[發明專利]一種弓絲彎制機器人及彎制弓絲運動模型建立方法

有效

• 申請號: 201910354135.0
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN109893268B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 姜金剛;閔兆偉;黃致遠;馬雪峰;霍彪;張永德
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: A61C7/04
• 分類號: A61C7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種弓絲彎制機器人及彎制弓絲運動模型建立方法，它涉及正畸弓絲彎制技術領域。本發明依據正畸醫師在彎制正畸弓絲過程中，正畸弓絲的空間姿態信息和正畸鉗的夾緊位置以及人手的運動軌跡等信息等，模仿人手彎絲運動的過程，首先簡化弓絲運動模型并建立坐標系，其次進行機器人自由度的配置，最后確定彎絲運動的參數，完成一種機器人彎制正畸弓絲運動模型的建立。

技術領域：

本發明專利涉及一種弓絲彎制機器人及彎制弓絲運動模型建立方法，屬于正畸弓絲彎制技術領域。

背景技術：

現代口腔醫學中，固定矯治是一種常用且有效的正畸治療手段，而正畸弓絲的彎制是固定矯治技術的關鍵，近年來，深受數字化制造技術的影響，傳統的口腔制造加工工藝正發生革命性變化，口腔正畸領域也受益于數字化技術，正畸矯治器中弓絲的加工正在向數字化發展。

利用機器人技術彎制正畸弓絲，其目的是實現正畸弓絲自動精準地彎制，代替正畸醫生手工彎制，提高正畸弓絲的彎制效率，以便進一步的提高正畸醫生的工作效率。然而，機器人彎制正畸弓絲帶來了諸多難題，其中最關鍵的問題是弓絲彎制機器人實現正畸弓絲的第二序列曲的彎制。具有特殊矯正作用的正畸弓絲第二序列曲種類多，形狀各異。因此，弓絲彎制機器人的運動方式，兼顧機器人結構簡單同時要具備一定的“靈活”性，即以少量的自由度和機構形式實現所有類型弓絲形態的彎制。在機器人彎制正畸弓絲時，最容易出現的問題是干涉問題，在研究機器人彎制正畸弓絲的其他關鍵技術問題時，經常會受到機器人彎制過程中的干涉問題，導致正畸弓絲彎制實驗失敗，進而導致研究其他關鍵技術問題的實驗分析受到干擾。因此需要依據正畸醫師在彎制正畸弓絲過程中，正畸弓絲的空間姿態信息和正畸鉗的夾緊位置以及人手的運動軌跡等信息等，模仿人手彎絲運動的過程，研究一種弓絲彎制機器人及彎制弓絲運動模型建立方法。

發明專利內容：

針對上述問題，本發明提出一種弓絲彎制機器人及彎制弓絲運動模型建立方法，將人手彎制正畸弓絲運動簡化為正畸鉗的運動，讓機器人模仿人手彎絲運動，進而實現正畸弓絲機器人靈巧的彎制正畸弓絲。

本發明為解決上述問題所采取的方案為：

一種彎制弓絲運動模型建立方法，本方法應用于一種弓絲彎制機器人。

一種彎制弓絲運動模型建立方法：所述方法的具體實現過程為：

步驟一、機器人彎制正畸弓絲運動模型坐標系建立：

在建立人手彎絲運動模型時，將人手結構的功能特征模型簡化為鉗Ⅰ和鉗Ⅱ；首先，為了使鉗Ⅱ實現夾緊位置調整的關鍵動作，因此鉗Ⅱ的坐標系采取直角坐標系，建立方式為：選取鉗Ⅱ的末端為直角坐標系原點O₂，以鉗Ⅱ的夾緊點P2所在軸線為z軸，以鉗Ⅱ的開鉗方向為y軸，再根據右手定則以及確定的y軸和z軸確定x軸方向，以建立直角坐標系O₂-xyz；鉗Ⅰ實現的是對夾緊支撐點的位置調整和弓絲夾緊，因此，選取柱坐標系作為鉗Ⅱ的坐標系，建立方式為：首先，以鉗Ⅱ夾緊點P2作為坐標系原點O₁，以鉗Ⅱ的軸線方向作為柱坐標系的Z軸，以鉗Ⅱ夾緊點P2作為基準點，向鉗Ⅰ方向作垂直于Z軸的延長線作為柱坐標系的R軸且確定鉗Ⅰ的鉗口作為鉗Ⅰ的夾緊點P1，根據所述的Z軸和R軸以建立柱坐標系O₁-RZ；

步驟二、配置機器人的自由度：