CN209764691U - 一种咀嚼仿生装置 - Google Patents

一种咀嚼仿生装置 Download PDF

Info

Publication number
CN209764691U
CN209764691U CN201920308160.0U CN201920308160U CN209764691U CN 209764691 U CN209764691 U CN 209764691U CN 201920308160 U CN201920308160 U CN 201920308160U CN 209764691 U CN209764691 U CN 209764691U
Authority
CN
China
Prior art keywords
chewing
bionic
teeth
cam
motion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201920308160.0U
Other languages
English (en)
Inventor
张星浩
钱善华
胡雷
倪自丰
俞经虎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangnan University
Original Assignee
Jiangnan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Priority to CN201920308160.0U priority Critical patent/CN209764691U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN209764691U publication Critical patent/CN209764691U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Confectionery (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种咀嚼仿生装置,属于仿生机械领域。本实用新型提供的咀嚼仿生装置,包括凸轮连杆机构、曲柄摇杆机构、仿生上牙、仿生下牙、上牙运动平台;所述咀嚼仿生装置采用上下牙倒置的结构,其中,仿生下牙部分的运动以凸轮连杆机构实现,仿生上牙部分的运动通过曲柄摇杆机构实现,其凸轮形状是根据人体下牙在冠状面上的实际咀嚼痕迹设定的,从而使得凸轮连杆机构带动仿生下牙最大程度的模拟人体下牙在冠状面上的类似水滴形的实际咀嚼痕迹;而曲柄摇杆机构带动仿生上牙实现水平面上圆弧形的咀嚼运动轨迹,通过圆弧形的前后运动模拟人体上牙对食物的剪切运动,整个咀嚼仿生装置能够最大程度的模拟人体真实的口腔咀嚼过程。

Description

一种咀嚼仿生装置
技术领域
本实用新型涉及一种咀嚼仿生装置,属于仿生机械领域。
背景技术
咀嚼仿生装置是一种对人类咀嚼活动进行模拟的装置,其在很多领域都有应用,比如在食品领域,可以用来模拟人类咀嚼动作粉碎食物,从而测定食物的各种特性;再比如,在口香糖生产过程中,需要利用咀嚼仿生装置最大程度的模拟口香糖在人体口腔中的咀嚼状态,从而对口香糖的生产提供参考价值,甚至在烟草行业,为了测定食用无烟气烟草制品在人体口腔环境下的功能释放情况进而对其进行开发和品质掌控,也需要使用咀嚼仿生装置。
上述应用领域中,传统方式利用人体试验者虽然可以真实模拟,但实验结果受主体因素影响较大,重现性差,而一些现有的模拟咀嚼装置只是简单的利用机械结构模拟口腔牙齿的上下咬合动作,但人体口腔在咀嚼食物过程中并非简单的牙齿上下咬合动作,还需要舌头、腮帮以及口腔内所分泌的唾液相互配合。
申请号为201620742852.2、发明名称为一种咀嚼机械齿中给出了能够模拟人体口腔中牙齿舌头、腮帮以及口腔内所分泌的唾液之间的相互配合动作的咀嚼机械齿,但是并不能准确模拟人体口腔中的上下牙齿的咀嚼轨迹,所以亟需一种能够最大程度的模拟口腔咀嚼过程的咀嚼仿生装置。
实用新型内容
