弓丝弯制机器人运动轨迹规划

介绍了基于Motoman UP6的弓丝弯制机器人的轨迹规划方法,弓丝弯制机器人的主要作业目的是弯制口腔医学临床使用的对错颌畸形进行矫正的矫正弓丝。根据矫正弓丝的实际形状要求,确定了在笛卡儿空间内的机器人轨迹规划方法,并选取合适的点位控制节点,插入相应的控制操作。控制节点的选取和分布决定了轨迹规划的合理性,同时也直接关系机器人作业的效率,通过限定弯制最大偏差研究了机器人控制节点的选取方式,并编写了节点计算程序。

弓丝弯制机器人的运动分析与仿真研究

为了满足弓丝弯制机器人高位姿精度和实时响应的要求，提出从几何理论的角度对弓丝弯制机器人的运动进行分析。通过建立几何空间下的弓丝弯制机器人坐标系，基于李群李代数研究了机器人前3个关节构成的位置方程和后3个关节构成的姿态方程；建立了弓丝弯制机器人的动力学方程，计算出了机器人沿规划出的路径运动所需的力矩。以口腔正畸治疗中用到的矫正弓丝形状为目标，采用基于MATLAB函数的仿真分析方法对机器人的位置关节进行了运动学和动力学仿真。仿真结果显示，模型能够较好地跟踪规划出的末端运动轨迹，并且高效地计算出各关节的运动角度与控制力矩，为进一步开发弓丝弯制机器人运动控制器提供了依据。

正畸弓丝弯制特性分析及实验研究

对镍钛合金弓丝、β-钛合金弓丝、澳丝和国产不锈钢弓丝这4种正畸弓丝的弯制特性进行了分析。采用MSC.Marc有限元分析软件根据实际弯制方法建立弓丝弯制有限元模型并进行仿真分析,结合弯制实验得到4种正畸弓丝的回弹特性曲线,并对实验结果进行了对比。结果表明,镍钛合金弓丝、β-钛合金弓丝、澳丝和国产不锈钢弓丝这4种正畸弓丝的回弹性依次减小,回弹角随着弯制角度的增加而增大;有限元仿真结果和实验结果基本一致。采用弓丝弯制机器人在弓丝回弹特性的基础上进行弓丝弯制,固定夹具和移动夹具的距离t=2mm时的拟合曲线要优于t=10mm时的拟合曲线;因此在使用弓丝弯制机器人弯丝时要尽量减小固定夹具和移动夹具之间的距离。