氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，其中僅利用非常簡單的氣缸、雙面齒條、齒輪、連桿、中心鉸接在機(jī)架上的滑塊或中心固定在機(jī)架上的圓柱形外表面的導(dǎo)向件，便實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的模仿雙手揉搓的平面運(yùn)動(dòng)，在連桿的下端固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置。該仿生裝置結(jié)構(gòu)極為簡單，造價(jià)特別低廉，工作可靠性高，能夠滿足不同行業(yè)對于揉搓仿生裝置的需求。這與現(xiàn)有的那些結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、造價(jià)極其高昂的仿生裝置形成了非常鮮明的對照，可廣泛地推廣使用。
【專利說明】氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，單純依靠機(jī)構(gòu)自身的運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)模仿人手揉搓的動(dòng)作，是極其困難的。因?yàn)槿耸秩啻甑膭?dòng)作，是一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)與擺動(dòng)復(fù)合而成的運(yùn)動(dòng)。采用數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)模仿人手揉搓的動(dòng)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(yùn)動(dòng)，至少需要兩個(gè)伺服電機(jī)，并采用兩軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)編程驅(qū)動(dòng)；模仿雙手揉搓的運(yùn)動(dòng)，則至少需要四個(gè)伺服電機(jī)，并通過多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)控制來實(shí)現(xiàn)。這不僅造成整個(gè)裝置極其龐大復(fù)雜，而且造價(jià)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(yùn)動(dòng)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(gè)伺服電機(jī)，以及極其復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，體積龐大，造價(jià)昂貴。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度，目前尚未檢索到實(shí)質(zhì)性的雙手揉搓仿生裝置。
[0003]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(shí)用、造價(jià)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種簡單實(shí)用的氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，從而以極低的造價(jià)來滿足各類相應(yīng)產(chǎn)品對雙手揉搓仿生裝置的需求。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]第一技術(shù)方案:
[0007]—種氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，包括機(jī)架、設(shè)于所述機(jī)架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的齒輪、一端通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)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(shè)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(jī)架上用于提供所述連桿導(dǎo)向的滑塊，所述滑塊間隙配合地設(shè)于所述滑槽中，所述機(jī)架上還設(shè)有氣缸、通過所述氣缸驅(qū)動(dòng)可沿自身長度方向移動(dòng)的雙面齒條，所述氣缸包括第一缸筒、第二缸筒、設(shè)于所述第一缸筒上的第一活塞、設(shè)于所述第二缸筒上的第二活塞，所述第一活塞、所述第二活塞的軸心線沿同一直線方向延伸，所述雙面齒條的兩端分別與所述第一活塞、所述第二活塞固定連接，所述雙面齒條上長度方向的兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)可與所述齒輪相嚙合的齒，兩組所述揉搓組件分別設(shè)于所述雙面齒條的兩側(cè)，且兩組所述揉搓組件上兩個(gè)所述齒輪分別與所述雙面齒條相嚙合設(shè)置。
[0008]在該技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述齒輪上設(shè)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(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在所述銷孔中。
[0009]第二技術(shù)方案:[0010]一種氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，包括機(jī)架、設(shè)于所述機(jī)架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的齒輪、一端通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)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(shè)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(shè)置在所述機(jī)架上用于提供所述連桿導(dǎo)向的導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于所述滑槽中，所述導(dǎo)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，所述機(jī)架上還設(shè)有氣缸、通過所述氣缸驅(qū)動(dòng)可沿自身長度方向移動(dòng)的雙面齒條，所述氣缸包括第一缸筒、第二缸筒、設(shè)于所述第一缸筒上的第一活塞、設(shè)于所述第二缸筒上的第二活塞，所述第一活塞、所述第二活塞的軸心線沿同一直線方向延伸，所述雙面齒條的兩端分別與所述第一活塞、所述第二活塞固定連接，所述雙面齒條上長度方向的兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)可與所述齒輪相嚙合的齒，兩組所述揉搓組件分別設(shè)于所述雙面齒條的兩側(cè)，且兩組所述揉搓組件上兩個(gè)所述齒輪分別與所述雙面齒條相嚙合設(shè)置。
[0011 ] 在該技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述導(dǎo)向件的軸心線與所述齒輪的軸心線相互平行。
[0012]在該技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述導(dǎo)向件為圓柱銷、滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承中的一種。
[0013]在該技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述齒輪上設(shè)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(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在所述銷孔中。