为了解决上述现有的模拟咀嚼装置无法真实模拟人体口腔咀嚼过程的问题,本实用新型提供一种咀嚼仿生装置。
本实用新型提供的一种咀嚼仿生装置,包括:凸轮连杆机构、曲柄摇杆机构、仿生上牙、仿生下牙、上牙运动平台;所述咀嚼仿生装置采用上下牙倒置的结构,其中,仿生下牙部分与凸轮连杆机构连接,仿生下牙部分的运动以凸轮连杆机构实现,仿生上牙部分与曲柄摇杆机构连接,仿生上牙部分的运动通过曲柄摇杆机构实现。
在一种实施方式中,所述凸轮连杆机构包括凸轮、两节连杆、滚子和弹簧,其中凸轮形状根据人体下牙在冠状面上的实际咀嚼痕迹设定,所述仿生下牙通过凸轮连杆机构模拟人体下牙的咀嚼运动。
在一种实施方式中,所述曲柄摇杆机构包括减速器、圆盘、连杆、和摇杆,其中,圆盘为主动件,其中心与减速器输出轴同轴,连杆的一端与圆盘边缘连接,另一端与摇杆连接,而摇杆的另一端固定在上牙平台上,所述仿生上牙通过曲柄摇杆机构模拟人体上牙的咀嚼运动。
在一种实施方式中,所述咀嚼仿生装置还包括减震器;仿生下牙通过减震器机构与凸轮连杆机构相连。
在一种实施方式中,所述仿生上牙通过曲柄摇杆机构实现水平面上圆弧形的咀嚼运动轨迹,通过圆弧形的前后运动实现对食物的剪切。
在一种实施方式中,所述仿生上牙下部还设置有物料收集装置,所述物料收集装置用于接住咀嚼时掉落下来的物料。
在一种实施方式中,所述咀物料收集装置内部还包括喷嘴装置,所述喷嘴装置用于向咀嚼仿生装置内注入润滑液以模拟人体唾液的作用。
在一种实施方式中,所述减震器包括:辅助杆件、引导销钉、压缩弹簧、铝套管,其中,辅助杆件用于保证压缩弹簧的压缩力不超过上限值;引导销钉在减震器狭槽内上下运动以减少压缩弹簧的振动。
在一种实施方式中,所述仿生上牙固定于上牙移动平台上,上牙移动平台通过一对直齿圆柱锥轮的传动实现仿生上牙的上下移动。
在一种实施方式中,所述上牙移动平台能够手动调节上下位置,用于保证上下牙的啮合程度。
本实用新型的优点:
本实用新型提供的咀嚼仿生装置,通过采用上下牙倒置的结构,保证了咀嚼仿生装置的稳定性,通过凸轮连杆机构实现仿生下牙部分的运动,通过曲柄摇杆机构实现仿生上牙部分的运动,其凸轮形状根据人体下牙在冠状面上的实际咀嚼痕迹设定,从而使得凸轮连杆机构带动仿生下牙最大程度的模拟人体下牙在冠状面上的类似水滴形的实际咀嚼痕迹;而曲柄摇杆机构带动仿生上牙实现水平面上圆弧形的咀嚼运动轨迹,通过圆弧形的前后运动模拟人体上牙对食物的剪切运动;进一步的,仿生下牙通过减震器机构与凸轮连杆机构相连,增加了咀嚼仿生装置的使用寿命;进一步的,咀嚼仿生装置内部还包括喷嘴装置,用于向咀嚼仿生装置内注入润滑液以模拟人体唾液的作用,同时,仿生上牙下部还设置有物料收集装置,用于接住咀嚼时掉落下来的物料,防止落入咀嚼仿生装置其他部位影响其运行;进一步的,通过手动调节上牙移动平台,保证了上下牙的啮合程度,从而使得整个咀嚼仿生装置能够最大程度的模拟人体真实的口腔咀嚼过程。
附图说明
图1是本实用新型提供的咀嚼仿生装置的运动简图,其中,1-凸轮连杆机构,2-减震器, 3-仿生下牙,4-仿生上牙,5-上牙运动平台,6-曲柄摇杆机构,7-锥齿轮传动机构,8-链传动机构;
图2是本实用新型提供的咀嚼仿生装置的结构示意图,其中,9-电机传动轴,10-喷嘴, 11-物料收集装置,12-减速器;
图3是本实用新型提供的咀嚼仿生装置中的凸轮连杆机构装配简图,其中,13-滚子杆件, 14-凸轮,15-连杆I,16-连杆Π,17-弹簧;
图4是本实用新型提供的咀嚼仿生装置中的减震器示意图,其中,18-辅助杆件,19-引导销钉,20-压缩弹簧,21-铝套管;
图5是本实用新型提供的咀嚼仿生装置中的曲柄摇杆机构示意图,其中,22-圆盘,23- 连杆,24-摇杆;
图6是本实用新型提供的咀嚼仿生装置中的曲柄摇杆机构运动简图;
图7是本实用新型提供的咀嚼仿生装置内部结构示意图,其中,3-仿生下牙,4-仿生上牙,10-喷嘴,11-物料收集装置;
图8是本实用新型提供的咀嚼仿生装置中的凸轮连杆机构中的凸轮示意图;
图9是本实用新型提供的咀嚼仿生装置中的实现上牙运动的曲柄摇杆机构示意图,其中, 12-减速器,22-圆盘,23-连杆,24-摇杆;
