基于咀嚼特性的少自由度咀嚼机器人设计 被引量：10

1

作者 吴范徐齐 许蔷 +1 位作者 刘生 顾明明 《机械传动》 北大核心 2019年第8期52-58,共7页

咀嚼机器人是一类能够模拟人类咀嚼行为的机器人,现有的咀嚼机器人大多是6自由度并联机构,而6自由度并联机构本身结构复杂、制造成本较高、控制困难。针对这一情况,从人类咀嚼运动可分为切碎和研磨两个阶段的特点出发,以3-UPS/RPP并联... 咀嚼机器人是一类能够模拟人类咀嚼行为的机器人,现有的咀嚼机器人大多是6自由度并联机构,而6自由度并联机构本身结构复杂、制造成本较高、控制困难。针对这一情况,从人类咀嚼运动可分为切碎和研磨两个阶段的特点出发,以3-UPS/RPP并联机构为原型设计了一种少自由度并联咀嚼机器人;在三维建模软件UG中建立了CAD模型,对其进行了相关的运动学分析;模拟人类咀嚼过程中的切碎和研磨,在虚拟样机分析软件Adams中进行了运动仿真。结果表明,咀嚼机器人可以实现对人类咀嚼性能的模拟。 展开更多

关键词 咀嚼机器人 少自由度并联机构 运动学分析 运动仿真

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基于生物力学结构的咀嚼机器人建模 被引量：7

2

作者 丛明 温海营 +1 位作者 刘同占 刘冬 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期13-17,共5页

基于咀嚼系统生物力学基础提出了一种面向人类咀嚼系统的咀嚼机器人机构.首先,对其进行了运动学建模,分析了机构的运动自由度;然后,根据咀嚼运动的特点给出一段运动轨迹,在ADAMS中对咀嚼机器人进行运动特性分析,得到了线性驱动器对应的... 基于咀嚼系统生物力学基础提出了一种面向人类咀嚼系统的咀嚼机器人机构.首先,对其进行了运动学建模,分析了机构的运动自由度;然后,根据咀嚼运动的特点给出一段运动轨迹,在ADAMS中对咀嚼机器人进行运动特性分析,得到了线性驱动器对应的位移、速度、功率等重要参数,分析结果表明:咀嚼机器人能较好地满足模拟人类咀嚼运动的要求.在颞下颌关节病理分析、下颌假肢和假牙强度测试、食品评估等领域有很好的应用前景. 展开更多

关键词 咀嚼机器人 生物力学结构 运动分析 并联机构 建模

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6RSS仿人并联咀嚼机器人的刚性动力学建模分析

3

作者 程晨 袁晓静 +5 位作者 阳能军 侯根良 曾繁琦 王友才 罗伟蓬 赵冠 《医疗卫生装备》 CAS 2024年第3期16-22,共7页

目的:对设计的6RSS仿人并联咀嚼机器人进行刚性动力学建模分析。方法:首先,推导刚性动力学建模所需的运动变量(包括平动/转动速度和加速度)函数。其次,使用牛顿-欧拉法则建立机器人的刚性动力学模型。最后,在机器人受到咀嚼反力情况下,... 目的:对设计的6RSS仿人并联咀嚼机器人进行刚性动力学建模分析。方法:首先,推导刚性动力学建模所需的运动变量(包括平动/转动速度和加速度)函数。其次,使用牛顿-欧拉法则建立机器人的刚性动力学模型。最后,在机器人受到咀嚼反力情况下,跟踪口腔健康志愿者的咀嚼运动轨迹,并开展数值计算。结果:数值计算结果表明,机器人的驱动力矩和约束力出现峰值的时刻和咀嚼反力出现峰值的时刻一致。结论:外力对机器人的逆动力学有较大影响,该研究为机器人的运动控制以及优化设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 6RSS 咀嚼机器人 仿生设计 并联机器人 刚性动力学 牛顿-欧拉法则

