CN108705536A - 一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法 - Google Patents

一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108705536A
CN108705536A CN201810569970.1A CN201810569970A CN108705536A CN 108705536 A CN108705536 A CN 108705536A CN 201810569970 A CN201810569970 A CN 201810569970A CN 108705536 A CN108705536 A CN 108705536A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical markings
robot
relative
track
path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810569970.1A
Other languages
English (en)
Inventor
王利峰
刘洪澎
沈晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yak Wisdom (beijing) Technology Co Ltd
Original Assignee
Yak Wisdom (beijing) Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yak Wisdom (beijing) Technology Co Ltd filed Critical Yak Wisdom (beijing) Technology Co Ltd
Priority to CN201810569970.1A priority Critical patent/CN108705536A/zh
Publication of CN108705536A publication Critical patent/CN108705536A/zh
Priority to PCT/CN2019/085473 priority patent/WO2019233227A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A61C8/0089—Implanting tools or instruments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法，视觉导航装置以预设频率连续采集医生手持探针由示教初始位置移动至患者口腔操作位置这一过程中第二光学标记和第三光学标记的相对位置关系图像，并将采集的图像发送给工业控制计算机；机器人控制器根据第二光学标记相对于第三光学标记的运动路径及轨迹，控制六自由度机器人的末端执行器运动，以使得六自由度机器人的末端执行器上的第一光学标记相对于第三光学标记的运动路径及轨迹与第二光学标记相对于第三光学标记的运动路径及轨迹相同。本发明可以由视觉控制子***检测记录医生手持探针的运动路径和轨迹信息，然后在需要时发出控制指令使机器人沿着同样的路径复现这一运动。

Description

一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法
技术领域
本发明涉及医疗机器人技术领域，具体涉及一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法。
背景技术
在使用机器人进行种牙操作的过程中一个关键的步骤是要控制机械臂从合适的初始位置开始运动到患者种植初始位置，这一过程要避免机器人与外界环境发生碰撞。如何规划出一条无碰撞的路径有多种方法，可以采用合适的算法由计算机自动计算出路径，也可由医生进行人工示教，考虑到手术的安全性与可靠性，人工示教的方法更合理。
目前计算机自动路径规划，需要对操作对象及环境进行精确建模，实现起来较为复杂和繁琐，尤其对于动态、不确定的场合。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法，本发明可以由视觉控制子***检测记录医生手持探针的运动路径和轨迹信息，然后在需要时发出控制指令使机器人沿着同样的路径复现这一运动。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***，包括：机器人子***和视觉控制子***；
所述机器人子***包括：六自由度机器人和机器人控制器；
所述视觉控制子***包括：视觉导航装置和工业控制计算机；
其中，所述六自由度机器人的末端执行器上安装有第一光学标记，医生手持探针安装有第二光学标记，患者口腔适当位置上安装有第三光学标记；
所述视觉导航装置固定在工作空间的预设位置，所述视觉导航装置以预设频率连续采集医生手持所述医生手持探针由示教初始位置移动至患者口腔操作位置这一过程中所述第二光学标记和所述第三光学标记的相对位置关系图像，并将采集的图像发送给所述工业控制计算机；
所述工业控制计算机根据所述视觉导航装置采集的图像以及预设视觉处理模型及投影变换关系获取所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹；
所述工业控制计算机将获取的所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹发送给所述机器人控制器；
所述机器人控制器在接收到用户指示机器人进行操作复现的指令后，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动到所述示教初始位置，然后根据所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动，以使得所述六自由度机器人的末端执行器上的第一光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹与所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹相同。
