凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，包括凸輪、分別鉸支在機(jī)架上的兩根揉搓杠桿、設(shè)于揉搓杠桿上的導(dǎo)向件，其中在凸輪的軸側(cè)端部上開(kāi)設(shè)封閉狀的凸輪槽，將導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于凸輪槽中。當(dāng)凸輪在外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)向件便可帶動(dòng)揉搓杠桿繞其在機(jī)架上的鉸支點(diǎn)擺動(dòng)，使得揉搓杠桿的擺動(dòng)輸出端輸出類(lèi)似于人的雙手揉搓的往復(fù)擺動(dòng)。在兩個(gè)揉搓杠桿的擺動(dòng)輸出端上固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。該仿生機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，造價(jià)特別低廉，工作可靠性高，能夠滿(mǎn)足不同行業(yè)對(duì)雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)的要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]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(jiǎn)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。
[0003]然而在機(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(lái)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(guò)多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)控制來(lái)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(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN 102940566 A公開(kāi)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(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN 103252709 A公開(kāi)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)性的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度來(lái)看，利用凸輪機(jī)構(gòu)可以任意設(shè)置位移、速度、加速度的優(yōu)勢(shì)，可以說(shuō)設(shè)計(jì)出基于凸輪機(jī)構(gòu)的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)比較理想。但目前尚未檢索到實(shí)質(zhì)性的基于凸輪機(jī)構(gòu)的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可方便加工的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，從而以極低的造價(jià)來(lái)滿(mǎn)足各類(lèi)相應(yīng)產(chǎn)品對(duì)雙手揉搓機(jī)構(gòu)的需求。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的第一技術(shù)方案是:一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，設(shè)于機(jī)架上，所述雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)包括可繞軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述機(jī)架上的凸輪、可擺動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的一對(duì)揉搓杠桿，所述凸輪的一軸側(cè)端部上開(kāi)設(shè)有呈封閉狀的凸輪槽，所述揉搓杠桿的一端鉸接在所述機(jī)架上，所述揉搓杠桿的中部設(shè)有導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件中心固定地設(shè)于所述揉搓機(jī)構(gòu)杠桿上，所述導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于所述凸輪槽中。
[0006]本實(shí)用新型采用的第二技術(shù)方案是:一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，設(shè)于機(jī)架上，所述雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)包括可繞軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述機(jī)架上的凸輪、可擺動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的一對(duì)揉搓杠桿，所述凸輪的一軸側(cè)端部上開(kāi)設(shè)有呈封閉狀的凸輪槽，所述揉搓杠桿的中部鉸接在所述機(jī)架上，所述揉搓杠桿的一端設(shè)有導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件中心固定地設(shè)于所述揉搓機(jī)構(gòu)杠桿上，所述導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于所述凸輪槽中。
[0007]上述兩種技術(shù)方案中，優(yōu)選地，兩個(gè)所述揉搓杠桿上的兩個(gè)所述導(dǎo)向件分別位于所述凸輪的軸心線的兩側(cè)。[0008]上述兩種技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述凸輪槽呈橢圓環(huán)狀。
[0009]上述兩種技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述導(dǎo)向件為圓柱端頭、球頭端頭、圓柱滾子、球面滾子中的一種。
