口腔正畸弓丝成形规划及弯制机器人研究

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1、国内图书分类号：TP24工学博士学位论文IlII{II({III(IIILIIIIMIm[IIIIIIIII[IY2413324口腔正畸弓丝成形规划及弯制机器人研究博士研究生：导师：寸5，IIJ：申请学位级别：学科、专业：所在单位：答辩日期：授予学位单位：蒋济雄张永德工学博士机械制造及其自动化机械动力工程学院2013年6月哈尔滨理工大学工学博士学位论文口腔正畸弓丝成形规划及弯制机器人研究蒋济雄哈尔滨理工大学2013年6月ClassifiedIndex：TP24DissertationfortheDoctorDegreeinEngineeringStudyonFormPlanningofA

2、rchwireandItsBendingRobotCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：DateofOralExamination：University：T●⋯JlangJIXlOngZhangYongdeDoctorofEngineeringMechanicalManufacturingandAutomationJune．2013HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《口腔正畸弓丝成形规划及弯制机器人研

3、究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读博士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：冢听托、日期刎年多月心日哈尔滨理工大学博士学位论文使用授权书《口腔正畸弓丝成形规划及弯制机器人研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读博士学位期问在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提

4、交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密团。(请在以上相应方框内打4)作者签名：导师签名：日期：挪年／月研习同期：房，疹年多月拥摘要口腔正畸弓丝成形规划及弯制机器人研究摘要随着我国社会的发展和人民生活水平的不断提高，人们越来越注重口腔健康的问题；健康、整齐的牙齿不仅能给人以良好的第一印象，更能提高咀嚼功能、保护口腔健康。通常，在进行牙齿矫正过程中，矫正弓丝的弯制是基于医生手工操作的，该过程不仅效率低，而且劳动强度大；医生需要边弯制弓丝边与口腔模型

5、相比对，不断调整弯曲角度使其成形；弓丝在反复弯折的情况下很容易发生断裂。本文提出在对弓丝成形规划进行分析的基础上，采用机器人进行弓丝弯制加工，利用机器人的位姿精确控制能力克服手工弯制弓丝的缺点，提高正畸弓丝的弯制精度和效率。搭建了弓丝弯制机器入本体及其控制系统。基于成形弓丝闭隙曲弯制工艺的分析，确定了弓丝弯制机器人的构型和布局；设计了弓丝弯制机器入的总体机构、弯曲模具机构和弓丝支撑机构，并对关键零部件进行了有限元强度分析；以PC+PMAC的主从式控制方式提出了弓丝弯制机器人控制系统方案，确定了硬件组成结构，并编制了系统配置程序、回零程序和弓丝弯制运动控制程序。规划了弓丝弯制机器人加减速方

6、案。为了保证弓丝弯制机器人的精确运动，降低运动过程中的冲击和残余振动，提出分段自调整加减速分配方案。首先，基于弓丝弯制机器人运动平台的物理参数构建了三阶纯S加减速曲线；其次，以此加减速过程所确定的运动距离为标准，当弓丝弯制机器人的运动距离大于该标准时，提出采用5段S加减速曲线的加减速规划方法；再次，当弓丝弯制机器人的运动距离小于该标准时，提出采用修『F的S加减速曲线规划方法。通过仿真研究，验证了提出的加减速方法的平稳性和柔顺性。规划了弓丝成形控制节点信息。建立了标准正畸弓丝数学模型和带外展弯的目标正畸弓丝数学模型，在此模型的基础上，提出增量法和有限点展成法对机器人弯制弓丝成形过程中的控制

7、节点位置和数目进行了规划；分别将两种规划方法所得到的控制节点拟合成曲线，与理想目标弓丝曲线进行了误差对比分析；编制算法耗时程序对两种算法进行了效率分析：结果表明无论是规划精度还是算法效率，有限点展成法均优于增量法；最后在规划出的控哈尔滨理工大学工学博士学位论文制节点位置和数目的基础上采用斜率法对各控制节点处需要弯制的角度进行了计算。研究了弓丝弯曲回弹机理。针对弓丝弯制属于大曲率弯曲变形的特点，从考虑弯曲过程中中性层内移和弯曲力臂影响