[发明专利]一种用于正畸弓丝弯制运动规划的有限点寻回展成方法

权利要求书

1.一种用于正畸弓丝弯制运动规划的有限点寻回展成方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程为：

步骤一、数据导入：

医生根据患者有i个成形控制点、g个特殊功能曲、g+1个序列曲线段的个性化正畸弓丝曲线，输入个性化正畸弓丝曲线成形控制点信息集M＝{m₁,m₂,m₃,…,m_i},m_i＝(u_i,v_i,w_i)′为每个个性化正畸弓丝曲线成形控制点的坐标，每一个正畸弓丝曲线成形控制点m_i均对应一个成形控制点机器人运动信息单元n_i，所以输入的成形控制点的机器人运动信息集为N＝{n₁,n₂,n₃,…,n_i}，n_i表示机器人在弯制成形控制点m_i时的成形控制点坐标及弯制角度，n_i＝(u_i,v_i,w_i,α_i)′，u_i、v_i、w_i为该成形控制点m_i的坐标，α_i为机器人作用在成形控制点m_i上的弯制角度，将正畸弓丝曲线成形控制点信息集M、成形控制点的机器人运动信息集N输入到导入正畸弓丝弯制系统中；

步骤二、划分个性化正畸弓丝曲线：

个性化正畸弓丝曲线由特殊功能曲及连接特殊功能曲的序列曲线段组成，一条有g个特殊功能曲、g+1个序列曲线段的个性化正畸弓丝曲线可被划分为g个特殊功能曲区域和g+1个序列曲区域，得到特殊功能曲区域信息集Q＝{q₁,q₂,q₃,…,q_g},q_g表示第g个特殊功能曲的区域信息单元；序列曲区域信息集X＝{x₁,x₂,x₃,…,x_g+1},x_g+1表示第g+1个序列曲的区域信息单元；按个性化正畸弓丝曲线上特殊功能曲及序列曲线段的排列方式生成正畸弓丝曲线区域信息集Z＝{x₁,q₁,x₂,q₂,x₃,…,x_g,q_g,x_g+1}；

步骤三、计算区域内控制点个数，将各区域降序排列：

计算每个区域(x₁,q₁,x₂,q₂,x₃,…,x_g,q_g,x_g+1)上控制点个数b，获得控制点个数信息集B₁＝{b_x1,b_q1,b_x2,b_q2,...,b_xg+1}，b_x1表示第1个序列曲区域信息单元的控制点个数、b_q1表示第1个特殊功能曲区域信息单元的控制点个数、b_x2表示第2个序列曲区域信息单元的控制点个数、b_q2表示第2个特殊功能曲区域信息单元的控制点个数、b_xg+1表示第g+1个序列曲区域信息单元的控制点个数，比较各区域内控制点个数b，得到b_q1＞b_x1＞…＞b_q2，则以控制点个数b为指标将2g+1个区域降序排列，若两区域控制点个数b相等，则按区域序号为指标降序排列，特殊功能曲区域的弯制顺序优先于序列曲区域，得到降序区域信息集为A₁＝{q₁,x₁,…q₂}；

步骤四、对区域内弯制点弯制顺序进行排序：

按降序区域信息集A₁＝{q₁,x₁,…,q₂}中各区域的顺序读取各区域中控制点成形控制点的机器人运动信息，q₁＝{n₂,n₃}、x₁＝{n₄,n₅}…q₂＝{n_i-2,n_i-1,n_i}，按机器人运动信息单元n_i＝(u_i,v_i,w_i,α_i)′中α_i的大小为指标，将各区域成形控制点降序排列，若α₃>α₂、α₄>α₅…、α_i>α_i-2>α_i-1，则个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标降序矩阵为M₁＝{m₃,m₂,m₄,...,m_i-1}，机器人运动降序信息集为N₁＝{n₃,n₂,n₄,...,n_i-1}；

步骤五、计算逆向弯制信息集：

运用逆向弯制的思想，即将已成形个性化正畸弓丝弯制回未加工的正畸弓丝，将个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标降序矩阵M₁＝{m₃,m₂,m₄,...,m_i-1}和机器人运动降序信息集N₁＝{n₃,n₂,n₄,...,n_i-1}转化为个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标逆向矩阵M₁′＝{m₃′,m₂′,m₄′,...,m_i-1′}和机器人运动逆向信息集N₁′＝{n₃′,n₂′,n₄′,...,n_i-1′}；

步骤六、检测弯制点处是否干涉：

将个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标逆向矩阵M₁′＝{m₃′,m₂′,m₄′,...,m_i-1′}和机器人运动逆向信息集N₁′＝{n₃′,n₂′,n₄′,...,n_i-1′}输入至ROS系统中，按矩阵中成形控制点坐标的顺序m₃′,m₂′,m₄′,...,m_i-1′依次模拟逆向弯制个性化正畸弓丝，模拟过程中，机器人模型和个性化正畸弓丝模型同时运动，运用ROS碰撞检测算法检测机器人在个性化正畸弓丝曲线成形控制点对个性化正畸弓丝进行逆向弯制时，是否会与个性化正畸弓丝发生干涉：

如果发生干涉：

将干涉处成形控制点弯制顺序后移，对个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标逆向矩阵M₁′＝{m₃′,m₂′,m₄′,...,m_i-1′}和机器人运动逆向信息集N₁′＝{n₃′,n₂′,n₄′,...,n_i-1′}进行重新排序，获得新的个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标矩阵M₂＝{m₃′,m₂′,...,m₄′,m_i-1′}和机器人运动信息集N₂＝{n₃′,n₂′,...,n₄′,n_i-1′}，重新运行步骤六，将新的个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标矩阵M₂＝{m₃′,m₂′,...,m₄′,m_i-1′}和机器人运动信息集N₂＝{n₃′,n₂′,...,n₄′,n_i-1′}输入至ROS系统中；

如果未发生干涉：

跳转至步骤七；

步骤七、获得最终弯制点弯制顺序：

将成形控制点弯制顺序M₂＝{m₃′,m₂′,...,m₄′,m_i-1′}、N₂＝{n₃′,n₂′,...,n₄′,n_i-1′}倒序排列，获得并输出最终弯制点弯制顺序M₃＝{m_i-1′,m₄′,...,m₂′,m₃′}、N₃＝{n_i-1′,n₄′,...,n₂′,n₃′}，程序结束。