图10是本实用新型提供的咀嚼仿生装置中的上牙平台的移动调节装置示意图,其中,25- 螺纹杆件,26-直齿圆柱锥轮,27-链轮,28-链条。
具体实施方式
下面是对本实用新型进行具体描述。
实施例1
本实施例提供一种咀嚼仿生装置,请参考图2,图2是本实用新型提供的咀嚼仿生装置的结构示意图,所述咀嚼仿生装置包括:凸轮连杆机构1、曲柄摇杆机构6、仿生上牙4、仿生下牙3、上牙运动平台5;所述咀嚼仿生装置采用上下牙倒置的结构,其中,仿生下牙部分与凸轮连杆机构连接,仿生下牙部分的运动以凸轮连杆机构实现,仿生上牙部分与曲柄摇杆机构连接,仿生上牙部分的运动通过曲柄摇杆机构实现;
凸轮连杆机构1与仿生下牙3连接,凸轮连杆机构1位于仿生下牙3的上部;曲柄摇杆机构6与仿生上牙4连接,曲柄摇杆机构6位于仿生上牙4的下部。
所述凸轮连杆机构1包括凸轮14、两节连杆15和16、滚子杆件13和弹簧17,其中凸轮14形状根据人体下牙在冠状面上的实际咀嚼痕迹设定,所述仿生下牙3通过凸轮连杆机构 1模拟人体下牙的咀嚼运动。
对人类口腔咀嚼运动的研究发现,人类咀嚼过程中,下牙在冠状面上的咀嚼轨迹类似于水滴形如图8所示。故此咀嚼仿生装置的仿生下牙3通过凸轮连杆机构1带动,使得仿生下牙3的上下运动不仅仅是单纯的上下运动,而是更符合这种咀嚼轨迹。
在设计过程中,确定了凸轮连杆机构1的各连杆15和16的长度后,根据人类咀嚼过程中下牙的咀嚼轨迹推出凸轮14的形状,这样设计出的凸轮连杆机构1能带动仿生下牙3很好地还原咀嚼运动,仿真度更高。
如图3所示,凸轮14与连杆15、连杆15与连杆16、以及连杆16与滚子杆件13之间均通过横杆连接,弹簧17为滚子杆件13提供与凸轮切合的推力。
如图2所示,该咀嚼仿生装置还包括减震器2;仿生下牙3通过减震器2机构与凸轮连杆机构1相连。仿生下牙3通过螺栓连接固定于减震器2下部。
减震器2的结构示意图如图4所示,减震器16包括:辅助杆件18、引导销钉19、压缩弹簧20、铝套管21。其中,辅助杆件18用于保证压缩弹簧20的压缩力不超过上限值;引导销钉19在减震器2狭槽内上下运动以减少压缩弹簧20的振动。
人体口腔咀嚼过程中是通过上牙的前后运动来实现对食物的剪切,该咀嚼仿生装置为最大程度的模拟真实的咀嚼过程,通过曲柄摇杆机构6来带动仿生上牙4实现前后运动,曲柄摇杆机构6如图5所示,其运动轨迹示意图如图6所示,其模拟咀嚼过程中,仿生上牙4的运动轨迹近似一段圆弧以最大程度的模拟人体上牙对食物的剪切运动。
如图9所示,模拟咀嚼过程中,由电机通过减速器12带动曲柄摇杆机构6运动,进而带动仿生上牙4模拟咀嚼过程中人体上牙的咀嚼运动,曲柄摇杆机构中圆盘22为主动件,圆盘 22与减速器12的输出轴同轴,动力经过减速器12的减速,传递到圆盘22,再由连杆23传递到摇杆24,实现对摇杆24的来回摆动,这样的来回摆动运动扰性好,运动平稳,不会发生速度的突变。
该咀嚼仿生装置还包括锥齿轮传动机构7和链传动机构8;锥齿轮传动机构7包括直齿圆柱锥轮26和螺纹杆件25;链传动机构8包括链轮27和链条28;
咀嚼过程中,为保证咀嚼仿生装置的稳定性,仿生上牙4固定于上牙移动平台5上,而上牙移动平台5主要通过一对直齿圆柱锥轮7的传动实现其在螺纹杆件25上的上下移动,如图10所示。为了保证上牙移动平台5移动的稳定性,在机器两侧分别设计了相同的螺纹杆件 25,通过链轮27和链条28将锥齿轮的力等效地传给平台两侧。
为模拟人体口腔咀嚼过程中唾液的功能,该咀嚼仿生装置在下部设置的物料收集装置11 内部还设置有喷嘴10,如图7所示,该喷嘴10用于向咀嚼仿生装置内注入润滑液以模拟人体唾液的作用,同时,物料收集装置11用于接住咀嚼时掉落下来的物料,防止落入咀嚼仿生装置其他部位影响其运行。
咀嚼过程中还可以通过手动调节上牙移动平台的升降,保证了上下牙的啮合程度,从而使得整个咀嚼仿生装置能够最大程度的模拟人体真实的口腔咀嚼过程。