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咀嚼机器人的研究现状与发展 被引量：5

4

作者 丛明 苌占波 +1 位作者 杜宇 Peter Xu 《机器人技术与应用》 2009年第6期21-24,共4页

本文分析了国内外咀嚼机器人的研究现状,讨论了咀嚼机器人在机械结构、传感系统、控制系统及控制算法等方面的研究内容,然后指出了咀嚼机器人研究中存在的问题。最后,展望了咀嚼机器人的发展方向。

关键词 咀嚼机器人 机械结构 传感系统 控制系统

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咀嚼机器人颞下颌关节仿生设计及试验测试 被引量：3

5

作者 温海营 任翔 +3 位作者 徐卫良 丛明 秦文龙 胡书海 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期943-952,共10页

为再现口颌系统的下颌运动,并提高咀嚼机器人的仿生度,引入了一种含有点接触高副的冗余驱动并联咀嚼机器人。采用医学测量的方法进行颞下颌关节结构的分析,完成咀嚼机器人点接触高副结构的仿生设计。基于双侧联动高副的约束关系,完成了... 为再现口颌系统的下颌运动,并提高咀嚼机器人的仿生度,引入了一种含有点接触高副的冗余驱动并联咀嚼机器人。采用医学测量的方法进行颞下颌关节结构的分析,完成咀嚼机器人点接触高副结构的仿生设计。基于双侧联动高副的约束关系,完成了颞下颌关节运动关系分析及运动学建模。对多位受测者下颌运动进行测量,获得人类开闭口运动的轨迹、最大速度和频率等参数。对咀嚼机器人开闭口运动和下颌受力进行了试验测试,验证了咀嚼机器人性能可以满足义齿磨损疲劳性能测试所需要的下颌运动和咀嚼力。 展开更多

关键词 自动控制技术 咀嚼机器人 冗余驱动 颞下颌关节 下颌运动 咬合力

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仿生咀嚼机器人弹性颞下颌关节设计与性能分析 被引量：2

6

作者 秦文龙 丛明 +2 位作者 任翔 温海营 刘冬 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期512-518,526,共8页

咀嚼机器人在义齿材料测试和下颌康复训练领域具有广阔的应用前景,而颞下颌关节的机构型式是影响咀嚼机器人性能表现的重要因素。鉴于目前弹性元件已在仿生机器人领域得到广泛应用,因此本文在点接触高副的基础上采用弹性元件模拟颞下颌... 咀嚼机器人在义齿材料测试和下颌康复训练领域具有广阔的应用前景,而颞下颌关节的机构型式是影响咀嚼机器人性能表现的重要因素。鉴于目前弹性元件已在仿生机器人领域得到广泛应用,因此本文在点接触高副的基础上采用弹性元件模拟颞下颌关节内关节盘缓冲振荡的生物力学特点,形成弹性颞下颌关节机构型式;然后,本文探讨了弹性颞下颌关节对咀嚼机器人在自由度、运动学与动力学等方面的影响,根据关节面几何约束对颞下颌关节的位置与速度进行运动学分析,并进行基于拉格朗日方程的动力学分析;最后,使用响应面法对弹性元件预载荷以及刚度取值的影响进行分析。本文结果表明,弹性颞下颌关节能够有效保证关节的灵活运动与稳定受力。综上,本文所提出的弹性颞下颌关节机构方案进一步提升了咀嚼机器人仿生性,也为粘弹性关节盘的仿生设计提供了新思路。 展开更多

关键词 咀嚼机器人 颞下颌关节 机构设计 性能分析 弹性元件

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食品检测咀嚼机器人工作空间研究 被引量：2

7

作者 韩敬虎 俞经虎 《轻工机械》 CAS 2016年第3期1-4,共4页

为了提高食品检测效率,改善食品检测精度,增加食品检测的客观性,文章介绍了一种基于6-UPS机构的咀嚼机器人,介绍了咀嚼机器人的结构原理,求解了机构的运动学逆解,分析了机构的工作空间影响因素,利用MATLAB编程求得机构在定姿态下的工作... 为了提高食品检测效率,改善食品检测精度,增加食品检测的客观性,文章介绍了一种基于6-UPS机构的咀嚼机器人,介绍了咀嚼机器人的结构原理,求解了机构的运动学逆解,分析了机构的工作空间影响因素,利用MATLAB编程求得机构在定姿态下的工作空间。空间轮廓图表明,该机构在定姿态下能到达人类全部真实咀嚼空间,机构设计可靠,能够模拟人类咀嚼行为对食品进行检测。 展开更多

