一種電動雙手揉搓仿生裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動雙手揉搓仿生裝置，其中僅利用非常簡單的絲杠、螺母、雙面齒條、齒輪、連桿、中心鉸接在機架上的圓柱體或滑座，便實現(xiàn)了復雜的模仿雙手揉搓的平面運動，在連桿的下端固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的電動雙手揉搓仿生裝置。該仿生裝置結構極為簡單，造價特別低廉，工作可靠性高，能夠滿足不同行業(yè)對于揉搓仿生裝置的需求。這與現(xiàn)有的那些結構龐大復雜、造價極其高昂的仿生裝置形成了非常鮮明的對照，可廣泛地推廣使用。
【專利說明】—種電動雙手揉搓仿生裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種電動雙手揉搓仿生裝置。
【背景技術】
[0002]目前在工業(yè)、醫(yī)療、農業(yè)等生產生活領域，迫切需要簡單、實用、造價低廉的雙手揉搓機構。例如，工業(yè)生產中粉狀與塊狀物料揉搓攪拌、醫(yī)療器械中的雙手按摩、農業(yè)生產中的揉搓茶葉(主要是碧螺春)、食品生產中的揉面等等。
[0003]然而在機構創(chuàng)新設計中，單純依靠機構自身的運動，來實現(xiàn)模仿人手揉搓的動作，是極其困難的。因為人手揉搓的動作，是一個直線運動與擺動復合而成的運動。采用數(shù)控技術實現(xiàn)模仿人手揉搓的動作，是最容易想到的技術方案。但是，采用數(shù)控技術模仿一只手揉搓的運動，至少需要兩個伺服電機，并采用兩軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)編程驅動；模仿雙手揉搓的運動，則至少需要四個伺服電機，并通過多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)控制來實現(xiàn)。這不僅造成整個裝置極其龐大復雜，而且造價極其高昂。如中國專利文獻CN 102940566 A公開的揉搓按摩器，不僅結構極其復雜，而且未能給出仿生運動的軌跡；再如中國專利文獻CN 103252709 A公開的數(shù)控揉搓式研磨機床，則采用了 3個伺服電機，以及極其復雜的機械傳動系統(tǒng)，體積龐大，造價昂貴。從運動學的角度，目前尚未檢索到實質性的雙手揉搓仿生裝置。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種簡單實用的電動雙手揉搓仿生裝置，從而以極低的造價來滿足各類相應產品對雙手揉搓仿生裝置的需求。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]第一技術方案:
[0007]—種電動雙手揉搓仿生裝置，包括機架、設于所述機架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉動地設于所述機架上的齒輪、一端通過銷軸轉動地設于所述齒輪上的連桿、鉸接在所述機架上的圓柱體，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地設于所述機架上，所述圓柱體上開設有沿徑向貫穿的通孔，所述連桿間隙配合地穿設在所述通孔中，所述仿生裝置還包括設于所述機架上的電機、固定連接在所述電機輸出軸上的絲杠、配合地設于所述絲杠上的螺母，所述螺母上固定有雙面齒條，所述雙面齒條的長度延伸方向與所述絲杠的軸心線相平行，所述雙面齒條的兩側分別設有多個可與所述齒輪相嚙合的齒，兩組所述揉搓組件分別設于所述雙面齒條的兩側，且兩組所述揉搓組件上兩個所述齒輪分別與所述雙面齒條相嚙合設置。
[0008]在該技術方案中，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。
[0009]在該技術方案中，優(yōu)選地，所述齒輪上設有銷孔，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，其另一端轉動地穿設在所述銷孔中。
[0010]在該技術方案中，優(yōu)選地，所述通孔為圓柱形孔，對應地，所述連桿上與所述通孔配合的周向表面為圓柱面。
[0011]第二技術方案:
[0012]一種電動雙手揉搓仿生裝置，包括機架、設于所述機架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉動地設于所述機架上的齒輪、一端通過銷軸轉動地設于所述齒輪上的連桿、中心鉸接在所述機架上的滑座，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，所述滑座上開設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在所述通孔中，所述仿生裝置還包括設于所述機架上的電機、固定連接在所述電機輸出軸上的絲杠、配合地設于所述絲杠上的螺母，所述螺母上固定有雙面齒條，所述雙面齒條的長度延伸方向與所述絲杠的軸心線相平行，所述雙面齒條的兩側分別設有多個可與所述齒輪相嚙合的齒，兩組所述揉搓組件分別設于所述雙面齒條的兩側，且兩組所述揉搓組件上兩個所述齒輪分別與所述雙面齒條相嚙合設置。
[0013]在該技術方案中，優(yōu)選地，所述滑座的兩軸向端部連接在所述機架上呈簡支梁結構。
[0014]在該技術方案中，優(yōu)選地，所述通孔為圓柱形孔，對應地，所述連桿上與所述通孔配合的周向表面為圓柱面。
[0015]在該技術方案中，優(yōu)選地，所述齒輪上設有銷孔，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，其另一端轉動地穿設在所述銷孔中。
