[發(fā)明專(zhuān)利]基于機(jī)械臂的備窩方法、裝置、手術(shù)機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111489239.6
• 申請(qǐng)日: 2021-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113876453B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王迎智;張二虎;徐高峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 極限人工智能有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): A61C8/00
• 分類(lèi)號(hào): A61C8/00;A61C1/00;A61C1/08;A61C3/02;A61B34/30;A61B34/20
• 代理公司: 北京潤(rùn)澤恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11319
• 代理人: 蘇培華

本申請(qǐng)?zhí)峁┑幕跈C(jī)械臂的備窩方法、裝置、手術(shù)機(jī)器人，屬于生物醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域。本申請(qǐng)通過(guò)在車(chē)針與備窩位置之間的間距較遠(yuǎn)時(shí)選用線性正相關(guān)關(guān)系基于機(jī)械臂所受到外力來(lái)控制車(chē)針以初始運(yùn)動(dòng)速率向備窩位置移動(dòng)，在間距較近時(shí)基于非線性正相關(guān)關(guān)系來(lái)基于機(jī)械臂所受到外力來(lái)控制車(chē)針以中間運(yùn)動(dòng)速率與備窩位置對(duì)正，在車(chē)針達(dá)到備窩位置時(shí)選用正相關(guān)關(guān)系基于機(jī)械臂所受外力來(lái)控制車(chē)針以備窩運(yùn)動(dòng)速率進(jìn)行鉆孔備窩，從而使得機(jī)械臂適應(yīng)于車(chē)針與備窩位置之間的間距選用不同的相關(guān)關(guān)系來(lái)基于機(jī)械臂所受到外力調(diào)整車(chē)針的運(yùn)動(dòng)速率，使得車(chē)針可以準(zhǔn)確地向預(yù)期的備窩位置進(jìn)行鉆孔，提高了種植手術(shù)的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于生物醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于機(jī)械臂的備窩方法、裝置、手術(shù)機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著機(jī)器人的不斷發(fā)展，可以協(xié)助實(shí)施手術(shù)的機(jī)器人已被眾多醫(yī)療結(jié)構(gòu)所采納和青睞，而其中通過(guò)機(jī)械臂來(lái)協(xié)助醫(yī)護(hù)人員完成口腔種植體手術(shù)已被廣泛應(yīng)用。

相關(guān)技術(shù)中通常是醫(yī)護(hù)人員通過(guò)控制攜帶有車(chē)針的機(jī)械臂來(lái)為用戶(hù)口腔中制備用于放置種植體的口腔備窩，而機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)速率普遍是與醫(yī)護(hù)人員對(duì)其所施加外力呈線性關(guān)系，這就需要醫(yī)護(hù)人員依據(jù)車(chē)針的所處位置來(lái)精準(zhǔn)地把握對(duì)機(jī)械臂所施加外力的大小，而對(duì)于操作經(jīng)驗(yàn)不足的新手來(lái)說(shuō)很難拿捏到底對(duì)機(jī)械臂施加多少外力才能使得車(chē)針可以按照預(yù)想的速度和方向向備窩位置進(jìn)行移動(dòng)，即使是具有豐富經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)護(hù)人員，也難免因?yàn)槿藶槭д`導(dǎo)致施加外力不準(zhǔn)確，使得車(chē)針無(wú)法準(zhǔn)確地達(dá)到備窩位置。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)一些實(shí)施方式提供一種基于機(jī)械臂的備窩方法，應(yīng)用于機(jī)械臂的控制器，所述機(jī)械臂中設(shè)置有可檢測(cè)機(jī)械臂位置信息的光學(xué)跟蹤設(shè)備，所述控制器與所述光學(xué)跟蹤設(shè)備連接，所述方法包括：

響應(yīng)于接收到對(duì)于種植體向備窩位置的備窩指令，基于光學(xué)跟蹤設(shè)備發(fā)送的位置信息計(jì)算所述機(jī)械臂所攜帶車(chē)針與所述備窩位置之間的間距和對(duì)正角度偏移量，并接收壓力傳感器發(fā)送的所述機(jī)械臂受到外力的壓力值；

在所述間距處于初始間距范圍時(shí)，基于所述間距和所述壓力值之間的線性正相關(guān)關(guān)系計(jì)算得到初始運(yùn)動(dòng)速率，以向所述機(jī)械臂發(fā)送攜帶有所述初始運(yùn)動(dòng)速率的第一控制指令，所述第一控制指令用于指示所述機(jī)械臂將所述車(chē)針按照所述初始運(yùn)動(dòng)速率在向所述備窩位置移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，所述機(jī)械臂可基于所述壓力值攜帶所述車(chē)針在機(jī)械臂活動(dòng)區(qū)域內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)；

在所述車(chē)針以所述初始運(yùn)動(dòng)速率移動(dòng)至所述間距處于中間間距范圍時(shí)，基于所述間距和所述壓力值之間的非線性正相關(guān)關(guān)系計(jì)算得到中間運(yùn)動(dòng)速率，以向所述機(jī)械臂發(fā)送攜帶有所述中間運(yùn)動(dòng)速率的第二控制指令，所述第二控制指令用于指示控制所述機(jī)械臂將所述車(chē)針按照所述中間運(yùn)動(dòng)速率向所述備窩位置移動(dòng)的同時(shí)基于所述對(duì)正角度偏移量將所述車(chē)針與所述備窩位置對(duì)正，所述非線性正相關(guān)關(guān)系是指所述車(chē)針在未與所述備窩位置對(duì)正時(shí)，所述中間運(yùn)動(dòng)速率中朝向所述備窩位置周?chē)臋C(jī)械臂鉆孔區(qū)域的速率分量為0；

在所述車(chē)針以所述中間運(yùn)動(dòng)速率移動(dòng)至所述間距處于作業(yè)間距范圍時(shí)，基于所述間距與所述壓力值在所述車(chē)針轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向的垂直壓力分量之間的正相關(guān)關(guān)系，計(jì)算備窩運(yùn)動(dòng)速率，以向所述機(jī)械臂發(fā)送攜帶有所述備窩運(yùn)動(dòng)速率的第三控制指令，所述第三控制指令用于指示所述機(jī)械臂將所述車(chē)針按照所述備窩運(yùn)動(dòng)速率沿所述備窩位置的規(guī)劃軸進(jìn)行鉆孔備窩。

可選地，所述基于光學(xué)跟蹤設(shè)備發(fā)送的位置信息計(jì)算所述機(jī)械臂所攜帶車(chē)針與所述備窩位置之間的間距和對(duì)正角度偏移量，包括：

接收所述光學(xué)跟蹤設(shè)備發(fā)送的口腔標(biāo)記設(shè)備在所述光學(xué)跟蹤設(shè)備坐標(biāo)系下的標(biāo)記位置信息作為表征車(chē)針位置信息；以及

利用預(yù)先標(biāo)定的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系以及預(yù)先獲取的口腔標(biāo)記設(shè)備與所述備窩位置之間的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系，計(jì)算出所述備窩位置在所述機(jī)械臂基座坐標(biāo)系下的備窩位置信息；

基于所述備窩位置信息與所述車(chē)針在所述機(jī)械臂基座坐標(biāo)系下的車(chē)針位置信息，計(jì)算出所述間距和對(duì)正角度偏移量。