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在人体生理活动中，下颌关节在吞咽运动，语言表达等关键的活动中起着重要的作用，它是人类必不可少的关节。而颞下颌关节紊乱综合征是口腔颌面部最常见的疾病，发病机制尚未完全明了，一般会造成开口障碍、下颌锁死及关节退化等症状，当症状更为严重时会产生，如：关节强直、肿瘤和炎症，及无法复位固定的髁突粉碎性骨折等，需要进行颞下颌关节的重建。因此，在颞下颌关节的重建过程中需要仿生下颌机器人去模拟人体进行实验。
仿生下颌机器人在牙科学，食品科学，生物力学与假肢修复等学科具有广泛应用，而且可以为人类研究口颌系统生物力学特性及咀嚼运动机理提供有益的帮助[1]。由于人类下颌关节运动机理复杂，有着冗余驱动特性，且需要考虑到下颌关节的空间约束以及咬合力的体现，所以目前的仿生下颌机器人很难完全体现人类下颌运动的特征，仿生性不足，或者是结构及其复杂，不够小巧。考虑到下颌运动的复杂机理，提出一种线性冗余驱动的空间并联机器人，能够真实再现下颌的冗余驱动特性和复杂运动行为，并且空间占有率更小，更加的小巧方便。
- 选题背景和意义：
- 课题关键问题及难点：
由于人类下颌关节有着冗余驱动特性，下颌运动有着复杂的运动机理，所以本课题的难点在于：
1.下颌运动机理特别复杂，下颌关节有着多组肌肉来驱动，如咬肌、颞肌、翼外肌，所以需要理解下颌关节的具体运动特征，并用相应的机构来体现肌肉运动，以及实现下颌关节的空间约束，并且体现口腔的咬合力。
2.为了解决现有下颌机器人仿生性不足的问题，驱动装置与结构需要更加符合人体运动机理，所以需要理解肌肉带动下颌运动的具体运动方式以及肌肉在下颌关节上的作用点位置。
3.为了解决现有下颌机器人空间占有率大、体重大的问题，需要考虑材料的选用以及结构的设计与摆放问题。
4.下颌关节有着冗余驱动特性，所以需要在并联机构中实现冗余驱动特性。
5.为了研究下颌机器人特性，需要采用三维建模软件进行建模。模型的建立与建立后的仿真需要考虑到人体下颌的实际情况。文献综述（或调研报告）： - 仿生下颌机器人的研究现状
模拟下颌运动的咀嚼装置或设备已经有很多研究，在牙科学、食品科学及医疗康复，等领域有广泛应用。但是这些装置或设备多多少少存在着一些缺陷，如：仿生性不足，结构简单，自由度低，无法完全体现下颌运动的机理。因此目前的挑战是采用仿生机器学对人类口颌系统进行系统、整体的研究，并对机构和控制方法进行创新突破，以满足牙科学、食品科学及生物力学与假肢修复学科对高仿生度仿生咀嚼机器人的需求[1]。
- 国内外对于仿生下颌机器人的研究
孙钟雷等利用仿生技术设计了一种用于粉碎食物的仿生咀嚼装置。此结构具有仿生牙齿、仿生颞下颌关节等零部件，采用偏心轮和弹簧拉伸产生咀嚼力，从而实现咀嚼运动[2]。
图1 仿生咀嚼装置结构图[2]
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