一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置，包括上颌和下颌，上颌的前端下表面设置的上牙模与下颌的前端上表面设置的下牙模相互咬合接触，上颌和下颌的后端通过并排设置的两组髁突约束关节相互连接，髁突约束关节用于仿真髁突关节运动；所述的上颌和下颌的侧面均分别采用咬肌柔性SMA弹簧肌肉、翼外肌柔性SMA弹簧肌肉和翼内肌柔性SMA弹簧肌肉相互连接，用于仿真咬肌、翼外肌和翼内肌的运动。该装置结构紧凑、柔顺性高、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。

A flexible SMA spring bionic chewing device

【技术实现步骤摘要】
一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置
本技术是涉及仿真机器人
，具体的说是一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置。
技术介绍
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。它可以重现咀嚼运动并采集分析运动学特性。咀嚼机器人可以实时采集人的咀嚼运动并在其咀嚼装置上动态复现的高仿生性机器人系统，可应用于医学和食品评估等领域。目前国内外已经有了许多咀嚼机器人的研究，但大部分的咀嚼机器人均采用刚性的杆件作为驱动机构，咀嚼运动不够真实并且柔顺性差，结构尺寸大；而目前的柔性咀嚼机器人采用的绳索和弹簧作为驱动机构，也存在着结构大，运动柔顺性差的问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置，该装置结构紧凑、柔顺性高、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。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置，其特征是：包括上颌和下颌，所述的上颌的前端下表面设置有上牙模，下颌的前端上表面设置有下牙模，所述的上牙模和下牙模相互咬合接触，所述的上颌和下颌的后端通过并排设置的两组髁突约束关节相互连接，所述的髁突约束关节用于仿真髁突关节运动；所述的上颌和下颌的侧面均分别采用咬肌柔性SMA弹簧肌肉、翼外肌柔性SMA弹簧肌肉和翼内肌柔性SMA弹簧肌肉相互连接，所述的咬肌柔性SMA弹簧肌肉、翼外肌柔性SMA弹簧肌肉和翼内肌柔性SMA弹簧肌肉用于仿真咬肌、翼外肌和翼内肌的运动。所述的上颌为板状结构，所述的上牙模为弧形并设置在上颌前端的下表面，上颌的后端下表面并排设置有两组关节盘，每个关节盘的前后均分设置有一个髁突约束关节固定杆；所述的上颌的下表面两侧边缘均设置有翼内肌上安装孔，上颌的两侧壁前端均设置有咬肌上安装座，上颌的两侧壁后端均设置有翼外肌上安装座。所述的下颌为板状结构，所述的下牙模为弧形并设置在下颌前端的上表面，下颌的后端上表面并排设置有两组髁突约束关节安装孔，所述的髁突约束关节安装孔与关节盘的位置对应；所述的下颌的上表面两侧边缘均设置有翼内肌下安装孔，下颌的两侧壁前端均设置有咬肌下安装座，下颌的两侧壁后端均设置有翼外肌下安装座。所述的咬肌柔性SMA弹簧肌肉一端与咬肌上安装座固定连接，另一端与咬肌下安装座固定连接；所述的翼外肌柔性SMA弹簧肌肉一端与翼外肌上安装座固定连接，另一端与翼外肌下安装座固定连接；所述的翼内肌柔性SMA弹簧肌肉一端与翼内肌上安装孔固定连接，另一端与翼内肌下安装孔固定连接。所述的咬肌柔性SMA弹簧肌肉、翼外肌柔性SMA弹簧肌肉和翼内肌柔性SMA弹簧肌肉均包括四条平行设置的柔性SMA弹簧，四条柔性SMA弹簧的轴心位于正方形的四个转角，四条柔性SMA弹簧同一侧的端部固定安装在同一个弹簧安装座上。所述的髁突约束关节包括髁突约束关节座和髁突约束关节芯，所述的髁突约束关节座为半球形的空心球壳，所述的空心球壳的顶部开口边缘向外水平延伸形成髁突约束关节外壳，所述的髁突约束关节外壳上开设有两组安装孔，所述的髁突约束关节固定杆穿过安装孔，所述的固定杆通过螺母将髁突约束关节外壳与上颌可拆卸固定连接；所述的髁突约束关节座侧壁上设置有若干个万向盘，所述的髁突约束关节座的底部设置有底部通孔；所述的髁突约束关节芯包括半球形的运动球，所述的运动球与髁突约束关节座同心设置，且运动球的直径小于髁突约束关节座的直径，所述的运动球设置在髁突约束关节座内，所述的运动球的顶部中心位置设置有髁突，所述的髁突镶嵌在关节盘内，髁突能够在关节盘内转动，所述的运动球的底部竖直设置有下颌驱动杆，所述的下颌驱动杆穿过髁突约束关节安装孔，下颌驱动杆通过螺母将髁突约束关节芯与下颌可拆卸固定连接；所述的运动球内安装有若干个万向节，所述的万向节的数量与万向盘的数量相同且位置相对应，所述的万向节的长轴与运动球连接且能够相对转动，支撑杆一端形成叉状结构与万向节的短轴连接且能够相对转动，支撑杆另一端与万向盘相互连接，所述的支撑杆穿过弹簧，弹簧一端与支撑杆一端叉状结构尾部固定连接，另一端与万向盘固定连接。所述的万向盘和万向节的数量不少于三个，所述的万向盘和万向节均沿环形均匀分布。