[0014]由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型的一種氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，其中僅利用非常簡單的氣缸、雙面齒條、齒輪、連桿、中心鉸接在機(jī)架上的滑塊或中心固定在機(jī)架上的圓柱形外表面的導(dǎo)向件，便實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的模仿雙手揉搓的平面運(yùn)動(dòng)，在連桿的下端固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置。該仿生裝置結(jié)構(gòu)極為簡單，造價(jià)特別低廉，工作可靠性高，能夠滿足不同行業(yè)對于揉搓仿生裝置的需求。這與現(xiàn)有的那些結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、造價(jià)極其高昂的仿生裝置形成了非常鮮明的對照，可廣泛地推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]附圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]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(dǎo)向件，7、氣缸；71、第一缸筒；72、第一活塞；73、第二缸筒；74、第
二活塞；8、雙面齒條。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0019]實(shí)施例1
[0020]參見圖1所示的一種氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，包括機(jī)架(圖中未示出)、設(shè)于機(jī)架上的兩組揉搓組件10、10’。
[0021 ] 揉搓組件10包括可繞軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于機(jī)架上的齒輪1、通過銷軸3轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于齒輪I上的連桿2。齒輪I上開設(shè)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(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在上述銷孔中。連桿2上開設(shè)有一滑槽4，該滑槽4沿連桿2的長度方向延伸，機(jī)架上設(shè)有中心鉸接在機(jī)架上用于提供連桿2導(dǎo)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(jī)架上，滑塊5可繞兩軸端鉸接點(diǎn)的連線旋轉(zhuǎn)地設(shè)于機(jī)架上，滑塊5間隙配合地設(shè)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(dāng)外部驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)齒輪I旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(yùn)動(dòng)又做擺動(dòng)，而滑塊5只做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這樣連桿2的下端就能夠產(chǎn)生類似于人手揉搓的仿生運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1下端虛線所示。
[0022]揉搓組件10’的設(shè)置與揉搓組件10的設(shè)置相類似，包括可繞軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于機(jī)架上的齒輪I’、通過銷軸3’轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于齒輪上的連桿2’，以及中心鉸接在機(jī)架上用于提供連桿2’導(dǎo)向的滑塊5’，當(dāng)齒輪I’在外部驅(qū)動(dòng)力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)又做擺動(dòng)，連桿2’的下端也就能夠產(chǎn)生類似于人手揉搓的仿生運(yùn)動(dòng)。
[0023]參見圖1所示，機(jī)架上還設(shè)有氣缸7、通過氣缸7驅(qū)動(dòng)可沿自身長度方向移動(dòng)的雙面齒條8,氣缸7包括安裝在機(jī)架上的第一缸筒71和第二缸筒73,以及設(shè)于第一缸筒71上的第一活塞72、設(shè)于第二缸筒73上的第二活塞74，其中第一活塞72和第二活塞74的軸心線沿同一直線方向延伸。雙面齒條8的兩端部分別固定在第一活塞72和第二活塞74上，雙面齒條8長度方向的兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)可與齒輪1、1’相嚙合的齒，揉搓組件10和揉搓組件10’分別設(shè)于雙面齒條8的兩側(cè)，且齒輪1、齒輪I’分別與雙面齒條8相嚙合設(shè)置。
[0024]這樣當(dāng)向第一缸筒71、第二缸筒73充入氣體時(shí)，第一活塞72或第二活塞73帶動(dòng)雙面齒條8沿長度方向移動(dòng)，雙面齒條8帶動(dòng)齒輪1、1’作方向相反的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得連桿
2、2’的下端分別產(chǎn)生類似人手揉搓的仿生動(dòng)作。通過在連桿2、2’的下端固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置。
[0025]設(shè)置時(shí)可根據(jù)操作需要調(diào)整銷軸3在齒輪I上的位置或銷軸3’在齒輪I’上的位置，從而實(shí)現(xiàn)雙手對稱仿生揉搓動(dòng)作(如圖1)，或者實(shí)現(xiàn)雙手不對稱仿生揉搓動(dòng)作。
[0026]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(yīng)連桿2或2’下端揉搓動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)曲線。
[0027]如果改變滑塊5、5’的鉸接中心在機(jī)架上的位置，則可同時(shí)改變連桿2、2’下端的揉搓位置與揉搓動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)曲線。
[0028]氣缸7在換向時(shí)能夠改變齒輪1、1’的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而實(shí)現(xiàn)連桿2、2’下端的揉搓方向在由內(nèi)至外與由外至內(nèi)之間進(jìn)行切換。
[0029]實(shí)施例2
[0030]參見圖2所示的一種氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，該仿生裝置與實(shí)施例1的區(qū)別主要在于提供連桿2、2’導(dǎo)向的部件的設(shè)置。在本實(shí)施例中，提供連桿2、2’導(dǎo)向的部件為中心固定設(shè)置在機(jī)架上的導(dǎo)向件6、6’，導(dǎo)向件6、6’分別間隙配合地設(shè)于滑槽4、4’中，導(dǎo)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(dǎo)向件6、6’分別與滑槽
