新型食品的研究开发、储存保鲜以及商贸运销等都离不开对食品的质地评价。食品质地评价是指对食品的物理性质检测,主要包括食品的软硬、粘弹、酥脆、耐咀嚼等,这些对人类饮食健康有重要的指导作用。目前广泛应用于食品物性检测的质构仪器由于检测环境、检测参数与口腔环境咀嚼、运动参数的不同,导致检测数据与口感不一致;而专家对食品感官评定也存在价格昂贵、效率低下、不易标准化的问题。针对此现象,研制类人咀嚼运动的咀嚼机器人显得尤为重要。本文以设计可用于性能上能够模拟下颌运动的高仿真咀嚼平台为目标,提出将经典Stewart并联机构应用于六自由度咀嚼运动的机构设计。同时,对此种高仿真咀嚼平台进行了一系列运动学与动力学问题探讨研究,证明该设计方案的可行性。1.参照人类咀嚼运动机理特点及应用六自由度并联机构技术,设计出仿真咀嚼平台的模型。在详细了解并联机构研究所需数学基本知识后,考虑到灵活性高是咀嚼运动的重要指标,故基于速度雅可比矩阵的奇异值对并联驱动机构进行局部灵活性分析,从而确定了主要的结构参数;为便于说明空间位姿变化,建立合适的动静坐标系,对运动学进行分析,包括位置、速度与加速度;在机构静止的状态下,导出末端执行器上受到的外力与驱动关节的驱动力之间静力平衡关系,得到力雅可比矩阵。2.在运动学位置逆解的基础上,结合工作空间的影响因素及下颌运动的轨迹及范围,分别以给定某一姿态和姿态集合为条件,采用多层循环嵌套实现工作空间的搜索。通过对选定参考点的工作空间研究,分析出了工作空间的变化规律。结果显示,咀嚼平台的工作空间呈规律性变化,且空间大小可以满足人类咀嚼运动范围。3.选用Lagrange法建立了该仿真咀嚼平台的动力学模型,在确定广义坐标后,同时考虑到负载的情况下,对系统动能、势能相关的参数进行了详细的求解;带入计算结果推导出动力学方程中每一项的解析式,建立仿真咀嚼平台的动力学方程,此建模过程对其他并联机器人动力学模型的建立具有一定参考价值。4.在ADAMS环境下建立该仿真咀嚼平台的虚拟样机模型,给予动平台模拟特定人类咀嚼运动的实例,对其虚拟样机仿真。结果显示,该咀嚼平台可以实现人类咀嚼性能的模拟,同时,仿真结果可以为高品质控制方法研究奠定良好基础。