【摘要】：咀嚼平臺(tái)是集機(jī)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、控制工程、軟件工程等多學(xué)科領(lǐng)域技術(shù)于一體的應(yīng)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(xué)、生物力學(xué)、尤其是食品科學(xué)領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用價(jià)值。本文結(jié)合人類口頜肌肉在下頜骨的插入點(diǎn),提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)咬合咀嚼功能的咀嚼平臺(tái)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)與以往的咀嚼機(jī)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(duì)運(yùn)動(dòng),兩者獨(dú)立驅(qū)動(dòng),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(duì)下頜轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行雙側(cè)驅(qū)動(dòng)。并在綜合考慮牙齒最大咀嚼力以及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)構(gòu)的受力情況下,給出了部分關(guān)鍵零件的具體型號(hào)參數(shù);通過(guò)Workbench仿真平臺(tái)對(duì)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵零部件做了靜力學(xué)仿真,驗(yàn)證了機(jī)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(yīng)力應(yīng)變等參數(shù)在合理的范圍之內(nèi);推導(dǎo)了絲杠工作臺(tái)與下頜安裝板之間的運(yùn)動(dòng)位置關(guān)系,并基于此得出了下頜最大開口時(shí)限位開關(guān)的安裝高度。隨后,結(jié)合機(jī)構(gòu)的特性和所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)功能,提出了總體控制方案并對(duì)硬件選型做了詳細(xì)地分析。通過(guò)MATLAB擬合出了壓力傳感器的電阻-壓力的關(guān)系曲線。設(shè)計(jì)了基于DMA傳輸方式的多通道數(shù)據(jù)采集的軟件實(shí)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(shè)計(jì)了可調(diào)速、脈沖個(gè)數(shù)可控的步進(jìn)電機(jī)控制方案,并在此基礎(chǔ)上給出了機(jī)構(gòu)在咬合和咀嚼運(yùn)動(dòng)模式下按指定咀嚼力運(yùn)動(dòng)的控制策略。接下來(lái)對(duì)咀嚼平臺(tái)機(jī)構(gòu)的上位機(jī)軟件開發(fā)進(jìn)行了需求分析,并在此基礎(chǔ)上,給出了上位機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的總體框架,介紹了上位機(jī)開發(fā)過(guò)程中所涉及到的關(guān)鍵技術(shù),并最終實(shí)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(yàn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)保存等功能模塊。最后,對(duì)咀嚼平臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行了綜合測(cè)試,驗(yàn)證表明了樣機(jī)運(yùn)行基本無(wú)誤,咀嚼力誤差與設(shè)定值誤差較小。
【圖文】：

能夠?qū)κ称焚|(zhì)地進(jìn)行評(píng)價(jià)的效果。人研究進(jìn)展機(jī)器人的研究已經(jīng)持續(xù)多年，目前在牙科學(xué)、食品科學(xué)。根據(jù)咀嚼機(jī)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(yīng)探頭，此探頭可近似地模擬人的觸覺(jué)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)此探據(jù)，以此來(lái)對(duì)食品質(zhì)構(gòu)進(jìn)行分析。通過(guò)更換安裝不同的特性。在智取公司生產(chǎn)的壓力試驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開型，通過(guò)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(jìn)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(guó)明尼蘇達(dá)州大學(xué)的 Delong 等人在單軸驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上加入了[13]，兩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)互相配合，載物臺(tái)在水平方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)位置控制，方向施加載荷。可利用此設(shè)備對(duì)被測(cè)物進(jìn)行頻率為 4Hz 的磨損實(shí)驗(yàn)達(dá)到 25000 次時(shí)，，大致相當(dāng)于人類牙齒一年時(shí)間的咀嚼磨損運(yùn)動(dòng)，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(yàn)機(jī)[14]，如圖 1-2該試驗(yàn)機(jī)通過(guò)冷熱水交替循環(huán)的方式，達(dá)到模擬口腔環(huán)境溫度變化的套偏心輪系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)載荷加載器與被測(cè)試件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)碎運(yùn)動(dòng)的模擬。吳畏等人[15]采用該設(shè)備對(duì)不同類型的樁修復(fù)后的義120 萬(wàn)次的循環(huán)負(fù)荷試驗(yàn)，以研究不同的修復(fù)材料在模擬口腔環(huán)境下勞強(qiáng)度。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP273;TS207.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

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本文編號(hào)：2698714