[0016]由于上述技術方案的運用，本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點:本實用新型的一種電動雙手揉搓仿生裝置，其中僅利用非常簡單的絲杠、螺母、雙面齒條、齒輪、連桿、中心鉸接在機架上的圓柱體或滑座，便實現(xiàn)了復雜的模仿雙手揉搓的平面運動，在連桿的下端固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的電動雙手揉搓仿生裝置。該仿生裝置結構極為簡單，造價特別低廉，工作可靠性高，能夠滿足不同行業(yè)對于揉搓仿生裝置的需求。這與現(xiàn)有的那些結構龐大復雜、造價極其高昂的仿生裝置形成了非常鮮明的對照，可廣泛地推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖1為本實用新型的實施例1的結構示意圖；
[0018]附圖2為本實用新型的實施例2的結構示意圖；
[0019]附圖3為附圖2中A-A向剖視結構示意圖。
[0020]其中:10、10’ 一揉搓組件；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；6—電機；7—絲杠；8—螺母；9一雙面齒條。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體的實施例來對本實用新型的技術方案作進一步的闡述。
[0022]實施例1
[0023]參見圖1所示的一種電動雙手揉搓仿生裝置，包括機架(圖中未示出)、設于機架上的兩組揉搓組件10、10’。
[0024]揉搓組件10包括可繞軸心線轉動地設于機架上的齒輪1、通過銷軸3轉動地設于齒輪I上的連桿2、鉸接在機架上且可繞自身軸心線旋轉的圓柱體4。齒輪I上開設有一偏心的銷孔，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，其另一端可轉動地穿設在上述銷孔中。
[0025]圓柱體4的軸心線與齒輪I的軸心線相互平行，圓柱體4上開設有沿徑向貫穿的通孔，連桿2間隙配合地穿設在上述通孔中，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，當外部驅動力驅動齒輪I旋轉時，連桿2在銷軸3的作用下相對于圓柱體4的固定鉸支中心既做直線滑移運動又做擺動，圓柱體4則只做擺動動作，因此，在連桿2的下端就能夠產生類似于人手揉搓的仿生運動，其運動軌跡如圖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，對應地，連桿2的周向表面呈圓柱面，至少為連桿2上穿設在上述通孔中與上述通孔相配合的周向表面為圓柱面。
[0026]揉搓組件10’的設置與揉搓組件10的設置相類似，包括可繞軸心線轉動地設于機架上的齒輪I’、通過銷軸3’轉動地設于齒輪上的連桿2’，以及鉸接在機架上且可繞自身軸心線旋轉的圓柱體4’，連桿2’間隙配合地穿設在圓柱體4’上的徑向貫穿的通孔中，當齒輪I’在外部驅動力的作用下轉動時，連桿2’在銷軸3’的作用下相對于圓柱體4’的鉸支中心既做直線滑移運動又做擺動，圓柱體4’只做擺動動作，連桿2’的下端也能夠產生類似于人手揉搓的仿生運動。
[0027]參見圖1所示，該仿生裝置還包括設于機架上的電機6、固定連接在電機6輸出軸上的絲杠7、配合地設置在絲杠7上的螺母8，螺母8上固定地設有雙面齒條9，雙面齒條9的長度延伸方向與絲杠7的軸心線相平行，雙面齒條9的兩側分別設有可與齒輪1、1’相嚙合的齒，揉搓組件10和揉搓組件10’分別設于雙面齒條9的兩側，且齒輪1、齒輪I’分別與雙面齒條9相嚙合。這樣電機6工作時，電機6的輸出軸帶動絲杠7旋轉，螺母8相對絲杠7沿軸向移動，這樣便帶動雙面齒條9沿長度方向移動，從而帶動齒輪1、1’的旋轉而使得連桿2、2’的下端分別產生類似人手揉搓的仿生動作。通過在連桿2、2’的下端固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的電動雙手揉搓仿生裝置。
[0028]設置時可根據(jù)需要調整銷軸3在齒輪I上的位置或銷軸3’在齒輪I’上的位置，從而實現(xiàn)雙手對稱仿生揉搓動作(如圖1)，或者實現(xiàn)雙手不對稱仿生揉搓動作。
[0029]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，則可改變相應連桿2或2’下端揉搓動作的運動曲線。
[0030]如果改變圓柱體4、4’的鉸接中心在機架上的位置，則可同時改變連桿2、2’下端的揉搓位置與揉搓動作的運動曲線。
[0031]若通過控制開關使得電機6的輸出軸反向旋轉，便能夠改變齒輪1、1’的旋轉方向，這樣可對連桿2、2’下端的揉搓方向在由內至外與由外至內之間進行切換。
[0032]實施例2
[0033]參見圖2所示的一種電動雙手揉搓仿生裝置，該仿生裝置與實施例1的區(qū)別主要在于提供連桿2、2’導向的部件的設置。在本實施例中，提供連桿2、2’導向的部件為中心鉸接在機架上的滑座5、5’，滑座5、5’兩軸向端部在機架上的鉸接點的連線平行于齒輪1、I’的軸心線?；?、5’上分別開設有供連桿2、2’穿入的通孔，連桿2、2’分別間隙配合地穿設在滑座5、5’上的通孔中，連桿2、2’與滑座5、5’形成平面低副，當雙面齒條9沿長度方向移動而驅動齒輪1、齒輪I’旋轉時，連桿2、2’分別在銷軸3、3’的作用下相對于滑座5、5’既做直線滑移運動又做擺動，滑座5、5’則只做擺動運動，這樣連桿2、2’的下端就能夠產生類似雙手揉搓的仿生運動。
[0034]在本實施例中，滑座5、5’的兩軸向端部連接在機架上呈簡支梁結構，如圖3中的A-A剖面圖所示，這樣設置相對于懸臂梁而言具有較好的剛性，而相對于外伸梁其結構更為簡單。
