被动感应式导航机械臂、口腔定位机械臂及口腔种植系统

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，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

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。

发明内容

本申请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。

本申请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；

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；

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；

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；

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。

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。

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。

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。

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；

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。

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。

在一些可选的实施方式中，连接支架上设置有减重孔。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本申请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；

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。

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。

本申请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；

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；

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；

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：

获取被动感应式导航机械臂的各无源控制关节旋转角度；

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；

根据位置信息，控制种植机械臂进行种植操作。

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。

本申请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：

获取被动感应式导航机械臂的各无源控制关节旋转角度；

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；

根据位置信息，控制种植机械臂进行种植操作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种被动感应式导航机械臂的结构图；

图2为本申请实施例提供的连接法兰的结构图；

图3为本申请实施例提供的无源控制关节的结构图；

图4为本申请实施例提供的无源控制关节的外壳结构图；

图5为本申请实施例提供的无源控制关节的截面图；

图6为本申请实施例提供的底座的立体图；

图7为本申请实施例提供的底座的截面图；

图8是本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种基于口腔种植系统的植牙方法步骤流程图；

图10为本申请实施例提供的机械臂的DH模型暨坐标系示意图。

图标：1-连接法兰，11-第一安装部，12-连接支架，13-第二安装部，14-校验窝点，15-安装定位孔，2-无源控制关节，21-第一连接部，22-第二连接部，23-壳盖，24-壳体，25-输出法兰，26-轴承压盖法兰，3-底座，31-第一安装盘，32-柱体底座，33-第二安装盘，110-通信单元，120-存储器，130-输入单元，131-触敏表面，132-其他输入设备，140-显示单元，141-显示面板，150-传感器，160-音频电路，170-无线通信单元，180-处理器，190-电源。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种被动感应式导航机械臂的结构图，该被动感应式导航机械臂为被动感应臂，其内部不设置电机进行驱动，不通过电信号进行控制，使得被动感应式导航机械臂整体可以做到小型化、轻量化，以满足口腔手术的要求。

被动感应式导航机械臂具体包括：底座3、连接法兰1和n个无源控制关节2。其中，无源控制关节2包括第一连接部21和第二连接部22，第一连接部21和第二连接部22相连，第一连接部21的中轴线和第二连接部22的中轴线相交，n个无源控制关节2依次连接；其中，n为大于或等于3的整数；n个无源控制关节2中第一无源控制关节2的第一连接部21与连接法兰1的底端固定连接；n个无源控制关节2中第n无源控制关节的第二连接部22与底座3的顶端固定连接；无源控制关节2的第二连接部22包括轴承和编码器，轴承用于无源控制关节2绕其第二连接部22的中轴线旋转，编码器用于获取无源控制关节2绕其第二连接部22的中轴线旋转的角度。

本申请实施例中，使用了n个无源控制关节2，每个无源控制关节2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1、n个无源控制关节2和底座3依次连接，每一无源控制关节2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2的旋转角度。进一步的，根据所有无源控制关节2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1的空间位置，若连接法兰1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。

其中，计算被动感应式导航机械臂末点的目标位置，根据机械臂的正解进行计算得到，机械臂的正解是指在已知无源控制关节2角度和连杆长度的情况下,求出机械臂末端坐标系在前置坐标系中的坐标的方法。

具体地，本实施例中n＝6，连接法兰1的底端与第一无源控制关节的第一连接部固定连接，第一无源控制关节的第二连接部连接第二无源控制关节的第一连接部，第二无源控制关节的第二连接部连接第三无源控制关节的第一连接部，第三无源控制关节的第二连接部连接第四无源控制关节的第一连接部，第四无源控制关节的第二连接部连接第五无源控制关节的第一连接部，第五无源控制关节的第二连接部连接第六无源控制关节的第一连接部，第六无源控制关节的第二连接部连接底座3。

