CN103498903B - 双手揉搓仿生机构 - Google Patents
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-
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- F16H37/126—Guiding mechanism using levers combined with gearings for straight line output movement, e.g. by using gears or pulleys with ratio 2:1
Abstract
本发明公开了一种双手揉搓仿生机构，包括机架、设于机架上的两组揉搓组件，每组揉搓组件均包括齿轮、连杆、中心铰接在机架上的滑块或中心固定在机架上的圆柱形外表面的导向件，所述连杆上开设有沿其长度方向延伸的滑槽，滑块或导向件间隙配合地设于滑槽中以提供连杆导向，两组揉搓组件上的两个齿轮啮合设置，当外部驱动机构驱动其中一组揉搓组件上的齿轮旋转时，两组揉搓组件上连杆的下端即产生类似双手揉搓的仿生运动。该仿生机构通过较少的部件便实现了复杂的模仿人双手揉搓的平面运动，其结构极为简单，造价特别低廉，工作可靠性高，能够以极低的造价来满足各类相应产品对双手揉搓机构的需求，具有良好的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种双手揉搓仿生机构。
背景技术
在机构创新设计中，单纯依靠机构自身的运动，来实现模仿人手揉搓的动作，是极其困难的。因为人手揉搓的动作，是一个直线运动与摆动复合而成的运动。采用数控技术实现模仿人手揉搓的动作，是最容易想到的技术方案。但是，采用数控技术模仿一只手揉搓的运动，至少需要两个伺服电机，并采用两轴联动数控系统编程驱动；模仿双手揉搓的运动，则至少需要四个伺服电机，并通过多轴联动数控系统控制来实现。这不仅造成整个装置极其庞大复杂，而且造价极其高昂。如中国专利文献
CN
102940566 A
公开的揉搓按摩器，不仅结构极其复杂，而且未能给出仿生运动的轨迹；再如中国专利文献
CN
103252709 A
公开的数控揉搓式研磨机床，则采用了
3
个伺服电机，以及极其复杂的机械传动系统，体积庞大，造价昂贵。从运动学的角度，目前尚未检索到实质性的双手揉搓仿生机构。
目前在工业、医疗、农业等生产生活领域，迫切需要简单、实用、造价低廉的双手揉搓机构。例如，工业生产中粉状与块状物料揉搓搅拌、医疗器械中的双手按摩、农业生产中的揉搓茶叶（主要是碧螺春）、食品生产中的揉面等等。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单实用的双手揉搓仿生机构，从而以极低的造价来满足各类相应产品对双手揉搓机构的需求。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
第一技术方案：
一种双手揉搓仿生机构，包括机架、设于所述机架上的两组揉搓组件，每组所述揉搓组件均包括转动地设于所述机架上的齿轮、一端通过销轴转动地设于所述齿轮上的连杆，所述销轴的轴心线偏离所述齿轮的轴心线且与所述齿轮的轴心线相平行，所述连杆上开设有沿其长度方向延伸的滑槽，每组所述揉搓组件还包括中心铰接在所述机架上用于提供所述连杆导向的滑块，所述滑块间隙配合地设于所述滑槽中，两组所述揉搓组件中，两个所述齿轮相互啮合地设于所述机架上。
在该技术方案中，优选地，所述齿轮上设有销孔，所述销孔的中心线与所述齿轮的轴心线相偏离，所述销轴的一端连接在所述连杆上，其另一端转动地穿设在所述销孔中。
第二技术方案：
一种双手揉搓仿生机构，包括机架、设于所述机架上的两组揉搓组件，每组所述揉搓组件均包括转动地设于所述机架上的齿轮、一端通过销轴转动地设于所述齿轮上的连杆，所述销轴的轴心线偏离所述齿轮的轴心线且与所述齿轮的轴心线相平行，所述连杆上开设有沿其长度方向延伸的滑槽，每组所述揉搓组件还包括中心固定设置在所述机架上用于提供所述连杆导向的导向件，所述导向件间隙配合地设于所述滑槽中，所述导向件上与所述滑槽长度方向槽壁相配合的周向外表面为圆柱面，两组所述揉搓组件中，两个所述齿轮相互啮合地设于所述机架上。
