發(fā)布時(shí)間：2017-08-30 22:17

  本文關(guān)鍵詞：食品咀嚼模擬機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)與研究

  更多相關(guān)文章： 逆向工程 食品咀嚼 咀嚼模擬機(jī) 測(cè)量系統(tǒng)

【摘要】：咀嚼模擬機(jī)是依據(jù)仿生機(jī)械的原理模擬人類咀嚼活動(dòng)的機(jī)器裝置，它能夠再現(xiàn)人類的咀嚼運(yùn)動(dòng)和咀嚼效果，安裝特定的傳感器以后，可以用其進(jìn)行不宜或無(wú)法在人類生理口腔中進(jìn)行的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，因而咀嚼模擬機(jī)的研究在機(jī)器人設(shè)計(jì)及口腔醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域得到廣泛的關(guān)注。在食品科學(xué)領(lǐng)域，咀嚼模擬機(jī)同樣具有重要的價(jià)值，由于咀嚼模擬機(jī)能夠達(dá)到與人類相似的咀嚼效果，可以使用食品咀嚼模擬機(jī)開發(fā)針對(duì)老人、嬰幼兒等咀嚼能力較弱人群的專用食品，也可以通過(guò)咀嚼模擬機(jī)測(cè)量食品在咀嚼過(guò)程中的應(yīng)力變化規(guī)律，為食品的質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)提供一種更加客觀的方法。然而，目前國(guó)內(nèi)關(guān)于食品咀嚼模擬機(jī)的研究卻鮮有報(bào)道，由鑒于此，本文依據(jù)人類口腔系統(tǒng)的生理特征和生物力學(xué)規(guī)律，研制了一種能夠模擬人類咀嚼運(yùn)動(dòng)和口腔環(huán)境的食品咀嚼模擬機(jī)，并利用現(xiàn)代傳感技術(shù)，為該模擬機(jī)設(shè)計(jì)了力學(xué)和聲學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。 （1）利用逆向工程手段獲取了包括牙齒、下頜骨、上頜骨、顳下頜關(guān)節(jié)等在內(nèi)的人類口腔系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，在對(duì)口頷生物力學(xué)分析的基礎(chǔ)之上研制了仿真義齒、仿生上頜、仿生下頜、顳下頜關(guān)節(jié)、牙床等仿生部件；以現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，從機(jī)械仿生角度出發(fā)，建立了咀嚼運(yùn)動(dòng)的機(jī)械簡(jiǎn)化模型，針對(duì)下頜運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)將下頜運(yùn)動(dòng)分為切咬、杵壓、研磨三種模式，設(shè)計(jì)了下頜運(yùn)動(dòng)模擬機(jī)構(gòu)，使用simulink仿真分析了仿生下頜在杵壓和右側(cè)咀嚼時(shí)的動(dòng)力學(xué)狀況；將舌頭運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為相對(duì)于下頜的升降運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)了升降桿機(jī)構(gòu)模型，，并對(duì)舌頭運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真分析；設(shè)計(jì)了鉸鏈連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及步進(jìn)電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，為下頜及舌頭運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力；在catiaV5R19中建立了咀嚼模擬機(jī)的電子樣機(jī)模型，進(jìn)行裝配和干涉檢驗(yàn)，研制了一臺(tái)可以進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)和人機(jī)交互控制的食品咀嚼模擬機(jī)。 （2）以食品咀嚼模擬機(jī)為基礎(chǔ)平臺(tái)，依據(jù)人類唾液的化學(xué)構(gòu)成，配制了人造唾液，依據(jù)腺體分泌唾液的生理規(guī)律，利用蠕動(dòng)泵模擬了唾液的分泌、開發(fā)了蠕動(dòng)泵的控制程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)人工唾液分泌的精確控制，建立了人工唾液模擬系統(tǒng)；根據(jù)口腔的溫度環(huán)境狀況，使用加熱器、溫度傳感器、電風(fēng)扇、溫度控制器等設(shè)計(jì)了溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行口腔環(huán)境的溫濕模擬，建立了一個(gè)較為完整的半封閉式人工口腔系統(tǒng)。 （3）設(shè)計(jì)了對(duì)食品咀嚼模擬機(jī)工作過(guò)程中力學(xué)和聲學(xué)信息進(jìn)行測(cè)量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。使用壓電力傳感器、壓電加速度傳感器、靜態(tài)電荷放大器、高速數(shù)據(jù)采集卡建立了能夠進(jìn)行下頜振動(dòng)和咀嚼力測(cè)量的壓電測(cè)量系統(tǒng)；采用傳聲器，聲音采集卡設(shè)計(jì)了能夠進(jìn)行咀嚼過(guò)程中聲波振動(dòng)采集的聲音測(cè)量系統(tǒng)。 （4）在windowsXP系統(tǒng)上，使用VC++開發(fā)了食品咀嚼模擬機(jī)控制測(cè)量軟件。該軟件包括咀嚼運(yùn)動(dòng)控制、唾液流量控制、口腔溫濕度監(jiān)控、力學(xué)信息采集、聲音信息采集五個(gè)模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)咀嚼模擬、口腔環(huán)境和數(shù)據(jù)采集的人機(jī)交互控制。