进一步地，所述第三光学标记通过咬合或粘贴的方式与下颌骨固定。
进一步地，所述预设频率为50ms/次。
进一步地，所述工业控制计算机在根据所述视觉导航装置采集的图像以及预设视觉处理模型及投影变换关系获取所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹之后，对该运动路径及轨迹进行滤波平滑处理。
第二方面，本发明还提供了一种基于如上面第一方面所述的基于视觉导航的牙科机器人路径规划***的牙科机器人路径规划方法，包括：
S1、将所述视觉导航装置固定在工作空间的预设位置，控制所述视觉导航装置以预设频率连续采集医生手持所述医生手持探针由示教初始位置移动至患者口腔操作位置这一过程中所述第二光学标记和所述第三光学标记的相对位置关系图像，所述视觉导航装置将采集的图像发送给所述工业控制计算机；
S2、控制所述工业控制计算机进行相关处理：根据所述视觉导航装置采集的图像以及预设视觉处理模型及投影变换关系获取所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹；所述工业控制计算机将获取的所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹发送给所述机器人控制器；
S3、向所述机器人控制器发送指示机器人进行操作复现的指令；
S4、所述机器人控制器在接收到用户指示机器人进行操作复现的指令后，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动到所述示教初始位置，然后根据所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动，以使得所述六自由度机器人的末端执行器上的第一光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹与所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹相同。
由上述技术方案可知，本发明提供的基于视觉导航的牙科机器人路径规划***，包括：机器人子***和视觉控制子***；所述机器人子***包括：六自由度机器人和机器人控制器；所述视觉控制子***包括：视觉导航装置和工业控制计算机；所述六自由度机器人的末端执行器上安装有第一光学标记，医生手持探针安装有第二光学标记，患者口腔上安装有第三光学标记；所述视觉导航装置固定在工作空间的预设位置，所述视觉导航装置以预设频率连续采集医生手持所述医生手持探针由示教初始位置移动至患者口腔操作位置这一过程中所述第二光学标记和所述第三光学标记的相对位置关系图像，并将采集的图像发送给所述工业控制计算机；所述工业控制计算机根据所述视觉导航装置采集的图像以及预设视觉处理模型及投影变换关系获取所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹；所述工业控制计算机将获取的所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹发送给所述机器人控制器；所述机器人控制器在接收到用户指示机器人进行操作复现的指令后，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动到所述示教初始位置，然后根据所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动，以使得所述六自由度机器人的末端执行器上的第一光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹与所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹相同。可见，本发明可以由视觉控制子***检测记录医生手持探针的运动路径和轨迹信息，然后在需要时发出控制指令使机器人沿着同样的路径复现这一运动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的基于视觉导航的牙科机器人路径规划***的结构示意图；
图2是对路径点进行插补的示意图；
图3是本发明另一实施例提供的基于视觉导航的牙科机器人路径规划方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例提供了一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***，包括：机器人子***和视觉控制子***，两子***通过线缆彼此相连；
参见图1，所述机器人子***包括：六自由度机器人2和机器人控制器1；其中，六自由度机器人2固定在工作空间的地面上，并通过电缆与机器人控制器1相连，机器人控制器1可给六自由度机器人提供控制信号和动力。
所述视觉控制子***包括：视觉导航装置6和工业控制计算机5；
其中，所述六自由度机器人2的末端执行器上安装有第一光学标记3，医生手持探针安装有第二光学标记4，患者口腔上安装有第三光学标记7；其中，所述第一光学标记3在末端执行器坐标系中的位置和姿态可以通过测量准确得到。
其中，第一光学标记3，第二光学标记4和第三光学标记7的表面上按照一定的模式印有高对比度的特征图像，以便于图像处理程序提取特征，严格来讲，第一光学标记3，第二光学标记4和第三光学标记7的表面的特征图像互不相同，以便于所述工业控制计算机后期进行标记区别和路径跟踪；
所述视觉导航装置6固定在工作空间的预设位置，使得待测量的光学标记能落在视觉采集视野内，所述视觉导航装置6以预设频率连续采集医生手持所述医生手持探针由示教初始位置移动至患者口腔操作位置这一过程中所述第二光学标记4和所述第三光学标记7的相对位置关系图像，并将采集的图像发送给所述工业控制计算机；
所述工业控制计算机5根据所述视觉导航装置6采集的图像以及预设视觉处理模型及投影变换关系获取所述第二光学标记4相对于所述第三光学标记7的运动路径及轨迹；
