[發明專利]一種種植牙機器人導航定位方法

有效

• 申請號: 202110698441.3
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113400325B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 汪陽;房鶴;孫孝男;崔小飛;田忠正
• 申請（專利權）人: 四川鋒準機器人科技有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16;A61C8/00;A61B34/20
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

本發明提供一種種植牙機器人導航定位方法，包括以下步驟：建立刀具目標位姿坐標系到機械臂基座坐標系的轉換矩陣；建立手術刀具坐標系到機械臂末端TCP坐標系的轉換矩陣；計算刀具到達目標位姿時，機械臂末端TCP坐標系到機械臂基座坐標系的轉換矩陣，從而生成對種植牙機器人的機械臂各關節的控制指令，使機械臂各關節發生運動。本發明利用CT掃描儀和光學定位儀的測量，建立患者種植牙路徑和手術刀具之間的坐標系轉換關系，從而引導機械臂運動，帶動手術刀具到達目標路徑的進入點位置和方向，采用機械臂帶動手術刀具運動，具有操作簡便，安全可靠，可實現手術刀具位置和方向的精確定位，降低醫生的工作強度，有效提高種植牙手術的精度。

技術領域

本發明屬于手術機器人導航定位技術領域，具體涉及一種種植牙機器人導航定位方法。

背景技術

傳統的種植牙手術需要醫生手持手術刀進行操作，為達到較好的手術效果，對醫生的操作精度和穩定性有很高要求；此外，醫生進行多臺手術后容易疲勞，也會影響手術效果。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種種植牙機器人導航定位方法，可有效解決上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種種植牙機器人導航定位方法，包括以下步驟：

步驟S1，種植牙患者的非種植牙牙齒佩戴患者示蹤器，使患者示蹤器和種植牙目標位置之間的相對位姿保持不變；

步驟S2，采用CT掃描儀對包含患者示蹤器和種植牙目標位置的牙齒區域進行CT掃描，得到CT掃描圖像；

步驟S3，在CT掃描圖像中規劃種植牙路徑，確定CT坐標系下目標路徑的進入點位置A_C和進入點方向其中，進入點位置A_C和進入點方向形成CT坐標系下的進入點目標位姿；

步驟S4，種植牙機器人包括機械臂基座、多關節機械臂、手術刀具和工具示蹤器；其中，機械臂基座固定設置，位置保持不變；機械臂基座的上面安裝多關節機械臂；多關節機械臂的末端安裝手術刀具和工具示蹤器；在手術過程中，工具示蹤器、手術刀具和多關節機械臂末端之間的相對位姿保持不變，即：工具示蹤器坐標系、手術刀具坐標系Tip和機械臂末端TCP坐標系之間的相對位姿保持不變，但是，在手術刀具運動過程中，工具示蹤器坐標系、手術刀具坐標系Tip和機械臂末端TCP坐標系會實時發生變化，而機械臂基座坐標系保持不變；

步驟S5，將步驟S3確定的CT坐標系下目標路徑的進入點位置A_C和進入點方向轉換為機械臂基座坐標系下的目標路徑的進入點位置A_B和進入點方向

其中：

I為3行3列的單位向量；

^CT_S為CT坐標系到患者示蹤器坐標系的轉換矩陣；

^ST_O為患者示蹤器坐標系到光學定位儀坐標系的轉換矩陣；

^OT_T為光學定位儀坐標系到工具示蹤器坐標系的轉換矩陣；

^TT_E為工具示蹤器坐標系到機械臂末端TCP坐標系的轉換矩陣；

^ET_B為機械臂末端TCP坐標系到機械臂基座坐標系的轉換矩陣；

步驟S6，建立刀具目標位姿坐標系Tip′到機械臂基座坐標系的轉換矩陣^Tip′T_B：