该种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置能够产生的有益效果为：第一，咬肌柔性SMA弹簧肌肉、翼外肌柔性SMA弹簧肌肉和翼内肌柔性SMA弹簧肌肉用于仿真咬肌、翼外肌和翼内肌的运动，通过改变输入到柔性SMA弹簧的电流大小，可以控制单个柔性SMA弹簧的伸长速度，通过控制四个柔性SMA弹簧的通断电情况可以控制每个肌肉弹簧的弯曲方向。第二，两个髁突约束关节能够仿真真实髁突的运动情况，并且能够自动复位。第三。该装置结构紧凑，咀嚼运动仿生性能好，工作稳定柔顺，能满足市场食品检测和义齿质量检测的要求。附图说明图1为本技术一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置的结构示意图。图2为本技术一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置中上颌的结构示意图。图3为本技术一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置中下颌的结构示意图。图4为本技术一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置中髁突约束关节的结构示意图。图5为本技术一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置中髁突约束关节座的结构示意图。图6为本技术一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置中髁突约束关节芯的结构示意图。图7为本技术一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置中髁突约束关节芯的俯视图。图8为本技术一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置中咬肌柔性SMA弹簧肌肉的结构示意图。图9为本技术一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置中柔性SMA弹簧的结构示意图。说明书附图标注：1、上颌；2、下颌；3、髁突约束关节；4a、咬肌柔性SMA弹簧肌肉；4b、翼外肌柔性SMA弹簧肌肉；4c、翼内肌柔性SMA弹簧肌肉；5、螺母；11、上牙模；12、咬肌上安装座；13、翼内肌上安装孔；14、翼外肌上安装座；15、关节盘；16、髁突约束关节固定杆；21、下牙模；22、咬肌下安装座；23、翼外肌下安装座；24、翼内肌下安装孔；25、髁突约束关节安装孔；3A、髁突约束关节座；3B、髁突约束关节芯；3A1、髁突约束关节外壳；3A2、万向盘；3A3、安装孔；3B1、髁突；3B2、运动球；3B3、万向节；3B4、弹簧；3B5、下颌驱动杆；41、弹簧安装座；42、柔性SMA弹簧；42A、第一柔性SMA弹簧；42B、第二柔性SMA弹簧；42C、第三柔性SMA弹簧；42D、第四柔性SMA弹簧。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本技术作进一步描述。如图1所示，一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置，其特征是：包括上颌1和下颌2，所述的上颌1的前端下表面设置有上牙模11，下颌2的前端上表面设置有下牙模21，所述的上牙模11和下牙模21相互咬合接触，所述的上颌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置，其特征是：包括上颌（1）和下颌（2），所述的上颌（1）的前端下表面设置有上牙模（11），下颌（2）的前端上表面设置有下牙模（21），所述的上牙模（11）和下牙模（21）相互咬合接触，所述的上颌（1）和下颌（2）的后端通过并排设置的两组髁突约束关节（3）相互连接，所述的髁突约束关节（3）用于仿真髁突关节运动；/n所述的上颌（1）和下颌（2）的侧面均分别采用咬肌柔性SMA弹簧肌肉（4a）、翼外肌柔性SMA弹簧肌肉（4b）和翼内肌柔性SMA弹簧肌肉（4c）相互连接，所述的咬肌柔性SMA弹簧肌肉（4a）、翼外肌柔性SMA弹簧肌肉（4b）和翼内肌柔性SMA弹簧肌肉（4c）用于仿真咬肌、翼外肌和翼内肌的运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置，其特征是：包括上颌（1）和下颌（2），所述的上颌（1）的前端下表面设置有上牙模（11），下颌（2）的前端上表面设置有下牙模（21），所述的上牙模（11）和下牙模（21）相互咬合接触，所述的上颌（1）和下颌（2）的后端通过并排设置的两组髁突约束关节（3）相互连接，所述的髁突约束关节（3）用于仿真髁突关节运动；
所述的上颌（1）和下颌（2）的侧面均分别采用咬肌柔性SMA弹簧肌肉（4a）、翼外肌柔性SMA弹簧肌肉（4b）和翼内肌柔性SMA弹簧肌肉（4c）相互连接，所述的咬肌柔性SMA弹簧肌肉（4a）、翼外肌柔性SMA弹簧肌肉（4b）和翼内肌柔性SMA弹簧肌肉（4c）用于仿真咬肌、翼外肌和翼内肌的运动。