在口腔种植手术场景中，患者头部为微动调整，口腔空间姿态的感应仅需小范围的位置和角度微调即可以到达预期点位，为此，本实施例的被动感应式导航机械臂具有以下特征：

被动感应位姿：机械臂无电机，以被动感应位姿为目标。这使得机械臂在口腔种植手术中能够通过感应口腔空间姿态来进行微调，以达到预期点位。

六个无源控制关节2，六个自由度：整臂包含6个自由度，可以进行复杂的运动，以适应口腔在空间中的不同位置。

轻量化设计：整臂运动部分重量可以做到不超过250g，这使得机械臂在运动过程中更加灵活，减少了对患者的潜在冲击。

接口设计：整臂末端留有与口腔固定装置的接口，这使得被动感应式导航机械臂可以与口腔固定装置连接，为手术提供稳定的基础。

同种型号无源控制关节2搭建：整臂采用同一种型号的无源控制关节2搭建，以简化根据编码器测量角度计算口腔位置时的运算过程。

中孔走线：整臂各无源控制关节2实现中孔走线，这使得机械臂的布线更加合理，增强了机械臂的稳定性和耐用性。

模块无源控制关节2串联：整臂基于模块无源控制关节2直接串联、无臂杆，这使得机械臂的结构更加紧凑，方便进行维护和修理。

小型化设计：整臂长度可以做到不超过200mm，直径可以做到不超过35mm，使得被动感应式导航机械臂能够适应口腔手术的空间限制。

被动感应式导航机械臂由六个无源控制关节2首尾输入输出端串联并与底座3和连接法兰1组合得到，整臂在被动感应的模式下工作，该模式基于机械臂的正解可以极大的规避机械臂奇异导致不可达的风险；另外整臂的长度不超过200mm，直径不超过35mm而且整臂的工作场景是感应头部微动暨不超过5mm，在头部微动的状态下，每个无源控制关节2的动作幅度较小；在外力驱动下(连接法兰1与患者口腔的牙套固定连接，患者头部晃动带动连接法兰1运动)各无源控制关节2模组跟随调整姿态，无源控制关节2内的编码器则记录各无源控制关节2相对运动的角度，从而为机械臂末端连接法兰1的姿态解算提供基础，进而为口腔内部的牙槽骨的空间位置提供映射关系(牙套与患者牙齿固定连接)，最终实现患者口腔位置的导航追踪；整臂能动部分重量不超过250g，其连接在牙固定装置上，给患者牙颌的作用力不超过3N，不会给患者带来不适感；整臂与种植系统整合配套使用，被动感应式导航机械臂的底座3与种植机械臂的底座固定连接，从而为整套系统提供导航功能。

请参照图2，图2为本申请实施例提供的连接法兰1的结构图，连接法兰1包括：第一安装部11、第二安装部13和连接支架12；其中，连接支架12的一端连接第一安装部11，连接支架12的另一端连接第二安装部13；第一安装部11连接口腔固定装置，第二安装部13连接第一无源控制关节的第一连接部21。

本申请实施例中，第一安装部11连接口腔固定装置，第二安装部13连接第一无源控制关节的第一连接部21，这种设计使得连接法兰1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。

在一些可选的实施方式中，第一安装部11上设置有安装定位孔15，安装定位孔15用于埋入圆柱销，使得连接法兰与口腔固定装置的连接具有唯一性，从而支持中途调整，例如：手术前可以将连接法兰与口腔固定装置连接上，患者在牙椅上试躺寻找合适的位置，然后可以断开连接，患者带着口腔固定装置进行CBCT拍摄，拍完后患者回到牙椅开始手术；手术过程中，患者需要吐口水将连接法兰从口腔固定装置上卸下，让患者休息，再次将连接法兰与口腔固定装置连接，连接后位置与之前的保持一致，从而避免再次注册。

在一些可选的实施方式中，连接支架12上设置有减重孔。本申请实施例中，减重孔可以减少连接支架12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12的材料使用量，从而降低整个机械臂的成本。

在一些可选的实施方式中，第一安装部11上设置第一校验窝点14，第二安装部13上设置有第二校验窝点14和第三校验窝点14，第一校验窝点14、第二校验窝点14和第三校验窝点14用于校验连接支架12的空间位置。

本申请实施例中，通过设置多个校验窝点14，可以对连接支架12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12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12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。

其中，无源控制关节2包括第一连接部21和第二连接部22，第一连接部21和第二连接部22固定连接，第一连接部21的中轴线和第二连接部22的中轴线相交且夹角为0-180度的任一角度，本实施例中第一连接部21的中轴线和第二连接部22的中轴线的夹角为90度。本申请实施例中，每个无源控制关节2的第一连接部21和第二连接部22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。

请参照图4，图4为本申请实施例提供的无源控制关节2的外壳结构图，无源控制关节2的外壳由壳体24和壳盖23组成，壳盖23与壳体24通过螺栓可拆卸的固定连接。通过壳盖23和壳体24将无源控制关节2进行包裹，可以保护无源控制关节2免受外部损伤，减少无源控制关节2受到外力冲击、摩擦、挤压等损伤的风险。壳体24和壳盖23可以防止外部物质进入无源控制关节2，从而减少对无源控制关节2的磨损和腐蚀，增强机械臂的耐用性。在第一连接部21和第二连接部22的连接拐角外侧设置壳盖23，当需要更换或修理无源控制关节2内的编码器或轴承时，可以通过打开壳盖23来方便地进行操作。

请参照图5，图5为本申请实施例提供的无源控制关节2的截面图，本实施例中第一连接部21的中轴线和第二连接部22的中轴线的夹角为90度，在第二连接部22设置有轴承，使得无源控制关节2能够绕第二连接部22的中轴线旋转，在轴承侧面安装有编码器，从而能够通过编码器测量得到无源控制关节2绕其第二连接部22中轴线的旋转角度。

