[发明专利]一种仿生下颌运动咀嚼装置

说明书

本发明涉及一种仿生下颌运动咀嚼装置，包括安装架、连接架、悬吊架、上颌架和下颌架及模具义齿；所述安装架前方设有上颌架和下颌架，所述的安装架外周设有连接架，在连接架顶部安装有悬吊架，所述的悬吊架内设有升降架，所述的升降架连接咬合驱动电机；所述的安装架前方中部设有竖直转轴，所述竖直转轴向上贯穿连接架并与悬吊架底端固定连接，所述的竖直转轴中部两侧对称的固定有水平轴；在上颌架、下颌架内安装模具义齿。本发明的仿生下颌运动咀嚼装置具有通过设置咬合驱动装置和水平驱动装置对下颌架进行竖直和水平两个方向的运动，使下颌在模仿咬合动作的同时模仿牙齿摩擦的咀嚼过程，从而提高了对人类实际咀嚼过程的还原度的效果。

技术领域

本发明涉及仿生机器人领域，具体涉及一种仿生下颌运动咀嚼装置。

背景技术

仿生咀嚼是用于模拟人类咀嚼时上下颚运动的一种装置，它能够模拟再现人类咀嚼过程。在食品科学和口腔医学等领域当中的相关实验中，通过仿生咀嚼装置模拟人类的咀嚼过程，从而完成对食物的咀嚼分析、义齿磨损情况及寿命分析等试验。

人类下颌由咀嚼肌肉驱动,在颞下颌关节的约束下,相对上颌骨在三维空间内做复杂的开闭运动。人类上下颌的开颌运动分为小开颌运动、大开颌运动和最大开颌运动三个阶段。小开颌运动，下颌下降约2cm，髁突仅作转动运动。大开颌运动，下颌下降约2cm以上，髁突不仅有转动运动，同时还有滑动运动。最大开颌运动，如在打哈欠时的下颌运动就是最大开颌运动。一般情况下，咀嚼过程中最常见的运动为小开颌运动和大开颌运动。

现有的仿生咀嚼装置在进行咀嚼运动模拟时，通常只注重上下颌骨的闭合的咬合动作，而忽略了在决绝过程中上下额骨通过水平方向相对运动从而将食物磨碎的动作，对人类咀嚼动作的运动形式和生物力学特征的还原性不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种对生物力学特征和运动形式还原度高仿生下颌运动咀嚼装置。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种仿生下颌运动咀嚼装置，包括安装架、连接架、悬吊架、上颌架和下颌架及模具义齿；所述安装架前方设有上颌架和下颌架，所述的安装架外周设有连接架，在连接架顶部安装有悬吊架，所述的悬吊架内设有升降架，所述的升降架连接咬合驱动电机；所述的安装架前方中部设有竖直转轴，所述竖直转轴向上贯穿连接架并与悬吊架底端固定连接，所述的竖直转轴中部两侧对称的固定有水平轴；所述的上颌架和下颌架相对放置，在上颌架、下颌架内安装模具义齿；所述的上颌架后部固定在安装架上，两侧的水平轴外端分别固定安装在下颌架后部两端的内侧；所述的安装架上安装有双头伺服电机，双头伺服电机左右两端分别通过一根第一牵拉绳与下颌架后部两端相连；所述的升降架在水平方向的两端均固定连接有一根第二牵拉绳，所述第二牵拉绳向下延伸，分别通过牵拉弹簧与下颌架两侧相连。

所述的上颌架包括前部中空的上颌壳，上颌壳后端连接竖直连接板，所述的竖直连接板顶端连接水平安装板，所述的水平安装板固定在安装架上，所述的水平安装板中间开孔，用于穿过竖直转轴；所述的下颌架包括前部中空的下颌壳，下颌壳后端两侧凸起，凸起处开安装水平轴。

所述的上颌壳与下颌壳的中空部分相对放置，在壳体间形成容纳模具义齿的空间，所述的上颌壳与下颌壳的前端面均为圆弧面。

所述的咬合驱动电机固定连接在悬吊架顶端且位于升降架的上方，所述咬合驱动电机的电机轴沿竖直向下的方向延伸且同轴固定连接有丝杆，所述的丝杆贯穿升降架且与升降架螺纹配合，所述的丝杆与悬吊架底端转动连接，所述升降架具有水平方向的两个侧翼，侧翼端部分别固定连接一根第二牵拉绳。

所述的下颌架左右两边下侧分别对称的设有连接轴，所述第二牵拉绳远离升降架的一端分别连接有牵拉弹簧，所述牵拉弹簧与下颌架两侧的连接轴连接。