被动感应式导航机械臂、口腔定位机械臂及口腔种植系统的制作方法

本技术涉及医疗器械，具体而言，涉及一种被动感应式导航机械臂、口腔定位机械臂及口腔种植系统。

背景技术：

1、随着人口老龄化的趋势，口腔种植需求日益增长。目前口腔种植手术主要依赖医生徒手种植，种植精度取决于医生的技术经验积累与临场发挥。由于口腔位置相对狭小而在徒手种植时医生持械种植时不可避免发生晃动会影响到产品的种植效果。为解决以上难点，手术机器人逐渐引入到口腔种植手术中。目前种植机器人所采用的光学定位系统进行机器人的定位和导航，但光学系统的标志器图像识别技术本身在精度方面存在不足；同时目前光学系统所采用的患者术前在牙上佩戴标志器的固定牙套(如u形管)拍摄ct，术中通过佩戴同一固定牙套连接标志器进行定位，但这样的固定牙套都是标准件，与患者的牙齿形状并不匹配，必须在里面填充牙胶等充填物，这些软质充填物本身存在变形，进一步导致所连接标志器位置不精确，而引起光学定位和导航系统的误差。机器人定位与导航系统存在的误差极易导致机器人因目标位置的坐标不准确而造成末端执行器(牙钻)定位不精准，从而增加种植手术风险，因此目前种植机器人临床手术的精度还有提高的空间。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种被动感应式导航机械臂、口腔定位机械臂及口腔种植系统，用以解决目前种植机器人所采用的光学定位系统进行机器人的定位和导航，在导航定位的精度方面存在不足的问题。

2、本技术实施例提供的一种被动感应式导航机械臂，包括：底座、连接法兰和n个无源控制关节；

3、无源控制关节包括第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部相连，第一连接部的中轴线和第二连接部的中轴线相交，n个无源控制关节依次连接；其中，n为大于或等于3的整数；

4、n个无源控制关节中第一无源控制关节的第一连接部与连接法兰的底端固定连接；

5、n个无源控制关节中第n无源控制关节的第二连接部与底座的顶端固定连接；

6、无源控制关节的第二连接部包括轴承和编码器，轴承用于无源控制关节绕其第二连接部的中轴线旋转，编码器用于获取无源控制关节绕其第二连接部的中轴线旋转的角度。

7、上述技术方案中，使用了n个无源控制关节，每个无源控制关节都可以进行独立的旋转运动，被动感应式导航机械臂具有n个自由度，连接法兰、n个无源控制关节和底座依次连接，每一无源控制关节的旋转轴设置有编码器，可以精确地获取每个无源控制关节的旋转角度。进一步的，根据所有无源控制关节的旋转角度，能够确定在被动感应式导航机械臂末端的连接法兰的空间位置，若连接法兰连接有口腔固定装置，口腔固定装置又夹持患者口腔，则可以实现口腔的定位导航。本实施例中，被动感应式导航机械臂的编码器所测量得到的旋转角度，为三维种植方案中全局坐标系下机器人末端执行器目标位置坐标精确计算提供了数据来源。

8、在一些可选的实施方式中，每一无源控制关节的第一连接部的中轴线和第二连接部的中轴线的夹角为90度。

9、上述技术方案中，每个无源控制关节的第一连接部和第二连接部的中轴线垂直，使得被动感应式导航机械臂可以更好地适应狭小的空间，并执行更复杂的操作，这种设计增加了被动感应式导航机械臂的运动范围和灵活性。

10、在一些可选的实施方式中，连接法兰包括：第一安装部、第二安装部和连接支架；

11、连接支架的一端连接第一安装部，连接支架的另一端连接第二安装部；第一安装部连接口腔固定装置，第二安装部连接第一无源控制关节的第一连接部。

12、上述技术方案中，第一安装部连接口腔固定装置，第二安装部连接第一无源控制关节的第一连接部，这种设计使得连接法兰具有更好的适应性。口腔固定装置可以根据需要进行调整和更换，以适应不同的任务需求。

13、在一些可选的实施方式中，连接支架上设置有减重孔。

14、上述技术方案中，减重孔可以减少连接支架的体积，从而减轻整个机械臂的重量。这有助于提高机械臂的灵活性和运动性能，使其更容易适应各种任务需求。减重孔的设计可以减少连接支架的材料使用量，从而降低整个机械臂的成本。

