[发明专利]牙科手术机械臂控制方法、装置、计算机终端及存储介质

权利要求书

1.一种牙科手术机械臂控制方法，其特征在于，包括：

采集机械臂数据，根据所采集的数据计算机械臂坐标系到系统坐标系的第一转换矩阵；

采集患者在所述系统坐标系下的数据，建立由所述系统坐标系到图像坐标系的第二转换矩阵；

在所述图像坐标系中建立手术区坐标系，并计算所述图像坐标系到所述手术区坐标系的第三转换矩阵，根据所述第三转换矩阵进行术前规划；

计算所述机械臂在所述图像坐标系到所述手术区坐标系的第四转换矩阵；

根据所述手术区坐标系以及所述术前规划的结果，定位所述机械臂的目标位置及目标姿态，根据所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵和所述第四转换矩阵确定所述机械臂的实时位置和实时姿态，发送控制指令步进控制所述机械臂到达所述目标位置及目标姿态。

2.根据权利要求1所述的牙科手术机械臂控制方法，其特征在于，所述建立手术区坐标系包括：

确立患者的牙弓线，在需要进行手术的牙齿位置处，计算与所述牙弓线相切且指向远中的第一向量；

计算与所述第一向量垂直且指向舌侧的第二向量；

将所述第一向量和所述第二向量进行叉乘运算得到第三向量；

以所述第一向量、所述第二向量和所述第三向量作为所述手术区坐标系的基向量；

以所述牙弓线上的所述手术区的中心点沿所述第三向量的相反方向移动预设坐标单位后的坐标点为所述手术区坐标系的原点，建立所述手术区坐标系。

3.根据权利要求1所述的牙科手术机械臂控制方法，其特征在于，根据所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵和所述第四转换矩阵确定所述机械臂的实时位置和实时姿态包括：

将所述第四转换矩阵乘以所述第一转换矩阵的逆矩阵以及所述第二转换矩阵的逆矩阵，得到所述机械臂的姿态描述矩阵，根据所述姿态描述矩阵确定所述机械臂的实时位置和实时姿态。

4.根据权利要求2所述的牙科手术机械臂控制方法，其特征在于，根据所述手术区坐标系以及所述术前规划的结果，定位所述机械臂的目标位置及目标姿态包括：

所述手术区坐标系原点的第三向量预设距离处为所述目标位置；

所述预设距离为术前规划所设定的规划距离和保护距离之和，所述保护距离为预设的默认数值；

所述目标姿态为所述术前规划所设计的姿态。

5.根据权利要求1所述的牙科手术机械臂控制方法，其特征在于，根据所述第三转换矩阵进行术前规划包括：

在所述图像坐标系下设定所述手术区进行手术时的各项参数，再根据所述第三转换矩阵，将所设定的所述各项参数转换到所述手术区坐标系中。

6.根据权利要求1所述的牙科手术机械臂控制方法，其特征在于，采集机械臂数据，根据所采集的数据计算所述机械臂坐标系到系统坐标系的第一转换矩阵包括：

在所述机械臂的末端处设置标记装置，通过NDI设备采集所述机械臂在不同空间位姿时所述标记装置的空间坐标；

用最近点搜索法对所采集的所述空间坐标进行数据配准，得到所述第一转换矩阵。

7.根据权利要求1所述的牙科手术机械臂控制方法，其特征在于，发送控制指令步进控制所述机械臂到达所述目标位置及目标姿态：

设置步进最小幅度值，当所述机械臂移动达到最小幅度值时，更新所述第四转换矩阵和所述机械臂的实时位置与实时姿态，以实时更新所述控制指令，所述最小幅度值包括所述机械臂的平移距离、旋转角度和倾斜角度中的至少一种。