[發明專利]一種仿真口腔加工機器人及其控制方法

在審

• 申請號: 201710306008.4
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN109102751A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 高菁;周維彪;王勇;董志忠
• 申請（專利權）人: 中糧營養健康研究院有限公司
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 北京東方芊悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11591
• 代理人: 彭秀麗

本發明公開了一種仿真口腔加工機器人及其控制方法，包括一支座、控制器及仿真的人體上顎和人體下顎；仿真人體上顎與設置于支座上的第一驅動裝置固定連接，仿真人體下顎與設置于支座上的第二驅動裝置固定連接，控制器分別與第一驅動裝置、第二驅動裝置電性連接，用于程序控制第一驅動裝置和第二驅動裝置的協同動作；第一驅動裝置用于驅動仿真人體上顎做直線往復研磨運動，第二驅動裝置用于驅動仿真人體下顎做旋轉運動，控制仿真人體下顎與上顎間的開合。本發明通過第一驅動裝置和第二驅動裝置的交替配合，使仿真上下顎的相對運動仿照了人體咀嚼時的下顎動作，實現了高度仿真人體在咀嚼時的咀嚼動作，準確模擬食物在口腔加工中的過程，為利用體外消化系統模擬人體消化和測量食物的消化吸收提供準確數據。

技術領域

本發明屬于體外消化仿真領域，具體而言，本發明涉及一種仿真口腔加工機器人及其控制方法。

背景技術

傳統體外消化實驗忽略了口腔在消化食物過程中的重要性，往往使用簡單的切割和攪拌來打碎食物，而人的咀嚼是一個復雜的過程，其主要作用：將食物自身結構分割和研磨成小顆粒，并加入唾液使其軟化形成可吞咽的食糜。食物在口腔加工過程中的結構產生了巨大的變化，產生顆粒的大小及分布直接影響了酶解反應速率、胃清空速率甚至是血糖的變化。所以單純的將食物機械地打磨成統一大小的顆粒，將嚴重制約了現有常規的體外模擬系統對食物真實消化過程和預測其血糖值的能力。

發明內容

因此，本發明所解決的技術問題在于：革新傳統體外口腔加工的方法，使其更加貼近真實的人體咀嚼過程，從而更加準確的利用體外消化系統模擬人體消化和測量食物的消化吸收過程。因此，本發明提供了一種仿真口腔加工機器人及其控制方法。

一方面，本發明提供了一種仿真口腔加工機器人，所述機器人包括一支座、控制器、仿真人體上顎和仿真人體下顎，所述仿真人體上顎與設置于所述支座上的第一驅動裝置固定連接，所述仿真人體下顎與設置于所述支座上的第二驅動裝置固定連接，所述控制器分別與所述的第一驅動裝置、第二驅動裝置電性連接，用于程序控制所述第一驅動裝置和第二驅動裝置的協同動作；所述第一驅動裝置用于驅動所述仿真人體上顎做直線往復研磨運動，所述第二驅動裝置用于驅動所述仿真人體下顎做旋轉運動，控制所述仿真人體下顎與仿真人體上顎間的開合。

所述第一驅動裝置為一線性致動器，所述線性致動器上設置一滑臺，所述仿真人體上顎設置于所述滑臺上，所述控制器驅動所述線性致動器動作時，所述滑臺帶動所述仿真人體上顎作線性研磨運動。

所述第二驅動裝置為一旋轉致動器，所述旋轉致動器的驅動軸上設置一旋轉支架，所述仿真人體下顎固定于所述旋轉支架上；啟動所述旋轉致動器時，所述旋轉致動器的驅動軸帶動旋轉支架旋轉，并驅動所述仿真人體下顎與所述仿真人體上顎實現開合動作。

所述第一驅動裝置的研磨區間為0～7mm，其研磨速度為0～10mm/s。

所述第二驅動裝置的旋轉開合角度為0～10°，其旋轉開合角速度為0～10°/s。

另一方面，本發明還提供了一種仿真口腔加工機器人的控制方法，所述控制方法包括如下步驟：

步驟一，設定控制器執行參數；

步驟二，驅動第二驅動裝置，使仿真人體下顎向著仿真人體上顎方向旋轉，直至仿真人體上顎與仿真人體下顎處于咬合狀態；

步驟三，控制第二驅動裝置停止旋轉動作；

步驟四，驅動第一驅動裝置，使其帶動仿真人體上顎作一個往復線性研磨動作；

步驟五，控制第一驅動裝置停止線性研磨動作；

步驟六，驅動第二驅動裝置，使仿真人體下顎向著遠離仿真人體上顎的方向旋轉，直至仿真人體上顎與仿真人體下顎處于打開狀態；

重復步驟二至步驟六，直至完成一個系列指定次數的咀嚼動作。