雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其中僅利用簡(jiǎn)單的齒輪、連桿、中心鉸接在機(jī)架上的圓柱體或滑座，便實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的模仿人雙手揉搓的平面運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，造價(jià)特別低廉，工作可靠性高，能夠滿足不同行業(yè)對(duì)于揉搓仿生機(jī)構(gòu)的需求。這與現(xiàn)有的那些結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、造價(jià)極其高昂的仿生裝置形成了非常鮮明的對(duì)照，能夠以極低的造價(jià)來(lái)滿足各類相應(yīng)產(chǎn)品對(duì)雙手揉搓機(jī)構(gòu)的需求，可廣泛地推廣使用。
【專利說(shuō)明】雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]目前在工業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)生活領(lǐng)域，迫切需要簡(jiǎn)單、實(shí)用、造價(jià)低廉的雙手揉搓機(jī)構(gòu)。例如，工業(yè)生產(chǎn)中粉狀與塊狀物料揉搓攪拌、醫(yī)療器械中的雙手按摩、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的揉搓茶葉(主要是碧螺春)、食品生產(chǎn)中的揉面等等。
[0005]然而在機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，單純依靠機(jī)構(gòu)自身的運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)模仿人手揉搓的動(dòng)作，是極其困難的。因?yàn)槿耸秩啻甑膭?dòng)作，是一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)與擺動(dòng)復(fù)合而成的運(yùn)動(dòng)。采用數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)模仿人手揉搓的動(dòng)作，是最容易想到的技術(shù)方案。但是，采用數(shù)控技術(shù)模仿一只手揉搓的運(yùn)動(dòng)，至少需要兩個(gè)伺服電機(jī)，并采用兩軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)編程驅(qū)動(dòng)；模仿雙手揉搓的運(yùn)動(dòng)，則至少需要四個(gè)伺服電機(jī)，并通過(guò)多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。這不僅造成整個(gè)裝置極其龐大復(fù)雜，而且造價(jià)極其高昂。如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN 102940566 A公開(kāi)的揉搓按摩器，不僅結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，而且未能給出仿生運(yùn)動(dòng)的軌跡；再如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN 103252709 A公開(kāi)的數(shù)控揉搓式研磨機(jī)床，則采用了 3個(gè)伺服電機(jī)，以及極其復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，體積龐大，造價(jià)昂貴。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度，目前尚未檢索到實(shí)質(zhì)性的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)單實(shí)用的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，從而以極低的造價(jià)來(lái)滿足各類相應(yīng)產(chǎn)品對(duì)雙手揉搓機(jī)構(gòu)的需求。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
第一技術(shù)方案:
一種雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、設(shè)于所述機(jī)架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的齒輪、一端通過(guò)銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述齒輪上的連桿、鉸接在所述機(jī)架上的圓柱體，所述銷軸的軸心線偏離所述齒輪的軸心線且與所述齒輪的軸心線相平行，所述圓柱體可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述機(jī)架上，所述圓柱體上開(kāi)設(shè)有沿徑向貫穿的通孔，所述連桿間隙配合地穿設(shè)在所述通孔中，兩組所述揉搓組件中，兩個(gè)所述齒輪相互嚙合地設(shè)于所述機(jī)架上。
[0009]在該技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述圓柱體的軸心線與所述齒輪的軸心線相互平行。
[0010]在該技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述齒輪上設(shè)有銷孔，所述銷孔的中心線與所述齒輪的軸心線相偏離，所述銷軸的一端連接在所述連桿上，其另一端轉(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在所述銷孔中。[0011 ] 在該技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述通孔為圓柱形孔，對(duì)應(yīng)地，所述連桿上與所述通孔配合的周向表面為圓柱面。
[0012]第二技術(shù)方案:
一種雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、設(shè)于所述機(jī)架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的齒輪、一端通過(guò)銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述齒輪上的連桿、中心鉸接在所述機(jī)架上的滑座，所述銷軸的軸心線偏離所述齒輪的軸心線且與所述齒輪的軸心線相平行，所述滑座上開(kāi)設(shè)有可供所述連桿沿軸向穿入的通孔，所述連桿間隙配合地穿設(shè)在所述通孔中，兩組所述揉搓組件中，兩個(gè)所述齒輪相互嚙合地設(shè)于所述機(jī)架上。
[0013]在該技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述滑座的兩軸向端部連接在所述機(jī)架上呈簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。
[0014]在該技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述通孔為圓柱形孔，對(duì)應(yīng)地，所述連桿上與所述通孔配合的周向表面為圓柱面。
