CN117995046B - 一种反刍动物仿生咀嚼装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反刍动物仿生咀嚼装置及控制方法，用于更真实、全面地模拟反刍动物的咀嚼过程。系统包括进料挡板、仿生舌头、唾液仓、仿生唾液分泌、感应元件、仿生上牙、仿生下牙、压力传感器、光纤传感器、清扫装置、筛网和可视化亚克力板。通过进料带轮湿润和运料，仿生唾液分泌湿润进料，仿生上下牙的独特设计实现了破碎和左右横移磨擦。系统通过感应元件和传感器捕捉咀嚼过程中的运动和压力变化，通过上位机控制系统各部件运动。这一系统通过复杂的机械设计，提高了对反刍动物咀嚼过程的生理仿真度，从而更好地服务于农业科研和畜牧业技术的发展。

Description

一种反刍动物仿生咀嚼装置及控制方法

技术领域

本发明涉及动物仿生机械技术领域，具体涉及一种反刍动物仿生咀嚼装置及控制方法。

背景技术

在反刍动物的消化过程中，咀嚼过程涉及到上颌和下颌之间的复杂运动，包括旋转、平移和侧向等运动。通过咀嚼，能实现物料颗粒的细化、唾液的分泌和食物的混合，并发挥微生物在咀嚼和消化过程中的作用，帮助动物消化植物纤维等难以消化的物质。因此，在将食物咽下初步发酵前，咀嚼起着关键作用。

相对于体外消化技术的广泛应用和快速发展，作为消化前(预)处理的咀嚼技术停滞不前。大部分实验对饲料草料的处理，还停留在初级的剪切和粉碎阶段，并没有实现咀嚼同步湿润、揉捏、挤压等核心功能，仅满足于物料物理尺寸的缩小。申请号为201711083819.9的发明专利申请涉及一种反刍动物消化演示装置。该装置包括咀嚼单元，实现了进料和推料的演示功能，而无法有效模拟实际反刍过程中的唾液湿润、磨料、揉捏等功能性仿生特征。申请号202111389860.5的发明专利公开了一种大型牲口青饲料粉碎混合装置，采用梯度粉碎的方式，将青饲料进行一个由块到条再到碎屑的粉碎过程, 通过机械破碎的方式来实现草料物理尺寸的减小。现有技术模拟反刍动物咀嚼过程时未能全面还原实际生理功能，该问题亟待改进和优化。

综上所述，现有的反刍咀嚼装备存在以下技术不足：没有考虑唾液和口腔湿润环境对物料处理的影响、模拟口腔结构、牙齿形状和运动模式等方面过于简化、非伸缩运动模式。因此，设计一种口腔唾液湿润物料、模仿前臼齿和臼齿磨碎功能、滚动回弹功能参与、运动模式吻合的反刍咀嚼仿生装置，以有效地破碎和切割植物纤维，提高摄取养分的吸收效率，通过提高食物消化效率，减少动物产生的甲烷排放，进一步提升仿生咀嚼装备基础性工具技术水平，有助于推动畜牧业的环保技术发展。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种反刍动物仿生咀嚼装置及控制方法。本发明研究反刍动物体外咀嚼行为，能够提高反刍动物在养殖过程中对食物消化效率、增强饲料利用率，并能为研究反刍动物体外咀嚼行为，改善动物的饲养和健康状况提供研究基础。通过研究咀嚼仿生也能进一步研究反刍动物消化机理，探索对农业生产和可持续发展提供有益的解决方案。

反刍动物通过牙齿反复咀嚼，食物被细分成更小的颗粒，增加了食物表面积，通过将唾液与食物混合，有利于酶的作用和食物的消化。此外，反刍动物咀嚼还刺激唾液分泌，其唾液中含有大量的碳酸氢盐、磷酸氢盐等盐类，使唾液呈弱碱性。反刍动物相较于人体咀嚼更加复杂：其咀嚼时间更长，臼齿通常有较高的咀嚼面积和复杂的形状，有助于细碎食物。牙齿也会不断生长和磨损，以适应长时间的咀嚼过程。

