[发明专利]食品物性仿生检测机器人及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及食品检测技术领域，尤其是食品物性仿生检测机器人及检测方法。

背景技术

人类食用的食品具有不同的物理特性，不但会造成不同的口感，而且也会引起不同的口腔咀嚼运动方式，而不同的咀嚼运动方式对口腔的健康特别是牙齿的健康会产生很大的影响，也会对脑血流、记忆力等产生影响；因此，食品物性为食品评价体系中的一个重要指标。现有的食品物性检测多采用专用检测仪器--质构仪，如发明专利200910033291公开了一种米饭粒硬度粘度质构特性自动检测仪，即是一种可以对米饭粒的物性进行检测的改进型质构仪。对梨果类水果如苹果也可以利用与上述检测仪结构基本类似的质构仪进行物性检测，检测时，质构仪的探头以稳定速度进行下压，以穿透样品时受到的最大阻力来表示苹果的硬度。

通过上述的质构仪进行食品物性检测的设备与方法存在以下缺陷：一：由于质构仪的单一探头简单结构本质上只能检测到产品的硬度值等数据，这种检测数据在温度、湿度、食品运动方式上与人类口腔存在很大的区别，不能反映真实的口感。二：质构仪也不能够记录不同物性食品在咀嚼过程中对口腔特别是对牙齿造成的影响，包括食品对牙齿的作用力大小和方式的变化情况等动态数据。三：不同物性食品在被吞咽前的咀嚼分解情况会直接影响到食品的消化吸收，如咀嚼不够会降低消化效率，造成消化不良和肠胃胀气，因此需要获得食品在咀嚼过程中的物性变化动态数值，目前的质构仪无法实现这些检测目的。

发明内容

本申请人针对现有食品物性检测中存在着检测设备与方法单一，无法真实模拟口腔环境，进而准确获知食品物性，进行数据分析比较等缺点，提供一种结构合理、适用性广的食品物性仿生检测机器人及检测方法，从而可以全面真实的获得食品物性的检测数据。

本发明所采用的技术方案如下：

一种食品物性仿生检测机器人，包括控制装置与仿生口腔，所述的仿生口腔由上腭与下巴组成，上腭的上牙与下巴的下牙相配合；上腭顶部固定在机架的上部，下巴底部固定在动平台上，动平台与机架底座之间通过若干个球副-移动副-球副机构连接；在口腔内部不同位置设置有传感器；所述控制装置控制所述移动副的运动，并且从传感器接收数据并存储处理。其进一步特征在于：

所述球副-移动副-球副机构设置为六个，所述移动副为伸缩杆，伸缩杆通过上球副与所述动平台底部连接，通过下球副与所述底座连接；

所述伸缩杆包括外部套筒与内部可上下伸缩运动的活动杆，在套筒的一侧设置有伺服电机，通过底部的传动装置与套筒内部的丝杠相连接；丝杠与丝杠螺母相啮合，丝杠螺母通过端部连接板与活动杆的端部固定为一体，活动杆与套筒之间设置有导套；在活动杆顶端设置有上圆球，在减速箱箱体底部设置有下圆球；

所述机架的顶部设置有唾液注入口与上腭相连通；

所述传感器包括应力传感器、温度传感器、湿度传感器或位移传感器；

所述控制装置包括上位机与单片机，所述上位机通过单片机与所述移动副与所述传感器连接。

一种利用权上述的食品物性仿生检测机器人进行食品物性仿生的检测方法，包含如下步骤：

一、 上位机计算球副-移动副-球副机构的运动模式并存储在数据库中；

二、 在仿生口腔中放入所需要检测的食品，从上位机数据库中取得对应的控制参数，由单片机发送并控制伺服电机工作实现移动副运动，使下巴根据要求进行仿生咀嚼；

三、 进行咀嚼运动时，传感器将测试数据通过单片机上传至上位机；

四、 上位机的检测程序记录数据并进行数据分析。其进一步特征在于

在所述步骤二中通过唾液注入口向上腭注入唾液；

在所述步骤二中将所述仿生检测机器人放入温湿度试验箱。

本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的仿生检测机器人通过六支球副-移动副-球副机构（SPS机构）灵活控制仿生口腔的下巴运动，可实现上下咬合、左右磨碎、门齿切断等多种动作，逼真的模拟口腔咀嚼动作；采用伺服电机控制伸缩杆的伸缩运动，可以准确的实现行程控制，提高了机器人动作的精确性；在咀嚼过程中可以注入模拟唾液，控制口腔温湿度，进一步真实的模仿人类的口腔环境。