在该技术方案中，优选地，所述导向件的轴心线与所述齿轮的轴心线相互平行。
在该技术方案中，优选地，所述导向件为圆柱销、滚动轴承、滑动轴承中的一种。
在该技术方案中，优选地，所述齿轮上设有销孔，所述销孔的中心线与所述齿轮的轴心线相偏离，所述销轴的一端连接在所述连杆上，其另一端转动地穿设在所述销孔中。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的双手揉搓仿生机构，其中通过较少的部件便实现了复杂的模仿人双手揉搓的平面运动，其结构极为简单，造价特别低廉，工作可靠性高，能够满足不同行业对于揉搓仿生机构的需求。这与现有的那些结构庞大复杂、造价极其高昂的仿生装置形成了非常鲜明的对照，能够以极低的造价来满足各类相应产品对双手揉搓机构的需求，可广泛地推广使用。
附图说明
附图
1
为本发明的实施例
1
的结构示意图（使用状态一）；
附图
2
为本发明的实施例
1
的结构示意图（使用状态二）；
附图
3
为本发明的实施例
2
的结构示意图。
其中：
10
、
10
’—揉搓组件；
1
、
1
’—齿轮；
2
、
2
’—连杆；
3
、
3
’—销轴；
4
、
4
’—滑槽；
5
、
5
’—滑块；
6
、
6
’—导向件。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
实施例
1
参见图
1
、图
2
所示的双手揉搓仿生机构，包括机架（图中未示出）、设于机架上的两组揉搓组件
10
、
10
’。
揉搓组件
10
包括可绕轴心线转动地设于机架上的齿轮
1
、通过销轴
3
转动地设于齿轮
1
上的连杆
2
。齿轮
1
上开设有一偏心的销孔，该销孔的中心线平行于齿轮
1
的轴心线，销轴
3
的一端连接在连杆
2
的上部，其另一端可转动地穿设在上述销孔中。连杆
2
上开设有一滑槽
4
，该滑槽
4
沿连杆
2
的长度方向延伸，机架上设有中心铰接在机架上用于提供连杆
2
导向的滑块
5
，即滑块
5
的两轴向端部的中心位置处铰接在机架上，滑块
5
可绕两轴端铰接点的连线旋转地设于机架上，滑块
5
间隙配合地设于滑槽
4
中，其能够沿滑槽
4
的长度延伸方向相对连杆
2
滑移，滑块
5
与滑槽
4
之间形成平面低副。当外部驱动力驱动齿轮
1
旋转时，连杆
2
在销轴
3
的作用下相对于滑块
5
的铰支中心既做直线滑移运动又做摆动，而滑块
5
只做摆动运动，这样连杆
2
的下端就能够产生类似于人手揉搓的仿生运动，其运动轨迹如图
1
下端虚线所示。
揉搓组件
10
’的设置与揉搓组件
10
的设置相类似，包括可绕轴心线转动地设于机架上的齿轮
1
’、通过销轴
3
’转动地设于齿轮上的连杆
2
’，以及中心铰接在机架上用于提供连杆
2
’导向的滑块
5
’，当齿轮
1
’在外部驱动力的作用下转动时，连杆
2
’在销轴
3
’的作用下相对于滑块
5
’的铰支中心既做直线滑移运动又做摆动，连杆
2
’的下端也就能够产生类似于人手揉搓的仿生运动。
参见图
1
、图
2
所示，揉搓组件
10
上的齿轮
1
与揉搓组件
10
’上的齿轮
1
’相互啮合设置，这样通过外部驱动机构驱动齿轮
1
和齿轮
1
’中的一个齿轮旋转，另一个齿轮即可反向旋转，这样便使得揉搓组件
10
和揉搓组件
10
’同时工作而产生类似双手揉搓的仿生运动。
在连杆
2
、
2
’的下端分别固定不同功能更的揉搓工具，便可形成功能不同的双手揉搓仿生机构。
设置时可根据需要调整销轴
3
所在销孔在齿轮
1
上沿圆周方向的位置，或者调整销轴
3
’所在销孔在齿轮
1
’上沿圆周方向的位置，从而实现双手对称仿生揉搓动作（如图
1
），或者实现双手不对称仿生揉搓动作（如图
2
）。
如果改变销轴
3
或销轴
3
’所在销孔分别在齿轮
1
、
1
’上的径向位置，即改变了销孔的偏心距离，则可改变相应连杆
2
或
2
’下端揉搓动作的运动曲线。
如果改变滑块
5
、
5
’的铰接中心在机架上的位置，则可同时改变连杆
2
、
2
’下端的揉搓位置与揉搓动作的运动曲线。
若改变齿轮
1
、
1
’中主动齿轮的旋转方向，就可对连杆
2
、
2
’下端的揉搓方向在由内至外与由外至内之间进行切换。
实施例
2
参见图
3
所示的双手揉搓仿生机构，该仿生机构与实施例
1
的区别主要在于提供连杆