本发明的核心思想是基于反刍动物咀嚼的特点，实现反刍动物咀嚼全功能的仿生效果。从进料开始，本装置能够通过混合唾液实现物料与唾液的共同咀嚼。其次，本发明的方案不仅考虑到咀嚼过程中对物料尺寸的减小，还包括挤压、磨料和揉捏等功能的实现。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种仿生反刍动物咀嚼系统，包括进料挡板、进料带轮（仿生舌头）、唾液仓、喷淋口（仿生唾液分泌）、感应元件、6排上牙交错牙齿（仿生上颌的上前臼齿和上臼齿）、3排下牙可左右横移压板（仿生下颌的下前臼齿和下臼齿）、压力传感器、清扫装置、筛网和可视化亚克力板。草料等进料后由光纤传感器捕捉到信号，将信号传递给上位机，上位机控制系统各部件运动。进料带轮位于进料口下方，主要用于湿润和运料操作。喷淋口位于进料带轮上方，根据装置设计大小来确定喷淋口与进料带轮之间的距离，优选地，距离设置为15cm，喷淋口用于淋湿进料物料。在落料仓侧壁安装了雾化装置，通过超声雾化功能实现转盘区域的湿润环境。该发明涉及一个由电机驱动的机械系统，其目的是通过轮子的旋转来传递运动到支撑筛板、扫料组件和上牙。装置呈圆盘状，转轴构成核心部分，用于传递动力和支撑叶片，外部由电机提供动力。具体来说，上牙装有滚珠，下牙则设有滑槽。4-8排上牙交错安装在转轴上，呈360度对称分布，模拟上颌的前臼齿和臼齿。上方牙齿可拆卸，牙齿间隙为10-20mm。

三排可左右横移的压板模拟下牙，被设计成模拟下颌的前臼齿和臼齿，具有左右横移的功能。通过滑槽系统的设计，实现了在咀嚼过程中的左右横向磨擦。上颌牙齿的侧面部分被设计为包含滚珠，这有助于模拟上颌牙齿在咀嚼运动中的自由滚动和适应性。

按照进料方向,上下牙有三组配合接触处,模拟三次咀嚼,每个咀嚼点的剪切力可设置调节分为第一咀嚼位置：对饲料进行粗加工和破碎，第二咀嚼位置：物料进一步细化，同时在第一咀嚼位置和第二咀嚼位置中间设置了揉搓板，以模拟揉搓功能。第三咀嚼位置：产生最大剪切力，在第二咀嚼位置与第三咀嚼位置中间设置了滤网,第三咀嚼位置主要用于剪切、研磨未达落料要求的物料。

在仿生咀嚼系统中，当牙齿在水平方向上相对滑动时，施加在食物上的力可以通过水平方向上的相对速度和摩擦力来转化为切向力。该发明中的运动转化通过摩擦力实现：（1）水平方向上的相对速度：设牙齿在水平方向上的相对滑动速度为V，这是牙齿与食物接触表面在水平方向上相对运动的速度；（2）摩擦力:施加在食物上的力主要是由于摩擦力的存在。摩擦力的大小与两个表面之间的接触力和材料之间的摩擦系数有关；(3)咀嚼剪切力的计算：切向力（F_t）可以通过摩擦力的公式计算得到：F_t=μ⋅N,其中，μ是摩擦系数，N是传感器检测到法向力，即牙齿对食物的垂直压力；(4)力的方向：切向力的方向与相对滑动速度方向相同，这意味着牙齿相对于食物的运动方向会施加一个切向力，对食物进行切割和破碎。

