仿生咀嚼機器人基于人體咀嚼運動機理,結(jié)合機器人運動控制技術(shù)、電機驅(qū)動技術(shù)以及嵌入式控制技術(shù),是一類用于仿生人體下頜咀嚼功能的機器人。它對于口腔醫(yī)學(xué)中口腔康復(fù)治療、義齒材料檢測以及咀嚼運動機理研究具有深遠(yuǎn)意義,同時也對食品科學(xué)中質(zhì)構(gòu)檢測儀的研發(fā)具有指導(dǎo)意義。本文綜合了作者目前參與設(shè)計的兩代仿生咀嚼機器人樣機的相關(guān)工作,主要研究內(nèi)容如下:首先,介紹了課題研究的背景及意義,隨后介紹了仿生咀嚼機器人的研究現(xiàn)狀,并總結(jié)分析了多種仿生咀嚼機器人的控制系統(tǒng)和仿生咀嚼機構(gòu)設(shè)計思路;之后簡要介紹人體下頜咀嚼運動系統(tǒng)的整體構(gòu)造和咀嚼運動機理,并總結(jié)了下頜運動常見運動形式,同時對仿生下頜運動自由度要求、咀嚼性能參數(shù)和仿生下頜結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的簡化方案進(jìn)行了分析。其次,根據(jù)總結(jié)的運動自由度要求、咀嚼性能參數(shù)和仿生機構(gòu)設(shè)計思路,設(shè)計了兩代樣機的仿生機械結(jié)構(gòu);建立了樣機的運動學(xué)模型,基于螺旋理論對樣機進(jìn)行空間運動自由度分析,對下頜咀嚼平臺位姿進(jìn)行運動學(xué)分析計算,為后面控制系統(tǒng)的運動控制及軌跡跟蹤提供理論基礎(chǔ)。設(shè)計Matlab程序?qū)Ψ律骂M的工作空間進(jìn)行驗證�；赟imscape Multibody模塊建立了樣機的機電... 

