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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
编辑人员丨2023/8/5
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.
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编辑人员丨2023/8/5
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基于咬合动力学的磨牙点接触高副等效建模与评价
编辑人员丨2023/8/5
牙颌模型作为口颌系统与咀嚼机器人系统的代表性部件,其建模方式是影响此类多体系统动力学模型准确度的重要因素.本文以咀嚼机器人右侧第一磨牙为研究对象,提出一种由V型面与球面构成的点接触高副等效建模方式.首先,利用有限单元法对原始模型的3种静态接触工况(咬入接触、正中接触、咬出接触)与动态咀嚼工况进行咬合动力学分析,得到期望咬合力;其次,运用赫兹接触模型建立点接触高副等效模型静态接触工况的咬合力解析式,根据期望咬合力对解析式内法向量与咬合刚度等参数进行等效设计;最后,对等效模型在静态接触与动态咀嚼工况中的咬合力表现进行评价.本文结果表明,等效模型能够实现静态接触工况8项期望咬合力的等效,同时对动态咀嚼工况初期与末期咬合力变化吻合良好,中期引入一定程度的冲击,但可通过后续轨迹规划进行弱化.本文所提出的牙颌模型等效建模方案,进一步提升了多体系统动力学模型准确性,也为人体其他复杂接触的动力学建模提供了新思路.
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编辑人员丨2023/8/5