具体地，在每一个采样周期，视觉导航装置记录下第三光学标记7相对于视觉坐标系V的位置和姿态，用齐次矩阵表示；第二光学标记4相对于视觉坐标系的位置和姿态，用齐次矩阵表示。则第二光学标记4相对于第三光学标记7的位置姿态矩阵为
每个采样周期获取的相对位置姿态矩阵代表了一个路径上的位置姿态点。这个路径是以第三光学标记7为参考基准的路径，即相对于患者的路径，而非空间中固定的路径。这样做的好处是如果患者在局部麻醉状态下头部发生运动，机器人复现这一路径时也会相对移动，保持与患者的相对位姿关系，提高机器人手术的安全性和灵活性。
在一种优选实施方式中，所述工业控制计算机在根据所述视觉导航装置采集的图像以及预设视觉处理模型及投影变换关系获取所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹之后，对该运动路径及轨迹进行滤波平滑处理，以滤除医生手部抖动等干扰，提高路径规划的准确度。
可以理解的是，与任何测量***一样，视觉导航***获取到的光学标记坐标数据包含了许多噪声。一般采用移动平均法进行滤波平滑处理，即收集一组观察值，计算这组值的均值，利用这一均值作为下一期的预测值。但是移动平均法有两个主要限制：1、计算移动平均必须具有N个过去观察值，当需要预测大量数据时，就必须存储大量数据，造成延迟；2、N个过去观察值中每一个权值都相等，而早期的观察值的权值为0，但实际上往往是最近观察的数据包含更多信息，应具有更大权重。
考虑传统方法的缺陷，本发明实施例采用霍尔特(Holt)指数平滑法，平滑同时进行预测以减小延迟。这是一种线性指数平滑方法，对离预测期较近的观察值赋予较大的权数，对离预测值较远的观察值赋予较小的权数。霍尔特指数平滑法有两个基本平滑公式和一个预测公式，两个平滑公式分别对时间序列的两种因素进行平滑，它们是：
St＝αxt+(1-α)(St-1+bt-1) 公式1
bt＝γ(St-St-1)+(1-γ)bt-1 公式2
Ft+T＝St+btT 公式3
公式中：α、γ为平滑参数；xt为实际观察值；T为外推预测时期数，公式3中的Ft+T为t+T期的预测值。公式1利用前一期的趋势值bt-1直接修正平滑值St，即将bt-1加在前一期平滑值St-1上，这就消除了滞后，并使St近似达到最新数据值；公式2是来修正趋势值bt，趋势值用相邻两次平滑值之差来表示，由于随机性，可以利用平滑系数γ对两次相邻平滑值之差进行修正，并将修正值加上前期趋势值乘以(1-γ)。
初始值S1通常设为x1，b1的初值可以设定为b1＝x2-x1。用霍尔特指数平滑法进行平滑时，调整平滑参数α、γ的取值，可以调整平滑及预测效果。
对采集到的路径点上的原始数据进行滤波时可以将位置和姿态分量分别代入上述公式中，计算出Ft+T作为滤波预测输出量，之后将滤波平滑后的路径存入计算机中。
所述机器人控制器1在接收到用户指示机器人进行操作复现的指令后，控制所述六自由度机器人2的末端执行器运动到所述示教初始位置，然后根据所述第二光学标记4相对于所述第三光学标记7的运动路径及轨迹，控制所述六自由度机器人2的末端执行器运动，以使得所述六自由度机器人2的末端执行器上的第一光学标记3相对于所述第三光学标记7的运动路径及轨迹与所述第二光学标记4相对于所述第三光学标记7的运动路径及轨迹相同。
在获取了相对于患者的路径后可以根据坐标转换关系计算出机器人末端应处的位置：
式中，视觉坐标系V相对于机器人基座标系B的变换矩阵为虽然视觉传感器和机器人在手术操作中均固定在合适的位置上，但由于振动或医护人员误碰等因素，视觉传感器相对于机器人的位置姿态关系也可能发生变化，因此需要实时更新这一值，保证安全准确。
末端执行器上的第一光学标记3在机器人基座标系中的位置和姿态可通过标定和机器人实时反馈的数据得到，其位置姿态齐次矩阵为末端执行器上的第一光学标记3在视觉坐标系中的位姿姿态可通过视觉传感器获得，其位置姿态齐次矩阵为则可计算出视觉坐标系到机器人基座标系的转换矩阵为：
根据上面两个公式计算出机器人末端执行器在机器人基座标系中的位置和姿态P后，可将其发送给机器人控制器来执行运动。
受传感器和图像处理速度等因素的限制，视觉采集频率为20Hz，以这样低的频率控制机器人运动可能会发生振动，需要对路径点进行插补。利用线性插补,在路径上两点之间生成一系列中间点，简单地计算出由这两点确定的直线段上的一系列点的位姿信息。如图2所示，可在相邻的两个路径点A和B之间再进行线性细分，以提高机器人运动时的平稳度。对于位置分量，可以直接进行线性插值；对于姿态分量可将其转换为四元数后进行球面线性插值。本发明在相邻的两个路径点之间插补10次。
可见，本实施例将视觉导航引入，从而改变了机器人对操作对象及环境必须精确建模的要求。依靠视觉信息的反馈，机器人可实现对动态、不确定的场合操作。例如，不管在任何环境下，只要医生手持示教探针示教完成相应的动作示教(如入口动作)，由视觉传感器记录下示教探针的运动路径和轨迹，在需要机器人重现该动作过程时，只需发出控制指令便可使机器人沿着同样的路径复现这一运动。
在一种优选实施方式中，所述第三光学标记通过咬合或粘贴的方式与下颌骨固定。
在一种优选实施方式中，所述预设频率为50ms/次。
在一种优选实施方式中，所述工业控制计算机通过以太网接口、USB接口、1394、无线WIFI等方式与所述视觉导航装置相连。
在一种优选实施方式中，所述工业控制计算机通过以太网接口、USB接口、1394、无线WIFI等方式与所述机器人控制器相连。
