雙手揉搓仿生機構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙手揉搓仿生機構，包括機架、設于機架上的兩組揉搓組件，每組揉搓組件均包括齒輪、連桿、中心鉸接在機架上的滑塊或中心固定在機架上的圓柱形外表面的導向件，所述連桿上開設有沿其長度方向延伸的滑槽，滑塊或導向件間隙配合地設于滑槽中以提供連桿導向，兩組揉搓組件上的兩個齒輪嚙合設置，當外部驅動機構驅動其中一組揉搓組件上的齒輪旋轉時，兩組揉搓組件上連桿的下端即產生類似雙手揉搓的仿生運動。該仿生機構通過較少的部件便實現了復雜的模仿人雙手揉搓的平面運動，其結構極為簡單，造價特別低廉，工作可靠性高，能夠以極低的造價來滿足各類相應產品對雙手揉搓機構的需求，具有良好的實用性。
【專利說明】雙手揉搓仿生機構
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種雙手揉搓仿生機構。
【背景技術】
[0003]在機構創新設計中，單純依靠機構自身的運動，來實現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。采用數控技術實現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，并采用兩軸聯動數控系統編程驅動；模仿雙手揉搓的運動，則至少需要四個伺服電機，并通過多軸聯動數控系統控制來實現。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，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機構。
[0004]目前在工業、醫療、農業等生產生活領域，迫切需要簡單、實用、造價低廉的雙手揉搓機構。例如，工業生產中粉狀與塊狀物料揉搓攪拌、醫療器械中的雙手按摩、農業生產中的揉搓茶葉(主要是碧螺春)、食品生產中的揉面等等。
[0005]
【發明內容】

[0006]本發明的目的是提供一種簡單實用的雙手揉搓仿生機構，從而以極低的造價來滿足各類相應產品對雙手揉搓機構的需求`。
[0007]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:
第一技術方案:
一種雙手揉搓仿生機構，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，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，所述連桿上開設有沿其長度方向延伸的滑槽，每組所述揉搓組件還包括中心鉸接在所述機架上用于提供所述連桿導向的滑塊，所述滑塊間隙配合地設于所述滑槽中，兩組所述揉搓組件中，兩個所述齒輪相互嚙合地設于所述機架上。
[0008]在該技術方案中，優選地，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。
[0009]第二技術方案:
一種雙手揉搓仿生機構，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，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，所述連桿上開設有沿其長度方向延伸的滑槽，每組所述揉搓組件還包括中心固定設置在所述機架上用于提供所述連桿導向的導向件，所述導向件間隙配合地設于所述滑槽中，所述導向件上與所述滑槽長度方向槽壁相配合的周向外表面為圓柱面，兩組所述揉搓組件中，兩個所述齒輪相互嚙合地設于所述機架上。
[0010]在該技術方案中，優選地，所述導向件的軸心線與所述齒輪的軸心線相互平行。
[0011]在該技術方案中，優選地，所述導向件為圓柱銷、滾動軸承、滑動軸承中的一種。
[0012]在該技術方案中，優選地，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。
[0013]由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:本發明的雙手揉搓仿生機構，其中通過較少的部件便實現了復雜的模仿人雙手揉搓的平面運動，其結構極為簡單，造價特別低廉，工作可靠性高，能夠滿足不同行業對于揉搓仿生機構的需求。這與現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，能夠以極低的造價來滿足各類相應產品對雙手揉搓機構的需求，可廣泛地推廣使用。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖1為本發明的實施例1的結構示意圖(使用狀態一)；
附圖2為本發明的實施例1的結構示意圖(使用狀態二)；
附圖3為本發明的實施例2的結構示意圖。
[0016]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’ 一滑槽；5、5’ 一滑塊；6、6’ 一導向件。
[0017]
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體的實施例來對本發明的技術方案作進一步的闡述。
[0019]實施例1
參見圖1、圖2所示的雙手揉搓仿生機構，包括機架(圖中未示出)、設于機架上的兩組揉搓組件10、10，。
[0020]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。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。連桿2上開設有一滑槽4，該滑槽4沿連桿2的長度方向延伸，機架上設有中心鉸接在機架上用于提供連桿2導向的滑塊5，即滑塊5的兩軸向端部的中心位置處鉸接在機架上，滑塊5可繞兩軸端鉸接點的連線旋轉地設于機架上，滑塊5間隙配合地設于滑槽4中，其能夠沿滑槽4的長度延伸方向相對連桿2滑移，滑塊5與滑槽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的作用下相對于滑塊5的鉸支中心既做直線滑移運動又做擺動，而滑塊5只做擺動運動，這樣連桿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。[0021]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’，以及中心鉸接在機架上用于提供連桿2’導向的滑塊5’，當齒輪I’在外部驅動力的作用下轉動時，連桿2’在銷軸3’的作用下相對于滑塊5’的鉸支中心既做直線滑移運動又做擺動，連桿2’的下端也就能夠產生類似于人手揉搓的仿生運動。
