CN107554127A - 一种脚踏式自动翻书机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脚踏式自动翻书机，包括：框架，其内部形成容纳空间；以及平板，其盖合在所述框架上，用于支撑书籍；书页压固杆，其设置在所述平板上部两端，用于压固书页；书页粘附杆，其设置在所述平板下部两端，用于粘附书页；风动翻页装置，其设置在所述平板中部两端，用于翻动书页；动力装置，其与所述书页压固杆、书页粘附杆和风动翻页装置连接，用于控制所述书页压固杆、书页粘附杆和风动翻页装置工作。本发明所述的脚踏式自动翻书机，可以代替双手自动进行翻页。本发明还提供了一种脚踏式自动翻书机的控制方法，可以根据粘附头与书页的接触面积、书页的重力以及需要的翻页速度控制风扇的转速，进而控制翻页速度。

Description

一种脚踏式自动翻书机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种学习用具，更具体的是，本发明涉及一种脚踏式自动翻书机及其控制方法。

背景技术

书籍，是指装订成册的图书和文字，在狭义上的理解是带有文字和图像的纸张的集合。在中国原指典籍，图书包括书籍、画册、图片等出版物。书籍是用文字、图画和其他符号，在一定材料上记录各种知识，清楚地表达思想，并且制装成卷册的著作物，为传播各种知识和思想，积累人类文化的重要工具。它随着历史的发展，在书写方式、所使用的材料和装帧形式，以及形态方面，也在不断变化与变更。

人们在阅读书籍需要翻页时，通过手指夹住书页从一侧翻到另一侧既可完成整个翻书动作，接着，便可继续浏览书本下一页的内容。然而，对于双手有残疾的人来说，看似简单的翻书动却显得异常艰难，或是通过用脚趾夹住书页翻页，或是在别人的帮助下翻页，甚至通过下巴来翻书，翻书操作麻烦繁杂，且翻书效率低下；亦或双手在处理其他事情不方便同时翻书的如弹琴者在弹琴时需要翻动琴谱，总感觉到是件特别麻烦的事情，而且影响弹琴质量。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种脚踏式自动翻书机，可以代替双手自动进行翻页。

本发明的另一个目的是设计开发了一种脚踏式自动翻书机的控制方法，可以根据粘附头与书页的接触面积、书页的重力以及需要的翻页速度控制风扇的转速，进而控制翻页速度。

本发明提供的技术方案为：

一种脚踏式自动翻书机，包括：

框架，其内部形成容纳空间；以及

平板，其盖合在所述框架上，用于支撑书籍；

书页压固杆，其设置在所述平板上部两端，用于压固书页；

书页粘附杆，其设置在所述平板下部两端，用于粘附书页；

风动翻页装置，其设置在所述平板中部两端，用于翻动书页；

动力装置，其与所述书页压固杆、书页粘附杆和风动翻页装置连接，用于控制所述书页压固杆、书页粘附杆和风动翻页装置工作。

优选的是，所述风动翻页装置包括：

第一风扇和第二风扇，其设置在所述容纳空间内；

第一出风管和第二出风管，其分别与所述第一风扇和第二风扇连接且设置在所述平板中部两端，其出风口相对设置。

优选的是，所述出风口为扁平出风口。

优选的是，所述动力装置包括：

多个电机，其分别与所述书页压固杆、书页粘附杆连接；

多个继电器，其分别与所述第一风扇和第二风扇连接；

单片机，其与所述电机和继电器连接；

踏板，其与所述单片机连接。

优选的是，所述书页压固杆包括：

第一连接杆，其一端与所述电机的轴连接，其可绕电机的轴向旋转；

压头，其与所述第一连接杆的另一端连接。

优选的是，所述书页粘附杆包括：

第二连接杆，其一端与所述电机的轴连接，其可绕电机的轴向旋转；

粘附头，其一端设置有粘附剂，另一端与所述第二连接杆的另一端连接。

优选的是，所述踏板为两个，其分别控制单片机进而控制所述电机正转或者反转。

优选的是，还包括：

支架，用于支撑所述框架；

转速传感器，其设置在所述风扇的轴上，用于检测转速；

重力传感器，其设置在所述粘附头上，用于检测书页的重量；

面积传感器，其设置在所述粘附头上，用于检测所述粘附头与书页之间的接触面积；

扭矩传感器，其设置在所述风扇的轴上，用于检测风扇的扭矩；

控制器，其设置在所述容纳空间内，其与所述转速传感器、扭矩传感器、重力传感器、面积传感器和单片机连接，用于接收所述转速传感器、扭矩传感器、重力传感器和面积传感器的检测数据并控制所述单片机工作。