2
、
2
’导向的部件的设置。在本实施例中，提供连杆
2
、
2
’导向的部件为中心固定设置在机架上的导向件
6
、
6
’，导向件
6
、
6
’分别间隙配合地设于滑槽
4
、
4
’中，导向件
6
、
6
’上与滑槽
4
、
4
’长度方向槽壁相配合的周向外表面为圆柱面，导向件
6
、
6
’
分别与滑槽
4
、
4
’形成平面高副。当外部驱动机构驱动齿轮
1
、齿轮
1
’中的一个齿轮旋转时，连杆
2
、
2
’分别在销轴
3
、
3
’的作用下相对于圆柱形外表面的导向件
6
、
6
’既做直线运动又做摆动，这样连杆
2
、
2
’的下端就能够产生类似双手揉搓的仿生运动。
上述运动过程中，圆柱形外表面的导向件
6
、
6
’与滑槽
4
、
4
’之间的摩擦较小，相比实施例
1
的方式，可有效地降低导向件与滑槽槽壁之间的摩擦和磨损，但其承载力相比实施例
1
的方式较小，适用于载荷较小的场合，而实施例
1
的方式则适用于载荷较大的场合。圆柱形外表面的导向件
6
、
6
’可采用圆柱销、滚动轴承、滑动轴承等部件，若采用简单的固定圆柱销，其成本最低，但摩擦和磨损相对较大，而采用中心固定的滚动轴承或滑动轴承，能够有效地降低摩擦与磨损。
综上，如何以较少或最少的运动构件，来创新设计出模仿双手揉搓的机构，始终是机构学领域的一个技术难题，因为作为一个机构来说，运动构件少不仅意味着结构简单和制造成本低，更重要的是意味着工作可靠性高。实施例
1
中的单个揉搓组件
10
上，从运动学意义上来说只有
3
个实质性运动构件，即齿轮
1
、连杆
2
、滑块
5
；实施例
2
中的单个揉搓组件
10
中，从运动学意义上来说只有
2
个实质性运动构件，即齿轮
1
、连杆
2
。
本发明的创新点即在于，以较少的机械构件便实现了复杂的模仿人双手揉搓的平面运动，其结构极为简单，造价特别低廉，工作可靠性高，能够满足不同行业对于揉搓仿生机构的需求，同时对传统的机构学也是一种贡献。这与现有的那些结构庞大复杂、造价极其高昂的仿生装置形成了非常鲜明的对照，能够以极低的造价来满足各类相应产品对双手揉搓机构的需求，可广泛地推广使用。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种双手揉搓仿生机构，其特征在于：包括机架、设于所述机架上的两组揉搓组件，每组所述揉搓组件均包括转动地设于所述机架上的齿轮、一端通过销轴转动地设于所述齿轮上的连杆，所述销轴的轴心线偏离所述齿轮的轴心线且与所述齿轮的轴心线相平行，所述连杆上开设有沿其长度方向延伸的滑槽，每组所述揉搓组件还包括中心铰接在所述机架上用于提供所述连杆导向的滑块，所述滑块间隙配合地设于所述滑槽中，两组所述揉搓组件中，两个所述齿轮相互啮合地设于所述机架上。
2.根据权利要求1所述的双手揉搓仿生机构，其特征在于：所述齿轮上设有销孔，所述销孔的中心线与所述齿轮的轴心线相偏离，所述销轴的一端连接在所述连杆上，其另一端转动地穿设在所述销孔中。
3.一种双手揉搓仿生机构，其特征在于：包括机架、设于所述机架上的两组揉搓组件，每组所述揉搓组件均包括转动地设于所述机架上的齿轮、一端通过销轴转动地设于所述齿轮上的连杆，所述销轴的轴心线偏离所述齿轮的轴心线且与所述齿轮的轴心线相平行，所述连杆上开设有沿其长度方向延伸的滑槽，每组所述揉搓组件还包括中心固定设置在所述机架上用于提供所述连杆导向的导向件，所述导向件间隙配合地设于所述滑槽中，所述导向件上与所述滑槽长度方向槽壁相配合的周向外表面为圆柱面，两组所述揉搓组件中，两个所述齿轮相互啮合地设于所述机架上。
4.根据权利要求3所述的双手揉搓仿生机构，其特征在于：所述导向件的轴心线与所述齿轮的轴心线相互平行。
5.根据权利要求3所述的双手揉搓仿生机构，其特征在于：所述导向件为圆柱销、滚动轴承、滑动轴承中的一种。
6.根据权利要求3所述的双手揉搓仿生机构，其特征在于：所述齿轮上设有销孔，所述销孔的中心线与所述齿轮的轴心线相偏离，所述销轴的一端连接在所述连杆上，其另一端转动地穿设在所述销孔中。
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2013
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