[发明专利]多自由度口腔运动模拟机器人

说明书

本发明公开了一种多自由度口腔运动模拟机器人，其包括底板、XY工作平台、上颌动平台支柱、上颌动平台、下颌固定板、下颌动平台支柱、下颌动平台、直线驱动装置和微型压力传感器。本发明的多自由度口腔运动模拟机器人在使用时，可以控制XY工作平台使下颌动平台获得在水平面内的两个运动自由度，并且通过三个直线驱动装置和鱼眼杆端关节轴承为下颌动平台提供矢状轴、冠状轴和垂直轴三个方向的旋转自由度，可以模拟矢状轴、冠状轴和垂直轴三个方向的旋转和移动，再现人类真实的咀嚼运动轨迹。

技术领域

本发明涉及一种多自由度口腔运动模拟机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

口腔运动模拟机器人是根据仿生原理对人类口颌系统进行仿生设计与制造，再现人类下颌运动与咀嚼力的设备装置，采用传感器对咀嚼系统与咀嚼过程的主要参数进行测量和分析，进行不易于在人类真实口腔进行的科学实验。在牙科学、食品科学、生物力学与医疗康复等领域获得广泛关注。口腔运动模拟机器人研究是包括机构学、机械运动学及动力学、控制工程、食品科学、生物力学及机械电子学于一体的工程科学。

目前口腔运动模拟机器人在机械结构和控制方面，对咀嚼运动多采用并联机构或典型的斯图尔特平台及其变形机构；例如公开日为2016年11月9日、公开号为CN201610408044.7、发明名称为“一种用于义齿及食品检测仿生咀嚼机器人”的专利申请，它提出了一种驱动链式结构，实现了下颌动平台的矢状面移动，具有结构简单，控制运算简便的优点。但是，这种仿生咀嚼机器人只能实现平面移动和矢状面移动，不能满足冠状面移动的自由度驱动需求，不能使下颌动平台实现六自由度运动，在下颌运动轨迹上并不能达到真实接近人类口腔咀嚼运动。

发明内容

为了解决现有仿生咀嚼机器人中存在的问题，本发明提供了一种多自由度口腔运动模拟机器人。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种多自由度口腔运动模拟机器人，其包括底板、XY工作平台、上颌动平台支柱、上颌动平台、下颌固定板、下颌动平台支柱、下颌动平台、直线驱动装置和微型压力传感器；

所述底板水平设置，所述XY工作平台设置于所述底板上；所述XY工作平台上设置有下颌固定板；

所述底板上沿竖直方向设置有两个上颌动平台支柱，并且所述上颌动平台上开设有两个上颌螺纹孔；所述两个上颌螺纹孔之间相互平行，并且每一个上颌螺纹孔内均固定有带螺纹的连杆；所述带螺纹的连杆通过十字固定块将所述上颌动平台固定于所述上颌动平台支柱的上端；

所述下颌固定板水平设置，并且所述下颌固定板上设置有两个下颌动平台支柱，所述下颌动平台支柱竖直设置；

所述下颌动平台包括下颌动平台上固定板、下颌动平台下固定板和下颌动平台连接板；所述下颌动平台连接板上开设有仿生空间，所述下颌动平台上固定板通过螺钉固定于所述下颌动平台连接板的上表面上，所述下颌动平台下固定板通过螺钉固定于所述下颌动平台连接板的下表面上；

所述下颌动平台连接板的固定面上开设有四个螺纹孔，通过连接块和鱼眼杆端关节轴承的杆部固定；所述鱼眼杆端关节轴承的鱼眼端插入连接杆；所述连接杆的两端分别通过十字固定块固定于所述下颌动平台支柱的上端；

所述下颌动平台的形状为向外凸出的圆弧状，所述下颌固定板上开设有三个安装孔，在每一个安装孔内均设置一个直线驱动装置；并使得一个直线驱动装置位于两个切牙的中点，以及另外两个直线驱动装置位于分别位于两侧的第一磨牙和第三磨牙的中点；

所述直线驱动装置包括驱动电机、梯形丝杠、丝杠螺母、导向杆和支撑杆；

所述驱动电机的壳体固定于所述下颌固定板上，并位于所述下颌固定板的下方，所述驱动电机的转子穿过所述安装孔位于所述下颌固定板的上方；