本发明涉及到一种机器人轨迹规划方法，具体为一种基于颞下颌关节运动机理的仿生咀嚼运动规划方法。
背景技术：
1、咀嚼机器人可以模拟人类下颌运动行为、再现其生物力学环境，其研究成果在口腔医学和食品科学等领域具有广阔的应用前景。咀嚼运动是人类口颌系统以神经为主导，咀嚼肌肉为动力，由和颞下颌关节共同参与完成的一种复杂的三维空间运动。高仿生的咀嚼运动对于咀嚼机器人具有非常重要的意义。
2、上下颌牙齿接触时，咬合接触点数量较多，且接触形式多样。采用常规并联机构轨迹规划方法规划咀嚼机器人下切点的轨迹，无法兼顾其他牙齿的运动轨迹，而且由于在规划过程中没有模拟颞下颌关节双侧联动及转动和滑动的复合运动模式，规划出来的轨迹与人类咀嚼运动轨迹相差较大，仿生性不足。
技术实现思路
1、本发明旨在提供一种高仿生的咀嚼运动规划方法，根据人类咀嚼运动轨迹特征和颞下颌关节运动机理，从仿生原理出发规划咀嚼机器人在咀嚼运动中的位姿变化规律，通过保证咀嚼运动模式的仿生性间接保证其他牙齿轨迹的仿生性，建立咀嚼机器人咀嚼运动参数化规划的数学模型，提高咀嚼运动轨迹的仿生性和可控性。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：
3、本发明提供了一种仿生咀嚼运动规划方法，包括如下步骤：
4、1)分析咀嚼机器人的自由度和人类颞下颌关节的运动机理，建立全局坐标系、平移坐标系和下颌坐标系，推导仿生颞下颌关节的运动学模型。
5、2)分析仿咀嚼肌肉的pus支链的空间几何关系，对6pus并联机构运动学逆解，构建咀嚼机器人位姿参数与下颌空间六个自由度的映射关系。
6、3)规划咀嚼机器人在咀嚼运动中的位姿变化规律，推导咀嚼运动特征参数与咀嚼机器人独立位姿参数的函数关系，采用多项式拟合的方法建立咀嚼运动参数化规划的数学模型，保证咀嚼运动轨迹的仿生性和可控性。
7、进一步地，所述步骤1)中，采用三次多项式拟合颞骨关节曲面。
8、设两侧髁突中心的距离为d，则左侧颞骨关节面表达式：
9、
10、右侧颞骨关节面表达式：
11、
12、进一步地，所述步骤1)中，将颞下颌关节的运动，分为对称运动与非对称运动，分别采用四个不同的独立位姿参数描述。
13、进一步地，所述步骤2)中，用下颌空间六个自由度参数表达移动副的位移，其表达式为：
14、
15、其中，b、c为pus支链在上颌和下颌插入点坐标的函数，qi0为移动副的初始位置。
16、进一步地，所述步骤3)中，将咀嚼运动分为捣碎运动和磨细运动进行规划，采用8次多项式构造下颌独立位姿参数的时间函数。
17、进一步地，所述步骤3)中，磨细运动由下面的参数描述：1)下颌从牙尖交错位下降0.5mm时在冠状面上的开口角θop和闭口角θcl；2)开口时长top、闭口时长tcl和咬合时长toc；3)开闭口过程中的最大速度vmop和vmcl；4)竖直方向最大位移dv；5)开口相水平位移dop和闭口相水平位移dcl。
18、实施本发明一种仿生咀嚼运动规划方法，其有益效果在于：
19、基于人类咀嚼运动轨迹特征，从颞下颌关节复杂的运动机理出发，建立咀嚼运动参数化规划的数学模型，体现了颞下颌关节和咬合接触对咀嚼运动的约束作用，保证了咀嚼运动轨迹的仿生性和可控性，该方法将对咀嚼运动的模拟从单纯捣碎运动提升到了复杂的后牙运循环。
1.一种仿生咀嚼运动规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的仿生咀嚼运动规划方法，其特征在于所述步骤1)中，采用三次多项式拟合颞骨关节曲面。
3.根据权利要求1所述的仿生咀嚼运动规划方法，其特征在于所述步骤1)中，将颞下颌关节的运动，分为对称运动与非对称运动，分别采用四个不同的独立位姿参数描述。
4.根据权利要求1所述的仿生咀嚼运动规划方法，其特征在于所述步骤2)中，用下颌空间六个自由度参数表达移动副的位移，其表达式为：
5.根据权利要求1所述的仿生咀嚼运动规划方法，其特征在于所述步骤3)中，将咀嚼运动分为捣碎运动和磨细运动进行规划，采用8次多项式构造下颌独立位姿参数的时间函数。
6.根据权利要求1所述的仿生咀嚼运动规划方法，其特征在于所述步骤3)中，磨细运动由下面的参数描述：1)下颌从牙尖交错位下降0.5mm时在冠状面上的开口角θop和闭口角θcl；2)开口时长top、闭口时长tcl和咬合时长toc；3)开闭口过程中的最大速度vmop和vmcl；4)竖直方向最大位移dv；5)开口相水平位移dop和闭口相水平位移dcl。
