【摘要】：顳下頜關節(jié)紊亂綜合征(TMD)是下頜運動障礙的常見形式之一,該疾病會對患者的正常咀嚼運動造成不良影響。若病情未得到及時控制,會導致關節(jié)結構的紊亂,嚴重者關節(jié)的器質性受到損害。目前下頜康復機器人的成功案例只有日本早稻田大學研制的WJ系列并聯(lián)康復機器人,機構尺寸大只適用于醫(yī)院,而且造價昂貴。而國內主要集中在顳下頜關節(jié)運動軌跡、下頜骨運動軌跡的測量以及咀嚼肌數(shù)字化模型的建立等非康復型機器人的研究。下頜涉及上下、左右、前后三個方向的運動,顳下頜關節(jié)紊亂綜合征患者的康復訓練效果主要取決于上下、左右兩個方向的康復。分析目前下頜運動模擬機器人的機械結構及優(yōu)缺點基礎上,提出一種新型二自由度下頜康復機器人。首先應用下頜運動軌跡描記儀對無癥狀正常咬合志愿者進行下頜側方運動以及咀嚼運動的運動軌跡描記,并作為下頜康復機器人機構設計的基礎。建立下頜側方康復訓練機構運動學模型,利用MATLAB進行側方康復訓練機構運動分析,并以下頜側方運動位移、機構桿長參數(shù)值范圍作為側方康復訓練機構優(yōu)化設計的約束條件,康復訓練過程加速度變化最小為優(yōu)化目標,最終確定機構的最優(yōu)化參數(shù)。根據(jù)曲柄連桿圖譜確定咀嚼運動康復機構桿長比例,建立咀嚼運動康復訓練機構數(shù)學模型,利用MATLAB進行咀嚼運動康復機構軌跡仿真,并結合人體實際尺寸及生理要求,確定機構各參數(shù)數(shù)值,完成機構的優(yōu)化設計。最后遵循工作空間優(yōu)化性原則,兩種機構由一個電機驅動:下頜側方康復訓練為運動模式一、下頜咀嚼康復訓練為運動模式二,并根據(jù)下頜運動約束肌肌力進行下頜康復機器人電機以及減速機類型以及型號的選擇,利用CREO建立下頜康復機器人三維模型。相比于傳統(tǒng)康復訓練模式該機器人具有康復效率高、康復周期短等優(yōu)點,并且機器人輸出末端彈簧裝置以及可調件的應用,既實現(xiàn)了機構的柔順性又保證了患者康復訓練的安全有效性。
【圖文】：

Evens 通過模擬下頜的開閉運動，，并研究制作出 Hanau 牙合架標志著科學家們已經(jīng)將康復機器人的研究重點轉移到咀嚼機器人架各構件之間只存在鉸鏈自由度，存在很大的缺陷。 所示，Hanau 牙合架可以對下頜運動進行較為真實的運動模擬架常應用于可摘局部義齒和全口義齒的修復中。Hanau 牙合架利環(huán)和螺絲分別模擬人體的上頜和下頜；髁導斜度的調節(jié)依靠髁梁方髁導斜度的調節(jié)需依靠調節(jié)側柱位置；切導斜度的調節(jié)則要靠的角度，通過以上的調節(jié)才可以全面的對下頜運動進行模擬[4]。lum 對前期 Hanau 牙合架改進得到的“髁球—溝槽”構造牙合架方運動及頜位調節(jié)過程的模擬；Stuart 對牙合架進行創(chuàng)新改進構設計為“髁球—盒”結構，可以較為真實地復現(xiàn)髁道運動軌跡合架的研制未考慮到口腔生理結構、食物質地等因素，故其只能的研究及義齒修復，并不具備康復治療作用。

華北理工大學碩士學位論文 2 所示，是英國布里斯托大學研制出的具有六個自由度的 Dento—M人[6]。該機器人的上頜骨固定在機架上，機架為 Stewart 平臺，下頜間通過可動副連接，完成下頜移動和旋轉運動，由于 Stewart 平臺工所以該并聯(lián)機器人可以對下頜軌跡進行很好的模擬，而且由于機器人可以達到的模擬咀嚼力較大；支撐架部分增加了力傳感器，傳感器齒材料的選擇提供直觀數(shù)據(jù)[7]。六個驅動機構分別用于模擬下頜參與的伸縮運動，以此控制動平臺的運動，但是該機構沒有將下頜的生理，故無法實現(xiàn)對下頜運動的真實性模擬。
【學位授予單位】：華北理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：2574351