CN107685331A - 一种基于气动肌肉仿人嘴装置及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于气动肌肉仿人嘴装置及其控制系统，仿人嘴包括固定板、支架、颊肌一、颧肌一、上唇方肌一、下唇方肌一、三角肌一、咬肌一、颞肌一、颞肌二、咬肌二、上唇方肌二、颧肌二、颊肌二、三角肌二、下唇方肌二、下颌骨、次生腭、肌电信号采集系统、阀，以气动肌肉模拟人的肌肉驱动次生腭、下颌骨的运动，具有完全模拟人的嘴运动的功能，本发明以气动肌肉驱动，具有结构紧凑、清洁、防爆性能好的特点，可用于教学、医疗诊断以及演示。

Description

一种基于气动肌肉仿人嘴装置及其控制系统

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种基于气动肌肉仿人嘴装置及其控制系统。

背景技术

人的嘴由错综复杂分布的肌肉驱动，要完成说话、咀嚼、笑等动作，需要各肌肉协调完成；另外人嘴部受伤时，也需要了解是由于某根肌肉或者某几根肌肉受伤造成，因此有必要对其进行研究。

中国专利200910072405.5、201010127283.8、201610583958.7、201610796148.X采用电机驱动可以实现张合一个自由度的嘴关节，并不能真实的为上述需要提供依据或者任何帮助。

发明内容

针对上述现有的技术缺陷，本发明提供一种基于气动肌肉仿人嘴装置及其控制系统，结构紧凑，干净、防爆。具体技术方案如下：

一种基于气动肌肉仿人嘴装置，其包括固定板2、支架18、颊肌一3、颧肌一4、上唇方肌一5、下唇方肌一6、三角肌一7、咬肌一8、颞肌一9、颞肌二10、咬肌二11、次生腭12、上唇方肌二13、颧肌二14、颊肌二15、三角肌二16、下唇方肌二17、下颌骨19；

所述的固定板2与所述的支架18固定连接；

颊肌一3、颧肌一4、上唇方肌一5、上唇方肌二13、颧肌二14、颊肌二15、三角肌二16一端与次生腭12可转动连接，另一端与固定板2可转动连接；颊肌一3、颧肌一4、上唇方肌一5、上唇方肌二13、颧肌二14、颊肌二15、三角肌二16驱动次生腭12绕垂直轴、矢状轴、冠状轴旋转；下唇方肌一6、三角肌一7、咬肌一8、颞肌一9、颞肌二10、咬肌二11、三角肌二16、下唇方肌二17一端与下颌骨19可转动连接，另一端与固定板2可转动连接，下唇方肌一6、三角肌一7、咬肌一8、颞肌一9、颞肌二10、咬肌二11、三角肌二16、下唇方肌二17驱动下颌骨19绕垂直轴、矢状轴、冠状轴旋转；次生腭12与下颌骨19之间可转动连接，通过次生腭12与下颌骨19之间的相对运动模拟嘴的运动。

一种如上述的基于气动肌肉仿人嘴装置的控制系统，其还包括肌电信号采集系统24、计算机25、阀26，肌电信号采集系统24采集的信号传输给计算机25，计算机25输出控制信号通过阀26控制颊肌一3、颧肌一4、上唇方肌一5、下唇方肌一6、三角肌一7、咬肌一8、颞肌一9、颞肌二10、咬肌二11、上唇方肌二13、颧肌二14、颊肌二15、三角肌二16、下唇方肌二17中的一根或者多根运动，模拟嘴的运动。

进一步地，所述的阀26为高速开关阀或者比例压力阀。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用多根气动肌肉驱动嘴，可以同时实现嘴关节多个方向的运动；

2.本发明利用气动肌肉驱动具有较大的功率/质量比、较好的柔顺性、结构紧凑等优点；

3.本发明次生腭、下颌骨均具有3个自由度，同时次生腭、下颌骨具有相对运动，可以形象地模拟人嘴可以实现的各种动作，有助于了解人嘴部的结构和人嘴每根肌肉在下肢运动中的作用。