[0015]在該技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述齒輪上設(shè)有銷孔，所述銷孔的中心線與所述齒輪的軸心線相偏離，所述銷軸的一端連接在所述連桿上，其另一端轉(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在所述銷孔中。
[0016]由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其中僅利用簡(jiǎn)單的齒輪、連桿、中心鉸接在機(jī)架上的圓柱體或滑座，便實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的模仿人雙手揉搓的平面運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，造價(jià)特別低廉，工作可靠性高，能夠滿足不同行業(yè)對(duì)于揉搓仿生機(jī)構(gòu)的需求。這與現(xiàn)有的那些結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、造價(jià)極其高昂的仿生裝置形成了非常鮮明的對(duì)照，能夠以極低的造價(jià)來(lái)滿足各類相應(yīng)產(chǎn)品對(duì)雙手揉搓機(jī)構(gòu)的需求，可廣泛地推廣使用。
[0017]
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]附圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為附圖2中A-A剖視示意圖。
[0019]其中:10、10’ 一揉接組件；1、1’ 一齒輪；2、2’ 一連桿；3、3’ 一銷軸；4、4’ 一圓柱體；5、5’ 一滑座。
[0020]
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0022]實(shí)施例1
參見(jiàn)圖1所示的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(圖中未示出)、設(shè)于機(jī)架上的兩組揉搓組件 10、10，。
[0023]揉搓組件10包括可繞軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于機(jī)架上的齒輪1、通過(guò)銷軸3轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于齒輪I上的連桿2、鉸接在機(jī)架上且可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)的圓柱體4。齒輪I上開(kāi)設(shè)有一偏心的銷孔，該銷孔的中心線平行于齒輪I的軸心線，銷軸3的一端連接在連桿2的上部，其另一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在上述銷孔中。
[0024]圓柱體4的軸心線與齒輪I的軸心線相互平行，圓柱體4上開(kāi)設(shè)有沿徑向貫穿的通孔，連桿2間隙配合地穿設(shè)在上述通孔中，且連桿2的下端露出通孔外。連桿2與圓柱體4之間形成平面低副，當(dāng)外部驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)齒輪I旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿2在銷軸3的作用下相對(duì)于圓柱體4的鉸支中心既做直線滑移運(yùn)動(dòng)又做擺動(dòng)，圓柱體4則只做擺動(dòng)動(dòng)作，因此，在連桿2的下端就能夠產(chǎn)生類似于人手揉搓的仿生運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1下端虛線所示。為便于各部件的加工，圓柱體4上的通孔為截面為圓形的圓柱形孔，對(duì)應(yīng)地，連桿2的周向表面呈圓柱面，至少為連桿2上穿設(shè)在上述通孔中與上述通孔相配合的周向表面為圓柱面。
[0025]揉搓組件10’的設(shè)置與揉搓組件10的設(shè)置相類似，包括可繞軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于機(jī)架上的齒輪I’、通過(guò)銷軸3’轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于齒輪上的連桿2’，以及鉸接在機(jī)架上且可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)的圓柱體4’，連桿2’間隙配合地穿設(shè)在圓柱體4’上的徑向貫穿的通孔中，當(dāng)齒輪I，在外部驅(qū)動(dòng)力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿2’在銷軸3’的作用下相對(duì)于圓柱體4 ‘的鉸支中心既做直線滑移運(yùn)動(dòng)又做擺動(dòng)，圓柱體4’只做擺動(dòng)動(dòng)作，連桿2’的下端也能夠產(chǎn)生類似于人手揉搓的仿生運(yùn)動(dòng)。
[0026]參見(jiàn)圖1所示，揉搓組件10上的齒輪I與揉搓組件10’上的齒輪I’相互嚙合設(shè)置，這樣通過(guò)外部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)齒輪I和齒輪I’中的一個(gè)齒輪旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)齒輪即可反向旋轉(zhuǎn)，這樣便使得揉搓組件10和揉搓組件10’同時(shí)工作而產(chǎn)生類似雙手揉搓的仿生運(yùn)動(dòng)。在連桿2、2’的下端分別固定不同功能的揉搓工具，便可形成功能不同的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。
[0027]設(shè)置時(shí)可根據(jù)需要調(diào)整銷軸3所在銷孔在齒輪I上沿圓周方向的位置，或者調(diào)整銷軸3’所在銷孔在齒輪I’上沿圓周方向的位置，從而實(shí)現(xiàn)雙手對(duì)稱仿生揉搓動(dòng)作(如圖1)，或者實(shí)現(xiàn)雙手不對(duì)稱仿生揉搓動(dòng)作。
[0028]如果改變銷軸3或銷軸3’所在銷孔分別在齒輪1、1’上的徑向位置，即改變了銷孔的偏心距離，則可改變相應(yīng)連桿2或2’下端揉搓動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)曲線。
[0029]如果改變圓柱體4、4’的鉸接中心在機(jī)架上的位置，則可同時(shí)改變連桿2、2’下端的揉搓位置與揉搓動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)曲線。
[0030]若改變齒輪1、1’中主動(dòng)齒輪的旋轉(zhuǎn)方向，就可對(duì)連桿2、2’下端的揉搓方向在由內(nèi)至外與由外至內(nèi)之間進(jìn)行切換。
[0031]實(shí)施例2
參見(jiàn)圖2所示的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，該仿生機(jī)構(gòu)與實(shí)施例1的區(qū)別主要在于提供連桿