这样，通过控制水平方向上的相对滑动速度和调整摩擦系数，可以有效地实现牙齿在水平滑动时对食物施加的力转化为切向力，从而模拟自然咀嚼中的切割和破碎过程。

下牙的形状呈倒三角形状，其角度可以根据左右横移的需要进行调整。当上牙开始旋转时，前方滑槽接触到倒三角形的顶点。随着上牙的向前旋转，下方滑槽会左右横移。在下牙滑槽的一端，安装了压力传感器。当压力超过预设值时，滚动轴会回转5～15度，然后启动弹射装置使下牙滑槽返回到初始位置。清扫装置分布在6排上牙之间，主要用于防止未充分咀嚼的草料滞留在角落中。筛网用于控制落料的粗细，同时也有传感装置分析落料效果，对于落料分布进行初步判断并将落料情况反馈到上位机，调节预设参数。通过这个系统，草料能够充分咀嚼，实现真正的仿生效果且全过程数据化、可视化进行。

优选地，光纤传感器安装在进料口，光纤传感器接收进料信号之后，开始将电信号传递到上位机。上位机将电信号传输到其他装置，并开始预设运行参数。接收上位机发送到携带有预设运行参数及预设运行参数数值的数据采集指令。预设运行参数包括上下牙配合间隙，第一电机控制的进料转速，第二电机控制的咀嚼转速。根据所述，数据采集指令包括采集各咀嚼位置下方压力传感器的压力，以及咀嚼后草料的分布情况。

作为进一步的方案，进料带轮由外部嵌入的电机控制。皮带轮呈倾斜角度，并在后方设置挡料装置，防止草料滑入下方的唾液仓。唾液仓可拆卸，其中的细管连接到上方的喷淋口，并由泵提供压力。

优选地，上牙数量选定为6排，6排上牙所在的转轴也由第一驱动电机控制，始终朝同一方向旋转。转动过程中，任意一排牙齿的转速根据反刍动物的咀嚼周期来设置。下牙横移过程中，任意一块压板的横移距离根据反刍动物的咀嚼过程中嘴部的横向移动距离来调节。

优选地，所述唾液喷淋装置位于所述皮带轮上方。它与下方唾液仓通过细管连接，所述喷淋装置受到蠕动泵作用，将下方唾液送到上方。所述喷淋口均匀分布，喷淋的唾液由于重力作用呈水滴洒落在下方物料。

优选地，所述雾化装置位于所述落料仓侧壁。它与下方唾液仓通过细管连接，超声雾化器利用电子高频震荡，在常温下能把唾液雾化成1um到5um的微小雾粒。小雾粒不断向周围蒸发，使转盘工作区中保持类似口腔的湿度。

优化地，咀嚼装置中的牙齿组件包括上牙和下牙。上牙固定在转轴上，该转轴由第二驱动电机控制，而驱动电机与转轴之间通过销和槽进行固定。上牙的侧面带有一个滚珠，所述滚珠与下牙的侧面滑槽配合。下牙是呈三角形状，上牙相对于下牙平面产生向前的周向转动运动，上牙与下牙配合过程中，第一接触点落在三角形的顶点，当二者接触时，上牙对下牙施加侧向压力，使得下牙进行左右滑动的运动，从而实现左右横向磨碎的功能。此外，下牙还具有压力感应片，能够将咀嚼过程中产生的压力反馈到数据采集系统。

更进一步地，上牙外表面具有花纹，以增加其在转动过程中的摩擦力。而下牙的上表面轮廓呈三角形，上表面同样也带有花纹。上牙转动时，第一点与下牙三角形位置的顶点接触，上牙相对于下牙呈沿上牙轴线方向前后周向反复运动，受切向力的推动，下牙开始左右横移。此外，上牙的侧面带有一个圆珠，而下牙则具有滑槽，使配合过程更加顺畅。

更进一步地，反刍动物在咀嚼过程中，舌头与口腔均有倒刺，在咀嚼过程中产生揉搓效果。因此在第一咀嚼位置与第二咀嚼位置中间，设置了揉搓板，使得咀嚼过程中的揉搓功能实现更加充分。

更进一步地，为了防止草料卡在压板与筛网之间，牙齿之间设置了一个超出牙齿3毫米长度的扫料装置。扫料装置通过第二驱动电机旋转，来确保所有草料能重新被所述上牙所述下牙咀嚼，或是都能进入下方筛网。此外，实际的咀嚼是反复多次进行的，因此该系统还能对未达到效果的草料进行反复咀嚼.

