[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

说明书

本发明实施例公开了牙科手术机械臂控制方法、装置、计算机终端及存储介质，该方法包括：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；采集患者在系统坐标系下的数据，建立由系统坐标系到图像坐标系的第二转换矩阵；在图像坐标系中建立手术区坐标系，并计算图像坐标系到手术区坐标系的第三转换矩阵，根据第三转换矩阵进行术前规划；计算机械臂在图像坐标系到手术区坐标系的第四转换矩阵；根据手术区坐标系以及术前规划的结果，定位机械臂的目标位置及目标姿态，阵确定机械臂的实时位置和实时姿态，发送控制指令步进控制机械臂到达目标位置及目标姿态。使得控制更加精确。

技术领域

本发明涉及机械臂控制领域，尤其涉及牙科手术机械臂控制方法、装置、计算机终端及存储介质。

背景技术

随着人们生活水平的提高和人口老龄化，牙齿种植市场的需求不断增加。但由于传统技术效率低、种植体的安装精度低且手术效果受医生个人的经验影响较大，无法满足人们对高质量牙科种植效果的要求。牙科机器人可以弥补上述不足。牙科机器人主要分为两个系统，即软件导航系统和机器臂控制系统。软件导航系统实时显示种植体的STL模型在3D图像空间中的位置情况，从3D图像上可以看出种植体的安装位置是否合理，实时地测量和显示当前种植体位置与规划位置的距离和角度偏差。

传统手术的种植过程中，医生根据个人经验判断打磨钻针尖位置距离邻牙的距离以及距离舌侧或是脸颊的距离，很容易导致种植位置在水平面(与种植体中心线垂直的平面)上的偏差。医生需要通过固定深度的定深钻和导板才能限制打磨钻打磨的最大深度，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。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种牙科手术机械臂控制方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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姿态。

进一步的，根据所述手术区坐标系以及所述术前规划的结果，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：