CN104376771A - 一种生物喉部发声模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物喉部发声模拟器，包括底座，底座上固定有张紧部件，所述张紧部件连接用于模拟喉部发声的模拟部件，模拟部件的下端固定于底座上，所述模拟部件的末端连接靠拢部件，所述模拟部件与靠拢部件的连接处设有带动模拟部件运动的旋转部件，以模拟声带的打开和关闭；模拟喉部的下部可连接可控压力的气体，上部可连接咽部、口腔等。本发明是一种生物喉部发声模拟器，具有安装方便、结构紧凑、可实现喉部声带各种运动控制、控制精度高等优点。

Description

一种生物喉部发声模拟器

技术领域

本发明涉及一种生物喉部发声模拟器。

背景技术

喉部是生物体的重要器官，由软骨、韧带、肌肉及粘膜等构成，声带是喉部重要的发声部件，通过喉部的肌肉及软骨运动配合控制声带的开闭和张弛可以发出各种不同的声音。目前对于生物喉部发声尤其是诸如蝙蝠、麋鹿等动物的研究尚处于机理研究阶段，人工喉部发声装置也很不完善，无法达到生物喉部的发声效果，因此急需相应的装置完成喉部的模拟，通过控制相关器件的运动实现喉部发声的模拟、分析和研究。喉部发声模拟器可以用于科学研究、仿生材料试验、仿真生物、医疗、教学等诸多领域。

因此，本发明提出一种生物喉部发声模拟器，对促进喉部发声机理研究、加速声带发声材料开发、以及在医学、教学、娱乐等领域的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种生物喉部发声模拟器，本装置可以安装虚拟喉部或者真实喉部，通过简单连接即可实现喉部声带的运动控制，从而实现发声控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物喉部发声模拟器，包括底座，底座上固定有张紧部件，所述张紧部件连接用于模拟喉部发声的模拟部件，模拟部件的下端固定于底座上，所述模拟部件的末端连接靠拢部件，所述模拟部件与靠拢部件的连接处设有带动模拟部件运动的旋转部件，以模拟声带的打开和关闭；

所述模拟部件，包括喉部上端连接头、喉部下端连接头和模拟喉部，喉部上端连接头连接在张紧部件的张紧力传感器上，喉部下端连头通过支架连接在底座上，杓状软骨为两个，分别设置于模拟喉部的后端两侧，杓状软骨连接靠拢部件。

所述模拟喉部包括喉腔、声带和肌肉，为实际的生物喉部，或人工制作的生物喉部；若模拟喉部为人工生物喉部，喉腔根据模拟的实际生物的喉腔制作，声带、肌肉采用复合材料制作，其中复合材料的特性需与实际生物的声带、肌肉特性相同。

所述模拟部件的下部连接气管，气管中的气体的压力和流量由气体压力流量控制单元控制，上部连接根据生物咽部和口腔形状制作的上腔体。

所述靠拢部件，包括靠拢电机、靠拢丝杠、靠拢滑块、靠拢导轨和靠拢位移传感器；靠拢电机带动靠拢丝杠旋转，靠拢丝杠带动靠拢滑块沿着靠拢导轨滑动，靠拢丝杠上设有反向螺纹，用于实现两个靠拢滑块的靠近和分离，靠拢位移传感器与靠拢滑块连接，以测量靠拢位移；所述靠拢滑块分别连接一个杓状软骨。

所述旋转部件包括旋转电机、转矩转速传感器、支撑块、大带轮、同步带、小带轮、小带轮轴、杓状软骨；旋转电机带动转矩转速传感器的轴旋转，转矩转速传感器的轴上安装大带轮，大带轮通过同步带带动小带轮旋转，安装在支撑块上，杓状软骨安装在小带轮上，随小带轮旋转实现声带的打开和关闭；转矩转速传感器用于旋转力矩和旋转角度的测量。

