CN107175947A - 一种翻书机以及声控翻书机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种翻书机以及声控翻书机，包括用于放置待翻书籍的底座、通过轴承座设置在底座上的驱动主轴、带动驱动主轴转动的主控电机、由驱动主轴带动摆动的摆臂装置、以及设置在摆臂装置的悬臂端的翻页装置；摆臂装置包括一端与驱动主轴键连接的固定摆臂、以及根部设置在固定摆臂另一端的伸缩弯臂；翻页装置包括设置在伸缩弯臂悬臂端的搓页装置、以及与搓页装置传动连接的翻页机构；本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种翻书机以及声控翻书机。
背景技术
传统的翻书机存在的问题是：
（1）需要利用负压装置吸书页，因此需要设置负压泵等电气元件，结构设置复杂，不利于携带。
（2）对于不同厚度的书本，不能做到实时匹配，从而导致翻书通用性较差。
发明内容
针对上述内容，本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种设计合理、成本低廉、且使用方便的声控翻书机；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种声控翻书机，包括用于放置待翻书籍的底座、通过轴承座设置在底座上的驱动主轴、带动驱动主轴转动的主控电机、由驱动主轴带动摆动的摆臂装置、以及设置在摆臂装置的悬臂端的翻页装置；摆臂装置包括一端与驱动主轴键连接的固定摆臂、以及根部设置在固定摆臂另一端的伸缩弯臂；
翻页装置包括设置在伸缩弯臂悬臂端的搓页装置、以及与搓页装置传动连接的翻页机构；
搓页装置包括竖直设置在伸缩弯臂悬臂端的翻页支架、设置在翻页支架上的翻页电机、水平设置在翻页支架上且与翻页电机传动连接的翻书主轴、与翻书主轴平行且与翻书主轴通过齿轮组传动设置的搓页转轴、与搓页转轴同轴传动且设置在搓页转轴端部的搓页辊；
翻页机构包括与搓页转轴键连接的扇形齿轮、一横杆与搓页转轴平行的Z型弯杆、键连接设置在Z型弯杆的一横杆上且与扇形齿轮啮合的翻页从齿轮、设置在Z型弯杆的另一横杆端部的翻页辊；
在Z型弯杆的一横杆与Z型弯杆的另一横杆之间设置有竖杆，一横杆与另一横杆平行设置且位于竖杆的两侧；
其翻书工作原理是：首先，搓页辊与待翻书籍的待翻页面的正面摩擦接触；然后，搓页辊与该待翻书籍的待翻页面的背面摩擦接触；再次，在翻页辊与该待翻书籍的待翻页面的正面摩擦接触且搓页辊与该待翻书籍的待翻页面的背面摩擦接触。
在底座上设置有用于放置待翻书籍书轴的书槽。
本翻书机还包括通过轴承座设置在底座上的且与驱动主轴通过伞齿轮组连接的从动主轴、与从动主轴通过柔性联轴器传动连接且用于压在待翻书籍的打开书面上的压书装置；
压书装置与翻页装置位于待翻书籍的书轴同一端；
压书装置为结构相同的两组，其中一组压书装置压在打开的待翻书籍的未翻页面上，另外一组压书装置压在打开的待翻书籍的已翻页面上；
压书装置包括一端面与从动主轴传动连接的偏心凸轮、水平设置在偏心凸轮另一端面上的偏心滚轴、设置在底座上的导向架、竖直设置在导向架上的导向槽、与偏心滚轴平行且设置在导向架上的中心孔、位于导向架一侧的变向滑块、水平设置在变向滑块上且偏心滚轴在其槽内水平滚动的水平槽孔、设置在变向滑块上且对称设置在水平槽孔上下两侧的螺纹孔、竖直设置且位于导向架另一侧的导向齿条、水平设置在导向齿条上且通过导向槽后与对应螺纹孔连接的螺栓、与导向齿条啮合且中心轴在中心孔内自转的从动齿轮、根部固定设置在从动齿轮中心轴上的压书杆。
在固定摆臂的另一端设置有长槽，在伸缩弯臂的根部通过螺栓螺母与长槽连接。
本翻书机还包括声控系统。
声控系统包括用于采集语音的话筒、用于将话筒的模拟信号转为数字信号的信号采集模块、用于对信号采集模块接收的数字信号进行特征提取与信号匹配的单片机、用于接收单片机输出信号的输出控制器、以及接收输出控制器输出指令并时序控制主控电机与翻页电机的电机控制器；