在一个具体实施例中，请参照图3，图3为本申请实施例提供的无源控制关节2的结构图，无源控制关节2单重不超过35g，每个无源控制关节2包含1个自由度，无源控制关节2不限位，可以自由旋转，无源控制关节2不带电机，无源控制关节2内集成有用于记录无源控制关节2转角的绝对式编码器，无源控制关节2的输出法兰25套装在轴承上实现转动，轴承压盖法兰26用于限制轴承轴向的窜动，编码器安装法兰与输出法兰25同轴固连，实现角度的传递；无源控制关节2输入输出端成90°并交于一点，壳盖23与壳体24配合将编码器封装于腔体内，并为轴承提供支撑。

请参照图6，图6为本申请实施例提供的底座3的立体图，底座3的顶端设置有第一安装盘31，底座3的底端设置有第二安装盘33；第一安装盘31连接第n无源控制关节的第二连接部22，第二安装盘33用于对底座3进行固定。本申请实施例中，通过在底座3的底端设置第二安装盘33，可以更好地固定底座3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3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。

其中，底座3包括柱体底座32，第二安装盘33的外轮廓超出柱体底座32的底面，并在第二安装盘33的外轮廓上均匀布置多个螺栓过孔。

本申请实施例中，通过将第二安装盘33的外轮廓超出柱体底座32的底面，可以增加底座3与地面的接触面积，从而增强底座3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33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3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。

请参照图7，图7为本申请实施例提供的底座3的截面图，本实施例中底座3为中空结构，第二安装盘33的外轮廓还设置有定位组件；定位组件包括止口和销孔。

本申请实施例中，通过止口的限制，将第二安装盘33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33的安装姿态，从而将底座3的位置固定在种植机械臂的底座上，从而方便与种植机械臂的坐标进行统一和相互坐标转化，后续在更换或修理机械臂后，可以方便地重新安装底座3，并确保底座3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。

本申请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；口腔固定装置与被动感应式导航机械臂的连接法兰1固定连接。

本申请实施例中，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。

本申请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；

其中，口腔固定装置与被动感应式导航机械臂的连接法兰1固定连接；被动感应式导航机械臂的底座3与种植机械臂的底座固定连接；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：获取被动感应式导航机械臂的各无源控制关节2旋转角度；根据各无源控制关节2旋转角度，确定口腔固定装置夹持口腔的位置信息；根据位置信息，控制种植机械臂进行种植操作。

本申请实施例中，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2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。

图8是本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图。参见图8，该电子设备可以用于实施上述步骤方法。具体来讲：

电子设备可以包括通信单元110、包括有一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器120、输入单元130、显示单元140、传感器150、音频电路160、WiFi(wirelessfidelity，无线保真)模块170、包括有一个或者一个以上处理核心的处理器180、以及电源190等部件。本领域技术人员可以理解，图8中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

通信单元110可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，该通信单元110可以为RF(RadioFrequency，射频)电路、路由器、调制解调器等网络通信设备。特别地，当通信单元110为RF电路时，将基站的下行信息接收后，交由一个或者一个以上处理器180处理；另外，将涉及上行的数据发送给基站。通常，作为通信单元的RF电路包括但不限于天线、至少一个放大器、调谐器、一个或多个振荡器、用户身份模块(SIM)卡、收发信机、耦合器、LNA(Low Noise Amplifier，低噪声放大器)、双工器等。此外，通信单元110还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。所述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于GSM(Global Systemof Mobile communication，全球移动通讯系统)、GPRS(General PacketRadio Service，通用分组无线服务)、CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址)、LTE(Long TermEvolution,长期演进)、电子邮件、SMS(Short Messaging Service，短消息服务)等。存储器120可用于存储软件程序以及模块，处理器180通过运行存储在存储器120的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器120可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器120可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器120还可以包括存储器控制器，以提供处理器180和输入单元130对存储器120的访问。

输入单元130可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。具体地，输入单元130可包括触敏表面131以及其他输入设备132。触敏表面131，也称为触摸显示屏或者触控板，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触敏表面131上或在触敏表面131附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。可选的，触敏表面131可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器180，并能接收处理器180发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触敏表面131。除了触敏表面131，输入单元130还可以包括其他输入设备132。具体地，其他输入设备132可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。

显示单元140可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及电子设备的各种图形用户接口，这些图形用户接口可以由图形、文本、图标、视频和其任意组合来构成。显示单元140可包括显示面板141，可选的，可以采用LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)等形式来配置显示面板141。进一步的，触敏表面131可覆盖显示面板141，当触敏表面131检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器180以确定触摸事件的类型，随后处理器180根据触摸事件的类型在显示面板141上提供相应的视觉输出。虽然在图8中，触敏表面131与显示面板141是作为两个独立的部件来实现输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触敏表面131与显示面板141集成而实现输入和输出功能。

