Indice
Introduzione ...IV
1 La masticazione umana ... 1
1.1 Movimenti della mandibola umana ... 1
1.2 Il controllo nervoso della masticazione ... 6
1.2.1 Controllo della muscolatura mandibolare e recettori della masticazione ... 7
1.2.2 Riflessi del sistema mandibolare ... 10
1.2.3 Basi neurali del controllo del ciclo di masticazione ... 11
2 Il sistema di masticazione artificiale ... 5
2.1 Componenti del sistema... 5
2.2 Movimenti eseguiti dal sistema ... 20
3 Strain gage: principi di funzionamento e modalità di acquisizione dei segnali .. 22
3.1 Che cos’è lo strain... 22
3.2 Principi di funzionamento degli strain gage ... 24
3.3 Misure di deformazione con strain gage... 27
3.4 Controllo del rumore in misure di deformazione... 30
3.4.1 Disturbi dovuti alla modalità di installazione dello strain gage e all’interfacciamento elettrico ... 31
3.4.2 Disturbi dovuti a campi elettromagnetici esterni ... 32
4 Architettura e componenti della scheda di acquisizione e controllo ... 34
4.1 Diagramma a blocchi del circuito realizzato ... 34
4.2 Descrizione dello schema elettrico ... 36
4.2.1 Front-end e primo stadio di guadagno ... 37
4.2.2 Multiplexing... 39
Indice II
4.2.3 Filtraggio... 40
4.2.4 Secondo stadio di guadagno ... 45
4.2.5 Interfaccia USB... 47
4.2.6 Controllo del pistone... 48
4.2.7 Alimentazione ... 49
4.3 Il microcontrollore PIC16F877A... 51
4.3.1 Architettura ... 51
4.3.2 Organizzazione della memoria ... 53
4.3.3 Le porte di I/O... 56
4.3.4 Il convertitore A/D... 57
4.4 Altri componenti integrati... 59
4.4.1 L’amplificatore da strumentazione AD620 ... 59
4.4.2 Il multiplexer analogico ADG608 ... 61
4.4.3 Gli amplificatori operazionali LM358 e AD822 ... 63
4.4.4 I potenziometri digitali AD8400/8402/8403... 64
4.4.5 Il PDIUSBD12 ... 67
5 Gestione della comunicazione tra scheda di acquisizione e sistema di elaborazione... 72
5.1 Il protocollo USB... 72
5.1.1 Architettura generale di un sistema USB... 73
5.1.2 Formati di trasferimento dei dati ... 75
5.1.3 La classe HID... 79
5.2 Firmware del microcontrollore per la gestione del sistema e della comunicazione con il PC... 81
5.2.1 Flusso del firmware ... 81
5.2.2 Trasferimenti sull’EP0 ... 83
5.2.3 Trasferimenti sull’EP1 ... 84
5.3 Interfaccia di comunicazione sul lato PC ... 86
6 Struttura del neurocontrollore e gestione del sistema con ARI... 91
6.1 Reti neurali artificiali ... 91
Indice III
6.1.1 Tipologie di reti neurali ... 92
6.1.2 Modelli di neurone e apprendimento ... 93
6.1.3 Mappe di Kohonen... 96
6.2 L’ambiente ARI ... 99
Conclusioni e sviluppi futuri... 107
Appendice A ... 110
Appendice B... 111
Appendice C ... 166
Appendice D ... 176
Bibliografia ... 178