【關(guān)鍵詞】：逆向工程 食品咀嚼 咀嚼模擬機(jī) 測(cè)量系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP242;R318.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 研究的目的和意義12-13
• 1.2 咀嚼模擬的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 咀嚼運(yùn)動(dòng)模擬的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.2 口腔環(huán)境模擬的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 咀嚼模擬在食品領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3.1 食品咀嚼模擬器18-20
• 1.3.2 食品咀嚼機(jī)器人20-21
• 1.3.3 仿生咀嚼質(zhì)構(gòu)儀21-22
• 1.3.4 食品咀嚼模擬機(jī)存在的問(wèn)題22
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容22-24
• 第2章 基于逆向工程的食品咀嚼模擬機(jī)研制24-68
• 2.1 引言24-25
• 2.2 咀嚼系統(tǒng)的機(jī)械簡(jiǎn)化模型25-30
• 2.2.1 人類口腔結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型25-26
• 2.2.2 下頜運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化模型26-29
• 2.2.3 舌頭運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化模型29-30
• 2.3 基于逆向工程的咀嚼模擬構(gòu)件研制30-41
• 2.3.1 人類口頷三維模型的建立30-32
• 2.3.2 仿真牙齒的設(shè)計(jì)32-35
• 2.3.3 仿生頜骨的設(shè)計(jì)35-36
• 2.3.4 顳下頷關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)36-40
• 2.3.5 牙床的設(shè)計(jì)40-41
• 2.3.6 舌頭的設(shè)計(jì)41
• 2.4 咀嚼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真研究41-60
• 2.4.1 下頜運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與仿真分析41-52
• 2.4.2 舌頭運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與仿真分析52-55
• 2.4.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析55-60
• 2.5 咀嚼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力方案設(shè)計(jì)60-64
• 2.5.1 步進(jìn)電機(jī)選型61-62
• 2.5.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器62-63
• 2.5.3 步進(jìn)電機(jī)的控制63-64
• 2.6 食品咀嚼模擬機(jī)的電子樣機(jī)建模與加工64-66
• 2.6.1 咀嚼模擬機(jī)輔助部件設(shè)計(jì)64-66
• 2.6.2 咀嚼模擬機(jī)的電子樣機(jī)建模66
• 2.7 本章小結(jié)66-68
• 第3章 食品咀嚼模擬機(jī)的口腔環(huán)境模擬68-76
• 3.1 引言68
• 3.2 唾液分泌的模擬68-71
• 3.2.1 人類口腔唾液的分泌68-69
• 3.2.2 基于蠕動(dòng)泵的唾液分泌模擬69-71
• 3.3 口腔溫濕度的模擬71-75
• 3.3.1 加熱模塊設(shè)計(jì)72-74
• 3.3.2 散熱模塊設(shè)計(jì)74-75
• 3.4 本章小結(jié)75-76
• 第4章 食品咀嚼模擬機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)76-94
• 4.1 引言76
• 4.2 力學(xué)信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)76-87
• 4.2.1 基于壓電傳感的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)76-80
• 4.2.2 咀嚼力和下頜振動(dòng)的測(cè)量80-87
• 4.3 聲音信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)87-90
• 4.3.1 聲音傳感器88-89
• 4.3.2 聲音采集卡89-90
• 4.4 溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)90-92
• 4.4.1 溫度的采集90-91
• 4.4.2 濕度的采集91-92
• 4.5 本章小結(jié)92-94
• 第5章 食品咀嚼模擬機(jī)的軟件系統(tǒng)開發(fā)94-102
• 5.1 前言94
• 5.2 咀嚼運(yùn)動(dòng)控制模塊94-96
• 5.3 唾液流量控制模塊96-97
• 5.4 溫濕度監(jiān)控模塊97
• 5.5 力學(xué)信息采集模塊97-100
• 5.6 聲音信息采集模塊100-101
• 5.7 本章小結(jié)101-102
• 第6章 結(jié)論102-104
• 參考文獻(xiàn)104-112
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的科研成果112-114
• 致謝114

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：761787