一种牙科手术机器人的控制方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术提出了一种牙科手术机器人的控制方法，包括以下步骤：控制机械臂夹持牙钻朝向靠近目标牙齿的方位移动；分别获取牙钻末端及目标牙齿在牙齿标记物坐标系下的坐标数据；根据所述坐标数据计算牙钻末端与目标牙齿之间的距离；当牙钻末端与目标牙齿之间的距离达到设定阈值时，控制机械臂停止运动。本发明专利技术通过NDI光学定位系统获取牙钻末端及目标牙齿在牙齿标记物坐标系下的坐标数据，从而计算牙钻末端与目标牙齿之间的距离，并根据距离控制机械臂的运动状态，一方面，方便精确地将牙钻末端导航至目标牙齿位置；另一方面，可以根据牙钻末端与目标牙齿之间的距离判断牙钻打磨的深度，从而使得牙科手术的操作更加简便，且精度更高。更高。更高。

【技术实现步骤摘要】
一种牙科手术机器人的控制方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及牙科手术器械控制
，尤其涉及一种牙科手术机器人的控制方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]随着经济的飞速发展，生活水平的不断提高，越来越多的人意识到口腔健康的重要性。在口腔疾病中，龋齿病发病率较高。修牙、补牙、换牙等病例大幅度增加，使得医护人员大幅度紧缺，同时牙科手术过程需要牙科医生在视野和操作区域都非常狭小的口腔内进行多种复杂精细的操作，这都需要牙科医生长时间的训练与积累。为了填补医疗资源的紧缺，牙科手术设备实现自动化显的尤为重要，自动化牙科手术设备使得牙科手术更加便捷精确，同时也减轻了医务人员工作负担。
[0003]传统手术的种植过程中，医生根据个人经验判断牙钻针尖位置与牙齿间的距离，医生需要通过固定深度的定深钻和导板才能限制牙钻打磨的最大深度，以避免打磨过程中触碰到神经管等重要的软组织。整个种植的过程复杂且受个人经验影响较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种牙科手术机器人的控制方法、系统及存储介质，解决了现有技术中牙齿种植过程复杂且受个人经验影响较大的问题。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种牙科手术机器人的控制方法，包括以下步骤：
[0007]控制机械臂夹持牙钻朝向靠近目标牙齿的方位移动；
[0008]分别获取牙钻末端及目标牙齿在牙齿标记物坐标系下的坐标数据；
[0009]根据所述坐标数据计算牙钻末端与目标牙齿之间的距离；
[0010]当牙钻末端与目标牙齿之间的距离达到设定阈值时，控制机械臂停止运动。
[0011]作为本专利技术优选的方案，分别获取牙钻末端及牙齿标记物在NDI坐标系下的坐标数据，根据该坐标数据计算牙钻末端在牙齿标记物坐标系下的坐标数据。
[0012]作为本专利技术优选的方案，所述机械臂的夹持端固定安装有第一支架，所述第一支架上安装有至少3个定位反光球；NDI光学定位系统通过获取第一支架上多个定位反光球的坐标数据，得到牙钻末端在NDI坐标系下的坐标数据。
[0013]作为本专利技术优选的方案，所述牙齿标记物包括第二支架以及安装在第二支架上的至少3个定位反光球，所述第二支架通过牙胶固定在牙齿上，且第二支架上的多个定位反光球位于口腔外部；NDI光学定位系统通过获取第二支架上多个定位反光球的坐标数据，得到牙齿标记物在NDI坐标系下的坐标数据。
[0014]作为本专利技术优选的方案，通过光学探针获取目标牙齿在NDI坐标系下的坐标数据，再根据目标牙齿及牙齿标记物在NDI坐标系下的坐标数据，计算目标牙齿在牙齿标记物坐标系下的坐标数据。
[0015]作为本专利技术优选的方案，所述光学探针上固定安装有第三支架，所述第三支架上安装有至少3个定位反光球；NDI光学定位系统通过获取第三支架上多个定位反光球的坐标数据，得到光学探针尖端在NDI坐标系下的坐标数据，通过移动光学探针使其尖端接触目标牙齿，即可获得目标牙齿在NDI坐标系下的坐标数据。
[0016]作为本专利技术优选的方案，所述机械臂由上位机控制，所述上位机与机械臂、NDI光学定位系统之间通过Modbus通信方式连接。
[0017]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种牙科手术机器人的控制系统，包括：
[0018]NDI光学定位系统，用于获取牙钻末端及牙齿标记物在NDI坐标系下的坐标数据；
[0019]光学探针，用于辅助获取目标牙齿在NDI坐标系下的坐标数据；
[0020]牙齿标记物，固定在牙齿上，用于辅助获取目标牙齿及牙钻末端在牙齿标记物坐标系下的坐标数据；
[0021]牙钻，用于对目标牙齿进行手术；
[0022]机械臂，用于夹持并移动牙钻至目标位置；
