机器人定位原理在几何测量中的应用——人体牙颌测量仪的研究

来源 :同济大学机械工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuemun
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随着人民生活水平的日益提高,生活质量的日益改善,医疗保健已成为人们热心关心的 话题。口腔作为人体的重要生理器官,直接关系着人体的健康。牙颌模型是口腔临床实践与 研究的重要对象,因其能客观而真实地记录牙齿、牙弓、腭部的形态和位置,它的测量与分 析已成为口腔正畸学用以研究儿童牙颌生长发育、诊断、和矫治设计的重要基础。 长期以来,口腔医生一直使用传统的手工测量工具如钢板尺、游标卡尺对牙颌模型进行 测量。这样的测量方法速度慢、精度低、费时费力,而且有些尺寸难以测得。目前国内外一 些口腔医院和高等医学院校利用现代测量技术如生物近景摄影术、激光全息术对牙颌模型进 行三维测量分析。但是无论生物近景摄影术、还是激光全息术,其前提条件都是建立在昂贵 的仪器基础上,给推广使用带来了很大的困难。 本论文所研究的人体牙颌的测量仪正是机器人的机构原理在测量领域中的实现与应用。 本文所利用机器人开式连杆机构的运动学原理对牙颌模型特征尺寸进行测量分析,这种方法 国内外尚未见报道。与其它方法相比,该系统设备简单,价格较低,测量精度和图象质量完 全能满足临床和科研工作的需要,具有较高的实用价值。 本论文针对牙颌模型测量系统的研制,着重分析了牙颌模型应用于口腔正畸学上其测量 精度标准的确立以及量仪操作机杆件长度比例的优化设置和配套借口电路设计。 关于牙颌模型的测量究竟可能达到何种精度、口腔临床实践与科研究竟需要多高的精度 这两个问题,医学界的专家和学者到目前为止尚未进行过系统的分析与研究。本论文针对这 种情况,运用数理统计方法对牙颌模型测量精度标准的确立进行了探讨。 对于某一个机器人式的开放连杆机构,在总的杆件长度一定的情况下,各杆件长度比采 用多少才能使连杆机构运动起来最灵活这个问题,目前国内外研究较少,本论文采用“末端 执行器速度椭球体”的概念对此进行了较为深入的探索,具有一定的先进性。 关键词:机器人、口腔正畸、牙颌模型、测量精度、杆长优化
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