[发明专利]一种具有双胡克铰的仿生咀嚼运动机构

说明书

本发明是一种具有双胡克铰的仿生咀嚼运动机构，包括上颌骨模型、下颌骨模型、两个仿生颞下颌关节以及仿真肌肉组，所述的上颌骨模型通过分别设置在下颌骨模型两侧的两组仿生颞下颌关节与下颌骨模型连接；仿生颞下颌关节内设置有四组双胡克铰装置，用于实现下颌骨模型能够在六个自由度内自由运动，通过仿真肌肉组对下颌骨模型进行驱动。该仿真运动装置能够在下颚康复，牙科康复，食品质地分析以及语言治疗等领域有广泛的应用。

技术领域

本发明是仿生机器人技术领域，具体的说是一种具有双胡克铰的仿生咀嚼运动机构。

背景技术

人类的咀嚼系统由上颌骨、下颌骨、咀嚼肌和颞下颌关节等部分构成；其中，下颌骨可以在咀嚼肌的作用下实现咀嚼运动。

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,咀嚼机器人具有很大的应用价值,可应用于下颚康复，牙科康复，食品质地分析以及语言治疗等领域，它是集机构学、运动学、动力学、感知系统、运动控制以及机械电子等多项技术于一体的工程科学。

目前的咀嚼机器人大多只是模拟再现了咀嚼运动，但是其模拟动作的精确度以及准确性却无法保证，一般常见的咀嚼运动类型包括双侧交替咀嚼，双侧同时咀嚼，左侧咀嚼和右侧咀嚼，目前的大多数咀嚼机器人由于其自身设计的缺陷，并不能真实再现下颌的运动和生物力学特征。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有双胡克铰的仿生咀嚼运动机构，从仿生学的角度出发，具有结构简单、制造容易，能模拟人类下颌运动和生物力学特征的特征。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种具有双胡克铰的仿生咀嚼运动机构，包括上颌骨模型、下颌骨模型、两个仿生颞下颌关节以及仿真肌肉组，所述的上颌骨模型通过分别设置在下颌骨模型两侧的两组仿生颞下颌关节与下颌骨模型连接；

所述的仿生颞下颌关节包括仿生下颌髁状突、仿生颞骨下颌关节窝和四组双胡克铰装置，所述的仿生下颌髁状突为空心球壳，所述的仿生颞骨下颌关节窝为半球形空心球壳，所述的双胡克铰装置包括连接杆，所述的连接杆一端固定安装有万向十字轴，另一端通过弹簧与旋转球外表面固定连接，所述的旋转球嵌套在连接杆上，连接杆的中心轴穿过旋转球的球心，所述的连接杆沿弹簧轴向穿过弹簧，所述的旋转球外侧设置有环形的万向盘，所述的万向盘内壁通过转轴与旋转球连接，旋转球能够与万向盘以转轴中心轴为旋转中心发生相对转动，所述的万向盘所在平面与连接杆的中心轴垂直，所述的万向盘的中心与旋转球的球心重合；

所述的仿生下颌髁状突表面设置有四组通孔，连接杆设置有万向十字轴的一端穿过通孔伸入仿生下颌髁状突内部，所述的万向十字轴的长轴两端通过轴承固定安装在仿生下颌髁状突内部，连接杆另一端向外延伸穿过仿生颞骨下颌关节窝表面的通孔，所述的万向盘嵌入仿生颞骨下颌关节窝表面，万向盘外侧壁通过转轴与仿生颞骨下颌关节窝表面通孔的内侧壁连接，万向盘能够与仿生颞骨下颌关节窝相对转动；

所述的仿真肌肉组包括两根颞肌仿真气动杆、两根翼肌仿真气动杆和两根咬肌仿真气动杆，所述的两根颞肌仿真气动杆用于仿真两侧颞肌的舒张和收缩，所述的两根翼肌仿真气动杆用于仿真两侧翼肌的舒张和收缩，所述的两根咬肌仿真气动杆用于仿真两侧咬肌的舒张和收缩。

所述的上颌骨模型固定，所述的下颌骨模型能够在仿真肌肉组的驱动下围绕两个仿生颞下颌关节运动，所述的下颌骨模型的运动自由度为6。

所述的仿生下颌髁状突设置在仿生颞骨下颌关节窝半球形空心球壳靠近球心的一侧，所述的仿生颞骨下颌关节窝固定安装在上颌骨模型关节窝处，所述的仿生下颌髁状突固定安装在下颌骨模型的髁状突处。

仿生下颌髁状突表面的通孔直径大于连接杆的直径，连接万向盘和旋转球的转轴与连接万向盘和仿生颞骨下颌关节窝的转轴在同一平面内，且相互垂直。