[發明專利]多自由度口腔運動模擬機器人

有效

• 申請號: 201810555731.0
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108717818B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 任立敏;楊嘉琦;譚益松
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: G09B23/28
• 分類號: G09B23/28;G09B25/02;G01L5/00;B25J11/00
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 張淑賢

本發明公開了一種多自由度口腔運動模擬機器人，其包括底板、XY工作平臺、上頜動平臺支柱、上頜動平臺、下頜固定板、下頜動平臺支柱、下頜動平臺、直線驅動裝置和微型壓力傳感器。本發明的多自由度口腔運動模擬機器人在使用時，可以控制XY工作平臺使下頜動平臺獲得在水平面內的兩個運動自由度，并且通過三個直線驅動裝置和魚眼桿端關節軸承為下頜動平臺提供矢狀軸、冠狀軸和垂直軸三個方向的旋轉自由度，可以模擬矢狀軸、冠狀軸和垂直軸三個方向的旋轉和移動，再現人類真實的咀嚼運動軌跡。

技術領域

本發明涉及一種多自由度口腔運動模擬機器人，屬于機器人技術領域。

背景技術

口腔運動模擬機器人是根據仿生原理對人類口頜系統進行仿生設計與制造，再現人類下頜運動與咀嚼力的設備裝置，采用傳感器對咀嚼系統與咀嚼過程的主要參數進行測量和分析，進行不易于在人類真實口腔進行的科學實驗。在牙科學、食品科學、生物力學與醫療康復等領域獲得廣泛關注。口腔運動模擬機器人研究是包括機構學、機械運動學及動力學、控制工程、食品科學、生物力學及機械電子學于一體的工程科學。

目前口腔運動模擬機器人在機械結構和控制方面，對咀嚼運動多采用并聯機構或典型的斯圖爾特平臺及其變形機構；例如公開日為2016年11月9日、公開號為CN201610408044.7、發明名稱為“一種用于義齒及食品檢測仿生咀嚼機器人”的專利申請，它提出了一種驅動鏈式結構，實現了下頜動平臺的矢狀面移動，具有結構簡單，控制運算簡便的優點。但是，這種仿生咀嚼機器人只能實現平面移動和矢狀面移動，不能滿足冠狀面移動的自由度驅動需求，不能使下頜動平臺實現六自由度運動，在下頜運動軌跡上并不能達到真實接近人類口腔咀嚼運動。

發明內容

為了解決現有仿生咀嚼機器人中存在的問題，本發明提供了一種多自由度口腔運動模擬機器人。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：一種多自由度口腔運動模擬機器人，其包括底板、XY工作平臺、上頜動平臺支柱、上頜動平臺、下頜固定板、下頜動平臺支柱、下頜動平臺、直線驅動裝置和微型壓力傳感器；

所述底板水平設置，所述XY工作平臺設置于所述底板上；所述XY工作平臺上設置有下頜固定板；

所述底板上沿豎直方向設置有兩個上頜動平臺支柱，并且所述上頜動平臺上開設有兩個上頜螺紋孔；所述兩個上頜螺紋孔之間相互平行，并且每一個上頜螺紋孔內均固定有帶螺紋的連桿；所述帶螺紋的連桿通過十字固定塊將所述上頜動平臺固定于所述上頜動平臺支柱的上端；

所述下頜固定板水平設置，并且所述下頜固定板上設置有兩個下頜動平臺支柱，所述下頜動平臺支柱豎直設置；

所述下頜動平臺包括下頜動平臺上固定板、下頜動平臺下固定板和下頜動平臺連接板；所述下頜動平臺連接板上開設有仿生空間，所述下頜動平臺上固定板通過螺釘固定于所述下頜動平臺連接板的上表面上，所述下頜動平臺下固定板通過螺釘固定于所述下頜動平臺連接板的下表面上；

所述下頜動平臺連接板的固定面上開設有四個螺紋孔，通過連接塊和魚眼桿端關節軸承的桿部固定；所述魚眼桿端關節軸承的魚眼端插入連接桿；所述連接桿的兩端分別通過十字固定塊固定于所述下頜動平臺支柱的上端；

所述下頜動平臺的形狀為向外凸出的圓弧狀，所述下頜固定板上開設有三個安裝孔，在每一個安裝孔內均設置一個直線驅動裝置；并使得一個直線驅動裝置位于兩個切牙的中點，以及另外兩個直線驅動裝置位于分別位于兩側的第一磨牙和第三磨牙的中點；

所述直線驅動裝置包括驅動電機、梯形絲杠、絲杠螺母、導向桿和支撐桿；

所述驅動電機的殼體固定于所述下頜固定板上，并位于所述下頜固定板的下方，所述驅動電機的轉子穿過所述安裝孔位于所述下頜固定板的上方；