本發(fā)明涉及一種食品質(zhì)地檢測技術(shù)領(lǐng)域的裝置，更確切地說,本發(fā)明涉及一種仿咀嚼設(shè)備。

背景技術(shù)：

食品質(zhì)地是評價(jià)食品品質(zhì)的重要方面，目前對食品質(zhì)地進(jìn)行研究的方法主要有感官檢驗(yàn)法和質(zhì)構(gòu)儀檢測法，感官檢驗(yàn)法憑借人類的口腔牙齒咀嚼判斷食品質(zhì)地品質(zhì)，是人類認(rèn)識食品質(zhì)地品質(zhì)的重要手段，但主觀性較強(qiáng)。而質(zhì)構(gòu)儀法在一定程度上能夠較為客觀地對食品硬度、彈性等指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，但對咀嚼特性指標(biāo)的評價(jià)還不盡人意。近年來開始有人研究新型咀嚼機(jī)器人。

中國專利公告(布)號為cn101915708a，公告(布)日為2010.12.15，發(fā)明名稱為“一種食品物性仿生檢測機(jī)器人及檢測方法”，該方法通過六支球副一移動副一球副機(jī)構(gòu)(sps機(jī)構(gòu))靈活控制仿生口腔的下巴運(yùn)動,可實(shí)現(xiàn)上下咬合、左右磨碎、門齒切斷等多種動作,逼真的模擬口腔咀嚼動作；采用伺服電機(jī)控制伸縮桿的伸縮運(yùn)動,可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)行程控制,提高了機(jī)器人動作的精確性；在咀嚼過程中可以注入模擬唾液,控制口腔溫濕度,進(jìn)一步真實(shí)的模仿人類的口腔環(huán)境。

中國專利公告(布)號為cn103610506a，公告(布)日為2014.03.05，發(fā)明名稱為“一種具有仿生穎下領(lǐng)關(guān)節(jié)的冗余驅(qū)動咀嚼機(jī)器人”，該方法采用六條pus支鏈模擬咀嚼肌肉對下頜的驅(qū)動,而且存在點(diǎn)接觸高副結(jié)構(gòu)，因此該發(fā)明采用的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有冗余驅(qū)動的特點(diǎn)。

人類咀嚼的特點(diǎn)為在夾持食物時(shí)咀嚼力基本不變，咀嚼食物時(shí)施加的咀嚼力逐漸變大，食物破碎時(shí)咀嚼力達(dá)到最大，食物破碎后咀嚼力馬上減緩，調(diào)整后進(jìn)行下一個咀嚼循環(huán)。上述咀嚼機(jī)器設(shè)備雖然可以模仿人類咀嚼的動作，但不能反映人類口腔咀嚼時(shí)的受力特點(diǎn)，除此之外，在咀嚼過程中，口腔運(yùn)動部件是剛性的，沒有緩沖環(huán)節(jié)，遇到不易破碎的食物，極易造成部件損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有仿咀嚼設(shè)備所有運(yùn)動部件都是剛性的，沒有緩沖環(huán)節(jié)，遇到不易破碎的食物，極易造成部件損壞的問題，提供了一種符合人類咀嚼特點(diǎn)的仿咀嚼設(shè)備。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：所述的一種仿咀嚼設(shè)備包括機(jī)架、仿生口腔、動力系統(tǒng)與測控系統(tǒng)；

所述的機(jī)架包括底座與上頜吊板；

所述的仿生口腔包括仿生下頜、上頜吊桿螺栓、上頜座、上牙床、施力右拉簧、施力左拉簧、下頜復(fù)位左彈簧與下頜復(fù)位右彈簧；

所述的動力系統(tǒng)安裝底座上，仿生口腔采用上頜吊桿螺栓吊裝在上頜吊板的下方，下頜復(fù)位左彈簧與下頜復(fù)位右彈簧下端分別與底座連接；施力右拉簧與施力左拉簧下端和動力系統(tǒng)中的施力右搖臂與施力左搖臂連接；測控系統(tǒng)的參數(shù)采集部分中的3個結(jié)構(gòu)相同的壓力傳感器分別安裝在上頜座和上牙床之間的左右磨牙區(qū)和切牙區(qū)；測控系統(tǒng)分別和仿生口腔與動力系統(tǒng)電線連接。

技術(shù)方案中所述的機(jī)架還包括4個結(jié)構(gòu)相同的支撐柱；所述的支撐柱為圓形等橫截面的立柱，支撐柱的兩端為加工有螺紋的螺桿段，支撐柱兩螺桿段之間部分為圓形等橫截面的光桿段，支撐柱光桿段的直徑大于兩端螺桿段的直徑，支撐柱兩端螺桿段的直徑小于底座與上頜吊板四角處圓孔的直徑，4根結(jié)構(gòu)相同的支撐柱上端的螺桿段插入上頜吊板四角處的圓孔中并采用螺母固定連接，4根結(jié)構(gòu)相同的支撐柱下端的螺桿段插入底座四角處的圓孔中并采用螺母固定連接；4根結(jié)構(gòu)相同的支撐柱相互平行，4根結(jié)構(gòu)相同的支撐柱同時(shí)垂直于底座與上頜吊板。

技術(shù)方案中所述的仿生口腔包括仿生上頜、仿生舌頭、兩個結(jié)構(gòu)相同的顳關(guān)節(jié)鉸釘與調(diào)整腔蓋；所述的仿生上頜安裝在仿生下頜的上面，仿生上頜的后端與仿生下頜中的顳關(guān)節(jié)吊架配裝并采用兩個結(jié)構(gòu)相同的顳關(guān)節(jié)鉸釘從左右兩側(cè)將兩者轉(zhuǎn)動連接，仿生上頜中的上義齒與仿生下頜中的下義齒相對正，仿生舌頭安裝在仿生下頜中并通過其中的舌桿將兩者連接，調(diào)整腔蓋安裝在仿生下頜的顳關(guān)節(jié)吊架、上頜座后端與下頜座后端的周圍，形成一個仿生口腔環(huán)境控制腔。

技術(shù)方案中所述的仿生舌頭包括舌基座和舌膠面與舌桿；所述的舌基座為拱形薄壁槽，槽底為平板，槽壁頂端設(shè)置成階梯狀止口，舌基座(40)的底部中心處設(shè)置有通孔，舌基座安裝在下頜座與下牙床的中心處，舌基座的底部通孔與下頜座上的中心通孔對正，空心的舌桿的上端插入舌基座與下頜座的中心通孔內(nèi)并采用螺母固定，舌膠面用熱壓或膠粘固定在舌基座(40)的階梯狀止口上。

