[發(fā)明專利]食品物性仿生檢測機(jī)器人及檢測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010255196.0
• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN101915708A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞經(jīng)虎;張秋菊;陳安軍;張銀志;孫秀蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40;G01N11/00;G01N33/02
• 代理公司: 無錫華源專利事務(wù)所 32228
• 代理人: 聶漢欽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及食品檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是食品物性仿生檢測機(jī)器人及檢測方法。

背景技術(shù)

人類食用的食品具有不同的物理特性，不但會造成不同的口感，而且也會引起不同的口腔咀嚼運(yùn)動方式，而不同的咀嚼運(yùn)動方式對口腔的健康特別是牙齒的健康會產(chǎn)生很大的影響，也會對腦血流、記憶力等產(chǎn)生影響；因此，食品物性為食品評價(jià)體系中的一個(gè)重要指標(biāo)。現(xiàn)有的食品物性檢測多采用專用檢測儀器--質(zhì)構(gòu)儀，如發(fā)明專利200910033291公開了一種米飯粒硬度粘度質(zhì)構(gòu)特性自動檢測儀，即是一種可以對米飯粒的物性進(jìn)行檢測的改進(jìn)型質(zhì)構(gòu)儀。對梨果類水果如蘋果也可以利用與上述檢測儀結(jié)構(gòu)基本類似的質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行物性檢測，檢測時(shí)，質(zhì)構(gòu)儀的探頭以穩(wěn)定速度進(jìn)行下壓，以穿透樣品時(shí)受到的最大阻力來表示蘋果的硬度。

通過上述的質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行食品物性檢測的設(shè)備與方法存在以下缺陷：一：由于質(zhì)構(gòu)儀的單一探頭簡單結(jié)構(gòu)本質(zhì)上只能檢測到產(chǎn)品的硬度值等數(shù)據(jù)，這種檢測數(shù)據(jù)在溫度、濕度、食品運(yùn)動方式上與人類口腔存在很大的區(qū)別，不能反映真實(shí)的口感。二：質(zhì)構(gòu)儀也不能夠記錄不同物性食品在咀嚼過程中對口腔特別是對牙齒造成的影響，包括食品對牙齒的作用力大小和方式的變化情況等動態(tài)數(shù)據(jù)。三：不同物性食品在被吞咽前的咀嚼分解情況會直接影響到食品的消化吸收，如咀嚼不夠會降低消化效率，造成消化不良和腸胃脹氣，因此需要獲得食品在咀嚼過程中的物性變化動態(tài)數(shù)值，目前的質(zhì)構(gòu)儀無法實(shí)現(xiàn)這些檢測目的。

發(fā)明內(nèi)容

本申請人針對現(xiàn)有食品物性檢測中存在著檢測設(shè)備與方法單一，無法真實(shí)模擬口腔環(huán)境，進(jìn)而準(zhǔn)確獲知食品物性，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析比較等缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)合理、適用性廣的食品物性仿生檢測機(jī)器人及檢測方法，從而可以全面真實(shí)的獲得食品物性的檢測數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種食品物性仿生檢測機(jī)器人，包括控制裝置與仿生口腔，所述的仿生口腔由上腭與下巴組成，上腭的上牙與下巴的下牙相配合；上腭頂部固定在機(jī)架的上部，下巴底部固定在動平臺上，動平臺與機(jī)架底座之間通過若干個(gè)球副-移動副-球副機(jī)構(gòu)連接；在口腔內(nèi)部不同位置設(shè)置有傳感器；所述控制裝置控制所述移動副的運(yùn)動，并且從傳感器接收數(shù)據(jù)并存儲處理。其進(jìn)一步特征在于：

所述球副-移動副-球副機(jī)構(gòu)設(shè)置為六個(gè)，所述移動副為伸縮桿，伸縮桿通過上球副與所述動平臺底部連接，通過下球副與所述底座連接；

所述伸縮桿包括外部套筒與內(nèi)部可上下伸縮運(yùn)動的活動桿，在套筒的一側(cè)設(shè)置有伺服電機(jī)，通過底部的傳動裝置與套筒內(nèi)部的絲杠相連接；絲杠與絲杠螺母相嚙合，絲杠螺母通過端部連接板與活動桿的端部固定為一體，活動桿與套筒之間設(shè)置有導(dǎo)套；在活動桿頂端設(shè)置有上圓球，在減速箱箱體底部設(shè)置有下圓球；

所述機(jī)架的頂部設(shè)置有唾液注入口與上腭相連通；

所述傳感器包括應(yīng)力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器或位移傳感器；

所述控制裝置包括上位機(jī)與單片機(jī)，所述上位機(jī)通過單片機(jī)與所述移動副與所述傳感器連接。

一種利用權(quán)上述的食品物性仿生檢測機(jī)器人進(jìn)行食品物性仿生的檢測方法，包含如下步驟：

一、?上位機(jī)計(jì)算球副-移動副-球副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動模式并存儲在數(shù)據(jù)庫中；

二、?在仿生口腔中放入所需要檢測的食品，從上位機(jī)數(shù)據(jù)庫中取得對應(yīng)的控制參數(shù)，由單片機(jī)發(fā)送并控制伺服電機(jī)工作實(shí)現(xiàn)移動副運(yùn)動，使下巴根據(jù)要求進(jìn)行仿生咀嚼；

三、?進(jìn)行咀嚼運(yùn)動時(shí)，傳感器將測試數(shù)據(jù)通過單片機(jī)上傳至上位機(jī)；

四、?上位機(jī)的檢測程序記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。其進(jìn)一步特征在于

在所述步驟二中通過唾液注入口向上腭注入唾液；

在所述步驟二中將所述仿生檢測機(jī)器人放入溫濕度試驗(yàn)箱。

本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明的仿生檢測機(jī)器人通過六支球副-移動副-球副機(jī)構(gòu)（SPS機(jī)構(gòu)）靈活控制仿生口腔的下巴運(yùn)動，可實(shí)現(xiàn)上下咬合、左右磨碎、門齒切斷等多種動作，逼真的模擬口腔咀嚼動作；采用伺服電機(jī)控制伸縮桿的伸縮運(yùn)動，可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)行程控制，提高了機(jī)器人動作的精確性；在咀嚼過程中可以注入模擬唾液，控制口腔溫濕度，進(jìn)一步真實(shí)的模仿人類的口腔環(huán)境。