优选的是，所述框架和平板为聚四氟乙烯；所述粘附头可更换。

相应地，本发明还提供一种脚踏式自动翻书机的控制方法，根据翻页速度控制所述风扇的转速为：

其中，n为风扇转速，单位为r/s；m为待翻书页的重量，单位为kg；ξ为粘附头的粘附系数；S为粘附头与书页之间的接触面积，单位为m²；g为重力加速度，单位为m/s²；ω₁为书页压固杆连接的电机的转速，单位为r/s；ω₂为书页粘附杆连接的电机的转速，单位为r/s；v为翻页速度，单位为p/s；T为风扇扭矩，单位为N·m；C为常数。

本发明至少具备以下有益效果：

(1)本发明所述的脚踏式自动翻书机，通过书页粘附杆实现书页的粘附动作；通过书页压固杆压固书页避免其发生窜动；在书页粘附杆将书页粘起时，利用风动翻页装置吹动书页以实现翻页；通过踏板与单片机和继电器连接，控制书页压固杆、书页粘附杆和风动翻页装置实现翻页工作，进而代替双手自动进行翻页。

(2)本发明所述的脚踏式自动翻书机的控制方法，可以根据粘附头与书页的接触面积、书页的重力、书页压固杆和书页粘附杆的转速、风扇扭矩以及需要的翻页速度等来控制风扇的转速，进而得到需要的翻页速度。

附图说明

图1为本发明所述脚踏式自动翻书机的结构示意图。

图2为本发明所述框架的结构示意图。

图3为本发明所述脚踏式自动翻书机的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明可以有许多不同的形式实施，而不应该理解为限于再次阐述的实施例，相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的。在附图中，为了清晰起见，会夸大结构和区域的尺寸和相对尺寸。

如图1-3所示，本发明提供一种脚踏式自动翻书机，包括：框架100，其内部形成容纳空间；以及平板110，其盖合在所述框架100上，用于支撑书籍；书页压固杆120，其设置在所述平板110上部两端，用于压固书页；书页粘附杆130，其设置在所述平板110下部两端，用于粘附书页；风动翻页装置，其设置在所述平板110中部两端，用于翻动书页；动力装置，其与所述书页压固杆120、书页粘附杆130和风动翻页装置连接，用于控制所述书页压固杆120、书页粘附杆130和风动翻页装置工作。

作为本发明的另一实施例，所述风动翻页装置包括：第一风扇141和第二风扇142，其设置在所述容纳空间内；第一出风管143和第二出风管144，其分别与所述第一风扇141和第二风扇142连接且设置在所述平板中部两端，其出风口相对设置。优选的，所述出风口为扁平出风口。所述动力装置包括：多个电机，其包括与所述两个书页压固杆120连接的电机151、152，以及与两个书页粘附杆连接的电机153、154；继电器155、156，其与所述第一风扇141和第二风扇142连接；单片机157，其与所述电机和继电器连接；踏板，其与所述单片机157连接。

作为本发明的另一实施例，所述书页压固杆120包括：第一连接杆121，其一端与所述电机151的轴连接，其可绕电机151的轴向旋转；压头122，其与所述第一连接杆121的另一端连接。所述书页粘附杆130包括：第二连接杆131，其一端与所述电机153的轴连接，其可绕电机153的轴向旋转；粘附头132，其一端设置有粘附剂，另一端与所述第二连接杆131的另一端连接。本实施例中，所述踏板为两个158、159，其分别控制单片机157进而控制所述电机正转或者反转。

作为本发明的另一实施例，所述脚踏式自动翻书机还包括：支架160，用于支撑所述框架100；转速传感器171，其设置在所述风扇的轴上，用于检测转速；重力传感器172，其设置在所述粘附头132上，用于检测书页的重量；面积传感器173，其设置在所述粘附头132上，用于检测所述粘附头132与书页之间的接触面积；扭矩传感器174，其设置在所述风扇的轴上，用于检测风扇的扭矩；控制器170，其设置在所述容纳空间内，其与所述转速传感器171、扭矩传感器174、重力传感器172、面积传感器173和单片机157连接，用于接收所述转速传感器171、扭矩传感器174、重力传感器172和面积传感器173的检测数据并控制所述单片机157工作。

