[发明专利]型材自动弯折装置、利用其实现三维弯折的方法及应用

说明书

本发明提供一种型材自动弯折装置、利用其实现三维弯折的方法及应用。采用两个可驱动平面内二维平移运动以及旋转运动的运动机构，并且两个运动机构形成一定夹角，结合两个夹持机构夹持材料的不同位置，在两个运动机构的驱动下实现所夹持位置的相对变形运动，通过变换夹持位置实现所需的材料三维弯折，具有变形效率高，变形精度高，可重复操作以及变形效果一致等优点，可应用于医用骨骼修复等技术领域。

技术领域

本发明属于型材的加工变形处理技术领域，具体涉及一种型材自动弯折装置、利用其实现三维弯折的方法及应用。

背景技术

型材的加工变形处理应用在现代社会的很多领域。

例如，针对各种疾病或事故导致的患者面部颌骨等骨骼损坏或缺失，现有的主要医疗手段是采用钛合金或者其他生物相容性材料作为骨架材料对各骨段进行加强和拼接，根据患者面部三维形态数据，将骨架材料弯折成吻合患者面部三维形态的骨架结构，再通过连接件将骨架结构固定至患者未损伤骨骼处，从而实现对损坏骨骼的替代和修复。

目前，关于面部骨骼修复的主要技术手段如下：

先采用光学扫描设备获取患者的颌骨三维点云数据，制作骨骼实物模型；根据医生的相关经验或基于手术模拟手段确定手术后预期的目标骨骼形态，通过3D打印或其它快速成型技术手段，制作与骨骼实物模型等比例的目标骨骼形态模型；医生根据骨骼实物模型，通过手工工具弯折钛合金板等板状骨架材料，使之与患者骨骼吻合，加强固定或者拼接后最终与目标骨骼吻合。

在此过程中需要将骨架结构与骨骼实物模型进行反复对比形成固定件，对固定件不断进行微调直至完全吻合患者骨骼三维形态。

该技术手段存在如下问题：

(1)需要制作患者骨骼的三维实物模型，目前的工艺手段制作该模型需耗费时间10小时以上，增加了患者手术等待时间，且制作成本高昂；

(2)基于医生的经验手工弯折骨架材料，弯折精度较低，弯曲时间较长；即使对于同一患者，不同的医生手工弯折时无法保证固定件的一致性；

(3)由于骨骼形状复杂，采用手工弯折时由于反复调整的次数较多易造成钛合金等骨架材料固定件的早期疲劳和寿命不足。

(4)依靠简单工具的手工弯折仅可保证固定件与患者骨骼在局部点上达到较好的拟合度，而无法保证在所有坐标点达到最佳空间拟合，因此对患者使用的舒适度及固定件的使用寿命均产生一定程度的影响。

发明内容

针对上述技术现状，本发明提供一种型材自动弯折装置，利用该装置能够自动实现型材的弯曲、扭拧等。

本发明提供的技术方案为：一种型材自动弯折装置，包括第一运动机构、固定在第一运动机构上的第一夹持机构、第二运动机构，以及固定在第二运动机构上的第二夹持机构；

所述第一运动机构用于驱动在A平面的二维平移运动以及旋转运动；

所述第二运动机构用于驱动在B平面的二维平移运动以及旋转运动；

所述A平面与B平面形成夹角，所述夹角大于0°并且小于180°。

所述型材是指已成型的材料，即，具有一定形状的材料，包括但不限于板状材料、棒状材料、条状材料等。

作为优选，所述A平面与B平面互相垂直。

所述第一运动机构的结构形式不限，包括3-PRR型并联机构、3-RRR型并联机构、3-PPR型并联机构、3-PRR型并联机构、3-PPP型并联机构、3-RPP型并联机构等。

所述第二运动机构的结构形式不限，包括3-PRR型并联机构、3-RRR型并联机构、3-PPR型并联机构、3-PRR型并联机构、3-PPP型并联机构、3-RPP型并联机构等。