更进一步地，该装置的正面外壳采用透明的亚克力板，实现了咀嚼过程的可视化。通过肉眼，操作人员可以直观地观察到咀嚼开始前和结束后草料的尺寸变化。

更进一步地，经充分咀嚼后的草料将进入落料阶段。落料时，通过摄像头捕捉落料的图片，结合尺寸与均匀性等参数开展细粒度图像识别，未达咀嚼效果的草料将通过分析之后反馈到上位机系统，并将其反馈保存。未达咀嚼效果的草料，系统将进行提示。

更进一步地，筛网可以根据实验中对不同落料效果的要求进行更换，且筛网孔径不一致，用于评估草料的咀嚼效果。

本方案为一种反刍动物仿生咀嚼装置及控制方法，该装置根据咀嚼过程设计，通过模拟反刍动物的咀嚼动作，将饲料进行细分和混合，未达到咀嚼效果的饲料，可通过重复仿生咀嚼对食物进行预处理。同时，相较于传统仿生咀嚼大多关注于单一咀嚼动作或者某一咀嚼肌肉群，本方案实现了咀嚼功能全方位、全流程的仿生，包含进料，唾液分泌，牙齿咀嚼，物料粗细筛分等一系列操作。在改变单一变量的情境下，都能够改变咀嚼效果，进而对研究反刍动物消化预处理的机理有意义重大。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为上牙结构示意图；

图3为下牙结构示意图；

图4为图2-3所描述的上下牙接触状态一图；

图5为图2-3所描述的上下牙接触状态二局部剖视图；

图6为图4-5所描述上下牙咀嚼运动俯视及左视示意图；

图7为唾液喷淋及雾化装置示意图；

图8为机构运行控制流程图；

图9为咀嚼装置仿生运动流程图；

图10为反刍动物咀嚼仿生模本示意图。

进料模块：11.进料口，12.光纤传感器，13.进料挡板，14.进料带，15.进料带轮；

湿润模块：21.第一电机，22.唾液仓，23.蠕动泵，24.喷淋口，25.雾化器；

咀嚼模块：31.扫料组件，32.上牙，321.A上牙，322.B上牙，33.第二电机，34.压力传感器，35.上位机，36.下牙；37.揉搓板，38.滚珠， 39.滑槽；

落料模块：41.筛网，42.落料口。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，一种仿生反刍动物咀嚼装置，包括进料模块、湿润模块、咀嚼模块和落料模块。

其中，所述进料模块包括进料口11，光纤传感器12，进料挡板13，进料带14和进料带轮15。所述进料挡板13设置在所述进料仓1的下方，进料带轮15上安装设置有进料带14，所述光纤传感器12设置在进料口11上。所述进料带14起到仿生反刍动物舌的作用。

所述湿润模块包括唾液仓22，喷淋口24，第一电机21，蠕动泵23，雾化器25。所述唾液仓22用于存放模拟唾液，喷淋口24用于仿生唾液分泌，通过喷淋口上设置的喷头来喷洒模拟唾液。雾化器25用于模拟口腔湿润环境。

所述咀嚼模块包括扫料组件31，上牙32，A上牙321，B上牙322，第二电机33，压力传感器34，下牙36，滚珠38，滑槽39。

所述落料模块包括筛网41，落料口42。

在一个具体实施例中，所述上牙32为4-8排交错牙齿；优选地，所述上牙32为6排交错牙齿，分为两种上牙组合：A上牙321与B上牙322，所述下牙36为3排可左右横移压板。以转轴为圆心布置了6排上牙，形成了交替排列的结构。根据下牙左右横向移动的要求，上牙被设置成两种形式，A上牙:布局偏左，与下牙接触时会产生向左的切向力，带动下牙产生向左横移的运动趋势。B上牙:布局偏右，与下牙接触时会产生向右的切向力，带动下牙产生向右横移的运动趋势为了实现下牙连续左右横向移动，A上牙与B上牙被设置为交错分布，如6排上牙转动过程中，位置关系为:A-B-A-B-A-B。