技術(shù)方案中所述的仿生上頜包括上頜座、上牙床、上義齒、橡膠墊片、不銹鋼墊片與4個結(jié)構(gòu)相同的上頜吊桿螺栓；所述的上義齒包括14顆單個上義齒，單個上義齒頂部為牙冠，根部為牙樁，牙冠用鈦合金制造，牙樁用鋼質(zhì)材料制作，牙樁的根部設(shè)置有便于與上牙床上的14個小沉孔螺紋連接的螺釘；所述的上義齒安裝在上牙床上，兩者之間為螺紋連接，由上至下地將橡膠墊片不銹鋼墊片與安裝有上義齒的上牙床依次放置在上頜座的底面上，上頜座、橡膠墊片、不銹鋼墊片與上牙床依次接觸連接，然后采用螺釘固定連接，4個結(jié)構(gòu)相同的上頜吊桿螺栓的下端采用螺母固定在上頜座的后端。

技術(shù)方案中所述的上頜座為鋁材質(zhì)的板式結(jié)構(gòu)件，上頜座的后端形狀為凸字形板，前端形狀為半圓形板，凸字形板與半圓形板中間段采用等腰梯形板過渡連接；在上頜座的凸字形板的后部左右對稱地加工有用于將仿生上頜固定在上頜吊板之上的四個螺孔，在上頜座的凸字形板的前部位置加工有兩個用于和上牙床連接的通孔，在上頜座的等腰梯形板與半圓形板底面的中間處設(shè)置一個左右對稱的前窄后寬的三角形的拱形凹槽，拱形凹槽的后槽邊的槽底處設(shè)置有用于穿出壓力傳感器引線的通孔，上頜座的等腰梯形板與半圓形板的槽壁的底面上即左右磨牙和切牙對應(yīng)的位置設(shè)置有三個用于安裝3個結(jié)構(gòu)相同的壓電式的壓力傳感器的圓盲孔，三個圓盲孔的深度與拱形凹槽的深度相同，三個圓盲孔的孔底的中心位置加工有螺紋通孔，上頜座后部的左右側(cè)壁上設(shè)置有后高前低的用于實(shí)現(xiàn)上頜座與下頜座之間的位置調(diào)整的長凹槽。

技術(shù)方案中所述的仿生下頜還包括顳關(guān)節(jié)吊架、顳關(guān)節(jié)調(diào)整桿、右鋼絲繩、下義齒、下牙床、下頜座、下頜板、左鋼絲繩、下頜罩與2個結(jié)構(gòu)相同的上彈簧掛鉤；所述的下牙床采用螺釘固定在下頜座上，下義齒采用螺釘安裝在下牙床上，下頜罩的下端采用螺釘固定在下頜座的前中部，下頜罩和下義齒與下牙床之間形成的空間使用食品級硅膠填充；下頜板采用螺釘固定在下頜座的底面上，2個結(jié)構(gòu)相同的上彈簧掛鉤安裝在下頜板兩端的螺孔內(nèi)，右鋼絲繩與左鋼絲繩的一端和下頜板上的右半圓耳座與左半圓耳座鏈接，右鋼絲繩與左鋼絲繩的另一端和施力右拉簧與施力左拉簧上端鏈接，下頜復(fù)位左彈簧與下頜復(fù)位右彈簧的上端和2個結(jié)構(gòu)相同的上彈簧掛鉤連接；顳關(guān)節(jié)吊架通過其中的2個結(jié)構(gòu)相同的下頜連接桿下端的上通孔采用螺栓與2個結(jié)構(gòu)相同的顳關(guān)節(jié)調(diào)整桿一端的圓通孔連接，2個結(jié)構(gòu)相同的顳關(guān)節(jié)調(diào)整桿另一端的長通孔采用螺栓與下頜座中后部的兩側(cè)連接，2個結(jié)構(gòu)相同的下頜連接桿下部的下通孔用螺栓與下頜座后端的u形槽的兩槽壁上的通孔連接。

技術(shù)方案中所述的動力系統(tǒng)還包括步進(jìn)電機(jī)、曲柄、連桿、搖桿與轉(zhuǎn)動軸；所述的步進(jìn)電機(jī)安裝在底座的右后處，曲柄的大端套裝在步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸的右端，兩者之間采用鍵連接，曲柄的小端采用銷軸與連桿的一端轉(zhuǎn)動連接，連桿的另一端與搖桿的小端轉(zhuǎn)動連接，搖桿的大端套裝在水平放置的轉(zhuǎn)動軸的右端，兩者之間為鍵連接，轉(zhuǎn)動軸通過兩個結(jié)構(gòu)相同的支撐座安裝在底座上，轉(zhuǎn)動軸與電機(jī)軸的回轉(zhuǎn)軸線平行；施力右搖臂與施力左搖臂的大端對稱地套裝在兩個結(jié)構(gòu)相同的支撐座之間的轉(zhuǎn)動軸上，施力右搖臂與施力左搖臂和轉(zhuǎn)動軸之間為鍵連接，施力右搖臂與施力左搖臂和搖桿之間的夾角皆為90度。

技術(shù)方案中所述的測控系統(tǒng)包括力學(xué)參數(shù)采集部分、口腔環(huán)境測控部分、咀嚼參數(shù)控制部分、仿生舌頭控制部分和主控計(jì)算機(jī)；

所述的主控計(jì)算機(jī)包括計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡，計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡之間采用usb2.0接口通過usb線連接；

所述的力學(xué)參數(shù)采集部分包括3個型號為cl-yd-301的壓力傳感器與型號為ye5850的電荷放大器；3個壓力傳感器輸出端子由雙頭l5styv-2低噪聲電纜連接在電荷放大器的pe輸入端子上，電荷放大器輸出端子采用雙頭bnc50ω輸出電纜與數(shù)據(jù)采集卡的模擬量輸入通道接口連接；

所述的口腔環(huán)境測控部分包括口腔唾液分泌控制部分和口腔溫濕度控制部分；

所述的口腔溫濕度控制部分中的溫度傳感器與濕度傳感器均安裝在仿生口腔的后部環(huán)境調(diào)整腔內(nèi)，溫度傳感器與濕度傳感器的輸出電纜和數(shù)據(jù)采集卡的模擬量輸入通道接口連接；主控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊接口與蠕動泵數(shù)據(jù)通訊接口通過rs232數(shù)據(jù)線連接，加熱器、加濕器的控制接口通過電纜連接到多功能數(shù)據(jù)采集控制卡的開關(guān)量控制接口上；

所述的咀嚼參數(shù)控制部分包括步進(jìn)電機(jī)控制器與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，數(shù)據(jù)采集卡與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器之間用屏蔽雙絞電纜線連接；

