机器人弯制澳丝的回弹机理分析及实验研究

错颌畸形是一种常见的口腔疾病,固定矫治技术是目前常见且有效的正畸治疗的方法,其中正畸弓丝的弯制是固定矫治技术的关键部分。由于弓丝的超弹性、成形弓丝的形状复杂性和手工操作的不确定性,难以实现快速、精确的个性化正畸弓丝的弯制。提出采用机器人实现正畸弓丝弯制,利用机器人的位姿精确控制能力和刚性保持能力克服弓丝的超弹性,实现弓丝弯制。基于弓丝弯制原理的分析,进行了澳丝弯制回弹过程分析。从考虑弯曲过程中中性层内移和弯曲力臂影响的角度出发,以澳丝拉伸试验所得材料本构模型为基础,进行了澳丝弯曲中性层曲率半径和弯曲力矩的计算,进而建立了澳丝的弯曲回弹理论计算模型。基于正畸弓丝回弹测量仪进行了澳丝弯曲回弹实验研究,结果验证了澳丝弯曲回弹理论计算模型的正确性。针对一例患者的口腔参数,基于正畸弓丝弯制机器人实验系统,进行了澳丝弯制实验研究,实验结果满足口腔治疗的要求,结果验证了该机器人样机的有效性和实用性。     

多视点立体视觉测量网络组网方法

立体视觉组网测量是三维测量得以实现的核心技术，在测量过程中，为了保证三维重构的全覆盖和重构精度，需要摄像机进行密集拍摄，因此产生了三维测量的速度慢，计算量较大等问题。针对上述问题，提出了一种多视点立体视觉测量网络组网方法。首先，通过SFM技术（运动恢复结构）获得待测物模型，建立椭球体基准坐标，估计相机与待测物的最佳距离，布置初始视点位置；然后，基于可视化约束条件对初始视点进行聚类分析和循环迭代，筛选出最少的相机数目实现全覆盖三维成像；最后，进行测量实验，布置以灯罩为待测物的椭球形测量网络，并在不同景深下进行相机数目、覆盖率和测量精度与球形测量网络的对比分析。实验结果表明:通过该方法最终迭代筛选出了22个视点，使得覆盖率达到100%，测量精度的标准差均值稳定到1.1 mm，测量效率较球形网络有明显提升，经三维重建出的灯罩效果图能够还原出待测物原貌，验证了所提出方法的可行性。     

机器人在义齿排列和种植中的应用

机器人在义齿排列和种植中的应用是机器人在医学领域的又一全新应用,这类机器人主要实现诸如义齿种植、全口义齿排列和局部义齿排列.本文综述了国内外关于机器人在义齿排列和种植中应用的研究现状,分析了该应用研究中面临的问题,总结了其关键技术,并对其发展趋势和未来研究工作进行了探讨和展望.     

经直肠超声探头位姿调整远心机构设计及实验研究

在临床手术中,最常用于诊断前列腺癌的方法是经直肠超声的前列腺活检手术。医生在手术期间需要全程手持超声探头进行反复调整,难以保证手术的效率、精度以及安全性。通过对经直肠超声引导下前列腺活检手术流程的分析,设计了一种7自由度被动式经直肠超声探头位姿调整远心机构。基于双平行四边形机构设计的姿态调整模块实现超声探头的定心功能,并对其进行运动学分析,基于SimMechanics对超声探头不同进给距离时的工作姿态和定心效果进行了仿真。研制了被动式经直肠超声探头位姿调整机构的物理样机,并进行了测量实验,实验结果可知超声探头不同进给距离时方位角远心点运动最大误差和俯仰角远心点运动最大误差分别为4和3.4 mm,均小于肛门处可承受的变形量6 mm。在不同方向下的随机误差相关性较弱,方位角和俯仰角的远心点运动误差置信区间均小于2.5 mm,最大相对定点误差和最大相对标准误差分别为14.73%和14.98%。仿真和实验结果以及测量误差的分析均验证了超声探头位姿调整机构定心性能的有效性和稳定性。     

基于有限点展成法的正畸弓丝成形控制点规划

错颌畸形是目前常见的口腔疾病,固定矫治是治疗错颌畸形的有效方法,其中固定矫治技术的关键是正畸弓丝的精确化弯制。机器人利用其位姿的精确控制能力可以实现精确化的弓丝弯制,其中弓丝成形控制点的规划决定了机器人弯制正畸弓丝的成形精度。基于分段式的正畸弓丝数学模型,提出采用有限点展成法实现正畸弓丝成形控制点的位置规划,对基于有限点展成法的正畸弓丝成形控制点位置规划方案进行实验验证,对不同弦弧围成面积下弦弧差值对控制点数目和面积误差的影响规律,以及控制点数目和面积误差之间的关系进行了讨论,并提出基于斜率法的正畸弓丝成形控制点角度规划策略。基于患者临床口腔数据,利用自行设计的正畸弓丝弯制机器人实验系统,通过正畸弓丝弯制实验验证了正畸弓丝成形控制点位置和角度规划策略的有效性。     