15、在一些可选的实施方式中，第一安装部上设置第一校验窝点，第二安装部上设置有第二校验窝点和第三校验窝点，第一校验窝点、第二校验窝点和第三校验窝点用于校验连接支架的空间位置。

16、上述技术方案中，通过设置多个校验窝点，可以对连接支架的空间位置进行多方位的校验和定位，有助于确保机械臂的精确操作和稳定运动。在校验过程中，如果发现连接支架的空间位置存在偏差或错误，可以及时进行调整和修正，有助于提高机械臂的安全性，减少潜在的操作风险。通过精确的校验和定位，连接支架可以保持良好的机械性能和稳定性，有助于确保机械臂在长时间使用过程中的可靠性和稳定性。

17、在一些可选的实施方式中，底座的顶端设置有第一安装盘，底座的底端设置有第二安装盘；第一安装盘连接第n无源控制关节的第二连接部，第二安装盘用于对底座进行固定。

18、上述技术方案中，通过在底座的底端设置第二安装盘，可以更好地固定底座的位置，防止其移动或振动，这有助于提高机械臂的整体稳定性和操作精度。通过底座设置的两个安装盘，可以简化被动感应式导航机械臂的安装和拆除过程。

19、在一些可选的实施方式中，底座包括柱体底座，第二安装盘的外轮廓超出柱体底座的底面，并在第二安装盘的外轮廓上均匀布置多个螺栓过孔。

20、上述技术方案中，通过将第二安装盘的外轮廓超出柱体底座的底面，可以增加底座与地面的接触面积，从而增强底座的稳定性，有助于提高机械臂的整体稳定性和操作精度。在第二安装盘的外轮廓上均匀布置多个螺栓过孔，可以方便地通过螺栓将底座固定在地面上，有助于提高安装的便利性和效率，减少安装时间和成本。

21、在一些可选的实施方式中，第二安装盘的外轮廓还设置有定位组件；定位组件包括止口和销孔。

22、上述技术方案中，通过止口的限制，将第二安装盘限制为仅具有两个自由度，再加销控的限制，就完全限制了第二安装盘的安装姿态，从而将底座的位置固定，后续在更换或修理机械臂后，可以方便地重新安装底座，并确保底座的安装位置固定，这有助于提高机械臂的重复使用性，减少不必要的拆卸和调整。

23、本技术实施例提供的一种口腔定位机械臂，包括如以上任一项的被动感应式导航机械臂，以及口腔固定装置；

24、口腔固定装置与被动感应式导航机械臂的连接法兰固定连接。

25、上述技术方案中，被动感应式导航机械臂的末端连接有口腔固定装置，口腔固定装置又夹持患者口腔，口腔定位机械臂可以实现口腔的定位导航。本实施例中，口腔定位机械臂中编码器所测量得到的旋转角度，为三维种植方案中全局坐标系下机器人末端执行器目标位置坐标精确计算提供了数据来源。

26、本技术实施例提供的一种口腔种植系统，包括：口腔固定装置，种植机械臂，电子设备，以及如以上任一项的被动感应式导航机械臂；

27、口腔固定装置与被动感应式导航机械臂的连接法兰固定连接；

28、被动感应式导航机械臂的底座与种植机械臂的底座固定连接；

29、电子设备分别与种植机械臂、被动感应式导航机械臂电连接；电子设备用于：

30、获取被动感应式导航机械臂的各无源控制关节旋转角度；

31、根据各无源控制关节旋转角度，确定口腔固定装置夹持口腔的位置信息；

32、根据位置信息，控制种植机械臂进行种植操作。

33、上述技术方案中，被动感应式导航机械臂的末端连接有口腔固定装置，口腔固定装置又夹持患者口腔，通过被动感应式导航机械臂中编码器精确测得每个无源控制关节的旋转角度，将旋转角度发送给电子设备，通过计算得到口腔在空间坐标系中精确的位置信息，再根据口腔的位置信息，控制种植机械臂执行种植操作。本实施例的系统通过对目标位置精确的定位导航方案，避免了因目标位置的坐标不准确而造成末端执行器(牙钻)定位不精准所导致的种植手术风险。

34、本技术实施例还提供了一种基于以上口腔种植系统的植牙方法，具体包括：

35、获取被动感应式导航机械臂的各无源控制关节旋转角度；

36、根据各无源控制关节旋转角度，确定口腔固定装置夹持口腔的位置信息；

37、根据位置信息，控制种植机械臂进行种植操作。