凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，包括凸輪、分別鉸支在機(jī)架上的兩根揉搓杠桿、設(shè)于揉搓杠桿上的導(dǎo)向件，其中在凸輪的軸側(cè)端部上開設(shè)封閉狀的凸輪槽，將導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于凸輪槽中。當(dāng)凸輪在外部動力驅(qū)動下繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)向件便可帶動揉搓杠桿繞其在機(jī)架上的鉸支點擺動，使得揉搓杠桿的擺動輸出端輸出類似于人的雙手揉搓的往復(fù)擺動。在兩個揉搓杠桿的擺動輸出端上固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。該仿生機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)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)對雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)的要求。
【專利說明】凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在工業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)生活領(lǐng)域，迫切需要簡單、實用、造價低廉的雙手揉搓機(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。
[0003]然而在機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中，單純依靠機(jī)構(gòu)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(fù)合而成的運動。采用數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)模仿人手揉搓的動作，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動，至少需要兩個伺服電機(jī)，并采用兩軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)編程驅(qū)動；模仿雙手揉搓的運動，則至少需要四個伺服電機(jī)，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(fù)雜，而且造價極其高昂。如中國專利文獻(xiàn)CN 102940566 A公開的揉搓按摩器，不僅結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，而且未能給出仿生運動的軌跡；再如中國專利文獻(xiàn)CN 103252709 A公開的數(shù)控揉搓式研磨機(jī)床，則采用了 3個伺服電機(jī)，以及極其復(fù)雜的機(jī)械傳動系統(tǒng)，體積龐大，造價昂貴。從運動學(xué)的角度，目前尚未檢索到實質(zhì)性的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。從運動學(xué)的角度來看，利用凸輪機(jī)構(gòu)可以任意設(shè)置位移、速度、加速度的優(yōu)勢，可以說設(shè)計出基于凸輪機(jī)構(gòu)的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)比較理想。但目前尚未檢索到實質(zhì)性的基于凸輪機(jī)構(gòu)的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單且可方便加工的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，從而以極低的造價來滿足各類相應(yīng)產(chǎn)品對雙手揉搓機(jī)構(gòu)的需求。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的第一技術(shù)方案是:一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，設(shè)于機(jī)架上，所述雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)包括可繞軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述機(jī)架上的凸輪、可擺動地設(shè)于所述機(jī)架上的一對揉搓杠桿，所述凸輪的一軸側(cè)端部上開設(shè)有呈封閉狀的凸輪槽，所述揉搓杠桿的一端鉸接在所述機(jī)架上，所述揉搓杠桿的中部設(shè)有導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件中心固定地設(shè)于所述揉搓機(jī)構(gòu)杠桿上，所述導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于所述凸輪槽中。
[0006]本實用新型采用的第二技術(shù)方案是:一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，設(shè)于機(jī)架上，所述雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)包括可繞軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述機(jī)架上的凸輪、可擺動地設(shè)于所述機(jī)架上的一對揉搓杠桿，所述凸輪的一軸側(cè)端部上開設(shè)有呈封閉狀的凸輪槽，所述揉搓杠桿的中部鉸接在所述機(jī)架上，所述揉搓杠桿的一端設(shè)有導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件中心固定地設(shè)于所述揉搓機(jī)構(gòu)杠桿上，所述導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于所述凸輪槽中。
