向量。3.根据权利要求2所述的手术机器人系统，其特征在于，所述第一位置向量为第一位置矩阵，所述第一转换矩阵为第一旋转位移矩阵，所述第二转换矩阵为第二旋转位移矩阵，所述第三转换矩阵为第三旋转位移矩阵，所述第四转换矩阵为第四旋转位移矩阵；所述基于所述第一位置向量、所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述第三转换矩阵以及所述第四转换矩阵，确定所述标定锥窝的球心在所述车针的坐标系下的第二位置向量，包括：确定所述第三旋转位移矩阵的逆矩阵，得到目标逆矩阵；确定所述第一旋转位移矩阵、所述第二旋转位移矩阵、所述目标逆矩阵、所述第四旋转
位移矩阵以及所述第一位置矩阵的乘积，将所述乘积作为所述第二位置向量。4.根据权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，所述通过校验体的CBCT图像对CBCT机进行成像精度校验，包括：获取校验体的CT扫描图像，其中，所述校验体包括柱状的本体以及多个识别件，多个所述识别件设置在所述本体的外壁上，且多个所述识别件在所述本体的中轴线所在的平面上的投影不重合；在所述CT图像所在的图像坐标系中确定多个拟合识别件的第一位置，其中，每个所述拟合识别件为一个所述识别件在所述CT扫描图像中的识别图像；基于多个所述第一位置，确定第一目标序列，以及基于所述识别件在所述校验体中所在的目标坐标系中的第二位置，确定第二目标序列；基于所述第一目标序列以及所述第二目标序列，确定多个所述第一位置与多个所述第二位置在目标坐标系下的位置偏差，所述目标坐标系为所述图像坐标系或所述参考坐标系；若所述位置偏差小于偏差阈值，则确定所述CT机的精度满足精度要求；若所述位置偏差大于或等于偏差阈值，则确定所述CT机的精度不满足精度要求。5.根据权利要求4所述的手术机器人系统，其特征在于，多个所述识别件包括一个第一识别件和多个第二识别件，多个所述第二识别件沿成螺旋状设置在所述本体的外壁上，所述第一识别件与所述第二识别件的材质不同，且所述第一识别件靠近所述本体的第一端面，所述第二识别件远离所述本体的第二端面，所述第一端面与所述第二端面相对；所述基于所述第一目标序列以及所述第二目标序列，确定多个所述第一位置与多个所述第二位置在目标坐标系下的位置偏差，包括：确定所述第一目标序列中第一个元素对应的灰度值与第二个元素对应的灰度值是否相同；若所述第一个元素对应的灰度值与所述第二个元素对应的灰度值不同，则确定所述第一目标序列与所述第二目标序列排序方式相同；基于排序方式相同的所述第一目标序列以及所述第二目标序列，确定所述图像坐标系与所述参考坐标系之间的转换关系；基于所述第一目标序列、所述第二目标序列以及所述转换关系，确定所述位置偏差。6.根据权利要求2所述的手术机器人系统，其特征在于，所述车针注册定位器包括定位轴、安装座以及至少四个所述第一定位球；所述定位轴的两端分别连接有第一连接件以及第二连接件，所述第一连接件与所述第二连接件结构相同，所述第一连接件或所述第二连接件用于与所述种植手机连接，所述安装座包括主体以及至少四个连接臂，至少四个所述连接臂沿所述主体的周向与所述主体连接，每个所述连接臂远离所述主体的一端连接有一个所述第一定位球，所述第一定位球位于所述主体的同一侧；所述根据第一定位球和第二定位球的跟踪定位结果，确定所述车针注册定位器在所述在机械臂定位坐标系中的目标旋转轴方向以及目标旋转原点，包括：在所述车针注册定位器通过所述第一连接件或所述第二连接件安装在所述种植手机上时，按照所述第一定位球和所述第二定位球的跟踪定位结果，获取所述车针注册定位器在旋转时，所述车针注册定位器在所述机械臂定位器坐标系下的多个旋转位移矩阵以及多
个旋转原点；基于多个所述旋转位移矩阵确定多个旋转角度，多个所述旋转角度的大小不同；获取多个所述目标旋转角度，其中，获取多个所述目标旋转角度包括：步骤一：从多个所述旋转角度中选取一个旋转角度作为第一角度，将所述第一角度添加到目标旋转角度集合中；步骤二：将所述第一角度与角度阈值之和作为第二角度；步骤三：若多个所述旋转角度中包括所述第二角度，则将所述第二角度添加到所述目标旋转角度集合中，并将所述第二角度更新为所述第一角度，进入步骤二；步骤四：若多个所述旋转角度中不包括所述第二角度，且所述第二角度小于多个所述旋转角度中的最大值，则将所述第二角度更新为所述第一角度，并进入步骤二，若所述第二角度大于多个所述旋转角度中的最大值，则停止执行；基于所述目标旋转角度集合中的多个所述目标旋转角度，确定与多个所述目标旋转角度分别对应的多个目标旋转位移矩阵，每个所述目标旋转位移矩阵包括一个旋转向量；拟合多个所述旋转向量，得到目标向量，所述目标向量所在的方向为所述目标旋转方向；确定多个所述旋转原点的坐标的平均值，将所述平均值所对应的坐标作为所述目标旋转原点。7.根据权利要求6所述的手术机器人系统，其特征在于，获取所述车针注册定位器在旋转时，所述车针注册定位器在所述机械臂定位器的坐标系下的多个旋转位移矩阵，包括：获取所述车针注册定位器在旋转时，所述车针注册定位器以及所述机械臂定位器在所述红外成像设...

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