[發明專利]一種具有雙胡克鉸的仿生咀嚼運動機構

在審

• 申請號: 201910340363.2
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN109910029A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 許薔;顧明明;吳范徐齊
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/10
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明是一種具有雙胡克鉸的仿生咀嚼運動機構，包括上頜骨模型、下頜骨模型、兩個仿生顳下頜關節以及仿真肌肉組，所述的上頜骨模型通過分別設置在下頜骨模型兩側的兩組仿生顳下頜關節與下頜骨模型連接；仿生顳下頜關節內設置有四組雙胡克鉸裝置，用于實現下頜骨模型能夠在六個自由度內自由運動，通過仿真肌肉組對下頜骨模型進行驅動。該仿真運動裝置能夠在下顎康復，牙科康復，食品質地分析以及語言治療等領域有廣泛的應用。

技術領域

本發明是仿生機器人技術領域，具體的說是一種具有雙胡克鉸的仿生咀嚼運動機構。

背景技術

人類的咀嚼系統由上頜骨、下頜骨、咀嚼肌和顳下頜關節等部分構成；其中，下頜骨可以在咀嚼肌的作用下實現咀嚼運動。

咀嚼機器人可以模擬人類下頜運動行為、再現其生物力學環境,咀嚼機器人具有很大的應用價值,可應用于下顎康復，牙科康復，食品質地分析以及語言治療等領域，它是集機構學、運動學、動力學、感知系統、運動控制以及機械電子等多項技術于一體的工程科學。

目前的咀嚼機器人大多只是模擬再現了咀嚼運動，但是其模擬動作的精確度以及準確性卻無法保證，一般常見的咀嚼運動類型包括雙側交替咀嚼，雙側同時咀嚼，左側咀嚼和右側咀嚼，目前的大多數咀嚼機器人由于其自身設計的缺陷，并不能真實再現下頜的運動和生物力學特征。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種具有雙胡克鉸的仿生咀嚼運動機構，從仿生學的角度出發，具有結構簡單、制造容易，能模擬人類下頜運動和生物力學特征的特征。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種具有雙胡克鉸的仿生咀嚼運動機構，包括上頜骨模型、下頜骨模型、兩個仿生顳下頜關節以及仿真肌肉組，所述的上頜骨模型通過分別設置在下頜骨模型兩側的兩組仿生顳下頜關節與下頜骨模型連接；

所述的仿生顳下頜關節包括仿生下頜髁狀突、仿生顳骨下頜關節窩和四組雙胡克鉸裝置，所述的仿生下頜髁狀突為空心球殼，所述的仿生顳骨下頜關節窩為半球形空心球殼，所述的雙胡克鉸裝置包括連接桿，所述的連接桿一端固定安裝有萬向十字軸，另一端通過彈簧與旋轉球外表面固定連接，所述的旋轉球嵌套在連接桿上，連接桿的中心軸穿過旋轉球的球心，所述的連接桿沿彈簧軸向穿過彈簧，所述的旋轉球外側設置有環形的萬向盤，所述的萬向盤內壁通過轉軸與旋轉球連接，旋轉球能夠與萬向盤以轉軸中心軸為旋轉中心發生相對轉動，所述的萬向盤所在平面與連接桿的中心軸垂直，所述的萬向盤的中心與旋轉球的球心重合；

所述的仿生下頜髁狀突表面設置有四組通孔，連接桿設置有萬向十字軸的一端穿過通孔伸入仿生下頜髁狀突內部，所述的萬向十字軸的長軸兩端通過軸承固定安裝在仿生下頜髁狀突內部，連接桿另一端向外延伸穿過仿生顳骨下頜關節窩表面的通孔，所述的萬向盤嵌入仿生顳骨下頜關節窩表面，萬向盤外側壁通過轉軸與仿生顳骨下頜關節窩表面通孔的內側壁連接，萬向盤能夠與仿生顳骨下頜關節窩相對轉動；

所述的仿真肌肉組包括兩根顳肌仿真氣動桿、兩根翼肌仿真氣動桿和兩根咬肌仿真氣動桿，所述的兩根顳肌仿真氣動桿用于仿真兩側顳肌的舒張和收縮，所述的兩根翼肌仿真氣動桿用于仿真兩側翼肌的舒張和收縮，所述的兩根咬肌仿真氣動桿用于仿真兩側咬肌的舒張和收縮。

所述的上頜骨模型固定，所述的下頜骨模型能夠在仿真肌肉組的驅動下圍繞兩個仿生顳下頜關節運動，所述的下頜骨模型的運動自由度為6。

所述的仿生下頜髁狀突設置在仿生顳骨下頜關節窩半球形空心球殼靠近球心的一側，所述的仿生顳骨下頜關節窩固定安裝在上頜骨模型關節窩處，所述的仿生下頜髁狀突固定安裝在下頜骨模型的髁狀突處。

仿生下頜髁狀突表面的通孔直徑大于連接桿的直徑，連接萬向盤和旋轉球的轉軸與連接萬向盤和仿生顳骨下頜關節窩的轉軸在同一平面內，且相互垂直。