话筒、信号采集模块、单片机（型号为SPCEA）、输出控制器以及电机控制器依次电连接。
本设计从一般人看书或学生学习的角度，构思看书时的声控自动翻书机器，满足对书的倾斜角度、大小和薄厚书的固定夹紧、阅读时的单页向前向后等功能，翻书时对书的磨损较小。使得经过简单的操作，就能准确、快速的翻页，书的尺寸可调节，适用于常见的书的尺寸规格，整个装置结构紧凑，安全可靠，经济实用。
使用本发明时，将待翻书籍的书轴放到书槽实现定位固定，同时降低了书籍的高度；初始化设计， 使用者通过话筒发出“翻书”为预设控制指令，并经过去噪处理，作为声控命令存在单片机中；当下次使用者发出“翻书”声音指令后，经过信号采集模块、单片机，提取，去噪，对比特征，匹配一致后，单片机向输出控制器发出指令，输出控制器将指令传递给或单片机直接发送给电机控制器，电机控制器安装预设的时序控制主控电机与翻页电机工作。
本申请的声控翻书机的适用于经常从事乐器演奏工作，且工作时不方便用手进行翻阅书籍及乐谱的人员，还包括手部残疾的残疾人士的自动翻书机。整套装置由两个电机驱动，完全由机械结构控制，能够自动翻页过程，并且可以适用于绝大多数的书籍翻页。
本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更佳详细的描述。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明传动系统的结构示意图。
图3是本发明压书装置的结构示意图。
图4是本发明翻页装置的结构示意图。
图5是本发明的电路框图。
其中：1、底座；2、待翻书籍；3、书槽；4、驱动主轴；5、从动主轴；6、压书装置；7、摆臂装置；8、翻页装置；9、搓页装置；10、翻页机构；11、固定摆臂；12、伸缩弯臂；13、偏心凸轮；14、偏心滚轴；15、导向架；16、导向槽；17、中心孔；18、变向滑块；19、螺纹孔；20、导向齿条；21、螺栓；22、从动齿轮；23、压书杆；24、翻书主轴；25、搓页转轴；26、扇形齿轮；27、搓页辊；28、Z型弯杆；29、翻页从齿轮；30、话筒；31、信号采集模块；32、单片机；33、输出控制器；34、电机控制器；35、主控电机；36、翻页电机。
具体实施方式
如图1-5所示，本实施例的声控翻书机，包括用于放置待翻书籍2的底座1、通过轴承座设置在底座1上的驱动主轴4、带动驱动主轴4转动的主控电机35、由驱动主轴4带动摆动的摆臂装置7、以及设置在摆臂装置7的悬臂端的翻页装置8；摆臂装置7包括一端与驱动主轴4键连接的固定摆臂11、以及根部设置在固定摆臂11另一端的伸缩弯臂12；
翻页装置8包括设置在伸缩弯臂12悬臂端的搓页装置9、以及与搓页装置9传动连接的翻页机构10；
搓页装置9包括竖直设置在伸缩弯臂12悬臂端的翻页支架、设置在翻页支架上的翻页电机36、水平设置在翻页支架上且与翻页电机36传动连接的翻书主轴24、与翻书主轴24平行且与翻书主轴24通过齿轮组传动设置的搓页转轴25、与搓页转轴25同轴传动且设置在搓页转轴25端部的搓页辊27；
翻页机构10包括与搓页转轴25键连接的扇形齿轮26、一横杆与搓页转轴25平行的Z型弯杆28、键连接设置在Z型弯杆28的一横杆上且与扇形齿轮26啮合的翻页从齿轮29、设置在Z型弯杆28的另一横杆端部的翻页辊；
在Z型弯杆28的一横杆与Z型弯杆28的另一横杆之间设置有竖杆，一横杆与另一横杆平行设置且位于竖杆的两侧；
首先，搓页辊27与待翻书籍2的待翻页面的正面摩擦接触；然后，搓页辊27与该待翻书籍2的待翻页面的背面摩擦接触；再次，在翻页辊与该待翻书籍2的待翻页面的正面摩擦接触且搓页辊27与该待翻书籍2的待翻页面的背面摩擦接触。
在底座1上设置有用于放置待翻书籍2书轴的书槽3。
本翻书机还包括通过轴承座设置在底座1上的且与驱动主轴4通过伞齿轮组连接的从动主轴5、与从动主轴5通过柔性联轴器传动连接且用于压在待翻书籍2的打开书面上的压书装置6；