[0023]上位机，分别与NDI光学定位系统、机械臂连接，用于对NDI光学定位系统获取的坐标数据进行处理，计算牙钻末端与目标牙齿之间的距离；当距离达到设定阈值时，控制机械臂停止运动。
[0024]根据本专利技术的又一个方面，提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述控制方法的步骤。
[0025]有益效果
[0026]与现有技术相比较，本专利技术的有益效果在于：
[0027](1)本专利技术利用光学探针、牙齿标记物配合NDI光学定位系统，获取牙钻末端及目标牙齿在牙齿标记物坐标系下的坐标数据，从而计算牙钻末端与目标牙齿之间的距离，并根据距离控制机械臂的运动状态，一方面，方便精确地将牙钻末端导航至目标牙齿位置，提高了手术的精度；另一方面，可以根据牙钻末端与目标牙齿之间的距离判断牙钻打磨的深度，从而无需借助固定深度的定深钻和导板就能限制牙钻打磨的最大深度，使得牙科手术的操作更加简便，且精度更高；
[0028](2)本专利技术的上位机与机械臂、NDI光学定位系统之间通过Modbus通信方式连接，数据传输速率相较传统的TCP/IP通信方式更快，可以将牙钻打磨深度误差控制在1mm范围内，保证了手术的安全性。
附图说明
[0029]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，下面描述中的附图仅仅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。
[0030]图1为本专利技术一种牙科手术机器人的控制方法的流程示意图；
[0031]图2为本专利技术一种牙科手术机器人的控制系统的架构示意图；
[0032]图中：1、机械臂；2、牙钻；3、第一支架；4、NDI光学定位系统；5、第二支架；6、光学探针；7、第三支架；8、上位机。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]参照图1、2所示，本实施例提供了一种牙科手术机器人的控制方法，包括以下步骤：
[0035]控制机械臂1夹持牙钻2朝向靠近目标牙齿的方位移动；
[0036]分别获取牙钻2末端及目标牙齿在牙齿标记物坐标系M下的坐标数据；
[0037]根据所述坐标数据计算牙钻2末端与目标牙齿之间的距离；
[0038]当牙钻2末端与目标牙齿之间的距离达到设定阈值时，控制机械臂1停止运动。
[0039]作为本实施例优选的方案，分别获取牙钻2末端及牙齿标记物在NDI坐标系O下的坐标数据和根据该坐标数据计算牙钻2末端在牙齿标记物坐标系M下的坐标数据
[0040]作为本实施例优选的方案，所述机械臂1的夹持端固定安装有第一支架3，所述第一支架3上安装有4个非对称布置的定位反光球；NDI光学定位系统4通过获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种牙科手术机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：控制机械臂(1)夹持牙钻(2)朝向靠近目标牙齿的方位移动；分别获取牙钻(2)末端及目标牙齿在牙齿标记物坐标系下的坐标数据；根据所述坐标数据计算牙钻(2)末端与目标牙齿之间的距离；当牙钻(2)末端与目标牙齿之间的距离达到设定阈值时，控制机械臂(1)停止运动。2.如权利要求1所述的一种牙科手术机器人的控制方法，其特征在于，分别获取牙钻(2)末端及牙齿标记物在NDI坐标系下的坐标数据，根据该坐标数据计算牙钻(2)末端在牙齿标记物坐标系下的坐标数据。3.如权利要求2所述的一种牙科手术机器人的控制方法，其特征在于，所述机械臂(1)的夹持端固定安装有第一支架(3)，所述第一支架(3)上安装有至少3个定位反光球；NDI光学定位系统(4)通过获取第一支架(3)上多个定位反光球的坐标数据，得到牙钻(2)末端在NDI坐标系下的坐标数据。4.如权利要求2所述的一种牙科手术机器人的控制方法，其特征在于，所述牙齿标记物包括第二支架(5)以及安装在第二支架(5)上的至少3个定位反光球，所述第二支架(5)通过牙胶固定在牙齿上，且第二支架(5)上的多个定位反光球位于口腔外部；NDI光学定位系统(4)通过获取第二支架(5)上多个定位反光球的坐标数据，得到牙齿标记物在NDI坐标系下的坐标数据。5.如权利要求1所述的一种牙科手术机器人的控制方法，其特征在于，通过光学探针(6)获取目标牙齿在NDI坐标系下的坐标数据，再根据目标牙齿及牙齿标记物在NDI坐标系下的坐标数据，计算目标牙齿在牙齿标...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志俊，刘金勇，钱坤，李焕宇，
申请(专利权)人：杭州柳叶刀机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：