[發明專利]一種種牙鉆孔控制系統及方法

有效

• 申請號: 201810652550.X
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108784852B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 王利峰;沈晨;劉洪澎
• 申請（專利權）人: 雅客智慧（北京）科技有限公司
• 主分類號: A61C1/00
• 分類號: A61C1/00;A61C8/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;李相雨

本發明提供了一種種牙鉆孔控制系統及方法，系統包括：機器人控制器、機械臂、力傳感器、口腔種植機、力傳感器采集器和工控機；口腔種植機在機械臂的帶動下進行種牙鉆孔操作；力傳感器設置用于在口腔種植機進行種牙鉆孔操作的過程中，實時采集口腔種植機的鉆孔力；工控機根據力傳感器實時采集的鉆孔力計算鉆孔進給速度以及電機轉速，使機器人控制器對機械臂進行控制以實現鉆孔進給速度的調整，以及使電機控制器對口腔種植機上的電機進行控制以實現電機轉速的調整。本發明根據力傳感器反饋鉆孔力信息自動控制機械臂的鉆孔進給速度和電機轉速，以實現安全可靠的自動鉆孔。

技術領域

本發明涉及醫療機器人技術領域，具體涉及一種種牙鉆孔控制系統及方法。

背景技術

傳統牙科種植手術中醫生手持種植機人為地控制鉆孔進給，經驗豐富的口腔科醫生可以根據鉆孔時手部的感覺來確定進給速度和力度等信息。

人的骨質按相對密度可分為骨密質和骨松質：骨密質的質地致密，抗壓抗扭曲性很強，主要分布于骨的表面；骨松質的質地稀疏，呈海綿狀，主要分布于骨的內部。不同人骨質不一樣，且骨量與骨結構在生長期有較大變化，在成年期保持相對靜止，到老年期有所退化，因此在鉆孔過程中鉆頭受力情況與其所處的骨質結構密切相關，鉆孔力的變化大致如圖1所示：

(1)電鉆進給遇到第一層皮質壁(主要由密質骨組成)時，受到阻力變大，鉆孔力會逐漸增大，當突破第一層皮質壁進入松質骨時，由于阻力變小，鉆孔力會驟降；

(2)鉆頭進入松質骨后阻力比鉆第一層時小，鉆孔力會維持在一個比較穩定的水平上下波動；

(3)繼續進給遇到第二層皮質壁后阻力又增大，鉆孔力隨之增大，當鉆穿時，鉆孔力會驟降。

在機器人輔助的牙科種植手術中，由于不像傳統牙科種植手術中那樣有口腔科醫生的手動干預，因此需要提供一種智能控制系統，以保證機器人輔助種牙過程中的安全性和可靠性。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種種牙鉆孔控制系統及方法，本發明根據力傳感器反饋鉆孔力信息自動控制機械臂的鉆孔進給速度和電機轉速，以實現安全可靠的自動鉆孔。

為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種種牙鉆孔控制系統，包括：機器人控制器、機械臂、力傳感器、口腔種植機、力傳感器采集器和工控機；其中，所述口腔種植機在所述機械臂的帶動下進行種牙鉆孔操作；

所述力傳感器設置在所述機械臂與所述口腔種植機之間，用于在所述口腔種植機進行種牙鉆孔操作的過程中，實時采集所述口腔種植機的鉆孔力；

所述力傳感器采集器用于讀取所述力傳感器實時采集的鉆孔力，并發送給所述工控機；

所述工控機根據所述力傳感器實時采集的鉆孔力計算第一鉆孔進給速度以及第一電機轉速，并將得到的第一鉆孔進給速度發送給所述機器人控制器，以使所述機器人控制器對所述機械臂進行控制以實現鉆孔進給速度的調整，以及將得到的第一電機轉速發送給所述口腔種植機上的電機控制器，以使所述電機控制器對所述口腔種植機上的電機進行控制以實現電機轉速的調整。

進一步地，所述工控機根據所述力傳感器實時采集的鉆孔力計算第一鉆孔進給速度以及第一電機轉速，并將得到的第一鉆孔進給速度發送給所述機器人控制器，以使所述機器人控制器對所述機械臂進行控制以實現鉆孔進給速度的調整，以及將得到的第一電機轉速發送給所述口腔種植機上的電機控制器，以使所述電機控制器對所述口腔種植機上的電機進行控制以實現電機轉速的調整，包括：

所述工控機根據所述力傳感器實時采集的鉆孔力，計算每個控制周期內的鉆孔力均值f，并確定所述鉆孔力均值f對應的模糊力度級別；