所述的仿生舌頭控制部分包括電磁閥、1號中間繼電器與2號中間繼電器；電磁閥、1號繼電器、2號繼電器輸入控制回路均連接在多功能數(shù)據(jù)采集控制卡的控制端口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明所述的仿咀嚼設(shè)備通過四支彈簧組成的四彈簧施力結(jié)構(gòu)可以模擬口腔咀嚼時(shí)切咬、杵壓、研磨各種運(yùn)動。四彈簧施力結(jié)構(gòu)配合舌頭塊的升降運(yùn)動可以模擬食物在口腔內(nèi)的攪動作用。四彈簧施力結(jié)構(gòu)比其他類型咀嚼設(shè)備更接近人類口腔咀嚼時(shí)的施力特點(diǎn)。

2.本發(fā)明所述的仿咀嚼設(shè)備由于采用了仿生口腔連通口腔環(huán)境調(diào)整腔的結(jié)構(gòu)和超聲波加濕器、熱風(fēng)式加熱器控制溫濕度及唾液控制自動化的方案，完全可以實(shí)現(xiàn)人類口腔環(huán)境的模擬。使食品質(zhì)地檢測更具科學(xué)性和客觀性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：

圖1為本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備結(jié)構(gòu)組成的主視圖；

圖2為本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備結(jié)構(gòu)組成的右視圖；

圖3為本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備中的仿生上頜結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖4為本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備中的仿生下頜結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖5為本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備中的仿生下頜的調(diào)整腔蓋結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖6為本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備中的測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意框圖；

圖7為本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備的仿咀嚼下頜運(yùn)動的四彈簧施力機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的主視圖；

圖8為本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備的仿生上頜壓力傳感器安裝位置的分解式軸測投影視圖；

圖9-a為本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備的仿咀嚼下頜及舌頭結(jié)構(gòu)組成的主視圖；

圖9-b為本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備的舌基座與舌膠面止口連接結(jié)構(gòu)放大示意圖；

圖10為本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備中的舌頭充氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意框圖；

圖中：1.底座，2.步進(jìn)電機(jī)，3.支撐柱，4.上頜吊板，5.電機(jī)軸，6.曲柄，7.連桿，8.顳關(guān)節(jié)吊架，9.顳關(guān)節(jié)鉸釘，10.上頜吊桿螺栓，11.顳關(guān)節(jié)調(diào)整桿，12.右定滑輪，13.右鋼絲繩，14.上頜座，15.上牙床，16.仿生舌頭，17.舌桿，18.上義齒，19.下義齒，20.下牙床，21.下頜座，22.下頜板，23.施力右拉簧，24.搖桿，25.轉(zhuǎn)動軸，26施力右搖臂，27.下頜復(fù)位右彈簧，28.左定滑輪，29.左鋼絲繩，30.施力左拉簧，31.施力左搖臂，32.下頜復(fù)位左彈簧,33.下頜連接桿,34.下頜罩,35.上彈簧掛鉤,36.調(diào)整腔蓋,37.壓力傳感器,38.橡膠墊片,39不銹鋼墊片,40.舌基座,41.舌膠面,42.下彈簧掛鉤。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述：

參閱圖1與圖8，本發(fā)明所述的一種仿咀嚼設(shè)備包括機(jī)架、仿生口腔、動力系統(tǒng)與測控系統(tǒng)四個部分。

參閱圖1與圖2，所述的機(jī)架包括底座1、上頜吊板4、4個結(jié)構(gòu)相同的支撐柱3、右定滑輪12、左定滑輪28與2個結(jié)構(gòu)相同的下彈簧掛鉤42。

所述的底座1為正方形20mm厚鐵板，四角處開有4個圓通孔，用于固定4個結(jié)構(gòu)相同的支撐柱3。在底座1前部的長方形的四個頂點(diǎn)處設(shè)置有四個圓通孔，長方形長邊平行底座1的前邊，4個圓孔用于固定安裝轉(zhuǎn)動軸25的軸承座。在底座1中后部右側(cè)的長方形的四個頂點(diǎn)處設(shè)置有4個圓通孔，長方形的短邊平行底座1的前邊，4個圓孔用于連接固定步進(jìn)電機(jī)2的支架。在底座1的中部中心線兩側(cè)開有兩個螺紋通孔，螺紋通孔中心連線平行底座1的前邊，兩個螺紋通孔用于連接2個結(jié)構(gòu)相同的下彈簧掛鉤42，2個結(jié)構(gòu)相同的下彈簧掛鉤42用于連接下頜復(fù)位左彈簧32和下頜復(fù)位右彈簧27。

所述的上頜吊板4為正方形10mm厚鐵板，四角處設(shè)置有4個圓通孔，用于固定4個結(jié)構(gòu)相同的支撐柱3，上頜吊板4四角處的4個圓通孔與底座1四角處的4個圓通孔對正。在上頜吊板4前部的中間處設(shè)置有在等腰梯形四個頂點(diǎn)分布的4個通孔，等腰梯形以與上頜吊板4前邊的中垂線為對稱線，等腰梯形短邊朝前，采用上頜吊桿螺栓10把仿生口腔固定在上頜吊板4的4個通孔上。上頜吊板4的前部以與底座1前邊的中垂線為對稱線對稱地設(shè)置有兩個長槽即右邊長槽與左邊長槽，右邊長槽與左邊長槽的對稱中線相互平行，右邊長槽與左邊長槽可使右鋼絲繩13和左鋼絲繩29通過。在即右邊長槽與左邊長槽兩側(cè)分別對稱設(shè)置有兩個通孔，分別用于固定安裝有右定滑輪12和左定滑輪28的右軸承座與左軸承座。

所述的支撐柱3為等橫截面是圓形的立柱，支撐柱3的兩端為加工有螺紋的螺桿段，支撐柱3兩螺桿段之間部分為等橫截面是圓的光桿段，螺桿段的直徑小于底座1與上頜吊板4的四角處圓孔的直徑，支撐柱3的光桿段的直徑大于底座1與上頜吊板4的四角處圓孔的直徑，4根結(jié)構(gòu)相同的支撐柱3下端的螺桿段插入底座1四角處的圓孔中并采用螺母固定連接，4根結(jié)構(gòu)相同的支撐柱3上端的螺桿段插入上頜吊板4四角處的圓孔中并采用螺母固定連接；4根結(jié)構(gòu)相同的支撐柱3相互平行，并同時(shí)垂直于底座1與上頜吊板4。