由上面分析可知，本实施例提供的基于视觉导航的牙科机器人路径规划***，包括：机器人子***和视觉控制子***；所述机器人子***包括：六自由度机器人和机器人控制器；所述视觉控制子***包括：视觉导航装置和工业控制计算机；所述六自由度机器人的末端执行器上安装有第一光学标记，医生手持探针安装有第二光学标记，患者口腔上安装有第三光学标记；所述视觉导航装置固定在工作空间的预设位置，所述视觉导航装置以预设频率连续采集医生手持所述医生手持探针由示教初始位置移动至患者口腔操作位置这一过程中所述第二光学标记和所述第三光学标记的相对位置关系图像，并将采集的图像发送给所述工业控制计算机；所述工业控制计算机根据所述视觉导航装置采集的图像以及预设视觉处理模型及投影变换关系获取所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹；所述工业控制计算机将获取的所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹发送给所述机器人控制器；所述机器人控制器在接收到用户指示机器人进行操作复现的指令后，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动到所述示教初始位置，然后根据所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动，以使得所述六自由度机器人的末端执行器上的第一光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹与所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹相同。可见，本实施例可以由视觉控制子***检测记录医生手持探针的运动路径和轨迹信息，然后在需要时发出控制指令使机器人沿着同样的路径复现这一运动。
基于相同的发明构思，本发明另一实施例提供了一种基于如上面实施例所述的基于视觉导航的牙科机器人路径规划***的牙科机器人路径规划方法，参见图3，该方法包括如下步骤：
步骤101：将所述视觉导航装置固定在工作空间的预设位置，控制所述视觉导航装置以预设频率连续采集医生手持所述医生手持探针由示教初始位置移动至患者口腔操作位置这一过程中所述第二光学标记和所述第三光学标记的相对位置关系图像，所述视觉导航装置将采集的图像发送给所述工业控制计算机。
步骤102：控制所述工业控制计算机进行相关处理：根据所述视觉导航装置采集的图像以及预设视觉处理模型及投影变换关系获取所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹；所述工业控制计算机将获取的所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹发送给所述机器人控制器。
步骤103：向所述机器人控制器发送指示机器人进行操作复现的指令。
步骤104：所述机器人控制器在接收到用户指示机器人进行操作复现的指令后，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动到所述示教初始位置，然后根据所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动，以使得所述六自由度机器人的末端执行器上的第一光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹与所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹相同。
可以理解的是，本实施例提供的牙科机器人路径规划方法基于上面实施例所述的基于视觉导航的牙科机器人路径规划***实现，故其实现原理和有益效果类似，此处不再详述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***，其特征在于，包括：机器人子***和视觉控制子***；
所述机器人子***包括：六自由度机器人和机器人控制器；
所述视觉控制子***包括：视觉导航装置和工业控制计算机；
其中，所述六自由度机器人的末端执行器上安装有第一光学标记，医生手持探针安装有第二光学标记，患者口腔上安装有第三光学标记；
所述视觉导航装置固定在工作空间的预设位置，所述视觉导航装置以预设频率连续采集医生手持所述医生手持探针由示教初始位置移动至患者口腔操作位置这一过程中所述第二光学标记和所述第三光学标记的相对位置关系图像，并将采集的图像发送给所述工业控制计算机；
所述工业控制计算机根据所述视觉导航装置采集的图像以及预设视觉处理模型及投影变换关系获取所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹；
所述工业控制计算机将获取的所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹发送给所述机器人控制器；
所述机器人控制器在接收到用户指示机器人进行操作复现的指令后，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动到所述示教初始位置，然后根据所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动，以使得所述六自由度机器人的末端执行器上的第一光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹与所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹相同。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第三光学标记通过咬合或粘贴的方式与下颌骨固定。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述预设频率为50ms/次。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述工业控制计算机在根据所述视觉导航装置采集的图像以及预设视觉处理模型及投影变换关系获取所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹之后，对该运动路径及轨迹进行滤波平滑处理。
5.一种基于如权利要求1～4任一项所述的基于视觉导航的牙科机器人路径规划***的牙科机器人路径规划方法，其特征在于，包括：
S1、将所述视觉导航装置固定在工作空间的预设位置，控制所述视觉导航装置以预设频率连续采集医生手持所述医生手持探针由示教初始位置移动至患者口腔操作位置这一过程中所述第二光学标记和所述第三光学标记的相对位置关系图像，所述视觉导航装置将采集的图像发送给所述工业控制计算机；