光纤传感器接收进料信号之后，开始将电信号传递到上位机。上位机将电信号传输到其他装置，并按照预设参数开始运行。预设运行参数包括上下牙配合间隙，第一电机控制的进料转速，第二电机控制的咀嚼转速。根据所述数据采集指令对应的所述预设运行参数，控制所述采集装置采集预设参数之前，还包括：判断当前的运行参数是否满足所述预设的判断条件。

当前的运行参数满足所述预设的判断条件时，按照既定的运行参数运行。

在检测到当前运行参数不满足所述预设的目标参数时，从所述数据采集指令中提取所述运行条件数值，并将所述预设运行参数设置为当前的运行参数。

系统可自行调控所述运行参数数值。当监测到咀嚼后的草料未达到设定效果时，开始自适应调节所述运行参数数值，包括：调整牙齿配合间隙，调整电机转速，调整咀嚼循环次数。

系统运行，开始阶段草料由上方进料口进入，设置的光纤传感器接收到第一请求信息，并将其反馈到上位机系统。草料开始进入下方皮带轮。

如图1所示，皮带轮接收到第一请求信息后，开始转动。同时传递第二请求信息给蠕动泵。如图5所示，所述蠕动泵将唾液仓的唾液抽到喷淋口，系统开始对喷淋口下方的草料进行湿润。湿润后的草料进入后方咀嚼。

如图1所示，草料进入咀嚼位置后，上位机系统开始传递第三请求信息，控制第二电机转动。第二电机转动时带动上牙所在转轴进行转动。转动速度受到预设运行参数控制。上牙转动时，设置了三排咀嚼位置，上牙与下牙在此处配合。

如图2和图3所示，A、B上牙设置了滚珠，下牙侧边设置了凹进去的滑槽39。上牙滚珠与下牙滑槽第一接触点在下牙倒三角形顶点，如图6所示，上牙相对于下牙呈前后周向转动，滚珠会对下方滑槽产生侧向力，侧向力使得下牙呈左右横向运动。因此，电机控制上牙接触到下牙的过程中，上牙滚珠带动下牙滑槽滑动，转化为下牙左右横移的运动。草料在第一次咀嚼时，受到上下牙刚性结构的破碎与磨料。在第一次咀嚼与第二次咀嚼过渡过程中，受到上牙与下方揉搓板的揉搓。

如图1所示，扫料组件31一端与转动轴连接，提供转动动力，另一端设置成毛刷形状。毛刷被设计为独立的模块化组件，可以作为整体快速更换。允许操作员通过简单的手动操作（如按压按钮、拨动开关或松开夹具）快速释放。毛刷长度能够满足下方清扫要求，在长期运行过程后产生磨损时可进行更换。

本装置的筛网41，筛网采用不锈钢材料，其表面质地光滑。筛网采用单层结构，用螺钉固定在框架上。可根据落料要求进行拆卸更换，孔的形状为圆形。筛网材料能够抵抗温度、湿度、化学物质和机械磨损影响。

下牙数量为3组，以图1所示从左至右依次为第一下牙、第二下牙、第三下牙。为达到更真实的仿生效果，第一下牙与第二下牙之间设置了揉搓板37，使咀嚼效果更多元化，同时为了避免草料在咀嚼过程中进入死角，在6排上牙之间设置了两个清扫装置，第二电机转动过程中，带动清扫装置将死角处的草料清理出来，从而使咀嚼效果更加均匀。进而便于落料。

上牙、下牙均包括多个牙齿单元，各牙齿单元可拆卸，牙齿单元间隙可调。

经充分咀嚼后的草料开始落料。落料时，通过肉眼观察或图像设备捕捉落料尺寸与均匀性，未达咀嚼效果的草料将分析之后反馈到上位机系统，上位机系统通过改变运行参数，进一步优化咀嚼效果。对于牛、羊等典型反刍动物来说，落料长度以 20mm-50mm 较为适宜。