通过采用上下牙倒置的结构,保证了咀嚼仿生装置的稳定性,通过凸轮连杆机构1实现仿生下牙3部分的运动,通过曲柄摇杆机构6实现仿生上牙4部分的运动,其凸轮14形状根据人体下牙在冠状面上的实际咀嚼痕迹设定,从而使得凸轮连杆机构1带动仿生下牙3最大程度的模拟人体下牙在冠状面上的类似水滴形的实际咀嚼痕迹;而曲柄摇杆机构6带动仿生仿生上牙4实现水平面上圆弧形的咀嚼运动轨迹,通过圆弧形的前后运动模拟人体上牙对食物的剪切运动;进一步的,仿生下牙3通过减震器2机构与凸轮连杆机构1相连,增加了咀嚼仿生装置的使用寿命;进一步的,咀嚼仿生装置内部还包括喷嘴10装置,用于向咀嚼仿生装置内注入润滑液以模拟人体唾液的作用,同时,仿生上牙下部还设置有物料收集装置11,用于接住咀嚼时掉落下来的物料,防止落入咀嚼仿生装置其他部位影响其运行;进一步的,通过手动调节上牙移动平台,保证了上下牙的啮合程度,从而使得整个咀嚼仿生装置能够最大程度的模拟人体真实的口腔咀嚼过程。
本实用新型的工作原理:该咀嚼仿生装置采用上下牙倒置的结构;上牙部分,由电机通过减速器带动曲柄摇杆机构运动,从而带动仿生上牙前后运动,模拟人体口腔上牙的剪切运动;下牙部分,另一个电机将动力传递到凸轮,带动凸轮连杆机构运动,从而带动仿生下牙的上下运动,模拟人体口腔下牙的咀嚼运动;另外,可以通过锥齿轮传动机构手动调节上牙运动平台的升降来实现上下牙更好的配合;咀嚼前,可手动添加咀嚼物料,加入物料后喷嘴即开始注入润滑液直到咀嚼结束,流量可设为5ml/min;咀嚼结束后关闭电机,可拆下物料收集装置处理咀嚼过程中收集到的物料。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上,但其并非用以限定本实用新型,任何熟悉此技术的人,在不脱离本实用新型的精神和范围内,都可做各种的改动与修饰,因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种咀嚼仿生装置,其特征在于,所述咀嚼仿生装置包括:凸轮连杆机构、曲柄摇杆机构、仿生上牙、仿生下牙、上牙运动平台;所述咀嚼仿生装置采用上下牙倒置的结构,其中,仿生下牙部分与凸轮连杆机构连接,仿生上牙部分与曲柄摇杆机构连接。
2.根据权利要求1所述的咀嚼仿生装置,其特征在于,所述凸轮连杆机构包括凸轮、两节连杆、滚子和弹簧,其中凸轮形状是根据人体下牙在冠状面上的实际咀嚼痕迹设定的,所述仿生下牙通过凸轮连杆机构模拟人体下牙的咀嚼运动。
3.根据权利要求2所述的咀嚼仿生装置,其特征在于,所述曲柄摇杆机构包括减速器、圆盘、连杆、和摇杆,其中,圆盘为主动件,其中心与减速器输出轴同轴,连杆的一端与圆盘边缘连接,另一端与摇杆连接,而摇杆的另一端固定在上牙平台上,所述仿生上牙通过曲柄摇杆机构模拟人体上牙的咀嚼运动。
4.根据权利要求3所述的咀嚼仿生装置,其特征在于,所述咀嚼仿生装置还包括减震器;仿生下牙通过减震器与凸轮连杆机构相连。
5.根据权利要求4所述的咀嚼仿生装置,其特征在于,所述仿生上牙通过曲柄摇杆机构实现水平面上圆弧形的咀嚼运动轨迹,通过圆弧形的前后运动实现对食物的剪切。
6.根据权利要求5所述的咀嚼仿生装置,其特征在于,所述仿生上牙下部还设置有物料收集装置,所述物料收集装置用于接住咀嚼时掉落下来的物料。
7.根据权利要求6所述的咀嚼仿生装置,其特征在于,所述物料收集装置内部还包括喷嘴装置,所述喷嘴装置用于向咀嚼仿生装置内注入润滑液以模拟人体唾液的作用。
8.根据权利要求7所述的咀嚼仿生装置,其特征在于,所述减震器包括:辅助杆件、引导销钉、压缩弹簧、铝套管,其中,辅助杆件用于保证压缩弹簧的压缩力不超过上限值;引导销钉在减震器狭槽内上下运动以减少压缩弹簧的振动。
9.根据权利要求8所述的咀嚼仿生装置,其特征在于,所述仿生上牙固定于上牙移动平台上,上牙移动平台通过一对直齿圆柱锥轮的传动实现仿生上牙的上下移动。
10.根据权利要求9的咀嚼仿生装置,其特征在于,所述上牙移动平台能够手动调节上下位置,用于保证上下牙的啮合程度。