附图说明

图1是仿人嘴整体结构图；

图2是仿人嘴整体结构爆炸图；

图3是次生腭结构图；

图4是下颌骨结构图；

图5是随动控制系统方框图；

图中：直角连接件1、固定板2、颊肌一3、颧肌一4、上唇方肌一5、下唇方肌一6、三角肌一7、咬肌一8、颞肌一9、颞肌二10、咬肌二11、次生腭12、上唇方肌二13、颧肌二14、颊肌二15、三角肌二16、下唇方肌二17、支架18、下颌骨19、球铰一20、球铰二21、球铰三22、球铰四23、肌电信号采集系统24、计算机25、阀26、气动肌肉27。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明基于气动肌肉仿人嘴装置包括：直角连接件1、固定板2、颊肌一3、颧肌一4、上唇方肌一5、下唇方肌一6、三角肌一7、咬肌一8、颞肌一9、颞肌二10、咬肌二11、次生腭12、上唇方肌二13、颧肌二14、颊肌二15、三角肌二16、下唇方肌二17、支架18、下颌骨19、球铰一20、球铰二21、球铰三22、球铰四23、肌电信号采集系统24、计算机25、阀26、气动肌肉27。其中，支架18由铝型材通过直角连接件1和螺栓紧固连接，固定板2通过螺栓与支架18固定连接，颊肌一3、颧肌一4、上唇方肌一5、上唇方肌二13、颧肌二14、颊肌二15、三角肌二16一端通过螺纹与次生腭12可转动连接，另一端通过螺纹与固定板2可转动连接；颊肌一3、颧肌一4、上唇方肌一5、上唇方肌二13、颧肌二14、颊肌二15、三角肌二16驱动次生腭绕垂直轴、矢状轴、冠状轴旋转；下唇方肌一6、三角肌一7、咬肌一8、颞肌一9、颞肌二10、咬肌二11、三角肌二16、下唇方肌二17一端通过螺纹与下颌骨19可转动连接，另一端通过螺纹与固定板2可转动连接，下唇方肌一6、三角肌一7、咬肌一8、颞肌一9、颞肌二10、咬肌二11、三角肌二16、下唇方肌二17驱动下颌骨绕垂直轴、矢状轴、冠状轴旋转；次生腭12与下颌骨19之间通过球铰一20、球铰二21、球铰三22、球铰四23可转动连接，次生腭12与下颌骨19之间之间的相对运动可以模拟嘴的运动。

基于气动肌肉仿人嘴装置的控制系统方框图如图5所示，其工作过程如下：肌电信号采集系统24采集的信号传输给计算机25，计算机25输出控制信号通过阀26控制气动肌肉27。阀26为高速开关阀或者比例压力阀，气动肌肉27为颊肌一3、颧肌一4、上唇方肌一5、下唇方肌一6、三角肌一7、咬肌一8、颞肌一9、颞肌二10、咬肌二11、上唇方肌二13、颧肌二14、颊肌二15、三角肌二16、下唇方肌二17中的一根或者多根。

本发明，通过控制各模拟嘴部的气动肌肉，实现仿人嘴位姿的控制，可以动态形象的模拟人嘴的动作，并且可以实现精确的轨迹控制，本发明拥有其他气动肌肉仿人嘴无法比拟的优势。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式中的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于气动肌肉仿人嘴装置，其包括固定板(2)、支架(18)、颊肌一(3)、颧肌一(4)、上唇方肌一(5)、下唇方肌一(6)、三角肌一(7)、咬肌一(8)、颞肌一(9)、颞肌二(10)、咬肌二(11)、次生腭(12)、上唇方肌二(13)、颧肌二(14)、颊肌二(15)、三角肌二(16)、下唇方肌二(17)、下颌骨(19)。

所述的固定板(2)与所述的支架(18)固定连接。

颊肌一(3)、颧肌一(4)、上唇方肌一(5)、上唇方肌二(13)、颧肌二(14)、颊肌二(15)、三角肌二(16)一端与次生腭(12)可转动连接，另一端与固定板(2)可转动连接；颊肌一(3)、颧肌一(4)、上唇方肌一(5)、上唇方肌二(13)、颧肌二(14)、颊肌二(15)、三角肌二(16)驱动次生腭(12)绕垂直轴、矢状轴、冠状轴旋转；下唇方肌一(6)、三角肌一(7)、咬肌一(8)、颞肌一(9)、颞肌二(10)、咬肌二(11)、三角肌二(16)、下唇方肌二(17)一端与下颌骨(19)可转动连接，另一端与固定板(2)可转动连接，下唇方肌一(6)、三角肌一(7)、咬肌一(8)、颞肌一(9)、颞肌二(10)、咬肌二(11)、三角肌二(16)、下唇方肌二(17)驱动下颌骨(19)绕垂直轴、矢状轴、冠状轴旋转；次生腭(12)与下颌骨(19)之间可转动连接，通过次生腭(12)与下颌骨(19)之间的相对运动模拟嘴的运动。

2.一种如权利要求1所述的基于气动肌肉仿人嘴装置的控制系统，其还包括肌电信号采集系统(24)、计算机(25)、阀(26)，肌电信号采集系统(24)采集的信号传输给计算机(25)，计算机(25)输出控制信号通过阀(26)控制颊肌一(3)、颧肌一(4)、上唇方肌一(5)、下唇方肌一(6)、三角肌一(7)、咬肌一(8)、颞肌一(9)、颞肌二(10)、咬肌二(11)、上唇方肌二(13)、颧肌二(14)、颊肌二(15)、三角肌二(16)、下唇方肌二(17)中的一根或者多根运动，模拟嘴的运动。

3.如权利要求2所示的基于气动肌肉仿人嘴装置的控制系统，所述的阀(26)为高速开关阀或者比例压力阀。