本文關(guān)鍵詞：食品咀嚼模擬機系統(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 測量系統(tǒng)

【摘要】：咀嚼模擬機是依據(jù)仿生機械的原理模擬人類咀嚼活動的機器裝置，它能夠再現(xiàn)人類的咀嚼運動和咀嚼效果，安裝特定的傳感器以后，可以用其進行不宜或無法在人類生理口腔中進行的科學(xué)實驗，因而咀嚼模擬機的研究在機器人設(shè)計及口腔醫(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，咀嚼模擬機同樣具有重要的價值，由于咀嚼模擬機能夠達到與人類相似的咀嚼效果，可以使用食品咀嚼模擬機開發(fā)針對老人、嬰幼兒等咀嚼能力較弱人群的專用食品，也可以通過咀嚼模擬機測量食品在咀嚼過程中的應(yīng)力變化規(guī)律，為食品的質(zhì)構(gòu)評價提供一種更加客觀的方法。然而，目前國內(nèi)關(guān)于食品咀嚼模擬機的研究卻鮮有報道，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動和口腔環(huán)境的食品咀嚼模擬機，并利用現(xiàn)代傳感技術(shù)，為該模擬機設(shè)計了力學(xué)和聲學(xué)測量系統(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)，從機械仿生角度出發(fā)，建立了咀嚼運動的機械簡化模型，針對下頜運動的特點將下頜運動分為切咬、杵壓、研磨三種模式，設(shè)計了下頜運動模擬機構(gòu)，使用simulink仿真分析了仿生下頜在杵壓和右側(cè)咀嚼時的動力學(xué)狀況；將舌頭運動簡化為相對于下頜的升降運動，設(shè)計了升降桿機構(gòu)模型，，并對舌頭運動進行仿真分析；設(shè)計了鉸鏈連桿傳動機構(gòu)及步進電機動力系統(tǒng)，為下頜及舌頭運動提供動力；在catiaV5R19中建立了咀嚼模擬機的電子樣機模型，進行裝配和干涉檢驗，研制了一臺可以進行自動化調(diào)節(jié)和人機交互控制的食品咀嚼模擬機。 （2）以食品咀嚼模擬機為基礎(chǔ)平臺，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，利用蠕動泵模擬了唾液的分泌、開發(fā)了蠕動泵的控制程序，實現(xiàn)對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)計了溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，進行口腔環(huán)境的溫濕模擬，建立了一個較為完整的半封閉式人工口腔系統(tǒng)。 （3）設(shè)計了對食品咀嚼模擬機工作過程中力學(xué)和聲學(xué)信息進行測量的數(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行下頜振動和咀嚼力測量的壓電測量系統(tǒng)；采用傳聲器，聲音采集卡設(shè)計了能夠進行咀嚼過程中聲波振動采集的聲音測量系統(tǒng)。 （4）在windowsXP系統(tǒng)上，使用VC++開發(fā)了食品咀嚼模擬機控制測量軟件。該軟件包括咀嚼運動控制、唾液流量控制、口腔溫濕度監(jiān)控、力學(xué)信息采集、聲音信息采集五個模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對咀嚼模擬、口腔環(huán)境和數(shù)據(jù)采集的人機交互控制。
【關(guān)鍵詞】：逆向工程 食品咀嚼 咀嚼模擬機 測量系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：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 咀嚼運動模擬的研究現(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 食品咀嚼模擬機存在的問題22
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容22-24
• 第2章 基于逆向工程的食品咀嚼模擬機研制24-68
• 2.1 引言24-25
• 2.2 咀嚼系統(tǒng)的機械簡化模型25-30
• 2.2.1 人類口腔結(jié)構(gòu)的簡化模型25-26
• 2.2.2 下頜運動的簡化模型26-29
• 2.2.3 舌頭運動的簡化模型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32-35
• 2.3.3 仿生頜骨的設(shè)計35-36
• 2.3.4 顳下頷關(guān)節(jié)的設(shè)計36-40
• 2.3.5 牙床的設(shè)計40-41
• 2.3.6 舌頭的設(shè)計41
• 2.4 咀嚼運動機構(gòu)設(shè)計與仿真研究41-60
• 2.4.1 下頜運動設(shè)計與仿真分析41-52
• 2.4.2 舌頭運動設(shè)計與仿真分析52-55
• 2.4.3 傳動機構(gòu)設(shè)計與仿真分析55-60
• 2.5 咀嚼運動機構(gòu)動力方案設(shè)計60-64
• 2.5.1 步進電機選型61-62
• 2.5.2 步進電機驅(qū)動器62-63
• 2.5.3 步進電機的控制63-64
• 2.6 食品咀嚼模擬機的電子樣機建模與加工64-66
• 2.6.1 咀嚼模擬機輔助部件設(shè)計64-66
• 2.6.2 咀嚼模擬機的電子樣機建模66
• 2.7 本章小結(jié)66-68
• 第3章 食品咀嚼模擬機的口腔環(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72-74
• 3.3.2 散熱模塊設(shè)計74-75
• 3.4 本章小結(jié)75-76
• 第4章 食品咀嚼模擬機的測量系統(tǒng)設(shè)計76-94
• 4.1 引言76
• 4.2 力學(xué)信息采集系統(tǒng)設(shè)計76-87
• 4.2.1 基于壓電傳感的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計76-80
• 4.2.2 咀嚼力和下頜振動的測量80-87
• 4.3 聲音信息采集系統(tǒng)設(shè)計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 食品咀嚼模擬機的軟件系統(tǒng)開發(fā)94-102
• 5.1 前言94
• 5.2 咀嚼運動控制模塊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】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 裴先茹;高海榮;;壓電材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀[J];安徽化工;2010年03期

2 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(biāo)定[J];北京口腔醫(yī)學(xué);2006年02期

3 楊趙高;李銀國;徐洋;;基于McBsp和I~2C接口的DSP與音頻芯片間的數(shù)據(jù)傳輸[J];重慶工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年08期

4 葛兵;倪海林;黃娟;吳友農(nóng);;2種方法根管充填后牙根疲勞強度的體外研究[J];國際口腔醫(yī)學(xué)雜志;2009年05期

5 邱支振;機械工程的未來與仿生[J];安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年03期

6 陳令新,關(guān)亞風(fēng),楊丙成,申大忠;壓電晶體傳感器的研究進展[J];化學(xué)進展;2002年01期

7 叢明;溫海營;劉同占;劉冬;;基于生物力學(xué)結(jié)構(gòu)的咀嚼機器人建模[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年S2期

8 孫鐘雷;孫永海;方旭君;劉晶晶;;仿齒冠壓頭破碎物料試驗及模擬[J];吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2011年S2期

9 劉英想;劉軍考;陳維山;;6-RSS并聯(lián)機器人運動學(xué)分析[J];機械工程師;2006年09期

10 曹永剛;張玉茹;馬運忠;;6-RSS型并聯(lián)機構(gòu)的工作空間分析與參數(shù)優(yōu)化[J];機械工程學(xué)報;2008年01期

本文編號：761787