S2、控制所述工业控制计算机进行相关处理：根据所述视觉导航装置采集的图像以及预设视觉处理模型及投影变换关系获取所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹；所述工业控制计算机将获取的所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹发送给所述机器人控制器；
S3、向所述机器人控制器发送指示机器人进行操作复现的指令；
S4、所述机器人控制器在接收到用户指示机器人进行操作复现的指令后，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动到所述示教初始位置，然后根据所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹，控制所述六自由度机器人的末端执行器运动，以使得所述六自由度机器人的末端执行器上的第一光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹与所述第二光学标记相对于所述第三光学标记的运动路径及轨迹相同。
CN201810569970.1A 2018-06-05 2018-06-05 一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法 Pending CN108705536A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810569970.1A CN108705536A (zh) 2018-06-05 2018-06-05 一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法
PCT/CN2019/085473 WO2019233227A1 (zh) 2018-06-05 2019-05-05 一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810569970.1A CN108705536A (zh) 2018-06-05 2018-06-05 一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108705536A true CN108705536A (zh) 2018-10-26

Family

ID=63870458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810569970.1A Pending CN108705536A (zh) 2018-06-05 2018-06-05 一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN108705536A (zh)
WO (1) WO2019233227A1 (zh)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109938842A (zh) * 2019-04-18 2019-06-28 王小丽 面部外科手术定位导航方法及装置
CN110192920A (zh) * 2019-06-19 2019-09-03 雅客智慧（北京）科技有限公司 一种手术机器人
CN110333722A (zh) * 2019-07-11 2019-10-15 北京电影学院 一种机器人轨迹生成和控制方法、装置及***
WO2019233227A1 (zh) * 2018-06-05 2019-12-12 雅客智慧（北京）科技有限公司 一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法
CN110559095A (zh) * 2019-09-26 2019-12-13 雅客智慧（北京）科技有限公司 种植牙机器人***及其种牙方法
CN110974454A (zh) * 2019-12-19 2020-04-10 长春理工大学 一种正畸支抗钉标定方法及装置
WO2020133868A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 雅客智慧（北京）科技有限公司 一种牙科种植导航手术的标定、追踪方法和装置
CN111407443A (zh) * 2020-02-25 2020-07-14 浙江工业大学 一种用于口腔种植机器人的精确定位及智能导航方法
CN111407406A (zh) * 2020-03-31 2020-07-14 武汉联影智融医疗科技有限公司 头部位置标识装置、术中控制***及控制方法
CN111446003A (zh) * 2020-03-16 2020-07-24 五邑大学 基于视觉识别的传染疾病检测机器人及其检测方法
CN111716349A (zh) * 2019-03-20 2020-09-29 劳斯莱斯有限公司 探针引导
CN112539700A (zh) * 2020-11-26 2021-03-23 上海卓昕医疗科技有限公司 一种基于光学定位的工具标定***及方法
CN113647972A (zh) * 2021-07-27 2021-11-16 北京工业大学 一种辅助口腔医疗影像的双臂协作机器人控制方法及***
CN113787524A (zh) * 2021-11-18 2021-12-14 极限人工智能有限公司 一种机械臂的控制方法、装置、手术机器人及存储介质
CN113855286A (zh) * 2021-09-24 2021-12-31 四川锋准机器人科技有限公司 一种种植牙机器人导航***及方法
CN114019977A (zh) * 2021-11-03 2022-02-08 诺力智能装备股份有限公司 移动机器人的路径控制方法、装置、存储介质及电子设备
CN114746223A (zh) * 2019-12-27 2022-07-12 富兰卡爱米卡股份有限公司 生成用于机器人机械手的控制程序