[0035]綜上，如何以較少或最少的運動構件，來創(chuàng)新設計出模仿雙手揉搓的機構，始終是機構學領域的一個技術難題，因為作為一個機構來說，運動構件少不僅意味著結構簡單和制造成本低，更重要的是意味著工作可靠性高。在實施例1和實施例2的兩種技術方案中，對于單側的揉搓動作中，從運動學意義上來說只有5個實質性運動構件，即絲杠7、螺母8-雙面齒條9組合體、齒輪I 0-)、連桿2 (2’)、中心鉸接在機架上的圓柱體4 (4’)或滑座 5 (5，)。
[0036]本實用新型的創(chuàng)新點即在于，僅利用較少的機械構件便實現(xiàn)了復雜的模仿雙手揉搓的平面運動，在連桿2、2’的下端固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的電動雙手揉搓仿生裝置。該仿生裝置結構極為簡單，造價特別低廉，工作可靠性高，能夠滿足不同行業(yè)對于揉搓仿生裝置的需求。這與現(xiàn)有的那些結構龐大復雜、造價極其高昂的仿生裝置形成了非常鮮明的對照，可廣泛地推廣使用。
[0037]上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種電動雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:包括機架、設于所述機架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉動地設于所述機架上的齒輪、一端通過銷軸轉動地設于所述齒輪上的連桿、鉸接在所述機架上的圓柱體，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地設于所述機架上，所述圓柱體上開設有沿徑向貫穿的通孔，所述連桿間隙配合地穿設在所述通孔中，所述仿生裝置還包括設于所述機架上的電機、固定連接在所述電機輸出軸上的絲杠、配合地設于所述絲杠上的螺母，所述螺母上固定有雙面齒條，所述雙面齒條的長度延伸方向與所述絲杠的軸心線相平行，所述雙面齒條的兩側分別設有多個可與所述齒輪相嚙合的齒，兩組所述揉搓組件分別設于所述雙面齒條的兩側，且兩組所述揉搓組件上兩個所述齒輪分別與所述雙面齒條相嚙合設置。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種電動雙手揉搓仿生裝置，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)權利要求1所述的一種電動雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:所述齒輪上設有銷孔，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，其另一端轉動地穿設在所述銷孔中。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種電動雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:所述通孔為圓柱形孔，對應地，所述連桿上與所述通孔配合的周向表面為圓柱面。
5.一種電動雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:包括機架、設于所述機架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉動地設于所述機架上的齒輪、一端通過銷軸轉動地設于所述齒輪上的連桿、中心鉸接在所述機架上的滑座，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，所述滑座上開設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在所述通孔中，所述仿生裝置還包括設于所述機架上的電機、固定連接在所述電機輸出軸上的絲杠、配合地設于所述絲杠上的螺母，所述螺母上固定有雙面齒條，所述雙面齒條的長度延伸方向與所述絲杠的軸心線相平行，所述雙面齒條的兩側分別設有多個可與所述齒輪相嚙合的齒，兩組所述揉搓組件分別設于所述雙面齒條的兩偵牝且兩組所述揉搓組件上兩個所述齒輪分別與所述雙面齒條相嚙合設置。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種電動雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:所述滑座的兩軸向端部連接在所述機架上呈簡支梁結構。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種電動雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:所述通孔為圓柱形孔，對應地，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)權利要求5所述的一種電動雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:所述齒輪上設有銷孔，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，其另一端轉動地穿設在所述銷孔中。
【文檔編號】F16H37/12GK203548774SQ201320647270
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權日:2013年10月18日
【發(fā)明者】王傳洋, 竇云霞, 鐘康民 申請人:蘇州大學