压书装置6与翻页装置8位于待翻书籍2的书轴同一端；
压书装置6为结构相同的两组，其中一组压书装置6压在打开的待翻书籍2的未翻页面上，另外一组压书装置6压在打开的待翻书籍2的已翻页面上；
压书装置6包括一端面与从动主轴5传动连接的偏心凸轮13、水平设置在偏心凸轮13另一端面上的偏心滚轴14、设置在底座1上的导向架15、竖直设置在导向架15上的导向槽16、与偏心滚轴14平行且设置在导向架15上的中心孔17、位于导向架15一侧的变向滑块18、水平设置在变向滑块18上且偏心滚轴14在其槽内水平滚动的水平槽孔、设置在变向滑块18上且对称设置在水平槽孔上下两侧的螺纹孔19、竖直设置且位于导向架15另一侧的导向齿条20、水平设置在导向齿条20上且通过导向槽16后与对应螺纹孔19连接的螺栓21、与导向齿条20啮合且中心轴在中心孔17内自转的从动齿轮22、根部固定设置在从动齿轮22中心轴上的压书杆23。
在固定摆臂11的另一端设置有长槽，在伸缩弯臂12的根部通过螺栓螺母与长槽连接。
本翻书机还包括声控系统。
声控系统包括用于采集语音的话筒30、用于将话筒30的模拟信号转为数字信号的信号采集模块31、用于对信号采集模块31接收的数字信号进行特征提取与信号匹配的单片机32、用于接收单片机32输出信号的输出控制器33、以及接收输出控制器33输出指令并时序控制主控电机35与翻页电机36的电机控制器34；
话筒30、信号采集模块31、单片机32（型号为SPCE061A）、输出控制器33以及电机控制器34依次电连接。
本设计从一般人看书或学生学习的角度，构思看书时的声控自动翻书机器，满足对书的倾斜角度、大小和薄厚书的固定夹紧、阅读时的单页向前向后等功能，翻书时对书的磨损较小。使得经过简单的操作，就能准确、快速的翻页，书的尺寸可调节，适用于常见的书的尺寸规格，整个装置结构紧凑，安全可靠，经济实用。
使用本发明时，将待翻书籍2的书轴放到书槽3实现定位固定，同时降低了书籍的高度；初始化设计，使用者通过话筒30发出“翻书”为预设控制指令，并经过去噪处理，作为声控命令存在单片机32中；当下次使用者发出“翻书”声音后，经过信号采集模块31、单片机32，提取，去噪，对比特征，匹配一致后，单片机向输出控制器33发出指令，输出控制器33将指令传递给或单片机直接发送给电机控制器34，电机控制器34安装预设的时序控制主控电机35与翻页电机36工作。
具体工作时候，首先，翻页电机36-翻书主轴24-搓页转轴25-搓页辊27旋转，将页面搓起来，并落到搓页辊27上；然后，搓页转轴25-扇形齿轮26-Z型弯杆28-翻页从齿轮29-翻页辊摆动压在该页面上方，与搓页辊27夹紧该页面；其次，主控电机35-驱动主轴4-从动主轴5-偏心凸轮13-偏心滚轴14-变向滑块18的水平槽-螺栓21沿导向槽16上下滑动变向-导向齿条20-从动齿轮22-压书杆23，压书杆23与书面分离；同时，驱动主轴4-摆臂装置7-翻页装置8带动页面翻转。通过设置在两个压书杆23相对于水平面的角度，实现两个压书杆23动作有顺序性，通过柔性联轴器实现缓冲连接。
翻页后，翻页辊与搓页辊27分离，页面自动落下，然后返回，进行上述动作或停止。
本翻书机仅采用1个主电机来实现翻书臂和2个压杆的不同动作，因此采用锥齿轮实现机构转动角度放大（输入输出比1：2），又因压书力度会逐渐变化，采用小扭力弹性联轴器(柔性联轴器)消除影响，保证压书杆动作效果。
在齿轮齿条的驱动下，实现压书杆23的上下摆动（角度可达90°以上），同时左右两侧压书杆23交错位置，通过计算和试验，实现了机构的错位运动，较好的实现了翻书过程中的压和张，有效保证了翻书机在工作时的稳定性。
伸缩弯臂长度可调，适合不同的书籍。
由实际翻书逻辑设计，需要先将书压住，通过摩擦搓起书页，而后夹持住该页图书，为后续翻转做准备，这个过程有快慢，有先后，而设计过程仅采用1个副电机驱动，通过1对齿轮机构实现速度差，通过间歇差速机构实现两杆先后动作。