[0007]上述兩種技術(shù)方案中，優(yōu)選地，兩個所述揉搓杠桿上的兩個所述導(dǎo)向件分別位于所述凸輪的軸心線的兩側(cè)。[0008]上述兩種技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述凸輪槽呈橢圓環(huán)狀。
[0009]上述兩種技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述導(dǎo)向件為圓柱端頭、球頭端頭、圓柱滾子、球面滾子中的一種。
[0010]由于上述技術(shù)方案的運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:本實用新型的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其中僅利用非常簡單的凸輪一揉搓杠桿一導(dǎo)向件，在外部動力驅(qū)動凸輪繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)時便可使得揉搓杠桿往復(fù)擺動，從而使得揉搓杠桿的擺動輸出端輸出類似雙手揉搓的平面運動，在兩個揉搓杠桿的擺動輸出端上固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。該仿生機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)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)對雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)的要求。這與現(xiàn)有的那些結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、造價極其高昂的仿生裝置形成了非常鮮明的對照。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1為本實用新型的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]附圖2為本實用新型的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]其中:1、凸輪；2、凸輪槽；3、揉搓杠桿；4、導(dǎo)向件。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體的實施例來對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0015]實施例1:
[0016]參見圖1所示的凸輪杠桿式雙手揉搓機(jī)構(gòu)，包括凸輪I和兩個揉搓杠桿3，凸輪I可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在機(jī)架上，凸輪I的其中一軸側(cè)端部上開設(shè)有凸輪槽2，該凸輪槽2繞凸輪I的軸心線環(huán)設(shè)呈封閉狀，凸輪槽2沿凸輪的徑向方向上至少有一段與凸輪I軸心線之間的距離為非恒定值，此處該凸輪槽2設(shè)置為橢圓環(huán)狀，這樣凸輪槽2沿凸輪I的徑向方向與凸輪I的軸心線之間的距離沿凸輪槽2的周向可不斷變化。
[0017]兩根揉搓杠桿3的上端分別鉸接在機(jī)架上，每根揉搓杠桿3的中部均設(shè)有導(dǎo)向件4，導(dǎo)向件4中心固定地設(shè)置在揉搓杠桿3上，使得導(dǎo)向件4與揉搓杠桿3在機(jī)架上的鉸支點之間的距離恒定。導(dǎo)向件4間隙配合地設(shè)于凸輪槽2中而使得導(dǎo)向件4可沿凸輪槽2的延伸方向滑動或滾動，兩個揉搓杠桿3上兩導(dǎo)向件4分別位于凸輪I軸心線的兩側(cè)，這樣可保證兩揉搓杠桿3在擺動時不會產(chǎn)生干涉。
[0018]這樣，當(dāng)凸輪I在外部動力驅(qū)動下繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)時，在凸輪槽2的作用下，導(dǎo)向件4沿凸輪槽2的延伸方向運動，由于凸輪槽2與凸輪I軸心線之間的徑向距離在不斷變化，導(dǎo)向件4帶動揉搓杠桿3繞其上端的鉸支中心擺動，揉搓杠桿3的下端則輸出類似于人的雙手揉搓的往復(fù)擺動。在兩個揉搓杠桿3的下端固定上不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。
[0019]實施例2:
[0020]參見圖2所示的凸輪杠桿式雙手揉搓機(jī)構(gòu)，該實施例中與實施例1的區(qū)別在于揉搓杠桿3的設(shè)置方式以及凸輪槽2的形狀。本實施例中，揉搓杠桿3的中部鉸接在機(jī)架上，導(dǎo)向件4設(shè)置在揉搓杠桿3的上端并間隙配合地設(shè)于凸輪槽2中，其下端作為擺動的輸出端。當(dāng)凸輪I在外部動力驅(qū)動下繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)時，在凸輪槽2的作用下，導(dǎo)向件4沿凸輪槽2的延伸方向運動，導(dǎo)向件4帶動揉搓杠桿3繞其中部的鉸支中心擺動，揉搓杠桿3的下端即可輸出類似于人的雙手揉搓的往復(fù)擺動。
[0021]上述兩實施例中，凸輪I上凸輪槽2的曲線可以根據(jù)需要而設(shè)計，從而使得揉搓杠桿3下端輸出的角位移、速度及加速度等滿足設(shè)計要求，使得雙手揉搓機(jī)構(gòu)適用于不同的揉搓對象。
