[發明專利]一種仿生頭部模型及系統

在審

• 申請號: 202110788081.6
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113554924A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 李哲林;張軼凡;姜立軍;姜山小;盧梓涵
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 鄭秋松

1.一種仿生頭部模型，用于代替用戶使用頭戴式用品并采集數據，所述仿生頭部模型設有仿生顱骨層、仿生頭部軟組織層，仿生顱骨層包括仿生腦顱層和仿生面顱層，仿生腦顱層和仿生面顱層連接，仿生頭部軟組織層包裹在仿生面顱層的外層，并形成仿生眼部區、仿生口部區、仿生鼻部區和仿生耳朵區，仿生耳朵區設置在仿生面顱層的兩側，其特征在于，所述仿生頭部軟組織層包括仿生皮膚層和仿生肌肉層，仿生肌肉層、仿生皮膚層依次按照由內層到外層進行設置形成分層結構；

所述仿生頭部模型還包括處理器、發送器、攝像裝置、壓力傳感器、溫濕度傳感器，所述處理器分別與發送器、攝像裝置、壓力傳感器、溫濕度傳感器連接，所述處理器和發送器內嵌設置在仿生腦顱層，所述攝像裝置、壓力傳感器和溫濕度傳感器分別內嵌設置在仿生頭部軟組織層；

所述壓力傳感器設置在仿生耳朵區，溫濕度傳感器設置在仿生眼部區、仿生口部區、仿生鼻部區以及仿生腦顱層。

2.根據權利要求1所述的仿生頭部模型，其特征在于，所述仿生眼部區包括仿生眼眶區和仿生眼睛區，所述仿生眼睛區設有眼部孔，所述眼部孔依次貫穿仿生皮膚層和仿生肌肉層，所述攝像裝置相對設置在眼部孔的末端邊緣部，所述攝像裝置設置在仿生面顱層。

3.根據權利要求1所述的仿生頭部模型，其特征在于，所述仿生皮膚層的厚度大于3mm，所述壓力傳感器設置在仿生皮膚層由外向內1.5mm至3mm處。

4.根據權利要求3所述的仿生頭部模型，其特征在于，所述溫濕度傳感器包括溫濕度傳感主體和溫濕度傳感探頭，所述溫濕度傳感探頭與溫濕度傳感主體連接，所述溫濕度傳感主體設置在仿生面顱層上，所述溫濕度傳感探頭設置在仿生皮膚層由外向內0.5mm至1mm處。

5.根據權利要求3所述的仿生頭部模型，其特征在于，所述仿生面顱層設有仿生頜骨區，在水平面的方向上，仿生頜骨區設置在仿生眼眶區的下方；

在垂直仿生皮膚層所在平面的方向上，仿生頜骨區設置在靠近仿生肌肉層的內層位置處并與仿生肌肉層的內層連接；

所述仿生頭部模型還包括呼吸傳感器，所述呼吸傳感器與處理器連接，所述呼吸傳感器的一端固定設置在仿生頜骨區，呼吸傳感器的另一端設置在仿生肌肉層內，所述仿生頭部軟組織層在與仿生頜骨區垂直的方向上設有頜骨通孔，所述頜骨通孔與呼吸傳感器設置在仿生頜骨區的位置對應。

6.根據權利要求1所述的仿生頭部模型，其特征在于，還包括聲音采集裝置，所述聲音采集裝置與處理器連接，所述聲音采集裝置內嵌設置在仿生耳朵區的中耳位置并貫穿至仿生皮膚層由外向內1mm至2mm處。

7.根據權利要求1-6任一所述的仿生頭部模型，其特征在于，所述仿生顱骨層采用ABS工程塑料制成，所述仿生顱骨層用于為仿生頭部軟組織層和頭戴式用品提供有力支撐；

所述仿生頭部軟組織層采用硅橡膠制成，仿生皮膚層的邵氏硬度小于仿生肌肉層的邵氏硬度；

所述仿生頭部模型為通過以下步驟制作得到：

步驟S1：利用核磁共振技術掃描預設數量的人員得到頭部圖像數據，匯總處理得到頭部圖像數據平均值；

步驟S2：基于頭部圖像數據平均值，分離頭部軟組織層和顱骨的輪廓，確定仿生顱骨層、仿生頭部軟組織層的厚度、密度、泊松比以及彈性模量，計算出仿生皮膚層和仿生肌肉層的生物數據，所述生物數據包括厚度、密度、泊松比以及彈性模量；

步驟S3：根據仿生顱骨層、仿生頭部軟組織層的厚度、密度、泊松比以及彈性模量制作仿生頭部模型。