关键词 食品检测 咀嚼机器人 工作空间 MATLAB仿真

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咀嚼机器人运循环规划及驱动力优化分配方法 被引量：1

8

作者 王贵飞 丛明 +2 位作者 徐卫良 温海营 秦文龙 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期70-80,共11页

为了实现面向牙科患者的个性化成品义齿性能测试,基于6PUS-2HKP空间冗余驱动并联仿生咀嚼机器人,设计了可安装牙模的仿生上颌、下颌结构.针对义齿性能测试对高仿生咀嚼运动的要求,提出了一种基于颞下颌关节(TMJ)运动理论的后牙运循环... 为了实现面向牙科患者的个性化成品义齿性能测试,基于6PUS-2HKP空间冗余驱动并联仿生咀嚼机器人,设计了可安装牙模的仿生上颌、下颌结构.针对义齿性能测试对高仿生咀嚼运动的要求,提出了一种基于颞下颌关节(TMJ)运动理论的后牙运循环参数化仿生规划方法.利用拉格朗日方程和虚功原理,推导了冗余驱动咀嚼机器人的动力学方程.分别以颞下颌关节内力2范数最小和驱动力2范数最小为优化目标,建立了基于遗传算法的冗余驱动咀嚼机器人驱动力优化分配数学模型.将食品质构仪获取的仿真食物力-变形关系曲线加载到机器人磨牙上完成了运循环下咀嚼仿真食物实验.结果表明,咀嚼机器人切牙运动轨迹形状、切牙运动速度变化规律、髁突运动形式等均与人类咀嚼运动一致,空载和加载仿真食物两种条件下均可求得合理的驱动力优化分配结果.同时,以仿真实验得到的6组驱动为输入,采用咀嚼机器人样机进行了运循环实验.样机实验和咀嚼仿真食物实验证明了运循环规划方法的仿生性和驱动力优化分配方法的可行性. 展开更多

关键词 咀嚼机器人 运循环规划 驱动力优化分配 牙科义齿性能测试

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一种三自由度仿生咀嚼机器人的建模与分析

9

作者 曹安琪 薛建彬 《机械制造与自动化》 2021年第2期117-119,共3页

为了解决老年人等咀嚼障碍人群的咀嚼困难问题,提出一种三自由度仿生咀嚼机器人。根据人类咀嚼特点与咀嚼方式,将咀嚼运动简化为切碎与研磨两种运动方式,设计出三自由度咀嚼机器人,并对咀嚼机器人进行运动学计算与仿真分析,验证了设计... 为了解决老年人等咀嚼障碍人群的咀嚼困难问题,提出一种三自由度仿生咀嚼机器人。根据人类咀嚼特点与咀嚼方式,将咀嚼运动简化为切碎与研磨两种运动方式,设计出三自由度咀嚼机器人,并对咀嚼机器人进行运动学计算与仿真分析,验证了设计的合理性与可行性。 展开更多

关键词 辅助咀嚼 咀嚼机器人 运动学计算 仿真分析

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仿生咀嚼机器人的工作空间分析及参数优化 被引量：3

10

作者 王加森 卢慧 +2 位作者 马德军 李晓锋 俞经虎 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第4期573-579,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 仿生咀嚼机器人 位置逆解 工作空间分析 参数优化

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基于仿生咀嚼机器人的种植体螺纹结构研究 被引量：2

11

作者 代欣 俞经虎 詹民民 《制造业自动化》 CSCD 2018年第6期90-94,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 仿生咀嚼机器人 种植体 有限元分析 咀嚼运动

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食品检测咀嚼机器人灵活性分析与运动仿真 被引量：3

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作者 韩敬虎 俞经虎 《轻工机械》 CAS 2016年第2期20-24,29,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 食品检测 咀嚼仿生机器人 并联机器人 雅可比矩阵 ADAMS软件

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