CN201920308160.0U 2019-03-12 2019-03-12 一种咀嚼仿生装置 Expired - Fee Related CN209764691U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201920308160.0U CN209764691U (zh) 2019-03-12 2019-03-12 一种咀嚼仿生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201920308160.0U CN209764691U (zh) 2019-03-12 2019-03-12 一种咀嚼仿生装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN209764691U true CN209764691U (zh) 2019-12-10

Family

ID=68754583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201920308160.0U Expired - Fee Related CN209764691U (zh) 2019-03-12 2019-03-12 一种咀嚼仿生装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN209764691U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109813649A (zh) * 2019-03-12 2019-05-28 江南大学 一种咀嚼仿生装置及其应用
CN112614410A (zh) * 2020-12-24 2021-04-06 中国检验检疫科学研究院 模拟人体口腔运动的仿生装置及其控制方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109813649A (zh) * 2019-03-12 2019-05-28 江南大学 一种咀嚼仿生装置及其应用
CN109813649B (zh) * 2019-03-12 2024-05-28 江南大学 一种咀嚼仿生装置及其应用
CN112614410A (zh) * 2020-12-24 2021-04-06 中国检验检疫科学研究院 模拟人体口腔运动的仿生装置及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN209764691U (zh) 一种咀嚼仿生装置
CN109078674B (zh) 一种畜牧业用饲料破碎装置
CN107154208B (zh) 一种模拟食物吞咽的机械装置
CN109813649B (zh) 一种咀嚼仿生装置及其应用
CN108378119A (zh) 一种食用肉加工装置
CN111496851A (zh) 一种笋干制作用的竹笋切丝装置
CN103301635B (zh) 一种基于软轴传动的咬尾巴仿真狗
CN109759185A (zh) 一种渔业用均匀出料的出料机及操作方法
CN207167581U (zh) 一种自动包馅机
CN106213549A (zh) 一种畜牧业用饲料快速混合装置
CN207805044U (zh) 能够眨眼摇头行走的玩具机芯
CN205071981U (zh) 食品收口刀盘装置的下顶机构
CN113207442A (zh) 地面核桃落果收获机
CN107691261A (zh) 一种基于物联网的智能动物饲养机
CN107568760A (zh) 一种椰子果肉汁原浆获取机的刮椰肉排机构
CN102907747B (zh) 沙果去核切分机
CN208590501U (zh) 一种高效茶叶摇青机
CN206658457U (zh) 一种水稻钵苗移栽机取秧装置
CN109107881B (zh) 一种方糖合格筛选运送机构及使用方法
CN106472625A (zh) 一种圆饼自动制作装置
CN105709420B (zh) 一种飞马玩具
CN210057382U (zh) 机器走兽
CN112493152A (zh) 一种解决畜禽喂料时容易咬伤手指和无法定量喂料的装置
CN207125274U (zh) 一种高效熟鸡蛋去壳碎壳装置
CN209521909U (zh) 一种内包理糖装置

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191210