所述张紧部件包括张紧电机、张紧滑块、V型槽导块、张紧丝杠、张紧位移传感器和张紧力传感器，张紧部件用于实现声带的张紧、放松；张紧电机带动张紧丝杠旋转，张紧丝杠带动张紧滑动沿着V型槽导块运动，张紧位移传感器和张紧力传感器分别用于张紧过程位移和力的控制与测量；所述张紧位移传感器连接模拟部件的喉部上端连接头。

本发明的有益效果为：

(1)本发明可以安装虚拟喉部或者真实喉部，通过简单连接即可实现喉部声带的运动控制，从而实现发声控制；

(2)本发明具有完备的测控单元，可以实现喉部运动的精确控制和模拟；

(3)本发明结构紧凑，控制部件完全处于喉部外面，可避免对喉部起来的干扰，从而实现真实模拟。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视图。

其中：1张紧电机，2张紧滑块，3V型槽导块，4张紧丝杠，5张紧位移传感器，6张紧力传感器，7喉部上端连接头，8模拟喉部，9声带，10肌肉，11杓状软骨，12，喉腔，13靠拢滑块，14靠拢电机，15靠拢丝杠，16靠拢导轨，17靠拢位移传感器，18底座，19转动电机，20转矩转速传感器，21大带轮，22同步带，23支撑块，24小带轮，25，上腔体，26小带轮轴，27喉部下端连接头，28支架，29气管，30气体压力流量控制单元。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，一种生物喉部发声模拟器，包括张紧部件、靠拢部件、旋转部件、模拟喉部和底座。

张紧部件包括张紧电机1、张紧滑块2、V型槽导块3、张紧丝杠4、张紧位移传感器5、张紧力传感器6，实现声带的张紧、放松；张紧电机1带动张紧丝杠4旋转，张紧丝杠4带动张紧滑动沿着V型槽导块3运动，张紧位移传感器5和张紧力传感器6实现张紧过程位移和力的控制。

靠拢部件包括靠拢电机14、靠拢丝杠15、靠拢滑块13、靠拢导轨16、靠拢位移传感器17。靠拢电机14带动靠拢丝杠15旋转，靠拢丝杠15带动靠拢滑块13沿着靠拢导轨16滑动，靠拢丝杠15上加工有反向螺纹，可实现两个靠拢滑块的靠近和分离，位移传感器测量靠拢位移。

旋转部件包括旋转电机19、转矩转速传感器20、支撑块23、大带轮21、同步带22、小带轮24、小带轮轴26、杓状软骨11。旋转电机19带动转矩转速传感器20的轴旋转，转矩转速传感器20的轴上安装大带轮21，大带轮21通过同步带带动小带轮24旋转，安装在支撑块上，杓状软骨11安装在小带轮24上，随小带轮24旋转实现声带的打开和关闭；转矩转速传感器20可以实现旋转力矩和旋转角度的测量。

模拟部件包括模拟喉部8、喉部上端连接头7、喉部下端连接头27和支架28。喉部上端连接头连接7在张紧力传感器6上，喉部下端连头27通过支架28连接在底座18上；模拟喉部包括喉腔12、声带9和肌肉10，声带9和肌肉10固定在喉腔12和杓状软骨11上，喉腔12的下部可连接气管29，气管29中的气体流量和压力由气体压力流量控制单元30控制，喉腔12的上部连接模拟生物咽部和口腔的上腔体25；声带9和肌肉10采用复合材料模拟生物实际声带和肌肉。