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111185909B (zh) * 2020-01-14 2022-03-18 深圳众为兴技术股份有限公司 机器人运行工况获取方法、装置、机器人及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04304980A (ja) * 1991-04-02 1992-10-28 Mitsubishi Electric Corp 遠隔操作支援方法
CN202146362U (zh) * 2010-12-30 2012-02-22 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种基于光学导航七自由度颅颌面手术辅助机械臂
CN104827474A (zh) * 2015-05-04 2015-08-12 南京理工大学 学习人的虚拟示教机器人智能编程方法及辅助装置
CN105082161A (zh) * 2015-09-09 2015-11-25 新疆医科大学第一附属医院 双目立体摄像机机器人视觉伺服控制装置及其使用方法
CN107160364A (zh) * 2017-06-07 2017-09-15 华南理工大学 一种基于机器视觉的工业机器人示教***及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101396829A (zh) * 2007-09-29 2009-04-01 株式会社Ihi 机器人装置的控制方法以及机器人装置
CN102135776B (zh) * 2011-01-25 2012-06-13 解则晓 基于视觉定位的工业机器人控制方法
JP2014128840A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 Kanto Seiki Kk ロボット制御システム
CN107671838B (zh) * 2017-11-01 2020-04-10 安易智友科技（深圳）有限公司 机器人示教记录***、示教的工艺步骤及其算法流程
CN108705536A (zh) * 2018-06-05 2018-10-26 雅客智慧（北京）科技有限公司 一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04304980A (ja) * 1991-04-02 1992-10-28 Mitsubishi Electric Corp 遠隔操作支援方法
CN202146362U (zh) * 2010-12-30 2012-02-22 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种基于光学导航七自由度颅颌面手术辅助机械臂
CN104827474A (zh) * 2015-05-04 2015-08-12 南京理工大学 学习人的虚拟示教机器人智能编程方法及辅助装置
CN105082161A (zh) * 2015-09-09 2015-11-25 新疆医科大学第一附属医院 双目立体摄像机机器人视觉伺服控制装置及其使用方法
CN107160364A (zh) * 2017-06-07 2017-09-15 华南理工大学 一种基于机器视觉的工业机器人示教***及方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王尚庆等: "《长江三峡滑坡监测预报》", 30 June 1999, 地质出版社 *
王玉荣: "《商务预测方法（第三版）》", 30 September 2014, 对外经济贸易大学出版社 *
胡莘等: "《现代测绘理论与技术丛书 航天线阵影像摄影测量定位理论与方法》", 30 April 2018, 测绘出版社 *

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019233227A1 (zh) * 2018-06-05 2019-12-12 雅客智慧（北京）科技有限公司 一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法
WO2020133868A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 雅客智慧（北京）科技有限公司 一种牙科种植导航手术的标定、追踪方法和装置
US12011230B2 (en) 2018-12-26 2024-06-18 Beijing Yakebot Technology Co., Ltd. Calibration method and device for dental implant navigation surgery, and tracking method and device for dental implant navigation surgery
CN111716349B (zh) * 2019-03-20 2023-05-09 劳斯莱斯有限公司 探针引导
CN111716349A (zh) * 2019-03-20 2020-09-29 劳斯莱斯有限公司 探针引导
CN109938842B (zh) * 2019-04-18 2021-07-30 雅客智慧（北京）科技有限公司 面部外科手术定位导航方法及装置
CN109938842A (zh) * 2019-04-18 2019-06-28 王小丽 面部外科手术定位导航方法及装置
CN110192920A (zh) * 2019-06-19 2019-09-03 雅客智慧（北京）科技有限公司 一种手术机器人
CN110333722A (zh) * 2019-07-11 2019-10-15 北京电影学院 一种机器人轨迹生成和控制方法、装置及***
CN110559095A (zh) * 2019-09-26 2019-12-13 雅客智慧（北京）科技有限公司 种植牙机器人***及其种牙方法
CN110974454B (zh) * 2019-12-19 2021-09-28 长春理工大学 一种正畸支抗钉标定方法及装置
CN110974454A (zh) * 2019-12-19 2020-04-10 长春理工大学 一种正畸支抗钉标定方法及装置
