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第1章 绪论1

1.1医用机器人的研究进展1

1.2口腔修复机器人的国内外研究综述2

1.3机器人排牙的目的和意义3

1.4机器人排牙的研究基础和背景4

第2章 全口义齿排牙的口腔修复学基础6

2.1排牙原则6

2.2牙齿的常规排列7

2.2.1前牙的常规排列7

2.2.2后牙的常规排列8

2.3排牙顺序9

2.4牙的型号选择9

2.4.1前牙的选择9

2.4.2后牙的选择10

第3章 排牙算法11

3.1散牙描述11

3.2无牙颌弓及牙弓的数学模型12

3.3人工牙列和无牙颌弓的曲线形状适配方程14

3.4牙在牙弓曲线上的位置计算15

3.5散牙长方体在牙弓曲线上位置的调整17

3.6排牙规则的实现18

第4章 三维交互式排牙及其软件开发22

4.1软件的总体介绍22

4.1.1开发环境和开发工具22

4.1.2界面设计23

4.1.3流程控制24

4.1.4主要数据结构25

4.1.5文件管理26

4.2专家预排模块27

4.3模拟显示和交互调整模块30

4.3.1计算机的图形显示30

4.3.2弓形曲线的显示和牙弓参数的调整33

4.3.3义齿牙列的显示和义齿位姿的调整35

第5章 采用CRS机器人实现全口义齿排牙40

5.1全口义齿机器人制作系统总论40

5.2系统软件结构41

5.3系统硬件结构42

5.4部分硬件的设计制作42

5.4.1专用电磁手爪的设计制作42

5.4.2光缆线的结构设计制作及光源的改造44

5.4.3工作台及排牙盛胶托盘的设计及制作45

5.4.4光敏材料的试验46

第6章 CRS机器人的轨迹规划及控制47

6.1排牙器排牙法47

6.2三维模拟排牙与机器人实际排牙的坐标变换关系49

6.2.1义齿与定位过渡块的位姿变换49

6.2.2定位过渡块位姿参数的计算53

6.3RAPL机器人语言55

6.4机器人工具末端的偏置量设置56

6.5电磁手爪和光敏灯的控制57

6.6机器人轨迹规划58

6.6.1机器人轨迹规划的算法58

6.6.2机器人实际排牙的轨迹规划60

6.7机器人控制程序的编制61

第7章 CRS机器人系统的排牙实验64

7.1排牙实验的意义和患者颌弓参数的测量64

7.2机器人系统制作牙列65

7.3手工制作牙列66

7.4排牙实验结果分析68

第8章 用微型多指灵巧手排牙69

8.1排牙多指手的结构参数优化设计69

8.1.1目标函数的建立69

8.1.2各目标函数的实现71

8.1.3约束条件的建立及计算结果74

8.2排牙多指手的运动学分析和工作空间77

8.2.1三指灵巧手运动学分析77

8.2.2三指灵巧手的工作空间81

8.3排牙多指手的抓取规划83

8.3.1抓取模式的分类83

8.3.2常见的接触模型85

8.3.3抓取映射87

8.3.4力封闭抓取88

8.4排牙多指手的三维建模及仿真97

8.4.1Unigraphics简介97

8.4.2基于UG仿真分析的基本步骤97

8.4.3基于UG机构建模98

8.4.4运动学仿真分析102

第9章 采用多机器人操作机排牙105

9.1采用多操作机的排牙系统方案106

9.1.1单操作机排牙方案的分析106

9.1.2多操作机排牙方案的分析107

9.1.3系统构成108

9.1.4制作全口义齿的工作过程109

9.2多操作机排牙机构的设计110

9.2.1系统具体的结构设计110

9.2.2自由度的分析110

9.2.3关键元件的选取111

9.2.4转动机构的设计113

9.2.5移动机构的设计113

9.2.6元件的位置排放117

9.3排牙机器人机构的三维设计121

9.4排牙机器人的参数优化设计123

9.4.1优化方法综述123

9.4.2优化模型的建立123

9.4.3优化模型的计算125

9.5多操作机排牙运动学及路径规划133

9.5.1排牙机器人运动学问题分析133

9.5.2排牙机器人运动学逆运算134

9.6排牙机器人运动路径控制140

9.6.1路径规划和运动控制解决的问题140

9.6.2直角坐标空间路径规划算法141

9.6.3二自由度机械臂的插补算法142

9.6.4排牙机器人的路径控制143

第10章 包含14个独立操作机的排牙机器人设计146

10.1包含14个独立操作机的排牙机器人系统的总体方案146

10.1.1单机器人操作机方案分析146

10.1.2包含14个独立操作机的排牙机器人方案147

10.2排牙机器人的机构设计148

10.2.1环形轨道的设计148

10.2.2位置机构的设计149

10.2.3姿态机构的设计152

10.3标准元件的选择和连接155

10.4机构校核156

10.4.1前支杆的挠度计算156

10.4.2z轴支架上的螺钉校核157

10.5基于Pro／E的自动排牙机的三维设计157

10.6排牙机器人设计过程分析161

10.6.1多操作臂排牙机器人的工作过程161

10.6.2机构设计的总体分析161

10.6.3关于多操作臂排牙机器人的讨论162

参考文献164