所述的仿生口腔包括仿生上頜、仿生下頜、仿生舌頭16、顳關(guān)節(jié)鉸釘9與調(diào)整腔蓋36。

參閱圖3與圖8，所述的仿生上頜包括上頜座14、上牙床15、上義齒18、橡膠墊片38、不銹鋼墊片39、上頜吊桿螺栓10。

所述的上頜座14為厚度15mm的鋁材質(zhì)的板式結(jié)構(gòu)件，上頜座14的末(后)端形狀為凸字形板，前端形狀為半圓形板，凸字形板與半圓形板中間段采用等腰梯形板過渡連接。在上頜座14的凸字形板的中下部左右對稱地加工有四個螺孔，四個螺孔用于將仿生上頜固定在上頜吊板4之上。在上頜座14的凸字形板的前部位置加工有兩個通孔，用于上頜座14與上牙床15連接。在上頜座14的等腰梯形板與半圓形板底面的中間處設(shè)置一個左右對稱的前窄后寬的三角形的拱形凹槽，拱形凹槽的后槽邊的槽底處設(shè)置有用于穿出壓力傳感器引線的通孔。上頜座14的等腰梯形板與半圓形板的槽壁的底面上即左右磨牙和切牙對應(yīng)的位置設(shè)置有三個圓盲孔，三個圓盲孔的深度與拱形凹槽的深度相同，用于安裝3個結(jié)構(gòu)相同的壓電式的壓力傳感器37。三個圓盲孔中心位置加工有螺紋通孔，配合螺釘可用于調(diào)節(jié)壓力傳感器37的預(yù)緊力。上頜座14后部側(cè)面開有后高前低的長凹槽，用于實(shí)現(xiàn)上頜座14與下頜座21之間的位置調(diào)整。

所述上牙床15，厚度為10mm，上牙床15的形狀和上頜座14的凸字形板的前部、等腰梯形板與半圓形板的結(jié)構(gòu)形狀相同，上牙床15的中間處設(shè)置有和上頜座14上的拱形凹槽形狀相同的三角形的拱形通孔。拱形通孔的前端和左右兩邊的槽壁的底面上設(shè)置有14個小沉孔，小沉孔的底端設(shè)置有內(nèi)螺紋，用于安裝14顆結(jié)構(gòu)相同的單個上義齒。上牙床15后端設(shè)置有兩個螺紋孔，兩個螺紋孔和上頜座14的凸字形板前部位置的兩個通孔對正，兩個螺紋孔用于上頜座14與上牙床15連接。

所述的上義齒18包括14顆單個上義齒，單個上義齒頂部為牙冠，根部為牙樁，牙冠用鈦合金制造，牙樁用鋼質(zhì)材料制作，牙樁的根部設(shè)置有螺釘，便于與上牙床15上的14個小沉孔螺紋連接。

所述的橡膠墊片38厚度為1mm，橡膠墊片38周邊的結(jié)構(gòu)形狀與上牙床15的結(jié)構(gòu)形狀一致，后部設(shè)有2個通孔，位置與上牙床15后端設(shè)置的兩個螺紋孔一致，用于與上牙床15連接。橡膠墊片38的中間位置設(shè)置有一個通孔，可使唾液膠管通過。在和上頜座14上的三個圓盲孔對正的位置處設(shè)置有3個小通孔，便于3個結(jié)構(gòu)相同的壓力傳感器37的觸頭由小通孔中探出，保持壓力傳感器37的觸頭與不銹鋼墊片的接觸。

所述的不銹鋼墊片39周邊的結(jié)構(gòu)形狀與橡膠墊片38相同，厚度為1mm，后部設(shè)有2個通孔，位置與上牙床15后端設(shè)置的兩個螺紋孔一致，用于與上牙床15連接。不銹鋼墊片39的中間位置開有一個通孔，可使唾液膠管通過。

所述的上頜吊桿螺栓10為全螺紋螺栓，通過與螺母配合使用，可將仿生上頜吊裝在上頜吊板4上。

參閱圖4，所述的仿生下頜包括顳關(guān)節(jié)吊架8、顳關(guān)節(jié)調(diào)整桿11、右鋼絲繩13、下義齒19、下牙床20、下頜座21、下頜板22、施力右彈簧23、下頜復(fù)位右彈簧27、左鋼絲繩29、施力左彈簧30、下頜復(fù)位左彈簧32、下頜罩34與上彈簧掛鉤35。

所述的下頜座21前端與中間段周邊的結(jié)構(gòu)形狀與上頜座14前端與中間段周邊的結(jié)構(gòu)形狀一致，下頜座21的后部為矩形板。矩形板后端中部去除一個小矩形立方體，矩形板后端形成了叉形即u形槽。u形槽的兩槽壁的外側(cè)分別切除小矩形立方體，以使u形槽左右外廓尺寸與顳關(guān)節(jié)吊架8兩端尺寸配合一致。u形槽的兩槽壁上設(shè)置有弧形長孔，可將顳關(guān)節(jié)鉸釘9頭置于其中，以便調(diào)整仿生上頜與仿生下頜之間的位置。下頜座21后端的矩形板與中間段的等腰梯形板相連接位置豎直地設(shè)置有兩個用于和下牙床20連接的通孔。下頜座21的等腰梯形板與半圓形板的中心位置設(shè)置有用于安裝舌桿17的中心通孔。下頜座21中心通孔周圍的底面上均布四個用以連接下頜板22的螺孔。下頜座21中后部兩側(cè)水平地設(shè)置有兩個用于和顳關(guān)節(jié)調(diào)整桿11連接的螺紋孔。

所述的下牙床20為厚度是10mm的鋁材質(zhì)的板式結(jié)構(gòu)件，下牙床20的外形和下頜座21前端、中間段與后端周邊的結(jié)構(gòu)形狀相同，下牙床20的中間處設(shè)置有呈三角形的拱形通孔。拱形通孔的前端和左右兩邊的孔壁的頂端面上設(shè)置有14個小沉孔，小沉孔的底端設(shè)置有內(nèi)螺紋，用于安裝14顆單個下義齒。下牙床20后端設(shè)置開有兩個螺紋孔，用于連接下頜座21與下牙床20。

所述的下義齒19包括有14顆單個下義齒，單個下義齒頂部為牙冠，根部為牙樁，牙冠用鈦合金制造，牙樁用鋼質(zhì)材料制作，根部設(shè)有螺釘，便于與下牙床20連接。