2.根据权利要求1所述的一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置，其特征在于：所述的上颌（1）为板状结构，所述的上牙模（11）为弧形并设置在上颌（1）前端的下表面，上颌（1）的后端下表面并排设置有两组关节盘（15），每个关节盘（15）的前后均分设置有一个髁突约束关节固定杆（16）；
所述的上颌（1）的下表面两侧边缘均设置有翼内肌上安装孔（13），上颌（1）的两侧壁前端均设置有咬肌上安装座（12），上颌（1）的两侧壁后端均设置有翼外肌上安装座（14）。


3.根据权利要求2所述的一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置，其特征在于：所述的下颌（2）为板状结构，所述的下牙模（21）为弧形并设置在下颌（2）前端的上表面，下颌（2）的后端上表面并排设置有两组髁突约束关节安装孔（25），所述的髁突约束关节安装孔（25）与关节盘（15）的位置对应；
所述的下颌（2）的上表面两侧边缘均设置有翼内肌下安装孔（24），下颌（2）的两侧壁前端均设置有咬肌下安装座（22），下颌（2）的两侧壁后端均设置有翼外肌下安装座（23）。


4.根据权利要求3所述的一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀嚼装置，其特征在于：所述的咬肌柔性SMA弹簧肌肉（4a）一端与咬肌上安装座（12）固定连接，另一端与咬肌下安装座（22）固定连接；所述的翼外肌柔性SMA弹簧肌肉（4b）一端与翼外肌上安装座（14）固定连接，另一端与翼外肌下安装座（23）固定连接；所述的翼内肌柔性SMA弹簧肌肉（4c）一端与翼内肌上安装孔（13）固定连接，另一端与翼内肌下安装孔（24）固定连接。


5.根据权利要求4所述的一种柔性SMA弹簧肌肉仿生咀...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘生，许蔷，吴范徐齐，顾明明，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32