CN114746223A (zh) * 2019-12-27 2022-07-12 富兰卡爱米卡股份有限公司 生成用于机器人机械手的控制程序
CN111407443A (zh) * 2020-02-25 2020-07-14 浙江工业大学 一种用于口腔种植机器人的精确定位及智能导航方法
CN111446003A (zh) * 2020-03-16 2020-07-24 五邑大学 基于视觉识别的传染疾病检测机器人及其检测方法
CN111407406A (zh) * 2020-03-31 2020-07-14 武汉联影智融医疗科技有限公司 头部位置标识装置、术中控制***及控制方法
CN112539700A (zh) * 2020-11-26 2021-03-23 上海卓昕医疗科技有限公司 一种基于光学定位的工具标定***及方法
CN113647972A (zh) * 2021-07-27 2021-11-16 北京工业大学 一种辅助口腔医疗影像的双臂协作机器人控制方法及***
CN113855286B (zh) * 2021-09-24 2023-01-10 四川锋准机器人科技有限公司 一种种植牙机器人导航***及方法
CN113855286A (zh) * 2021-09-24 2021-12-31 四川锋准机器人科技有限公司 一种种植牙机器人导航***及方法
CN114019977A (zh) * 2021-11-03 2022-02-08 诺力智能装备股份有限公司 移动机器人的路径控制方法、装置、存储介质及电子设备
CN114019977B (zh) * 2021-11-03 2024-06-04 诺力智能装备股份有限公司 移动机器人的路径控制方法、装置、存储介质及电子设备
CN113787524B (zh) * 2021-11-18 2022-02-15 极限人工智能有限公司 一种机械臂的控制方法、装置、手术机器人及存储介质
CN113787524A (zh) * 2021-11-18 2021-12-14 极限人工智能有限公司 一种机械臂的控制方法、装置、手术机器人及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019233227A1 (zh) 2019-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108705536A (zh) 一种基于视觉导航的牙科机器人路径规划***及方法
CN109640860B (zh) 机器人***的运动执行
Chiari et al. Human movement analysis using stereophotogrammetry: Part 2: Instrumental errors
Dolan et al. Dynamic and loaded impedance components in the maintenance of human arm posture
CN105232155B (zh) 手术机器人调整***
CN102567638B (zh) 一种基于微型传感器的交互式上肢康复***
CN109389620B (zh) 用于跟踪医疗对象的方法和跟踪***
WO2012012863A1 (en) Bone tracking with a gyroscope sensor in computer-assisted surgery
CN114074330B (zh) 一种机器人控制方法、***、机器人及存储介质
CN113787524B (zh) 一种机械臂的控制方法、装置、手术机器人及存储介质
Santos et al. Explaining the Ergonomic Assessment of Human Movement in Industrial Contexts.
Kumar et al. A unified grid-based wandering pattern detection algorithm
CN107203271B (zh) 基于多传感器融合技术的双手识别方法
Tarabini et al. Monitoring the human posture in industrial environment: A feasibility study
Palani et al. Real-time joint angle estimation using mediapipe framework and inertial sensors
EP2508127B1 (en) Method and system for posture evaluation
Callejas-Cuervo et al. Capture and analysis of biomechanical signals with inertial and magnetic sensors as support in physical rehabilitation processes
JP2020174787A (ja) 手指運動推定システム
CN116672031B (zh) 机器人的控制方法、装置、处理器及电子设备
CN108742897A (zh) 牙科钻孔路径纠正方法及***
Ángel-López et al. Kinematic hand analysis using motion capture technology
Bagheri et al. IMU Applications within STEM Branch: Cognitive, Behavioral, Practical and Design-Based Implementation Approach
CN116793334A (zh) 骨科手术导航***的精度测试***及测试方法
Veeger et al. Orientation of axes in the elbow and forearm for biomechanical modelling
JP2016206081A (ja) 動作推測装置および動作推測方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181026