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正畸弓丝弯制器的设计

摘要：在进行牙齿矫正过程中，矫正弓丝的弯制是基于医生手工操作的，该过程不仅效率低，而且劳动强度大；医生需要边弯制弓丝边与口腔模型相比对，不断调整弯曲角度使其成形；弓丝在反复弯折的情况下很容易发生断裂。本文提出在基于逆向工程方法建立牙颌模型，并基于此设计正畸弓丝弯制器，实现正畸力的精确施加。采用机器人进行弓丝弯制加工，利用机器人的位姿精确控制能力克服手工弯制弓丝的缺点，提高正畸弓丝的弯制精度和效率。立足于临床实际需求，以手工弯制弓丝的工艺为基础进行分析，并结合机械结构的特点，设计一种可以用来弯制正畸弓丝的机器人。

关键词：弓丝弯制机器人，口腔正畸学，正畸弓丝，弓丝矫正力

1.1前言

正畸弓丝在用于口腔正畸治疗之前必须被弯制成符合患者牙弓参数的形状，由于正畸弓丝材料均具有高弹性和高强度的特点，弯曲过程中存在明显的回弹现象，从而产生正畸力，口腔正畸就是通过正畸力达到口腔正畸效果的过程。因此操作者每弯曲一个角度都需要与成形弓丝图纸进行比对，反复的经过多次调整最终达到所需要的角度。这个过程费时费力，且因为是人工弯制，无法保证弯制曲度的精准定位，同时弓丝由于经过多次的往复折弯，容易产生断裂。完成医学影像的三维逆向重建，开展牙颌模型的 3D 打印，采用机器人进行正畸弓丝的弯制，不但可以提高医疗自动化水平，而且由于机器人自身的特点如：良好的定位精度，较高的加工精度，以及很高的重复加工能力等，可以使弓丝弯制的精度有很大的提高。弓丝弯制机器人的使用，符合社会自动化大生产、经济全球化的整体趋势，并且会加快个性化口腔正畸治疗的发展。

1.2国内外研究概况

1.2.1国外研究现状

1990年,美国人Jacksonj.Good发明了一种用于辅助手工弯制正畸弓丝的装置，如图1-1 所示。使用时，医生先测量并制定出患者正畸治疗的弯丝数据，选择好弯丝模具然后按照弯丝平台上的标尺将弓丝固定在弯丝平台上，再进行手工弯制^[1]。该装置仍需手工操作，但是其弯丝方法及弯丝工艺如：先弯制在同一平面的闭隙曲，再弯制其他平面上的曲，以及换模弯丝的思想等，对我们有一定的借鉴意义。