作为本发明的另一实施例，所述框架100和平板110为聚四氟乙烯，其具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，耐高温、电绝缘、质量轻且硬度较高；所述粘附头可更换。

工作原理：

(1)向右翻页

踩下踏板158给单片机157信号，152反转，154正转，后电机151反转，电机153正转，继电器155启动，风扇141工作，风动翻页后风扇141停止，后电机151正转，电机153反转，电机152正转，电机154反转，完成向右翻过一页，即踩一下踏板完成一页翻页；再踩踏一下踏板，可以继续完成一页翻页，持续踩踏踏板则完成连续翻页。

(2)向左翻页

踩下另一个踏板159给单片机157信号，电机151反转，电机153正转，电机152反转，电机154正转，继电器156启动，风扇142工作，风动翻页后风扇142停止，电机151正转，电机153反转，电机152正转，电机154反转，完成向左翻过一页，即踩一下踏板完成一页翻页；再踩踏一下踏板，可以继续完成一页翻页，持续踩踏踏板则完成连续翻页。

本发明所述的脚踏式自动翻书机，通过书页粘附杆实现书页的粘附动作；通过书页压固杆压固书页避免其发生窜动；在书页粘附杆将书页粘起时，利用风动翻页装置吹动书页以实现翻页；通过踏板与单片机和继电器连接，控制书页压固杆、书页粘附杆和风动翻页装置实现翻页工作，进而代替双手自动进行翻页。

本发明还提供一种脚踏式自动翻书机的控制方法，能够根据翻页速度控制所述风扇的转速为：

其中，n为风扇转速，单位为r/s(转/秒)；m为待翻书页的重量，单位为kg(千克)；ξ为粘附头的粘附系数，属于粘附剂的属性；S为粘附头与书页之间的接触面积，单位为m²(平方米)；g为重力加速度，单位为m/s²(米/秒²)；ω₁为书页压固杆连接的电机的转速，单位为r/s(转/秒)；ω₂为书页粘附杆连接的电机的转速，单位为r/s(转/秒)；v为翻页速度，单位为p/s(页/秒)；T为风扇扭矩，单位为N·m(牛·米)；C为常数，属于风扇的本质属性。

本实施例所述粘附剂的粘附系数为0.46，实验检测证明：(1)当需要的翻页速度为0.2p/s，书页压固杆和书页粘附杆的转速均为0.4r/s，将其输入控制器内，面积传感器检测的粘附头与书页之间的接触面积为5×10^-5m²，扭矩传感器检测风扇的扭矩为1848N·m，控制器控制风扇的转速为3100r/s，测得实际的翻页速度为0.19p/s；(2)当需要的翻页速度为0.3p/s，书页压固杆和书页粘附杆的转速均为0.5r/s，将其输入控制器内，面积传感器检测的粘附头与书页之间的接触面积为5×10^-5m²，扭矩传感器检测风扇的扭矩为1736N·m，控制器控制风扇的转速为3300r/s，测得实际的翻页速度为0.33p/s；(3)当需要的翻页速度为0.5p/s，书页压固杆和书页粘附杆的转速均为1r/s，将其输入控制器内，面积传感器检测的粘附头与书页之间的接触面积为5×10^-5m²，扭矩传感器检测风扇的扭矩为1591N·m，控制器控制风扇的转速为3600r/s，测得实际的翻页速度为0.52p/s；(4)当需要的翻页速度为0.8p/s，书页压固杆和书页粘附杆的转速均为1.5r/s，将其输入控制器内，面积传感器检测的粘附头与书页之间的接触面积为5×10^-5m²，扭矩传感器检测风扇的扭矩为1397N·m，控制器控制风扇的转速为4100r/s，测得实际的翻页速度为0.89p/s；(5)当需要的翻页速度为1p/s，书页压固杆和书页粘附杆的转速均为1.8r/s，将其输入控制器内，面积传感器检测的粘附头与书页之间的接触面积为5×10^-5m²，扭矩传感器检测风扇的扭矩为1273N·m，控制器控制风扇的转速为4500r/s，测得实际的翻页速度为1.1p/s。