本发明的张紧电机1固定在底座18上，带动张紧丝杠4旋转，张紧丝杠4带动张紧滑块2沿着V型槽导块3运动，V型槽导块3通过螺栓固定在底座18上；张紧滑块2上装有张紧力传感器6，力传感器6与模拟喉部8上的喉部上端连接头7连接，用来测量张紧力；位移传感器5安装在V型槽导块3上，用来测量张紧位移。靠拢电机14固定在底座18上，带动靠拢丝杆15旋转，靠拢丝杠15上加工有旋向相反的螺纹，分别于两个靠拢滑块13连接，可实现两个靠拢滑块13的靠拢和分离，从而实现杓状软骨11的靠拢和分离，靠拢滑块13通过靠拢导轨16实现直线运动，靠拢位移传感器17安装和靠拢导轨16均安装在底座18上。支撑块23安装在靠拢滑块13上，两个转动电机19和两个转矩转速传感器20均通过螺栓连接在靠拢滑块13上，旋转电机19带动转矩转速传感器20的轴旋转，转矩转速传感器20的轴上端装有大带轮21，大带轮21通过同步带22带动小带轮24旋转，小带轮24通过小带轮轴26安装在支撑块23上，杓状软骨11安装在小带轮24上，并随小带轮旋转，实现声带的打开和关闭，喉部下端连接头27通过支架28连接在底座18上。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种生物喉部发声模拟器，包括底座，其特征是：底座上固定有张紧部件，所述张紧部件连接用于模拟喉部发声的模拟部件，模拟部件的下端固定于底座上，所述模拟部件的末端连接靠拢部件，所述模拟部件与靠拢部件的连接处设有带动模拟部件运动的旋转部件，以模拟声带的打开和关闭；

所述模拟部件，包括喉部上端连接头、模拟喉部和喉部下端连接头，喉部上端连接头连接在张紧部件的张紧力传感器上，喉部下端连头通过支架连接在底座上，杓状软骨为两个，分别设置于模拟喉部的后端两侧，杓状软骨连接靠拢部件。

2.如权利要求1所述的一种生物喉部发声模拟器，其特征是：所述模拟喉部包括喉腔、声带和肌肉，为实际的生物喉部，或人工制作的生物喉部；若模拟喉部为人工生物喉部，喉腔根据模拟的实际生物的喉腔制作，声带、肌肉采用复合材料制作，其中复合材料的特性需与实际生物的声带、肌肉特性相同。

3.如权利要求1所述的一种生物喉部发声模拟器，其特征是：所述模拟部件的下部连接气管，气管中的气体的压力和流量由气体压力流量控制单元控制，上部连接根据生物咽部和口腔形状制作的上腔体。

4.如权利要求1所述的一种生物喉部发声模拟器，其特征是：所述靠拢部件，包括靠拢电机、靠拢丝杠、靠拢滑块、靠拢导轨和靠拢位移传感器；靠拢电机带动靠拢丝杠旋转，靠拢丝杠带动靠拢滑块沿着靠拢导轨滑动，靠拢丝杠上设有反向螺纹，用于实现两个靠拢滑块的靠近和分离，靠拢位移传感器与靠拢滑块连接，以测量靠拢位移；所述靠拢滑块分别连接一个杓状软骨。

5.如权利要求1所述的一种生物喉部发声模拟器，其特征是：所述旋转部件包括旋转电机、转矩转速传感器、支撑块、大带轮、同步带、小带轮、小带轮轴、杓状软骨；旋转电机带动转矩转速传感器的轴旋转，转矩转速传感器的轴上安装大带轮，大带轮通过同步带带动小带轮旋转，安装在支撑块上，杓状软骨安装在小带轮上，随小带轮旋转实现声带的打开和关闭；转矩转速传感器用于旋转力矩和旋转角度的测量。

6.如权利要求1所述的一种生物喉部发声模拟器，其特征是：所述张紧部件包括张紧电机、张紧滑块、V型槽导块、张紧丝杠、张紧位移传感器和张紧力传感器，张紧部件用于实现声带的张紧、放松；张紧电机带动张紧丝杠旋转，张紧丝杠带动张紧滑动沿着V型槽导块运动，张紧位移传感器和张紧力传感器分别用于张紧过程位移和力的控制与测量。

7.如权利要求6所述的一种生物喉部发声模拟器，其特征是：所述张紧位移传感器连接模拟部件的喉部上端连接头。