所述的顳關(guān)節(jié)吊架8由u字形架、右圓柱形端頭、左圓柱形端頭與兩個結(jié)構(gòu)相同的下頜連接桿33組成。u字形架縱截面呈u字形，橫截面為矩形，u字形架底部兩端的中心處設(shè)置有2個通孔，右圓柱形端頭與左圓柱形端頭安裝在u字形架的兩頂端處，2個通孔中心線和右圓柱形端頭與左圓柱形端頭螺孔的中心線垂直相交；右圓柱形端頭與左圓柱形端頭的回轉(zhuǎn)軸線共線，且與u字形架的橫截面垂直，右圓柱形端頭與左圓柱形端頭的回轉(zhuǎn)軸線上設(shè)置有螺紋通孔，用于顳關(guān)節(jié)鉸釘9的調(diào)整使用；兩個結(jié)構(gòu)相同的下頜連接桿33通過其螺桿段安裝在u字形架底部兩端的2個通孔中，并采用上下螺母固定連接。

所述的兩個結(jié)構(gòu)相同的下頜連接桿33上端是圓柱狀的設(shè)置有外螺紋的螺桿段，下端為偏矩形的長方體段，在長方體段的大矩形平面上設(shè)置有兩個通孔即上通孔與下通孔，上端圓柱狀的螺桿段與螺母配合使用，可固定下頜連接桿33，下端的上通孔與下通孔的軸線和右圓柱形端頭與左圓柱形端頭的回轉(zhuǎn)軸線平行且與顳關(guān)節(jié)吊架8的橫截面垂直。下頜連接桿33下部的上通孔采用螺栓與顳關(guān)節(jié)調(diào)整桿11上的圓通孔連接，下頜連接桿33下部的下孔用螺栓與下頜座21后端的u形槽的兩槽壁上的通孔連接。

所述的顳關(guān)節(jié)調(diào)整桿11是矩形長條形板類結(jié)構(gòu)件，在垂直于大矩形平面上，一端開有圓通孔，另一端開有長通孔，可用于調(diào)整下頜座21與顳關(guān)節(jié)吊架8之間的夾角。

所述的下頜板22由橫梁、右半圓耳座與左半圓耳座組成；左半圓耳座與右半圓耳座對稱地位于橫梁的左右兩端，左半圓耳座與右半圓耳座垂直于橫梁，兩端耳座上設(shè)置有分別用于連接右鋼絲繩13和左鋼絲繩29的通孔；下頜板22縱斷面呈凹字形，橫斷面為扁矩形，橫梁的中心處為正方形平板，正方形平板的兩側(cè)為對稱的長方形平板，三者處于同一平面內(nèi)，正方形板四角位置均布四個用于連接下頜座21的通孔。橫梁的兩長方形平板上設(shè)置有螺紋通孔，螺紋通孔可連接上彈簧掛鉤35。

所述的彈簧掛鉤35左右兩個相同，均為圓柱體形結(jié)構(gòu)件，彈簧掛鉤35的上端為螺桿段，下端的光桿段的左右兩側(cè)設(shè)置有相互平行的平面，垂直平面設(shè)置有一通孔，分別用于掛接下頜復(fù)位右彈簧27和下頜復(fù)位左彈簧32。

所述的下頜復(fù)位右彈簧27和下頜復(fù)位左彈簧32均為半圓鉤頭圓柱左旋拉伸簧，彈簧參數(shù)完全相同。

所述的施力右彈簧23和施力左彈簧30均為半圓鉤頭圓柱左旋拉伸簧，彈簧參數(shù)完全相同。

所述的左鋼絲繩29、右鋼絲繩13均為超細(xì)不銹鋼多股鋼絲繩。

所述的下頜罩34為柔軟度適中的硅膠材料制作，呈拱形薄壁狀，左右兩側(cè)高前端中間低，便于放置食品材料，下頜罩34的下端用螺釘固定在下頜座21的前中部。仿生口腔前部用硅膠板封閉形成密閉口腔。下頜罩34與下義齒19和下牙床20之間形成的空間使用食品級硅膠填充，以防咀嚼時(shí)存留過多食物。

參閱圖9，所述的仿生舌頭16包括舌基座40和舌膠面41以及舌桿17。

所述的舌基座40為拱形薄壁槽，槽底為平面，槽上端頂部加工成階梯狀止口，舌塊基座40的底部中心處設(shè)置有通孔，舌塊基座40安裝在下頜座21與下牙床20的中心處，舌塊基座40的底部通孔與下頜座21上的中心通孔對正，用熱壓或膠粘，把材料為食品級硅膠球狀皮膜的舌膠面41固定在舌基座40止口上。端頭帶外螺紋的空心的螺紋舌桿17可插入舌基座40底部與下頜座21中心處的通孔中并采用螺母固定連接在下頜座21與舌基座40上。舌基座40與舌膠面41形成一個密閉的充氣舌腔空間，通過空心的舌桿17與外界壓縮空氣連通。仿生舌頭16位于安裝有下義齒19的下牙床20的中心處,舌桿17的中心孔用于輸入壓縮空氣。當(dāng)仿生口腔處于張開狀態(tài)時(shí)，仿生舌頭16內(nèi)部空腔充滿壓縮空氣，舌基座40上表面的高彈性軟橡膠的舌膠面41在壓縮空氣的作用下向外膨脹而凸起呈饅頭狀，而當(dāng)仿生口腔開始閉合時(shí)，仿生舌頭16內(nèi)部的壓縮空氣排出，舌腔內(nèi)部無壓力，在外界壓力的作用下，仿生舌頭16的舌膠面41呈凹字狀，仿生舌頭16的舌膠面41的這種起伏變化，可使仿生口腔咀嚼的食物改變姿勢和位置，從而提高咀嚼的效果。

所述的仿生上頜與安裝有仿生舌頭16的仿生下頜通過顳關(guān)節(jié)鉸釘9連結(jié)組成仿生口腔。

參閱圖4及圖5，所述的調(diào)整腔蓋36為上、下、左、右與后側(cè)由薄鐵板構(gòu)成的殼體式結(jié)構(gòu)件，可把顳關(guān)節(jié)吊架、上頜座后部、下頜座后部即u形槽形成的空間封閉起來，形成一個仿生口腔環(huán)境控制腔。

所述的仿生口腔通過上頜吊桿螺栓10吊裝固定在上頜吊板4的下方，仿生口腔位置高度在上頜吊板4的下方可調(diào)。

右鋼絲繩13和左鋼絲繩29一端分別與下頜板22耳座上的通孔連接，另一端分別繞過右定滑輪12與左定滑輪28與施力右彈簧23和施力左彈簧30一端的掛鉤連在一起。而施力右彈簧23和施力左彈簧30的另一端的掛鉤分別與施力右搖臂26和施力左搖臂31上的通孔連接。

下頜復(fù)位左彈簧32與下頜復(fù)位右彈簧27一端分別與仿生下頜上的下頜板22兩長方形平板上的上彈簧掛鉤35連接，下頜復(fù)位左彈簧32與下頜復(fù)位右彈簧27另一端通過螺釘分別與底座1上的下彈簧掛鉤42連接。