[0022]此外，根據(jù)負(fù)載以及使用壽命等不同需求，導(dǎo)向件4可設(shè)置為圓柱端頭、球頭端頭、圓柱滾子、球面滾子中的一種，當(dāng)導(dǎo)向件4為圓柱端頭或球頭端頭時，其結(jié)構(gòu)較為簡單，但由于該導(dǎo)向件4與凸輪槽2之間在相對滑動時為滑動摩擦，其使用壽命較短；采用圓柱滾子或球面滾子作為導(dǎo)向件4，導(dǎo)向件4在凸輪槽2中可相對凸輪槽2滾動，兩者之間為滾動摩擦，因而可顯著地提高其使用壽命。
[0023]綜上，本實用新型的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，包括凸輪1、分別鉸支在機(jī)架上的兩根揉搓杠桿3、設(shè)于揉搓杠桿3上的導(dǎo)向件4，其中在凸輪I的軸側(cè)端部上開設(shè)封閉狀的凸輪槽2并使得凸輪槽2沿凸輪I的徑向方向與凸輪I軸心線之間的距離為非恒定值，將導(dǎo)向件4間隙配合地設(shè)于凸輪槽2中。當(dāng)凸輪I在外部動力驅(qū)動下繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)向件4便可帶動揉搓杠桿3繞其在機(jī)架上的鉸支點擺動，使得揉搓杠桿3的擺動輸出端輸出類似雙手揉搓的往復(fù)擺動。在兩個揉搓杠桿3的擺動輸出端上固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。
[0024]如何以較少或更少的運動構(gòu)件來創(chuàng)新設(shè)計出模仿雙手揉搓的機(jī)構(gòu)，始終是機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域的一個技術(shù)難題。因為作為一個機(jī)構(gòu)來說，運動構(gòu)件少不僅意味著結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，更重要的是意味著工作可靠性高。本實用新型的雙手揉搓機(jī)構(gòu)中，其中僅利用非常簡單的凸輪I一揉搓杠桿3—導(dǎo)向件4，針對同一側(cè)的擺動輸出，僅包含凸輪I和揉搓杠桿3這兩個實質(zhì)性的運動構(gòu)件，這樣便實現(xiàn)了復(fù)雜的模仿雙手揉搓的平面運動，這對于傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)學(xué)也是一種貢獻(xiàn)。
[0025]本實用新型的雙手揉搓機(jī)構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面的突出優(yōu)勢在于，其結(jié)構(gòu)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)對雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)的要求。這與現(xiàn)有的那些結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、造價極其高昂的仿生裝置形成了非常鮮明的對照。
[0026]上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，設(shè)于機(jī)架上，其特征在于:所述雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)包括可繞軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述機(jī)架上的凸輪、可擺動地設(shè)于所述機(jī)架上的一對揉搓杠桿，所述凸輪的一軸側(cè)端部上開設(shè)有呈封閉狀的凸輪槽，所述揉搓杠桿的一端鉸接在所述機(jī)架上，所述揉搓杠桿的中部設(shè)有導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件中心固定地設(shè)于所述揉搓機(jī)構(gòu)杠桿上，所述導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于所述凸輪槽中。
2.一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，設(shè)于機(jī)架上，其特征在于:所述雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)包括可繞軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述機(jī)架上的凸輪、可擺動地設(shè)于所述機(jī)架上的一對揉搓杠桿，所述凸輪的一軸側(cè)端部上開設(shè)有呈封閉狀的凸輪槽，所述揉搓杠桿的中部鉸接在所述機(jī)架上，所述揉搓杠桿的一端設(shè)有導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件中心固定地設(shè)于所述揉搓機(jī)構(gòu)杠桿上，所述導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于所述凸輪槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:兩個所述揉搓杠桿上的兩個所述導(dǎo)向件分別位于所述凸輪的軸心線的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述凸輪槽呈捕圓環(huán)狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)向件為圓柱端頭、球頭端頭、圓柱滾子、球面滾子中的一種。
【文檔編號】F16H57/02GK203703041SQ201420043601
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】竇云霞, 王傳洋 申請人:蘇州大學(xué)