4、4’形成平面高副。當(dāng)雙面齒條8沿長度方向移動(dòng)而驅(qū)動(dòng)齒輪1、齒輪I’旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dǎo)向件6、6’既做直線運(yùn)動(dòng)又做擺動(dòng)，這樣連桿2、2’的下端就能夠產(chǎn)生類似雙手揉搓的仿生運(yùn)動(dòng)。
[0031]上述運(yùn)動(dòng)過程中，圓柱形外表面的導(dǎo)向件6、6’與滑槽4、4’之間的摩擦較小，相比實(shí)施例1的方式，可有效地降低導(dǎo)向件與滑槽槽壁之間的摩擦和磨損，但其承載力相比實(shí)施例I的方式較小，適用于載荷較小的場合，而實(shí)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(dǎo)向件6、6’可采用圓柱銷、滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)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(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承，能夠有效地降低摩擦與磨損。
[0032]綜上，如何以較少或最少的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，來創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(gè)技術(shù)難題，因?yàn)樽鳛橐粋€(gè)機(jī)構(gòu)來說，運(yùn)動(dòng)構(gòu)件少不僅意味著結(jié)構(gòu)簡單和制造成本低，更重要的是意味著工作可靠性高。
[0033]實(shí)施例1中的單側(cè)揉搓動(dòng)作中，從運(yùn)動(dòng)學(xué)意義上來說只有4個(gè)實(shí)質(zhì)性運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，即雙面齒條8、齒輪I (I’)、連桿2 (2’)、滑塊5 (5’);實(shí)施例2中的單側(cè)揉搓動(dòng)作中，從運(yùn)動(dòng)學(xué)意義上來說只有3個(gè)實(shí)質(zhì)性運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，即雙面齒條8、齒輪I (I’)、連桿2 (2’)。
[0034]本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)即在于，僅利用非常簡單的氣缸7、雙面齒條8、齒輪I (I’)、連桿2 (2’)、中心鉸接在機(jī)架上的滑塊5 (5’)或中心固定在機(jī)架上的圓柱形外表面的導(dǎo)向件6 (6’)，便實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的模仿雙手揉搓的平面運(yùn)動(dòng)，在連桿2、2’的下端固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置。該仿生裝置結(jié)構(gòu)極為簡單，造價(jià)特別低廉，工作可靠性高，能夠滿足不同行業(yè)對于揉搓仿生裝置的需求。這與現(xiàn)有的那些結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、造價(jià)極其高昂的仿生裝置形成了非常鮮明的對照，可廣泛地推廣使用。
[0035]上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:包括機(jī)架、設(shè)于所述機(jī)架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的齒輪、一端通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)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(shè)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(jī)架上用于提供所述連桿導(dǎo)向的滑塊，所述滑塊間隙配合地設(shè)于所述滑槽中， 所述機(jī)架上還設(shè)有氣缸、通過所述氣缸驅(qū)動(dòng)可沿自身長度方向移動(dòng)的雙面齒條，所述氣缸包括第一缸筒、第二缸筒、設(shè)于所述第一缸筒上的第一活塞、設(shè)于所述第二缸筒上的第二活塞，所述第一活塞、所述第二活塞的軸心線沿同一直線方向延伸，所述雙面齒條的兩端分別與所述第一活塞、所述第二活塞固定連接，所述雙面齒條上長度方向的兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)可與所述齒輪相嚙合的齒，兩組所述揉搓組件分別設(shè)于所述雙面齒條的兩側(cè)，且兩組所述揉搓組件上兩個(gè)所述齒輪分別與所述雙面齒條相嚙合設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:所述齒輪上設(shè)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(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在所述銷孔中。
3.一種氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:包括機(jī)架、設(shè)于所述機(jī)架上的兩組揉搓組件，每組所述揉搓組件均包括轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的齒輪、一端通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)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(shè)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(shè)置在所述機(jī)架上用于提供所述連桿導(dǎo)向的導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于所述滑槽中，所述導(dǎo)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， 所述機(jī)架上還設(shè)有氣缸、通過所述氣缸驅(qū)動(dòng)可沿自身長度方向移動(dòng)的雙面齒條，所述氣缸包括第一缸筒、第二缸筒、設(shè)于所述第一缸筒上的第一活塞、設(shè)于所述第二缸筒上的第二活塞，所述第一活塞、所述第二活塞的軸心線沿同一直線方向延伸，所述雙面齒條的兩端分別與所述第一活塞、所述第二活塞固定連接，所述雙面齒條上長度方向的兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)可與所述齒輪相嚙合的齒，兩組所述揉搓組件分別設(shè)于所述雙面齒條的兩側(cè)，且兩組所述揉搓組件上兩個(gè)所述齒輪分別與所述雙面齒條相嚙合設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:所述導(dǎo)向件的軸心線與所述齒輪的軸心線相互平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:所述導(dǎo)向件為圓柱銷、滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣動(dòng)雙手揉搓仿生裝置，其特征在于:所述齒輪上設(shè)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(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)在所述銷孔中。
【文檔編號】F16H37/12GK203548783SQ201320649486
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】竇云霞, 王傳洋, 鐘康民 申請人:蘇州大學(xué)