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人们对牙齿的咬合功能与美观性的关注度不断上升,患者对正畸治疗的需求日益增多,特别是青少年群体,越来越多的进行正畸矫正。受数字化制造技术的影响,弓丝弯制机器人的研究在国内外迅速开展,但现阶段,尚缺乏对口腔正畸弓丝数学模型和弯曲过程中弓丝滑移翘曲引起的回弹问题的研究。本文建立了正畸弓丝第一序列曲(平面内)和第二序列曲(空间曲)的数学模型,建立了考虑弓丝滑移、翘曲问题的弯曲回弹机理模型,提出了机器人正畸弓丝弯制程序生成方法,实现了正畸弓丝的数字化成形,提高了机器人弯制正畸弓丝的精度。 建立了正畸弓丝第一序列曲和第二序列曲的数学模型。基于口腔正畸学中牙托槽与弓丝间的相对位置关系,以牙托槽槽沟中点为基准点,建立正畸弓丝第一序列曲的数学模型;针对临床需求,分析第二序列曲的结构参数,建立第二序列曲的数学模型;构建在第一序列曲弓形中插入第二序列曲的坐标变换模型,以在指定位置插入第二序列曲弓形;应用Labview软件实现了正畸弓丝弓形的数字化表达。 建立了考虑弯曲过程中弓丝发生滑移、翘曲变形的弯曲回弹机理模型。针对正畸弓丝弯曲过程中的回弹现象,考虑弯曲过程中固定模与旋转模之间弓丝的滑移、翘曲对弯曲回弹的影响,从弯曲过程中弯曲半径变化的角度出发,将弓丝弯曲过程分为弹性变形和塑性变形两个阶段,建立了不锈钢方形弓丝的弯曲回弹机理模型;并针对弯丝机器人结构特性,分析并补偿了弯曲回弹机理理论模型;进行了正畸弓丝角度弯曲实验,以验证弓丝弯曲回弹机理模型的正确性。 提出了机器人正畸弓丝弯制程序生成方法。分析弓丝弯制机器人本体结构,结合机器人各关节运动关系,以建立的正畸弓丝数学模型为基础,研究第一序列曲和第二序列曲的模型特性,基于建立的正畸弓丝弯曲回弹机理模型对弯曲角与成形角进行补偿,提出了第一序列曲及第二序列曲中开大垂直曲的机器人弓丝弯制程序生成方法。 随机抽取一例患者牙托槽点数据信息,进行正畸弓丝弯制实验。将实际弯制成形弓丝与理论模型进行对比分析,验证正畸弓丝数学模型正确,弓丝弯曲回弹机理模型基本满足精度要求,机器人弓丝弯制程序生成方法正确。