施力左拉簧30、施力右拉簧23、下頜復(fù)位左彈簧32與下頜復(fù)位右彈簧27和仿生下頜與底座1構(gòu)成了四彈簧施力結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)與人類咀嚼相似的施力特點(diǎn)。

所述的動力系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)2、曲柄6、連桿7、搖桿24、轉(zhuǎn)動軸25、施力右搖臂26與施力左搖臂31。

所述的步進(jìn)電機(jī)2為三相步進(jìn)電機(jī)，整體呈由字形旋轉(zhuǎn)體，前端面為一正方形固定安裝鐵板，固定安裝鐵板的四角處設(shè)置有通孔。電機(jī)軸5在步進(jìn)電機(jī)2前端面伸出。步進(jìn)電機(jī)2用支架固定在底座1上，所述的支架橫截面為l形，支架的垂直支撐壁呈正方形平板，垂直支撐壁的四角處設(shè)置有通孔，垂直支撐壁上的4個通孔的位置與步進(jìn)電機(jī)2前端的固定安裝鐵板上的4個通孔的位置相對正，采用螺栓將步進(jìn)電機(jī)2固定在支架的垂直支撐壁上。支架的安裝底板呈矩形平板，安裝底板的四角處設(shè)置有4個通孔，安裝底板上的4個通孔位置與底座1上的4個安裝孔位置相對正。

所述的曲柄6為l形桿件，由圓環(huán)體與柄桿組成，柄桿為由大半徑圓柱、等腰梯形與小半徑圓柱組成的平板桿類結(jié)構(gòu)件，柄桿的兩端分別設(shè)置有圓孔，兩圓通孔的軸線和大半徑圓柱與小半徑圓柱軸線共線并平行，圓環(huán)體設(shè)置在柄桿的大半徑圓柱端，圓環(huán)體的軸線與大半徑圓柱的軸線共線，圓環(huán)體的內(nèi)徑與大半徑圓柱端圓孔的內(nèi)徑相等，圓環(huán)體的內(nèi)孔壁上設(shè)置有鍵槽，圓環(huán)體的內(nèi)孔與大半徑圓柱端的圓孔和電機(jī)軸5配合使用，小半徑圓柱端的圓孔用于與連桿7上的通孔鉸接。

所述連桿7為中間呈矩形板件與兩端半圓柱的鐵板桿類結(jié)構(gòu)件，兩端開有小通孔，小通孔軸線與鐵板條大平面垂直，一端與曲柄6上的小孔鉸接，另一端與搖桿24上的小通孔鉸接。

所述的搖桿24為與曲柄6的形狀類似的平板桿類結(jié)構(gòu)件，即整體形狀和結(jié)構(gòu)與曲柄6相似，只不過連桿7的長度略長于曲柄6柄桿的長度。搖桿24的大端的圓環(huán)體中心設(shè)置為帶鍵槽通孔，搖桿24的小端設(shè)置有一個小通孔，用于與連桿7上的另一端小通孔鉸接。

所述轉(zhuǎn)動軸25為三直徑階梯鋼軸，軸中部兩側(cè)可分別安裝施力右搖臂26和施力左搖臂31，階梯軸中部安裝施力右搖臂26和施力左搖臂31的外側(cè)可分別安裝滾動軸承座。轉(zhuǎn)動軸25的右端軸頭與搖桿24的大端即設(shè)置有鍵槽的通孔配合連接。

所述施力右搖臂26和施力左搖臂31形狀和結(jié)構(gòu)均相同，施力右搖臂26和施力左搖臂31與曲柄6結(jié)構(gòu)形狀相似，施力右搖臂26和施力左搖臂31的長度比曲柄6的柄桿長略短。

所述曲柄6、連桿7、搖桿24、施力右搖臂26、施力左搖臂31、底座1構(gòu)成了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

所述的步進(jìn)電機(jī)2安裝在底座1的右后處，曲柄6的大端套裝在步進(jìn)電機(jī)2的電機(jī)軸5的右端頭，兩者之間采用鍵連接，曲柄6的小端采用銷軸與連桿7的一端轉(zhuǎn)動連接，連桿7的另一端與搖桿24的小端轉(zhuǎn)動連接，搖桿24的大端套裝在水平放置的轉(zhuǎn)動軸25的右端，兩者之間為鍵連接，轉(zhuǎn)動軸25通過兩個結(jié)構(gòu)相同的支撐座安裝在底座1上，轉(zhuǎn)動軸25與步進(jìn)電機(jī)2的電機(jī)軸5的回轉(zhuǎn)軸線平行；施力右搖臂26與施力左搖臂31的大端對稱地套裝在兩個結(jié)構(gòu)相同的支撐座之間的轉(zhuǎn)動軸25上，施力右搖臂26與施力左搖臂31和轉(zhuǎn)動軸25之間為鍵連接,施力右搖臂26或施力左搖臂31和搖桿24之間的夾角皆為90度；施力右搖臂26與施力左搖臂31的小端依次和施力右拉簧23與施力左拉簧30的下端連接。

所述的步進(jìn)電機(jī)2帶動曲柄6旋轉(zhuǎn)，通過連桿7帶動搖桿24擺動，同時(shí)帶動與搖桿24同軸并成90°安裝的施力左搖臂31與施力右搖臂26旋轉(zhuǎn)，施力左搖臂31與施力右搖臂26分別拉動施力左拉簧30與施力右拉簧23使其發(fā)生形變產(chǎn)生彈簧力，拉動左鋼絲繩29與右鋼絲繩13，左鋼絲繩29與右鋼絲繩13所承受的拉力經(jīng)左定滑輪28與右定滑輪12換向拉動仿生下頜繞a點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使仿生上頜的上義齒18與仿生下頜的下義齒19構(gòu)成的咀嚼副完成咀嚼動作。當(dāng)施力左搖臂31與施力右搖臂26處于最低位置時(shí)，施力左拉簧30與施力右拉簧23拉伸變形量最大，所能提供的咀嚼力也最大，而當(dāng)施力左搖臂31與施力右搖臂26處于最高位置時(shí)，施力左拉簧30與施力右拉簧23變形量最小，所能提供的拉力也最小。仿生下頜在下頜復(fù)位左彈簧32與下頜復(fù)位右彈簧27作用下，繞a點(diǎn)轉(zhuǎn)動，使仿生下頜的下義齒19和仿生上頜的上義齒18處于非接觸狀態(tài)，仿生口腔處于張開狀態(tài)。