如图2和图3所示，为上牙与下牙结构，上牙分为A上牙与B上牙，当A上牙与下牙接触时，下牙向左横移；当B上牙与下牙接触时，下牙向右横移。上牙带有滚珠38，下牙有滑槽39和压力传感器34。

如图4和图5所示，上牙与下牙接触时，下牙向左和向右横移的示意。

如图6所示，上牙与下牙从刚开始接触到完成横移的示意。

如图7所示，唾液仓22中存储唾液，蠕动泵23将下方唾液输送至喷淋口24。雾化器25用于模拟口腔湿润环境。

如图2-6所示，在一个具体实施例中，所述上牙32的6排牙齿交错安装在转轴上，呈360度等角度分布，所述上牙32为可拆卸结构，每个上牙中各牙齿的间隙可调节。根据反刍动物咀嚼时嘴部左右横移幅度，将该间隙可设定为10mm左右或者其他数值。所述下牙36为3排可左右横移的压板，每个压板侧面上设置有滑槽39，通过滑槽39实现所述下牙36左右横向磨擦功能。上牙侧边设置了滚珠38，下牙侧边设置了凹进去的滑槽39，上牙滚珠38与下牙滑槽39第一接触点在下牙三角顶点，随着上牙32的转动，上牙相对于下牙呈前后周向转动，滚珠会对下方滑槽产生侧向力，侧向力使得下牙呈左右横向运动。因此，电机控制上牙接触到下牙的过程中，上牙滚珠带动下牙在滑槽中做横向滑动，转化为下牙左右横移的运动，滑槽增加了咬合力。扫料组件31分布在6排上牙之间，主要用于防止未充分咀嚼的草料滞留在角落中。筛网用于控制落料的粗细。通过这个系统，草料能够充分咀嚼，实现真正的仿生效果。经过上牙与下牙多次配合与反复咀嚼，草料得以破碎、揉捏、摩擦。达到更符合实际的仿生效果。

如图8所示，设备开启后，对设备预设运行参数，当系统实际运行参数与预设运行参数不符时，系统重新校准。然后，唾液湿润装置开始工作，开始预设运行参数包含上下牙配合间隙，第一第二电机转速，泵的压力等。雾化装置提前工作用于模拟口腔湿润环境，当光纤传感器未监测到进料，系统提示加入物料。加入物料后，上位机控制第一电机转动，进料带轮接收指令后开始转动并将物料湿润，进料带轮呈倾斜角，在转动时会将下方唾液仓中的唾液带入上方，初步湿润物料。同时为了模拟真实反刍动物口腔环境，通过泵施加压力，将下方唾液仓中的液体抽到上方，并通过喷淋口对下方物料进行进一步的湿润。经过湿润的物料进入下方咀嚼位置实现仿生咀嚼；上位机通过控制上下牙配合间隙进而控制咀嚼力度，上位机控制第二电机进而控制转速。为了更真实模拟口腔环境，本设计充分考虑并融合了咀嚼过程中会出现的磨料、挤压、揉捏等功能。在完成咀嚼动作后，系统会判定是否达到咀嚼效果，如果未达到咀嚼效果，物料将继续在咀嚼位置中完成咀嚼效果。如果达到咀嚼效果，则落料，系统停止。

如图9所示为仿生咀嚼具体步骤，A上牙与下牙接触时，下牙向左横移。B上牙与下牙接触时，下牙向右横移。在咀嚼过程中，压力传感器辅助判定是否连续运转，如果连续运转，系统会实现周向往复运动;如果未连续运转且未出现压力传感器过载10s以上的情况，则可能装置中间某一部件损坏，系统提示灯闪烁。如果未连续运转出现压力传感器过载10s以上的情况，电机控制转轴回转5-15°后，继续向前转动。同时，如果未达到落料尺寸，上下牙会继续咀嚼，运动方式按照A→B→A往复。