2、2’導(dǎo)向的部件的設(shè)置。在本實(shí)施例中，提供連桿2、2’導(dǎo)向的部件為中心鉸接在機(jī)架上的滑座5、5’，即滑座5、5’兩軸端的中心位置處分別鉸接在機(jī)架上，滑座5、5’的兩軸端鉸接點(diǎn)的連線平行于齒輪1、1’的軸心線。滑座5、5’上分別開(kāi)設(shè)有供連桿2、2’穿入的通孔，連桿2、2’分別間隙配合地穿設(shè)在滑座5、5’上的通孔中，連桿2、2’與滑座5、5’形成平面低畐O，當(dāng)外部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)齒輪1、齒輪I’中的一個(gè)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿2、2’分別在銷軸3、3’的作用下相對(duì)于滑座5、5’既做直線滑移運(yùn)動(dòng)又做擺動(dòng)，滑座5、5’則只做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這樣連桿2、2’的下端就能夠產(chǎn)生類似雙手揉搓的仿生運(yùn)動(dòng)。
[0032]在本實(shí)施例中，滑座5、5’的兩軸向端部連接在機(jī)架上呈簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，如圖3中的A-A剖面圖所示，這樣設(shè)置相對(duì)于懸臂梁而言具有較好的剛性，而相對(duì)于外伸梁其結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。
[0033]綜上，如何以較少或最少的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，來(lái)創(chuàng)新設(shè)計(jì)出模仿雙手揉搓的機(jī)構(gòu)，始終是機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)技術(shù)難題，因?yàn)樽鳛橐粋€(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)構(gòu)件少不僅意味著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和制造成本低，更重要的是意味著工作可靠性高。在實(shí)施例1和實(shí)施例2的兩種技術(shù)方案中，對(duì)于單個(gè)的揉搓組件10 (10’)，從運(yùn)動(dòng)學(xué)意義上來(lái)說(shuō)只有3個(gè)實(shí)質(zhì)性運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，即齒輪I0-)、連桿2 (2’)、中心鉸接在機(jī)架上的圓柱體4 (4’)或滑座5 (5’)。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)即在于以較少的機(jī)械構(gòu)件便實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的模仿人雙手揉搓的平面運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，造價(jià)特別低廉，工作可靠性高，能夠滿足不同行業(yè)對(duì)于揉搓仿生機(jī)構(gòu)的需求，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)學(xué)也是一種貢獻(xiàn)。這與現(xiàn)有的那些結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、造價(jià)極其高昂的仿生裝置形成了非常鮮明的對(duì)照，能夠以極低的造價(jià)來(lái)滿足各類相應(yīng)產(chǎn)品對(duì)雙手揉搓機(jī)構(gòu)的需求，可廣泛地推廣使用。
[0034]上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括機(jī)架、設(shè)于所述機(jī)架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的齒輪、一端通過(guò)銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述齒輪上的連桿、鉸接在所述機(jī)架上的圓柱體，所述銷軸的軸心線偏離所述齒輪的軸心線且與所述齒輪的軸心線相平行，所述圓柱體可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述機(jī)架上，所述圓柱體上開(kāi)設(shè)有沿徑向貫穿的通孔，所述連桿間隙配合地穿設(shè)在所述通孔中，兩組所述揉搓組件中，兩個(gè)所述齒輪相互嚙合地設(shè)于所述機(jī)架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述圓柱體的軸心線與所述齒輪的軸心線相互平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述齒輪上設(shè)有銷孔，所述銷孔的中心線與所述齒輪的軸心線相偏離，所述銷軸的一端連接在所述連桿上，其另一端轉(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在所述銷孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述通孔為圓柱形孔，對(duì)應(yīng)地，所述連桿上與所述通孔配合的周向表面為圓柱面。
5.一種雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括機(jī)架、設(shè)于所述機(jī)架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的齒輪、一端通過(guò)銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述齒輪上的連桿、中心鉸接在所述機(jī)架上的滑座，所述銷軸的軸心線偏離所述齒輪的軸心線且與所述齒輪的軸心線相平行，所述滑座上開(kāi)設(shè)有可供所述連桿沿軸向穿入的通孔，所述連桿間隙配合地穿設(shè)在所述通孔中，兩組所述揉搓組件中，兩個(gè)所述齒輪相互嚙合地設(shè)于所述機(jī)架上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述滑座的兩軸向端部連接在所述機(jī)架上呈簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述通孔為圓柱形孔，對(duì)應(yīng)地，所述連桿上與所述通孔配合的周向表面為圓柱面。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述齒輪上設(shè)有銷孔，所述銷孔的中心線與所述齒輪的軸心線相偏離，所述銷軸的一端連接在所述連桿上，其另一端轉(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在所述銷孔中。
【文檔編號(hào)】F16H37/12GK103498901SQ201310493283
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】王傳洋, 竇云霞, 鐘康民 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)