所述的測控系統(tǒng)包括力學(xué)參數(shù)采集部分、口腔環(huán)境測控部分、咀嚼參數(shù)控制部分、仿生舌頭控制部分和主控計(jì)算機(jī)。

所述的主控計(jì)算機(jī)包括計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡選用型號為usb-4716的多功能數(shù)據(jù)采集卡，計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡之間采用usb2.0接口通過usb線連接。

所述的力學(xué)參數(shù)采集部分包括3個型號為cl-yd-301的壓電式壓力傳感器37和型號為ye5850的電荷放大器。3個壓電式傳感器分別安裝在仿生上頜的上頜座14和上牙床15之間的左右磨牙區(qū)和切牙處。3個壓力傳感器輸出端子由雙頭l5styv-2低噪聲電纜連接在電荷放大器的pe輸入端子上。電荷放大器輸出端子由雙頭bnc50ω輸出電纜連接到usb-4716多功能數(shù)據(jù)采集控制卡的模擬量輸入通道接口上。

所述的口腔環(huán)境測控部分包括口腔唾液分泌控制部分和口腔溫濕度控制部分。

所述的口腔唾液分泌部分由人造唾液瓶、唾液輸送硅膠管與蠕動泵組成。

所述的人工唾液瓶為人工唾液儲存容器，唾液輸送硅膠管一端通過唾液瓶蓋上的圓孔插入人工唾液瓶內(nèi)，另一端通過仿生上頜的上頜座中部的通孔進(jìn)入仿生口腔頂部。主控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊接口與蠕動泵數(shù)據(jù)通訊接口通過rs232數(shù)據(jù)線連接，唾液輸送硅膠管中部安裝在蠕動泵的旋轉(zhuǎn)頭外邊緣壓槽內(nèi)，唾液在蠕動泵旋轉(zhuǎn)頭的作用下通過唾液輸送硅膠管持續(xù)進(jìn)入仿生口腔之中，唾液流量可以通過調(diào)整蠕動泵轉(zhuǎn)速來控制。

所述的口腔溫濕度控制部分由熱風(fēng)式加熱器、熱風(fēng)管、變徑管接頭、加濕管、溫濕三通接頭、仿生口腔后部環(huán)境調(diào)整腔、超聲波加濕器、溫度傳感器與濕度傳感器組成。

耐高溫的熱風(fēng)管為塑料材質(zhì)，熱風(fēng)管的一端通過變徑管接頭連接熱風(fēng)式加熱器的出風(fēng)口，另一端穿過調(diào)整腔蓋36右側(cè)通孔進(jìn)入仿生口腔后部環(huán)境調(diào)整腔。塑料材質(zhì)的加濕管一端連接在gl-2168型超聲波加濕器出口上，另一端通過溫濕三通接頭連接到熱風(fēng)管靠近仿生口腔后部環(huán)境調(diào)整腔部位。溫度傳感器和濕度傳感器均安置在仿生口腔后部環(huán)境調(diào)整腔內(nèi)，其輸出電纜連接到測控系統(tǒng)主控計(jì)算機(jī)usb-4716多功能數(shù)據(jù)采集控制卡的模擬量輸入通道接口上。加熱器、加濕器的控制接口通過電纜連接到多功能數(shù)據(jù)采集控制卡的開關(guān)量控制接口上。

熱風(fēng)式加熱器的風(fēng)扇把經(jīng)加熱器加熱的外部空氣經(jīng)過熱風(fēng)管道送到與仿生口腔連通的后部環(huán)境調(diào)整腔，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定高值時(shí)，加熱器關(guān)閉，溫度下降，當(dāng)溫度降到設(shè)定低值時(shí)，加熱器開啟，溫度上升，如此循環(huán)，達(dá)到口腔溫度控制的目的。溫度傳感器安裝在仿生口腔后部的環(huán)境調(diào)整腔內(nèi)。

超聲波加濕器輸出的濕空氣經(jīng)管道進(jìn)入熱風(fēng)管道后，在熱風(fēng)的攜持下，進(jìn)入與仿生口腔連通的后部環(huán)境調(diào)整腔，當(dāng)濕度達(dá)到設(shè)定高值時(shí)，超聲波加濕器關(guān)閉，濕度下降，當(dāng)濕度降到設(shè)定低值時(shí)，超聲波加濕器開啟，濕度上升，如此循環(huán)，達(dá)到口腔濕度控制的目的。濕度傳感器安裝在仿生口腔后部的環(huán)境調(diào)整腔內(nèi)。

所述的咀嚼參數(shù)控制部分主要包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器和步進(jìn)電機(jī)控制器，選用基于dps控制的開環(huán)三相步進(jìn)電機(jī)控制器作為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，采用多功能的數(shù)據(jù)采集卡作為步進(jìn)電機(jī)控制器，多功能的數(shù)據(jù)采集卡與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器之間用屏蔽雙絞電纜線連接，步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器之間用四芯電纜連接，控制指令經(jīng)主控計(jì)算機(jī)發(fā)出后通過多功能數(shù)據(jù)采集控制卡進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)輸入口，使得步進(jìn)電機(jī)按照接受指令運(yùn)轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動經(jīng)咀嚼設(shè)備動力系統(tǒng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的作用轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動軸25的擺動，從而帶動施力右搖臂26和施力左搖臂31轉(zhuǎn)動，同時(shí)通過施力(左)右彈簧和左(右)彈簧拉動仿生下頜繞a點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，形成仿生口腔的開與合。

所述的仿生舌頭控制部分包括充氣泵、抽氣泵、電磁閥、12v直流電源、24v直流電源、220v交流電源、1號中間繼電器和2號中間繼電器。

充氣泵選用yf520型充氣泵，抽氣泵選用snbs-088型電動氣泵，電磁閥選用3v210-08型二位三通電磁閥。充氣泵的出氣口通過膠管連接到電磁閥的進(jìn)氣口上，抽氣泵的進(jìn)氣口通過耐壓膠管連接在電磁閥排氣口上。而電磁閥出氣口由一個變徑管接頭通過耐壓膠管連接在仿生舌頭空心舌桿上。

電磁閥、1號繼電器、2號繼電器輸入控制回路均連接在多功能數(shù)據(jù)采集控制卡的控制端口。充氣泵由12v直流電源供電，抽氣泵由220v交流電源供電，二位三通電磁閥由24v直流電源供電，1號中間繼電器的輸出回路與電源供電連接，非通電時(shí)排氣口與出氣口連通，通電時(shí)進(jìn)氣口與出氣口連通，充氣泵、抽氣泵和電磁閥的開關(guān)均由多功能數(shù)據(jù)采集控制卡根據(jù)主控計(jì)算機(jī)指令控制2號中間繼電器的輸出回路與抽氣泵的供電線路連接。

