[发明专利]一种仿生咀嚼物料破碎实验检测装置

说明书

本发明公开了一种仿生咀嚼物料破碎实验检测装置，包括检测机架和仿人类牙齿模型；检测机架上安装有咀嚼驱动装置；咀嚼驱动装置驱动有带动传动块运动的可变轨迹式单自由度运动装置，矢状面角度调节装置对传动块进行轨迹约束，传动块带动有减震预紧装置；检测机架的底板上安装有牙模位置调节装置；牙齿模型中的上牙模和下牙模为上下倒置安装，上牙模固定安装在牙模位置调节装置的仿真牙下座上，下牙模固定安装在减震预紧装置的弹簧套筒的底面。本发明采用可变轨迹式单自由度运动机构的运动轨迹来模拟人类牙齿咀嚼运动轨迹，从而模拟出人类咀嚼力等相应的咀嚼特性,可以用于对食品的特性定量的检测，对义齿品质的检测等应用。

技术领域

本发明涉及食品检测和口腔医学领域，具体地说是一种仿生咀嚼物料破碎实验检测装置。

背景技术

咀嚼机器人可以模拟人类下颌运动行为、再现其生物力学环境,咀嚼机器人在食品科学领域也具有很大的应用价值,可以作为食品咀嚼动力学、食品机械特性等实验的测试平台，但咀嚼机器人的制造精度和造价高，无法满足市场的需求。

随着经济的发展，人们对食品的口感的要求越来越高，目前市场上食品检测方面主要是质构仪，但目前质构仪的运动形式单一只能上下运动，通过质构仪对食品质地检测的数据和人真实的感受有很大的差异。人类下颌由咀嚼肌肉驱动,在颗下领关节的约束下,相对上颌骨在三维空间内做复杂的开闭运动。现有的食品检测装置在仿生性方面存在严重缺陷,不能真实再现下颌的运动和生物力学特征。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供结构简单、制造容易，能模拟人类下颌运动和生物力学特征，适用于食品质地检测和牙齿质量检测的一种仿生咀嚼物料破碎实验检测装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种仿生咀嚼物料破碎实验检测装置，包括检测机架以及由上牙模和下牙模组成的仿人类牙齿模型，所述的检测机架为由底板、顶板、右侧面板和四根支撑立板组成的长立方形框架，该检测机架上安装有用于为咀嚼运动提供动力输出的咀嚼驱动装置；咀嚼驱动装置驱动连接有采用单自由度运动机构的运动轨迹来模拟人类牙齿咀嚼冠状面运动轨迹的可变轨迹式单自由度运动装置，所述的可变轨迹式单自由度运动装置带动传动块运动，矢状面角度调节装置对传动块进行轨迹约束，传动块带动能提供一个预设的咀嚼力的减震预紧装置运动；所述的检测机架的底板上与减震预紧装置上下相对应安装有牙模位置调节装置；所述的牙齿模型中的上牙模和下牙模为上下倒置安装，所述的上牙模固定安装在牙模位置调节装置的仿真牙下座上，所述的下牙模固定安装在减震预紧装置的弹簧套筒的底面。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的咀嚼驱动装置包括伺服电机、小带轮、同步带、大带轮和曲轴；伺服电机通过电机座安装在检测机架的顶板上，小带轮安装在伺服电机的动力输出轴上；顶板的下方设有调节底板，该调节底板的右端通过双盘调心机构能相对水平面仰俯调节地铰链在右侧面板上；可变轨迹式单自由度运动装置包括三角连杆、摇杆以及由第二滑动机构和摇杆座共同组成的可调节地杆；曲轴通过两平行的角接触球轴承和轴承座转动安装在调节底板的底面；小带轮通过同步带与大带轮动力传递相连接；大带轮固定安装在曲轴的一端，三角连杆的第一角通过连杆铜套与曲轴转动连接，摇杆的下端通过转轴铰链在三角连杆的直角端处，该摇杆的上端铰链在摇杆座上，摇杆座通过第二滑动机构安装在调节底板的底面。

上述的检测机架的顶板上安装有能带动伺服电机移动以调节同步带张紧力的第一滑动机构；所述的第一滑动机构包括固定安装在顶板上的第一滑轨和能沿第一滑轨导向左右滑动的第一滑块；电机座固定在第一滑块上，该第一滑块上配装有用于锁紧固定第一滑块的第一钳制器；第二滑动机构包括固定安装在调节底板底面的第二滑轨和能沿第二滑轨导向左右滑动的第二滑块；摇杆座固定在第二滑块上，该第二滑块上配装有用于锁紧固定第二滑块的第二钳制器。