仿下頜運動機器人的樣機設(shè)計和實驗研究.pdf

1、在人體生理活動中，下頜系統(tǒng)擔(dān)任著食物咀嚼、語言表達及表情控制等重要生理功能。人體下頜由肌肉驅(qū)動，以顳下頜關(guān)節(jié)作為聯(lián)結(jié)關(guān)節(jié)，相對上頜執(zhí)行開閉、前后、側(cè)方等功能運動。仿下頜運動機器人是集機構(gòu)學(xué)、生物力學(xué)、機械電子學(xué)及運動控制等多項技術(shù)于一體的工程科學(xué)，其研究成果在口腔醫(yī)學(xué)和食品科學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。例如可用于義齒材料磨損實驗、義齒疲勞壽命測試和醫(yī)學(xué)教學(xué)等。
　　為了實現(xiàn)人體下頜的運動，本文根據(jù)人體下頜運動的冗余特性和機械仿生原理

2、，基于帶有點接觸高副的6PUS-2HP的并聯(lián)機構(gòu)，提出一種新型的四自由度的冗余驅(qū)動的仿下頜運動機器人。
　　首先，簡述選題背景及研究意義，分別介紹仿下頜運動機器人和冗余并聯(lián)機構(gòu)的研究現(xiàn)狀，提出論文的主要工作和研究內(nèi)容。
　　其次，根據(jù)人體下頜運動機理進行顳下頜關(guān)節(jié)仿生數(shù)據(jù)的采集和肌肉設(shè)計參數(shù)的收集，確定顳下頜關(guān)節(jié)在下頜中的位置，確定咬肌、顳肌、翼外肌在下頜的插入點位置以及肌肉作用線的長度，并對顳骨關(guān)節(jié)面曲線進行擬合。

3、　　接著，根據(jù)仿生設(shè)計參數(shù)，對選用的6PUS-2HP機構(gòu)進行仿生設(shè)計。對六自由度6PUS機構(gòu)建立了運動學(xué)模型，由于本文的四自由度6PUS-2HP機構(gòu)的運動學(xué)逆解和軌跡是基于傳統(tǒng)的六自由度的6PUS機構(gòu)進行求解和規(guī)劃，因此6PUS機構(gòu)的運動學(xué)模型對于本文機器人的設(shè)計尤為重要。
　　然后，采用虛擬仿真軟件Adams，對仿下頜運動機器人的6PUS-2HP機構(gòu)進行運動學(xué)仿真實驗。根據(jù)關(guān)節(jié)零件的運動范圍，對仿下頜運動機器人進行零件的選型，對

4、樣機的機械結(jié)構(gòu)進行詳細的設(shè)計。并且，采用可編程控制器PEC6A00對仿下頜運動機器人進行運動控制，對其控制系統(tǒng)進行硬件和軟件的設(shè)計。
　　隨后，采用Adams對四自由度六驅(qū)動的仿下頜運動機器人進行軌跡規(guī)劃。在約束機器人兩側(cè)顳下頜關(guān)節(jié)的髁狀突始終與顳骨關(guān)節(jié)面接觸的前提下，求解六個電機的驅(qū)動脈沖。
　　最后，在仿下頜運動機器人的樣機上進行下頜功能運動實驗研究。分別模擬人體的開閉運動、前后運動、側(cè)方運動，結(jié)果證明該仿下頜運動機器人