随着我国社会的发展和人民生活水平的不断提高，人们越来越注重口腔健康的问题；健康、整齐的牙齿不仅能给人以良好的第一印象，更能提高咀嚼功能、保护口腔健康。通常，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。本文提出在对弓丝成形规划进行分析的基础上，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。搭建了弓丝弯制机器人本体及其控制系统。基于成形弓丝闭隙曲弯制工艺的分析，确定了弓丝弯制机器人的构型和布局；设计了弓丝弯制机器人的总体机构、弯曲模具机构和弓丝支撑机构，并对关键零部件进行了有限元强度分析；以PC+PMAC的主从式控制方式提出了弓丝弯制机器人控制系统方案，确定了硬件组成结构，并编制了系统配置程序、回零程序和弓丝弯制运动控制程序。规划了弓丝弯制机器人加减速方案。为了保证弓丝弯制机器人的精确运动，降低运动过程中的冲击和残余振动，提出分段自调整加减速分配方案。首先，基于弓丝弯制机器人运动平台的物理参数构建了三阶纯S加减速曲线；其次，以此加减速过程所确定的运动距离为标准，当弓丝弯制机器人的运动距离大于该标准时，提出采用5段S加减速曲线的加减速规划方法；再次，当弓丝弯制机器人的运动距离小于该标准时，提出采用修正的S加减速曲线规划方法。通过仿真研究，验证了提出的加减速方法的平稳性和柔顺性。规划了弓丝成形控制节点信息。建立了标准正畸弓丝数学模型和带外展弯的目标正畸弓丝数学模型，在此模型的基础上，提出增量法和有限点展成法对机器人弯制弓丝成形过程中的控制节点位置和数目进行了规划；分别将两种规划方法所得到的控制节点拟合成曲线，与理想目标弓丝曲线进行了误差对比分析；编制算法耗时程序对两种算法进行了效率分析；结果表明无论是规划精度还是算法效率，有限点展成法均优于增量法；最后在规划出的控制节点位置和数目的基础上采用斜率法对各控制节点处需要弯制的角度进行了计算。研究了弓丝弯曲回弹机理。针对弓丝弯制属于大曲率弯曲变形的特点，从考虑弯曲过程中中性层内移和弯曲力臂影响的角度出发，将弓丝弯曲分为强弹性弯曲阶段和强塑性弯曲阶段，以弓丝拉伸试验所得材料本构模型为基础，分别建立了方形截面弓丝和圆形截面弓丝的弯曲回弹理论计算公式。从建立的弯曲回弹理论计算公式可以看出，回弹角随弯曲角的增大而增大；在小角度弯曲度时回弹角占总弯曲角的比例较大；在大角度弯曲时，回弹角占总弯曲角的比例较小。然后，在搭建的弓丝弯制机器人实验平台上进行了正畸弓丝弯曲，并在金相显微镜下对其成形角度进行了测量，分别得到了不同弯曲角度下的回弹角度和成形角度，实验结果证明了理论计算模型的正确性和合理性。针对一例患者的口腔参数，采用有限点展成法规划出了控制节点信息，采用斜率法规划出了节点处的弯曲角度信息，并采用弯曲回弹理论计算模型计算所得回弹角度对弯曲角度进行了修正；在此基础上以弓丝弯制机器人实验平台开展了方形不锈钢弓丝与澳丝弯制实验；对所得实验结果进行了测量并与理想成形弓丝进行了对比分析，得出了误差来源并提出了误差减少方案。