[0022]參見圖1、圖2所示，揉搓組件10上的齒輪I與揉搓組件10’上的齒輪I’相互嚙合設置，這樣通過外部驅動機構驅動齒輪I和齒輪I’中的一個齒輪旋轉，另一個齒輪即可反向旋轉，這樣便使得揉搓組件10和揉搓組件10’同時工作而產生類似雙手揉搓的仿生運動。
[0023]在連桿2、2’的下端分別固定不同功能更的揉搓工具，便可形成功能不同的雙手揉搓仿生機構。
[0024]設置時可根據需要調整銷軸3所在銷孔在齒輪I上沿圓周方向的位置，或者調整銷軸3’所在銷孔在齒輪I’上沿圓周方向的位置，從而實現雙手對稱仿生揉搓動作(如圖1)，或者實現雙手不對稱仿生揉搓動作(如圖2)。
[0025]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。
[0026]如果改變滑塊5、5’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。
[0027]若改變齒輪1、1’中主動齒輪的旋轉方向，就可對連桿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。
[0028]實施例2
參見圖3所示的雙手揉搓仿生機構，該仿生機構與實施例1的區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’導向的部件為中心固定設置在機架上的導向件6、6’，導向件6、6’分別間隙配合地設于滑槽4、4’中，導向件6、6’上與滑槽
4、4’長度方向槽壁相配合的周向外表面為圓柱面，導向件6、6’分別與滑槽4、4’形成平面高副。當外部驅動機構驅動齒輪1、齒輪I’中的一個齒輪旋轉時，連桿2、2’分別在銷軸3、3’的作用下相對于圓柱形外表面的導向件6、6’既做直線運動又做擺動，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。
[0029]上述運動過程中，圓柱形外表面的導向件6、6’與滑槽4、4’之間的摩擦較小，相比實施例1的方式，可有效地降低導向件與滑槽槽壁之間的摩擦和磨損，但其承載力相比實施例I的方式較小，適用于載荷較小的場合，而實施例1的方式則適用于載荷較大的場合。圓柱形外表面的導向件6、6’可采用圓柱銷、滾動軸承、滑動軸承等部件，若采用簡單的固定圓柱銷，其成本最低，但摩擦和磨損相對較大，而采用中心固定的滾動軸承或滑動軸承，能夠有效地降低摩擦與磨損。
[0030]綜上，如何以較少或最少的運動構件，來創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。實施例1中的單個揉搓組件10上，從運動學意義上來說只有3個實質性運動構件，即齒輪1、連桿2、滑塊5 ;實施例2中的單個揉搓組件10中，從運動學意義上來說只有2個實質性運動構件，即齒輪1、連桿2。[0031]本發明的創新點即在于，以較少的機械構件便實現了復雜的模仿人雙手揉搓的平面運動，其結構極為簡單，造價特別低廉，工作可靠性高，能夠滿足不同行業對于揉搓仿生機構的需求，同時對傳統的機構學也是一種貢獻。這與現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，能夠以極低的造價來滿足各類相應產品對雙手揉搓機構的需求，可廣泛地推廣使用。
[0032]上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種雙手揉搓仿生機構，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，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，所述連桿上開設有沿其長度方向延伸的滑槽，每組所述揉搓組件還包括中心鉸接在所述機架上用于提供所述連桿導向的滑塊，所述滑塊間隙配合地設于所述滑槽中，兩組所述揉搓組件中，兩個所述齒輪相互嚙合地設于所述機架上。
2.根據權利要求1所述的雙手揉搓仿生機構，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。
3.一種雙手揉搓仿生機構，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，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，所述連桿上開設有沿其長度方向延伸的滑槽，每組所述揉搓組件還包括中心固定設置在所述機架上用于提供所述連桿導向的導向件，所述導向件間隙配合地設于所述滑槽中，所述導向件上與所述滑槽長度方向槽壁相配合的周向外表面為圓柱面，兩組所述揉搓組件中，兩個所述齒輪相互嚙合地設于所述機架上。
4.根據權利要求3所述的雙手揉搓仿生機構，其特征在于:所述導向件的軸心線與所述齒輪的軸心線相互平行。
5.根據權利要求3所述的雙手揉搓仿生機構，其特征在于:所述導向件為圓柱銷、滾動軸承、滑動軸承中的一種。
6.根據權利要求3所述的雙手揉搓仿生機構，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】F16H37/12GK103498903SQ201310495301
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】竇云霞, 王傳洋, 鐘康民 申請人:蘇州大學