将仿生反刍动物咀嚼应用于动物饲养中的意义在于模拟反刍动物的消化过程，提供更好的饲料预处理。通过组合生物与机械预处理的方式，食物被更彻底地细分和混合，增加了饲料的可消化性。这有助于提高饲料的营养价值的利用率，减少饲料的浪费。此外，仿生反刍动物咀嚼还可以改善动物的饲养和健康状况。由于饲料更容易被消化吸收，动物的营养摄取会得到提高。这可以促进动物的生长和发育，增强免疫力，并减少消化问题和营养不良的发生。通过研究咀嚼仿生也能进一步研究动物的消化机理，探索最适宜牛类进而对农业生产和可持续发展提供有益的解决方案。

如图10所示，本发明的仿生模本是源于反刍动物牙齿机构和咀嚼动作，将饲料进行研磨细化和筛分，然后将未咀嚼细的饲料再次停留在上方，通过反复研磨再细化。同时，引入水平向滑动机制，使仿生牙齿能够在水平方向上相对滑动。实现了全方位咀嚼功能仿生，包含进料，唾液分泌，牙齿咀嚼，饲料粗细筛分等一系列操作，有助于模拟自然牙齿在水平运动时对食物的处理。从而提高仿真系统的生理相似度，使其更为逼真和全面。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种反刍动物仿生咀嚼装置，其特征在于，包括:进料模块、湿润模块、咀嚼模块；所述 咀嚼模块包括一组或多组上牙，和一组或多组下牙；所述上牙交错安装在转轴上,呈360 度等 角度分布；所述下牙为可左右横移的压板,每个压板侧面上设置有滑槽,通过滑槽实现所述下牙 左右横向磨擦功能；所述上牙侧边设置了滑珠,所述下牙整体上呈三角形，且其表面设置有摩 擦面，其侧边设置了凹进去的滑槽,上牙滚珠与下牙滑槽第一接触点在下牙三角顶点,随着上牙 的转动,上牙相对于下牙呈前后周向转动；滚珠会对下方滑槽产生侧向力,侧向力使得下牙呈左 右横向运动；上牙和下牙通过滑珠与滑槽配合运动，产生横向摩擦，实现下牙连续左右横向移动。

2.根据权利要求 1 所述的装置，其特征在于，所述进料模块包括进料仓，进料挡板，进料 带，进料带轮和传感器；所述进料挡板设置在所述进料仓的下方，进料带轮上安装设置有进 料带，所述传感器设置在料仓上。

3.根据权利要求 1 所述的装置，其特征在于，所述湿润模块包括唾液仓，喷淋口，压力泵， 雾化装置；所述唾液仓用于存放模拟唾液，喷淋口用于仿生唾液分泌，雾化装置用于模拟口 腔湿润环境。

4.根据权利要求 1 所述的装置，其特征在于，所述咀嚼模块还包括压力传感器，扫料组件， 第二电机。

5.根据权利要求 1 所述的装置，其特征在于，所述上牙为 4-8 排。

6.根据权利要求 1 所述的装置，其特征在于，所述下牙为 3 排。

7.根据权利要求 1 所述的装置，其特征在于，所述上牙、下牙均包括多个牙齿单元，各牙 齿单元可拆卸，牙齿单元间隙可调。

8.根据权利要求 1 所述的装置，其特征在于，还包括落料模块，所述落料模块包括筛网， 落料口，所述筛网设置在下牙下方，筛网将通过咀嚼得到合适尺寸的物料落下，并经所述落 料口实现收集。

9.用于权利要求 1-8 任一项所述装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一，驱动口腔雾化装置； 步骤二，第一电机转动，带动进料带转动，进料带逐步湿润； 步骤三，若传感器未检测到进料，则进行提示；若检测到物料则到步骤四； 步骤四，唾液喷淋装置开始分泌，淋湿下方物料，并向咀嚼模块输送； 步骤五，物料进入咀嚼模块，在上下牙的相互运动下受到揉搓挤压，上下牙配合间隙控制咀嚼力度，电机转动可控制咀嚼速度； 步骤六，按照设定参数完成咀嚼动作后，落料模块落料，转盘停止转动，判定如果未达到咀 嚼效果，将继续重复仿生咀嚼。