牙弓曲线发生器的运动规划与仿真

针对牙弓曲线发生器需要协调控制的特点,对牙弓曲线发生器的运动规划进行了研究.基于牙弓曲线幂函数模型构建了牙弓曲线发生器,并进行了运动分析,基于弧长不变理论进行了牙弓曲线发生器控制点运动计算;提出基于牙弓参数等增量法实现了牙弓曲线发生器的运动规划,仿真结果表明:牙弓参数等增量规划法在牙弓曲线发生器运动过程中von mises应力最小,牙弓曲线发生器运动实际轨迹与仿真、理论轨迹近似吻合,结果证实了采用牙弓参数等增量法实现牙弓曲线发生器运动规划的可行性.     

基于单片机的主从式声音导引系统

声音导引在生命探测与定位中具有重要的现实意义,本文以单片机为核心,基于无线传输理论,设计制作了一声音导引系统。系统含一个以车载移动声源为核心的主机系统和一个以声音接收器为核心的从机系统。主从机均采用STC89C52单片机作为控制核心,从机通过声控电路接收来自主机的声音信号,根据两个接收器接收到的信号的时间差来判断声源位置,然后将此位置信息通过无线方式传送给主机,主机据此控制电机的运转,使之运动到目标位置。实验证明,系统结构简单可靠,性能良好,并且集高可靠性、高性价比及低功耗于一身。     

机器人弯制正畸弓丝成形控制点规划及实验研究

错颌畸形是目前危害人类健康的第三大口腔疾病,固定矫治是一种常用且有效的正畸治疗手段,其中矫治弓丝的弯制是重要部分。机器人以其精确的位姿控制和刚性保持能力可以克服弓丝的超弹性实现弓丝弯制。基于幂函数模型建立了分段式的正畸弓丝数学模型,提出采用增量法实现正畸弓丝成形控制点的规划,进行了增量法实现正畸弓丝成形控制点规划策略的研究。通过正畸弓丝成形控制点规划实验,分析不同等分数下初始精度值对控制点数目和面积误差的影响规律,以及控制点数目和面积误差之间的关系。基于正畸弓丝弯制机器人实验系统,针对一例患者的口腔参数,进行了正畸弓丝弯制实验研究,结果验证了正畸弓丝成形控制点规划策略的有效性。     

牙体预备机器人备牙轨迹规划及实验研究* .txt

摘要：龋齿作为人类三大重要防治疾病之一，严重影响了人们的口腔健康。牙体修复是治疗龋齿的重要手段，牙体预备是口腔修复龋齿的必要治疗环节。传统牙体预备依赖于医生手工操作并结合丰富的临床经验，需要对患龋牙齿进行大量的重复的微细调整。针对上述情况提出采用机器人辅助医生实现牙体预备可有效地提高备牙质量和口腔治疗的效果。通过分析医生预备过程的操作特点，确定后牙全冠预备的具体需求，明确牙体预备机器人的设计要求；利用曲面映射关系构造曲面片的约束条件进而确定预备体曲面上的型值点，并依据牙齿之间的相邻关系和功能将功能尖斜面分为3个曲面，基于NURBS曲面完成了3个曲面的插值；根据曲面的型值点和曲面片特征，基于等参数法实现了牙体预备机器人的备牙轨迹规划。设计并研制了牙体预备机器人的虚拟样机和物理样机，并进行了牙体预备实验研究，各个特征点在XYZ方向上的最大的相对定点误差分别为023、015和097 mm，系统误差的置信区间均稳定在03 mm以内。在不同方向下的各个特征点的随机误差相关性较弱，验证了备牙轨迹规划方法的正确性和机器人牙体预备的可行性。 .txt     

多操作机排牙机器人的高精度运动控制

根据多操作机排牙机器人的结构特点及其高精度运动控制的要求,并结合软、硬件控制的特点,确定了通过软件来实现多操作机排牙机器人高精度运动控制的方案．通过对多操作机排牙机器人控制系统的研究,分析了影响控制精度的各个环节,提出了预设定时和实时定时的两种控制软件实现方法．通过测试及排牙控制实验对两种实现方法的控制精度及稳定性进行了比较分析,验证了实时定时的控制软件实现方法可实现多操作机排牙机器人的高精度运动控制．