本发明采用电机驱动相结合的方式，实现了全自动化的自动翻书的目的该机构主要模拟人手翻书动作，由两部分构成：摩擦取页，转动杆翻页，夹书机构，三个动作分别先后进行。为实现该动作，采用两个机械间歇机构及连杆机构来完成。翻书机构方面，通过1：2齿轮传送、1对间歇机构（差速机构）实现翻页、夹书的先后作动，仅使用1个电机，结构紧凑巧妙。
通过1个电机实现了翻转、左右压书杆先后按序作动的多个动作，减少了电机的使用数量，提高机构稳定性，设计新颖。
本发明与市场上全自动的翻书机构相比，本发明结构简单、轻便，且价格低廉，更加适用于普通大众人群。此翻书机的翻书机构中核心部分通过扇形齿轮和凸轮机构进行配合传动，结构简单，不易损坏，能长时间使用，且驱动电压较低——5V，用锂电池完全可以胜任长时间的驱动。
本发明还可以实现倒翻动作控制,即将正向翻转的动作做相反动作，既可以实现倒翻书，同样也可设定“倒翻”语音控制。
本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不一一例举。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种翻书机，其特征在于：包括用于放置待翻书籍(2)的底座(1)、通过轴承座设置在底座(1)上的驱动主轴(4)、带动驱动主轴(4)转动的主控电机(35)、由驱动主轴(4)带动摆动的摆臂装置(7)、以及设置在摆臂装置(7)的悬臂端的翻页装置(8)；摆臂装置(7)包括一端与驱动主轴(4)键连接的固定摆臂(11)、以及根部设置在固定摆臂(11)另一端的伸缩弯臂(12)；
翻页装置(8)包括设置在伸缩弯臂(12)悬臂端的搓页装置(9)、以及与搓页装置(9)传动连接的翻页机构(10)；
搓页装置(9)包括竖直设置在伸缩弯臂(12)悬臂端的翻页支架、设置在翻页支架上的翻页电机(36)、水平设置在翻页支架上且与翻页电机(36)传动连接的翻书主轴(24)、与翻书主轴(24)平行且与翻书主轴(24)通过齿轮组传动设置的搓页转轴(25)、与搓页转轴(25)同轴传动且设置在搓页转轴(25)端部的搓页辊(27)；
翻页机构(10)包括与搓页转轴(25)键连接的扇形齿轮(26)、一横杆与搓页转轴(25)平行的Z型弯杆(28)、键连接设置在Z型弯杆(28)的一横杆上且与扇形齿轮(26)啮合的翻页从齿轮(29)、设置在Z型弯杆(28)的另一横杆端部的翻页辊；
在Z型弯杆(28)的一横杆与Z型弯杆(28)的另一横杆之间设置有竖杆，一横杆与另一横杆平行设置且位于竖杆的两侧。
2. 根据权利要求1所述的声控翻书机，其特征在于: 在底座(1)上设置有用于放置待翻书籍(2)书轴的书槽(3)。
3. 根据权利要求2所述的声控翻书机，其特征在于: 本翻书机还包括通过轴承座设置在底座(1)上的且与驱动主轴(4)通过伞齿轮组连接的从动主轴(5)、与从动主轴(5)通过柔性联轴器传动连接且用于压在待翻书籍(2)的打开书面上的压书装置(6)；
压书装置(6)与翻页装置(8)位于待翻书籍(2)的书轴同一端；
压书装置(6)为结构相同的两组，其中一组压书装置(6)压在打开的待翻书籍(2)的未翻页面上，另外一组压书装置(6)压在打开的待翻书籍(2)的已翻页面上；
压书装置(6)包括一端面与从动主轴(5)传动连接的偏心凸轮(13)、水平设置在偏心凸轮(13)另一端面上的偏心滚轴(14)、设置在底座(1)上的导向架(15)、竖直设置在导向架(15)上的导向槽(16)、与偏心滚轴(14)平行且设置在导向架(15)上的中心孔(17)、位于导向架(15)一侧的变向滑块(18)、水平设置在变向滑块(18)上且偏心滚轴(14)在其槽内水平滚动的水平槽孔、设置在变向滑块(18)上且对称设置在水平槽孔上下两侧的螺纹孔(19)、竖直设置且位于导向架(15)另一侧的导向齿条(20)、水平设置在导向齿条(20)上且通过导向槽(16)后与对应螺纹孔(19)连接的螺栓(21)、与导向齿条(20)啮合且中心轴在中心孔(17)内自转的从动齿轮(22)、根部固定设置在从动齿轮(22)中心轴上的压书杆(23)。
