一、选题背景和意义：
人类咀嚼是一种通过将食物放入口腔中，同时利用唾液将食物转变为一种适合吞咽的食团。咀嚼过程可以分为三步，第一步是食入过程，利用舌头将食物转移到牙齿，第二步是主要过程，通过有规律的咀嚼将食物变为食团，最后一步是进行吞咽。同时因为食物的不同特性，人的咀嚼过程也会发生相应变化，例如食物的硬度会直接影响咀嚼的次数和时间，同时肌肉的活动也会变化。由于人类的咀嚼过程的复杂特性，所以需要发展一种量化分析方法来评估人类有效咀嚼食物的能力。利用仿下颌咀嚼机器人，可以对人类的咀嚼过程进行量化分析、测量，比如下颌骨的运动位移、速度和节律。仿下颌机器人的研究始于1990年，以模仿人类下颌运动行为，再现人类下颌运动过程，利用仿生学、机构学、生物力学、控制理论及机械电子学等多项学科知识来实现的新型技术。咀嚼机器人被应用在口腔病人康复训练，下颌运动仿真，食物质地测试以及语言障碍矫正等多方面。这样机器人仿真方式避免了临床试验中会出现的局限性，如花费大量时间、大量人力物力、成本高昂以及不同个体产生的主观因素造成的测试误差。
现有的仿下颌咀嚼机器人的机构类型，由于为了实现咀嚼过程的复杂运动过程，采用了如6-RSS、6-PSS并且还有仿真颞下颌关节髁突结构的2-HKPs，实现了较好的仿生性能以及运动仿真，但使得实验平台质量与体积很大。本次选题将采用一种新型的6-UPS/2-HKPs并以轻质绳索驱动的仿下颌咀嚼机器人实验平台为建模仿真对象。这种新型结构能有效减小实验平台质量与体积，并且自重负荷比低，能有效降低系统能耗，同时机构中的运动惯量降低能使机构移动更加快速灵活。由于新机构的特殊性，将对其进行动力学的建模与仿真，并分析其力的优化分配。
二、课题关键问题及难点：
基于目前已有的仿下颌咀嚼机器人的三维模型，进行如下问题的分析研究：
1. 分析口颌系统生理结构，确定主要咀嚼肌肉的接入点位置与力作用线方向，根据颞下颌关节面及与髁突接触点形态确定髁突受力位置与方向建立口颌系统受力数学模型。
2. 基于机器人运动学模型，分析机构中各构件的速度，计算机器人动能与势能，在Matlab软件中，采用第一类拉格朗日方程建立冗余驱动并联机构动力学模型，并进行动力学的驱动力优化。
3. 采用Adams建立绳驱动机器人的分析模型，简化为6-UPS并含有两个点接触高副的机构，对其进行动力学仿真，在不同受力情况下，分别计算电机驱动力。
课题中的难点在于以下几点：
1.由于建立了点接触高副对，在进行后续机构自由度分析以及雅可比矩阵推导过程中，增加了绳索驱动仿下颌机器人机构的特殊性以及分析难度。
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