由以上实验可知，将所用的粘附剂的粘附系数、需要的翻页速度、书页压固杆和书页粘附杆的转速输入控制器内，根据各个传感器检测的粘附头与书页的接触面积、书页的重力以及风扇扭矩控制风扇转速，进而得到的实际翻页速度与需要的翻页速度基本一致，即在持续踩踏踏板时，可以实现在需要的翻页速度下连续翻页，当然也可以一页一页翻页，只需一下一下踩踏踏板即可。

本发明所述的脚踏式自动翻书机的控制方法，可以根据粘附头与书页的接触面积、书页的重力、书页压固杆和书页粘附杆的转速、风扇扭矩以及需要的翻页速度等来控制风扇的转速，进而得到需要的翻页速度。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种脚踏式自动翻书机，其特征在于，包括：

框架，其内部形成容纳空间；以及

平板，其盖合在所述框架上，用于支撑书籍；

书页压固杆，其设置在所述平板上部两端，用于压固书页；

书页粘附杆，其设置在所述平板下部两端，用于粘附书页；

风动翻页装置，其设置在所述平板中部两端，用于翻动书页；

动力装置，其与所述书页压固杆、书页粘附杆和风动翻页装置连接，用于控制所述书页压固杆、书页粘附杆和风动翻页装置工作。

2.如权利要求1所述的脚踏式自动翻书机，其特征在于，所述风动翻页装置包括：

第一风扇和第二风扇，其设置在所述容纳空间内；

第一出风管和第二出风管，其分别与所述第一风扇和第二风扇连接且设置在所述平板中部两端，其出风口相对设置。

3.如权利要求2所述的脚踏式自动翻书机，其特征在于，所述出风口为扁平出风口。

4.如权利要求2所述的脚踏式自动翻书机，其特征在于，所述动力装置包括：

多个电机，其分别与所述书页压固杆、书页粘附杆连接；

多个继电器，其分别与所述第一风扇和第二风扇连接；

单片机，其与所述电机和继电器连接；

踏板，其与所述单片机连接。

5.如权利要求4所述的脚踏式自动翻书机，其特征在于，所述书页压固杆包括：

第一连接杆，其一端与所述电机的轴连接，其可绕电机的轴向旋转；

压头，其与所述第一连接杆的另一端连接。

6.如权利要求4所述的脚踏式自动翻书机，其特征在于，所述书页粘附杆包括：

第二连接杆，其一端与所述电机的轴连接，其可绕电机的轴向旋转；

粘附头，其一端设置有粘附剂，另一端与所述第二连接杆的另一端连接。

7.如权利要求4所述的脚踏式自动翻书机，其特征在于，所述踏板为两个，其分别控制单片机进而控制所述电机正转或者反转。

8.如权利要求6所述的脚踏式自动翻书机，其特征在于，还包括：

支架，用于支撑所述框架；

转速传感器，其设置在所述风扇的轴上，用于检测转速；

重力传感器，其设置在所述粘附头上，用于检测书页的重量；

面积传感器，其设置在所述粘附头上，用于检测所述粘附头与书页之间的接触面积；

扭矩传感器，其设置在所述风扇的轴上，用于检测风扇的扭矩；

控制器，其设置在所述容纳空间内，其与所述转速传感器、扭矩传感器、重力传感器、面积传感器和单片机连接，用于接收所述转速传感器、扭矩传感器、重力传感器和面积传感器的检测数据并控制所述单片机工作。

9.如权利要求6所述的脚踏式自动翻书机，其特征在于，所述框架和平板为聚四氟乙烯；所述粘附头可更换。

10.一种脚踏式自动翻书机的控制方法，其特征在于，根据翻页速度控制所述风扇的转速为：

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其中，n为风扇转速，单位为r/s；m为待翻书页的重量，单位为kg；ξ为粘附头的粘附系数；S为粘附头与书页之间的接触面积，单位为m²；g为重力加速度，单位为m/s²；ω₁为书页压固杆连接的电机的转速，单位为r/s；ω₂为书页粘附杆连接的电机的转速，单位为r/s；v为翻页速度，单位为p/s；T为风扇扭矩，单位为N·m；C为常数。