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 串聯(lián)結(jié)構(gòu)仿生咀嚼裝置
        1.2.2 并聯(lián)結(jié)構(gòu)仿生咀嚼機器人
        1.2.3 其他結(jié)構(gòu)仿生咀嚼機器人
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容
第二章 仿生咀嚼機器人仿生方案設(shè)計
    2.1 人體口腔下頜系統(tǒng)
        2.1.1 口頜系統(tǒng)骨骼結(jié)構(gòu)
        2.1.2 咀嚼肌群結(jié)構(gòu)特征
        2.1.3 牙齒分區(qū)及咬合力分布
    2.2 下頜運動形式分析
    2.3 樣機仿生結(jié)構(gòu)方案設(shè)計
        2.3.1 一代樣機仿生設(shè)計方案
        2.3.2 二代樣機仿生設(shè)計方案
    2.4 樣機自由度分析
        2.4.1 螺旋理論簡介
        2.4.2 一代樣機自由度分析
        2.4.3 二代樣機自由度分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 仿生咀嚼機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動學(xué)分析
    3.1 一代樣機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
        3.1.1 仿生上頜平臺設(shè)計
        3.1.2 仿生下頜平臺設(shè)計
        3.1.3 上下頜義齒模型
        3.1.4 PUS驅(qū)動分支結(jié)構(gòu)
    3.2 二代樣機模型
    3.3 樣機運動學(xué)分析
        3.3.1 位姿描述與坐標(biāo)系變換理論
        3.3.2 一代樣機運動學(xué)分析
        3.3.3 二代樣機運動學(xué)分析
    3.4 工作空間驗證
        3.4.1 一代樣機工作空間驗證
        3.4.2 二代樣機工作空間驗證
    3.5 本章小結(jié)
第四章 仿生咀嚼機器人控制系統(tǒng)設(shè)計
    4.1 機器人控制系統(tǒng)功能需求分析
    4.2 機器人控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
    4.3 控制系統(tǒng)硬件選型方案
        4.3.1 主控芯片選型
        4.3.2 電機及驅(qū)動器選型方案
        4.3.3 觸摸屏及觸摸屏控制芯片選型
        4.3.4 傳感器選型
    4.4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計方案
        4.4.1 整體控制流程設(shè)計
        4.4.2 μCOS III簡要介紹
        4.4.3 運動控制程序設(shè)計
        4.4.4 多傳感器數(shù)據(jù)采集程序
    4.5 嵌入式GUI界面設(shè)計
        4.5.1 STemWin簡介
        4.5.2 STemWin界面工作原理
        4.5.3 嵌入式GUI界面設(shè)計
    4.6 本章小結(jié)
第五章 仿生咀嚼機器人運動仿真及聯(lián)合實驗
    5.1 虛擬樣機技術(shù)
        5.1.1 Simscape Multibody模塊介紹
        5.1.2 Simscape Multibody運動仿真系統(tǒng)搭建
    5.2 一代樣機運動仿真
    5.3 二代樣機運動仿真
    5.4一代樣機仿生咀嚼運動實驗
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于仿生咀嚼機器人的種植體螺紋結(jié)構(gòu)研究[J]. 代欣,俞經(jīng)虎,詹民民.  制造業(yè)自動化. 2018(06)
[2]下頜開閉口康復(fù)機器人的設(shè)計[J]. 劉艷綽,程秀芳.  華北理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(02)
[3]6-PSS仿生下頜咀嚼平臺工作空間分析及其優(yōu)化[J]. 李曉鋒,王加森,盧慧,馬德軍,俞經(jīng)虎.  機械設(shè)計. 2016(01)
[4]冗余驅(qū)動仿下頜運動機器人工作空間分析及試驗驗證[J]. 溫海營,叢明,王貴飛,杜婧,徐衛(wèi)良.  機器人. 2015(03)
[5]冗余驅(qū)動仿下頜運動機器人的機構(gòu)設(shè)計及軌跡規(guī)劃[J]. 杜婧,叢明,溫海營,王貴飛,徐衛(wèi)良.  機器人. 2015(01)
[6]口腔修復(fù)體疲勞抗性測試機的研制[J]. 亓莉莉,聶二民,陳霞云,劉克瑾,黃穎荷,劉偉,張春元.  廣東牙病防治. 2009(12)
[7]咀嚼機器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 叢明,萇占波,杜宇,Peter Xu.  機器人技術(shù)與應(yīng)用. 2009(06)
[8]質(zhì)構(gòu)儀及其在食品品質(zhì)評價中的應(yīng)用綜述[J]. 林芳棟,蔣珍菊,廖珊,游娟,李朝學(xué).  生命科學(xué)儀器. 2009(05)
[9]兩種樁核修復(fù)上前牙漏斗狀殘根的疲勞強度實驗研究[J]. 吳畏,羅達(dá)亞,謝秋菲.  江西醫(yī)學(xué)院學(xué)報. 2008(03)
[10]咀嚼模擬疲勞力學(xué)測試機的研制及標(biāo)定[J]. 陳強,魏素華,鄒波,梁欽業(yè),溫志浩.  醫(yī)療保健器具. 2007(09)

博士論文
[1]含點接觸高副的冗余驅(qū)動仿生咀嚼機器人研究[D]. 溫海營.大連理工大學(xué) 2016
[2]基于咀嚼模擬的食品質(zhì)地評價研究[D]. 孫鐘雷.吉林大學(xué) 2012

碩士論文
[1]五自由度智能義齒機器人研制[D]. 楊嘉琦.東北電力大學(xué) 2019
[2]用于食品檢測的咀嚼平臺機構(gòu)及其控制系統(tǒng)研究[D]. 豐瑞鑫.電子科技大學(xué) 2019
[3]六自由度咀嚼機設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 湯文杰.電子科技大學(xué) 2017
[4]六自由度仿生咀嚼機器人研究[D]. 李曉鋒.江南大學(xué) 2014
[5]仿下頜運動機器人的樣機設(shè)計和實驗研究[D]. 杜婧.大連理工大學(xué) 2014
[6]仿下頜運動并聯(lián)機器人的性能分析與參數(shù)優(yōu)化[D]. 宋佳.大連理工大學(xué) 2013
[7]仿下頜運動機器人設(shè)計及仿生性能研究[D]. 劉同占.大連理工大學(xué) 2012



本文編號：3658237