仿生咀嚼机器人的工作空间分析及参数优化

利用UG软件建立模拟人类咀嚼机构的仿生咀嚼机器人的6-PSS三维模型;利用齐次变换矩阵描述动平台在运动过程中的位姿状态,建立运动学模型进而进行位置逆解的分析计算;确定工作空间搜索范围及影响因素,采用边界搜索法进行工作空间的边界求解,并分析比较了不同咀嚼姿态下的工作空间;通过分析工作空间与咀嚼机构尺寸参数的相关性分析,确定了工作空间优化模型的设计变量、目标函数及约束条件,利用坐标轮换法对球副支柱向量和杆长进行了优化,进而获得了运动性能良好的工作空间区域。仿生咀嚼机器人工作空间的优化对其运动路径规划、动态特性分析及系统的精确控制都具有重要的指导意义。

基于仿生咀嚼机器人的种植体螺纹结构研究

为了探讨咀嚼受载过程中种植体螺纹形状对骨界面的影响,基于咀嚼仿生平台研究了种植系统中常见的梯形、支撑形和反支撑形三种不同的种植体螺纹在冲击载荷下的力学行为。首先以仿生咀嚼机器人为实验仪器,模拟了口腔的咀嚼过程并实现咀嚼力的采集;之后将咀嚼力作为数值模拟的加载条件分析了不同螺纹种植体的应力分布情况。分析结果显示:在400N的加载下,不同的种植体的应力分布情况大致相同,螺纹部分的应力集中主要发生在自牙冠向下的第一道螺纹处,但是梯形螺纹种植体的集中应力值(242.8MPa)最小,支撑形螺纹最大(278.8MPa);同时就骨组织而言,不同的种植体受载下,皮质骨上的集中应力都明显高于松质骨。

食品检测咀嚼机器人灵活性分析与运动仿真

为了解决目前食品检测中检测不准确,反馈速度慢,评价不客观等问题,设计了基于Stewart平台的咀嚼仿生机器人;介绍了咀嚼仿生机器人的工作原理;推导了机构的雅克比矩阵;分析了机构在中位时的局部灵活性;建立了仿真咀嚼平台的虚拟样机模型;模拟了下颌简单的张合运动。仿真结果表明驱动杆的各种物理量变化曲线与人类真实咀嚼运动比较吻合,机构的设计合理可靠。该机构能准确、快速、客观地实现食品的检测。