【摘要】：咀嚼平臺是集機構(gòu)學、運動學、控制工程、軟件工程等多學科領域技術(shù)于一體的應用產(chǎn)品,可以近似地模擬人類口頜的咬合咀嚼行為,在牙科學、生物力學、尤其是食品科學領域具有一定的應用價值。本文結(jié)合人類口頜肌肉在下頜骨的插入點,提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)咬合咀嚼功能的咀嚼平臺機構(gòu)。該機構(gòu)與以往的咀嚼機器人不同,將人類的咬合咀嚼行為看做是上頜與下頜的相對運動,兩者獨立驅(qū)動,互相配合,共同完成咬合咀嚼功能。本文中采用兩條PUS支鏈模擬咬肌在下頜骨的插入位置對下頜轉(zhuǎn)動平臺進行雙側(cè)驅(qū)動。并在綜合考慮牙齒最大咀嚼力以及運動過程中機構(gòu)的受力情況下,給出了部分關(guān)鍵零件的具體型號參數(shù);通過Workbench仿真平臺對機構(gòu)的關(guān)鍵零部件做了靜力學仿真,驗證了機構(gòu)所選材質(zhì)在承受最大咀嚼力的情況下,其形變量和應力應變等參數(shù)在合理的范圍之內(nèi);推導了絲杠工作臺與下頜安裝板之間的運動位置關(guān)系,并基于此得出了下頜最大開口時限位開關(guān)的安裝高度。隨后,結(jié)合機構(gòu)的特性和所要實現(xiàn)的運動功能,提出了總體控制方案并對硬件選型做了詳細地分析。通過MATLAB擬合出了壓力傳感器的電阻-壓力的關(guān)系曲線。設計了基于DMA傳輸方式的多通道數(shù)據(jù)采集的軟件實現(xiàn)部分,并給出了基于串口通信方式的數(shù)據(jù)幀格式。設計了可調(diào)速、脈沖個數(shù)可控的步進電機控制方案,并在此基礎上給出了機構(gòu)在咬合和咀嚼運動模式下按指定咀嚼力運動的控制策略。接下來對咀嚼平臺機構(gòu)的上位機軟件開發(fā)進行了需求分析,并在此基礎上,給出了上位機功能實現(xiàn)的總體框架,介紹了上位機開發(fā)過程中所涉及到的關(guān)鍵技術(shù),并最終實現(xiàn)了用戶登錄、用戶管理、串口通信連接、多通道數(shù)據(jù)采集顯示、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)保存等功能模塊。最后,對咀嚼平臺樣機進行了綜合測試,驗證表明了樣機運行基本無誤,咀嚼力誤差與設定值誤差較小。
【圖文】：

能夠?qū)κ称焚|(zhì)地進行評價的效果。人研究進展機器人的研究已經(jīng)持續(xù)多年，目前在牙科學、食品科學。根據(jù)咀嚼機器人的自由度數(shù)目，可將其大致分為單嚼模擬裝置。嚼模擬裝置 公司研發(fā)的質(zhì)構(gòu)儀[12]，如圖 1-1 中的（a）所示，其原應探頭，此探頭可近似地模擬人的觸覺，通過驅(qū)動此探據(jù)，以此來對食品質(zhì)構(gòu)進行分析。通過更換安裝不同的特性。在智取公司生產(chǎn)的壓力試驗機的基礎上進行了二次開型，通過底板兩側(cè)的升降螺栓調(diào)節(jié)下牙齒的傾斜角度食物的咬合，進而得到食品質(zhì)地的相關(guān)研究數(shù)據(jù)。

第一章 緒論 雙軸咀嚼模擬裝置外，美國明尼蘇達州大學的 Delong 等人在單軸驅(qū)動的基礎上加入了[13]，兩驅(qū)動機構(gòu)互相配合，載物臺在水平方向運動，實現(xiàn)位置控制，方向施加載荷。可利用此設備對被測物進行頻率為 4Hz 的磨損實驗達到 25000 次時，，大致相當于人類牙齒一年時間的咀嚼磨損運動，如a）所示。內(nèi)，林寶山等人發(fā)明了一種 TCML 咀嚼模擬疲勞試驗機[14]，如圖 1-2該試驗機通過冷熱水交替循環(huán)的方式，達到模擬口腔環(huán)境溫度變化的套偏心輪系統(tǒng)驅(qū)動載荷加載器與被測試件做相對運動，進而實現(xiàn)對碎運動的模擬。吳畏等人[15]采用該設備對不同類型的樁修復后的義120 萬次的循環(huán)負荷試驗，以研究不同的修復材料在模擬口腔環(huán)境下勞強度。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;TS207.3

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 孫鐘雷;孫永海;萬鵬;李君興;;仿生咀嚼裝置設計與試驗[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2011年08期

2 吳畏;羅達亞;謝秋菲;;兩種樁核修復上前牙漏斗狀殘根的疲勞強度實驗研究[J];江西醫(yī)學院學報;2008年03期

3 林寶山;姜婷;孔寧華;;冷熱循環(huán)機械載荷咀嚼模擬疲勞試驗機的研制及標定[J];北京口腔醫(yī)學;2006年02期

4 汪琳,陳純;新型食品質(zhì)構(gòu)儀的設計和開發(fā)[J];食品與機械;2000年01期

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 溫海營;含點接觸高副的冗余驅(qū)動仿生咀嚼機器人研究[D];大連理工大學;2016年

2 孫鐘雷;基于咀嚼模擬的食品質(zhì)地評價研究[D];吉林大學;2012年

相關(guān)碩士學位論文 前5條

1 王加森;面向食品材料的高仿真咀嚼平臺研究[D];江南大學;2015年

2 謝高鵬;食品咀嚼模擬機系統(tǒng)的開發(fā)與研究[D];吉林大學;2014年

3 杜婧;仿下頜運動機器人的樣機設計和實驗研究[D];大連理工大學;2014年

4 宋佳;仿下頜運動并聯(lián)機器人的性能分析與參數(shù)優(yōu)化[D];大連理工大學;2013年

5 劉同占;仿下頜運動機器人設計及仿生性能研究[D];大連理工大學;2012年

本文編號：2698714