4.根据权利要求3所述的声控翻书机，其特征在于:在固定摆臂(11)的另一端设置有长槽，在伸缩弯臂(12)的根部通过螺栓螺母与长槽连接。
5.一种声控翻书机，其特征在于：包括用于放置待翻书籍(2)的底座(1)、通过轴承座设置在底座(1)上的驱动主轴(4)、带动驱动主轴(4)转动的主控电机(35)、由驱动主轴(4)带动摆动的摆臂装置(7)、以及设置在摆臂装置(7)的悬臂端的翻页装置(8)；摆臂装置(7)包括一端与驱动主轴(4)键连接的固定摆臂(11)、以及根部设置在固定摆臂(11)另一端的伸缩弯臂(12)；
翻页装置(8)包括设置在伸缩弯臂(12)悬臂端的搓页装置(9)、以及与搓页装置(9)传动连接的翻页机构(10)；
搓页装置(9)包括竖直设置在伸缩弯臂(12)悬臂端的翻页支架、设置在翻页支架上的翻页电机(36)、水平设置在翻页支架上且与翻页电机(36)传动连接的翻书主轴(24)、与翻书主轴(24)平行且与翻书主轴(24)通过齿轮组传动设置的搓页转轴(25)、与搓页转轴(25)同轴传动且设置在搓页转轴(25)端部的搓页辊(27)；
翻页机构(10)包括与搓页转轴(25)键连接的扇形齿轮(26)、一横杆与搓页转轴(25)平行的Z型弯杆(28)、键连接设置在Z型弯杆(28)的一横杆上且与扇形齿轮(26)啮合的翻页从齿轮(29)、设置在Z型弯杆(28)的另一横杆端部的翻页辊；
在Z型弯杆(28)的一横杆与Z型弯杆(28)的另一横杆之间设置有竖杆，一横杆与另一横杆平行设置且位于竖杆的两侧
还包括有声控系统，所述声控系统包括用于采集语音的话筒(30)、用于将话筒(30)的模拟信号转为数字信号的信号采集模块(31)、用于对信号采集模块(31)接收的数字信号进行特征提取与信号匹配的单片机(32)、用于接收单片机(32)输出信号的输出控制器(33)、以及接收输出控制器(33)输出指令并时序控制主控电机(35)与翻页电机(36)的电机控制器(34)；
话筒(30)、信号采集模块(31)、单片机(32)、输出控制器(33)以及电机控制器(34)依次电连接。
6.根据权利要求5所述的声控翻书机，其特征在于: 在底座(1)上设置有用于放置待翻书籍(2)书轴的书槽(3)。
7. 根据权利要求6所述的声控翻书机，其特征在于: 本翻书机还包括通过轴承座设置在底座(1)上的且与驱动主轴(4)通过伞齿轮组连接的从动主轴(5)、与从动主轴(5)通过柔性联轴器传动连接且用于压在待翻书籍(2)的打开书面上的压书装置(6)；
压书装置(6)与翻页装置(8)位于待翻书籍(2)的书轴同一端；
压书装置(6)为结构相同的两组，其中一组压书装置(6)压在打开的待翻书籍(2)的未翻页面上，另外一组压书装置(6)压在打开的待翻书籍(2)的已翻页面上；
压书装置(6)包括一端面与从动主轴(5)传动连接的偏心凸轮(13)、水平设置在偏心凸轮(13)另一端面上的偏心滚轴(14)、设置在底座(1)上的导向架(15)、竖直设置在导向架(15)上的导向槽(16)、与偏心滚轴(14)平行且设置在导向架(15)上的中心孔(17)、位于导向架(15)一侧的变向滑块(18)、水平设置在变向滑块(18)上且偏心滚轴(14)在其槽内水平滚动的水平槽孔、设置在变向滑块(18)上且对称设置在水平槽孔上下两侧的螺纹孔(19)、竖直设置且位于导向架(15)另一侧的导向齿条(20)、水平设置在导向齿条(20)上且通过导向槽(16)后与对应螺纹孔(19)连接的螺栓(21)、与导向齿条(20)啮合且中心轴在中心孔(17)内自转的从动齿轮(22)、根部固定设置在从动齿轮(22)中心轴上的压书杆(23)。
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