电子设备还可包括至少一种传感器150，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板141的亮度，接近传感器可在电子设备移动到耳边时，关闭显示面板141和/或背光。作为运动传感器的一种，重力加速度传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于电子设备还可配置的陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

音频电路160、扬声器，传声器可提供用户与电子设备之间的音频接口。音频电路160可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器，由扬声器转换为声音信号输出；另一方面，传声器将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路160接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器180处理后，经RF电路110以发送给比如另一电子设备，或者将音频数据输出至存储器120以便进一步处理。音频电路160还可能包括耳塞插孔，以提供外设耳机与电子设备的通信。

为了实现无线通信，该电子设备上可以配置有无线通信单元170，该无线通信单元170可以为WiFi模块。WiFi属于短距离无线传输技术，电子设备通过无线通信单元170可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图8示出了无线通信单元170，但是可以理解的是，其并不属于电子设备的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。

处理器180是电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器120内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器120内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。可选的，处理器180可包括一个或多个处理核心；优选的，处理器180可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器180中。

电子设备还包括给各个部件供电的电源190(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器180逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源190还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

尽管未示出，电子设备还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。具体在本实施例中，电子设备的显示单元是触摸屏显示器，电子设备还包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于进行以下操作的指令：获取被动感应式导航机械臂的各无源控制关节旋转角度；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；根据位置信息，控制种植机械臂进行种植操作。

请参照图9，图9为本申请实施例还提供的一种基于以上口腔种植系统的植牙方法步骤流程图，具体包括：

步骤S1、获取被动感应式导航机械臂的各无源控制关节旋转角度；

具体地，与被动感应式导航机械臂末端连接的患者口腔有微动时，该机械臂的各无源控制关节随之调整位置，并且各无源控制关节的编码器会实时更新其旋转角度信息，以图10的被动感应式导航机械臂为例，各关节从底座开始读取到的旋转角度分别为θ1、θ2、θ3、θ4、θ5和θ6。

步骤S2、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；

具体地，根据旋转角度θ1、θ2、θ3、θ4、θ5和θ6，采用Denavit-Hartenberg(DH模型暨坐标系建立见图10)进行机器人正运动学求解得到机械臂末端的实时位置信息；

其中，本实施例的机械臂由6个一样的关节构成，机器人的MDH理论参数表如下表1所示：

表1

连接法兰与感应臂末端关节固定连接，可求得连接法兰末端连接位置的中心的位置信息(连接法兰与口腔固定装置为固定唯一连接，口腔固定装置与患者牙列固定粘接，患者头部与口腔固定装置的微动可与法兰中心位置信息等效，患者会佩戴口腔固定装置进行CBCT拍摄得到图像信息用于规划种植)，其中L1,和β是连接法兰的几何换算参数。

步骤S3、根据位置信息，控制种植机械臂进行种植操作。

具体地，机械臂基座与主臂(执行端)基座固定连接，转换关系确定(同一坐标系)，则感应臂反馈的口腔位置信息可转化为种植机械臂的输入(即根据规划位置进行种植机械臂逆解解算(DH参数法)。

此外，还包括辅助窝点验证(注册步骤)：在正式种植规划下钻之前，进行感应臂位置注册(将感应臂的坐标系与种植机械臂的基坐标系进行统一，并将控制机械臂的坐标系与图像坐标系(CBCT拍摄得到的图像自身建立的坐标系)进行统一暨实现感应机械臂、种植机械臂和图像坐标系三者相对位置关系的统一)，具体的注册过程如下：

末端法兰上有至少3个窝点(3个窝点不在一个平面，有利于建立三维空间的坐标验证的准确性)，其位置固定即相对法兰的安装中心的位置确定，在感应机械臂与口腔固定装置固定连接后，在种植机械臂末端安装上种植手机，将校验钻装如种植手机机头，拖动种植机械臂使得其上的校验钻的球头放入连接法兰的校验窝点中，并使其贴合接触，如此至少进行3个窝点的验证，口腔固定装置(法兰安装中心)相对种植机械臂的位置关系得到确认和验证；

患者头部微动后感应臂得到的实时位置信息即可将患者口腔种植规划位置的位置实时反馈给种植机械臂，指挥其到达相应的位置。

其中，坐标系建立步骤：

1、确定旋转轴线，坐标系{i}的Z

2、确定坐标系原点，坐标系{i}的原点固定在关节轴i与关节轴i+1交点，或者公垂线a

3、确定X

X

Y

Alpha:绕X

A:沿X

D:沿Z

Theta:绕Z

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

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。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。