當(dāng)主控計(jì)算機(jī)發(fā)出接通電磁閥電源指令時(shí)，多功能的數(shù)據(jù)采集卡控制端口開關(guān)量輸出，接通二位三通電磁閥電路，使二位三通電磁閥的進(jìn)氣口與出氣口連通，同時(shí)通過1號繼電器啟動充氣泵，充氣泵產(chǎn)生的高壓氣體可通過二位三通電磁閥和空心的舌桿17進(jìn)入舌腔，舌腔內(nèi)的高壓氣體使舌膠面41凸起，推動食物滾動，滑落至磨牙區(qū)。當(dāng)主控計(jì)算機(jī)發(fā)出斷開電磁閥電源指令時(shí)，多功能的數(shù)據(jù)采集卡控制端口中斷開關(guān)量輸出，斷開二位三通電磁閥電路，使二位三通電磁閥的排氣口與出氣口連通，同時(shí)，多功能的數(shù)據(jù)采集卡通過2號中間繼電器啟動抽氣泵，使抽氣泵把舌腔內(nèi)的氣體通過二位三通電磁閥和空心的舌桿17抽出，使舌膠面41形成凹面，便于舌上食物向凹面中心滾動改變姿態(tài)。這樣的舌膠面41上下變化，可提高咀嚼效果。

本發(fā)明提供的是依據(jù)仿生機(jī)械的原理模擬人類咀嚼活動的機(jī)器裝置，可以通過仿咀嚼設(shè)備測量食品在咀嚼過程中的質(zhì)地評價(jià)參數(shù)，據(jù)此進(jìn)行的食品質(zhì)地評價(jià)分析可以取得更加接近人類實(shí)際感官的效果，為食品的質(zhì)地評價(jià)提供一種更加客觀的方法；

利用所述的一種仿咀嚼設(shè)備進(jìn)行食品質(zhì)地檢測的方法，包括如下步驟：

1.主控計(jì)算機(jī)測控參數(shù)設(shè)置，測控參數(shù)包括：

1)咀嚼運(yùn)動方式：

步進(jìn)咀嚼：咀嚼速率、最大轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)動方向、咀嚼次數(shù)；

往復(fù)咀嚼：咀嚼速率，最大轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)動方向、咀嚼次數(shù)；

圓周咀嚼：咀嚼速率，轉(zhuǎn)動方向、咀嚼次數(shù)。

2)唾液流量：單位時(shí)間的唾液流量。

3)口腔溫度：溫度上限，溫度下限。

4)口腔濕度：濕度上限，濕度下限。

2.預(yù)熱口腔環(huán)境控制條件：使溫度、濕度、唾液流量達(dá)到預(yù)設(shè)值，穩(wěn)定保持。

3.攝入食品物料：將待測食物置入仿生口腔適當(dāng)牙齒位置。

4.啟動主控計(jì)算機(jī)檢測模塊：測量咀嚼時(shí)牙齒部位承受的咀嚼力。

5.保存檢測數(shù)據(jù)：主控計(jì)算機(jī)記錄檢測力學(xué)數(shù)據(jù)，保存至數(shù)據(jù)文件。

6.數(shù)據(jù)分析：主要分析硬度、脆性、內(nèi)聚性、彈性、回復(fù)性、咀嚼性6個指標(biāo)。

實(shí)施例：

1.主控計(jì)算機(jī)測控參數(shù)設(shè)置，測控參數(shù)設(shè)置為：

咀嚼運(yùn)動方式設(shè)置為圓周咀嚼，咀嚼速率為68rpm，轉(zhuǎn)動方向?yàn)轫槙r(shí)針，咀嚼次數(shù)為10次。唾液流量為3ml/min，溫度上限為40℃，溫度上限為36℃，相對濕度上限為70％，相對濕度下限為50％。

2.預(yù)熱口腔環(huán)境控制條件：使溫度、濕度、唾液流量達(dá)到預(yù)設(shè)值，穩(wěn)定保持。

3.攝入食品物料：將待測的胡蘿卜、花生、蘋果、榨菜、火腿腸、面包等6種食物分批分次分別置入仿生口腔右側(cè)磨牙位置。利用所述的一種仿咀嚼設(shè)備對胡蘿卜、咀嚼花生、火腿腸、蘋果、面包與榨菜6種食品進(jìn)行檢測，每個樣品重復(fù)測試5次；

4.啟動主控計(jì)算機(jī)檢測模塊：測量咀嚼時(shí)右側(cè)磨牙位置的壓力信號數(shù)據(jù)；

5.保存檢測數(shù)據(jù)：主控計(jì)算機(jī)記錄所測力學(xué)數(shù)據(jù)，并保存至數(shù)據(jù)文件；

6.數(shù)據(jù)分析：主要分析硬度、脆性、內(nèi)聚性、彈性、回復(fù)性、咀嚼性6個指標(biāo)。

食品質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)分析參數(shù)定義為

硬度y＝a，

a—第一次壓縮達(dá)到的最大峰值；n

脆性c＝b，

b—第一次壓縮過程中壓力曲線(所受壓力與時(shí)間的關(guān)系曲線)出現(xiàn)的第一個明顯的峰值；n

彈性t＝δl，δl—第一次壓縮結(jié)束后物料回復(fù)的變形量；m

內(nèi)聚性n＝s2/s1，，

s1—第一次壓縮壓力曲線下所包含的面積；n·m

s2—第二次壓縮壓力曲線下所包含的面積；n·m

咀嚼性j＝y(tǒng)×n×t，n

回復(fù)性h＝s4/s3，

s3—第一次壓縮達(dá)到峰值前壓力曲線下所包含的面積；n·m

s4—第一次壓縮達(dá)到峰值后壓力曲線下所包含的面積；n·m

根據(jù)上述質(zhì)地參數(shù)定義和采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)方差分析和多重比較胡蘿卜、花生、蘋果、榨菜、火腿腸、面包6種食物樣品的硬度、脆性、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性、回復(fù)性等6種質(zhì)地試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果如表1。

表16種食品質(zhì)地試驗(yàn)數(shù)據(jù)方差分析和多重比較

注：數(shù)值表示形式為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。表中同一列的a、b、c、d、e、f表示通過duncan檢測法在0.05水平上有顯著性差異，p＜0.05表示有顯著性。

從表1可知，通過對采集的6種不同食物樣品的信號數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)不同食物樣品的硬度、脆性、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性、回復(fù)性等6個質(zhì)地特性均有差異性?？傮w而言，根據(jù)收集的信號數(shù)據(jù)能很好地區(qū)分不同質(zhì)地的食物。