[0010]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)用新型的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其中僅利用非常簡(jiǎn)單的凸輪一揉搓杠桿一導(dǎo)向件，在外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)凸輪繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)時(shí)便可使得揉搓杠桿往復(fù)擺動(dòng)，從而使得揉搓杠桿的擺動(dòng)輸出端輸出類(lèi)似雙手揉搓的平面運(yùn)動(dòng)，在兩個(gè)揉搓杠桿的擺動(dòng)輸出端上固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。該仿生機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，造價(jià)特別低廉，工作可靠性高，能夠滿(mǎn)足不同行業(yè)對(duì)雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)的要求。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(duì)照。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]附圖1為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]附圖2為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]其中:1、凸輪；2、凸輪槽；3、揉搓杠桿；4、導(dǎo)向件。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0015]實(shí)施例1:
[0016]參見(jiàn)圖1所示的凸輪杠桿式雙手揉搓機(jī)構(gòu)，包括凸輪I和兩個(gè)揉搓杠桿3，凸輪I可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在機(jī)架上，凸輪I的其中一軸側(cè)端部上開(kāi)設(shè)有凸輪槽2，該凸輪槽2繞凸輪I的軸心線環(huán)設(shè)呈封閉狀，凸輪槽2沿凸輪的徑向方向上至少有一段與凸輪I軸心線之間的距離為非恒定值，此處該凸輪槽2設(shè)置為橢圓環(huán)狀，這樣凸輪槽2沿凸輪I的徑向方向與凸輪I的軸心線之間的距離沿凸輪槽2的周向可不斷變化。
[0017]兩根揉搓杠桿3的上端分別鉸接在機(jī)架上，每根揉搓杠桿3的中部均設(shè)有導(dǎo)向件4，導(dǎo)向件4中心固定地設(shè)置在揉搓杠桿3上，使得導(dǎo)向件4與揉搓杠桿3在機(jī)架上的鉸支點(diǎn)之間的距離恒定。導(dǎo)向件4間隙配合地設(shè)于凸輪槽2中而使得導(dǎo)向件4可沿凸輪槽2的延伸方向滑動(dòng)或滾動(dòng)，兩個(gè)揉搓杠桿3上兩導(dǎo)向件4分別位于凸輪I軸心線的兩側(cè)，這樣可保證兩揉搓杠桿3在擺動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生干涉。
[0018]這樣，當(dāng)凸輪I在外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)時(shí)，在凸輪槽2的作用下，導(dǎo)向件4沿凸輪槽2的延伸方向運(yùn)動(dòng)，由于凸輪槽2與凸輪I軸心線之間的徑向距離在不斷變化，導(dǎo)向件4帶動(dòng)揉搓杠桿3繞其上端的鉸支中心擺動(dòng)，揉搓杠桿3的下端則輸出類(lèi)似于人的雙手揉搓的往復(fù)擺動(dòng)。在兩個(gè)揉搓杠桿3的下端固定上不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。
[0019]實(shí)施例2:
[0020]參見(jiàn)圖2所示的凸輪杠桿式雙手揉搓機(jī)構(gòu)，該實(shí)施例中與實(shí)施例1的區(qū)別在于揉搓杠桿3的設(shè)置方式以及凸輪槽2的形狀。本實(shí)施例中，揉搓杠桿3的中部鉸接在機(jī)架上，導(dǎo)向件4設(shè)置在揉搓杠桿3的上端并間隙配合地設(shè)于凸輪槽2中，其下端作為擺動(dòng)的輸出端。當(dāng)凸輪I在外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)時(shí)，在凸輪槽2的作用下，導(dǎo)向件4沿凸輪槽2的延伸方向運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向件4帶動(dòng)揉搓杠桿3繞其中部的鉸支中心擺動(dòng)，揉搓杠桿3的下端即可輸出類(lèi)似于人的雙手揉搓的往復(fù)擺動(dòng)。
[0021]上述兩實(shí)施例中，凸輪I上凸輪槽2的曲線可以根據(jù)需要而設(shè)計(jì)，從而使得揉搓杠桿3下端輸出的角位移、速度及加速度等滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，使得雙手揉搓機(jī)構(gòu)適用于不同的揉搓對(duì)象。
[0022]此外，根據(jù)負(fù)載以及使用壽命等不同需求，導(dǎo)向件4可設(shè)置為圓柱端頭、球頭端頭、圓柱滾子、球面滾子中的一種，當(dāng)導(dǎo)向件4為圓柱端頭或球頭端頭時(shí)，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但由于該導(dǎo)向件4與凸輪槽2之間在相對(duì)滑動(dòng)時(shí)為滑動(dòng)摩擦，其使用壽命較短；采用圓柱滾子或球面滾子作為導(dǎo)向件4，導(dǎo)向件4在凸輪槽2中可相對(duì)凸輪槽2滾動(dòng)，兩者之間為滾動(dòng)摩擦，因而可顯著地提高其使用壽命。
[0023]綜上，本實(shí)用新型的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，包括凸輪1、分別鉸支在機(jī)架上的兩根揉搓杠桿3、設(shè)于揉搓杠桿3上的導(dǎo)向件4，其中在凸輪I的軸側(cè)端部上開(kāi)設(shè)封閉狀的凸輪槽2并使得凸輪槽2沿凸輪I的徑向方向與凸輪I軸心線之間的距離為非恒定值，將導(dǎo)向件4間隙配合地設(shè)于凸輪槽2中。當(dāng)凸輪I在外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)向件4便可帶動(dòng)揉搓杠桿3繞其在機(jī)架上的鉸支點(diǎn)擺動(dòng)，使得揉搓杠桿3的擺動(dòng)輸出端輸出類(lèi)似雙手揉搓的往復(fù)擺動(dòng)。在兩個(gè)揉搓杠桿3的擺動(dòng)輸出端上固定不同功能的揉搓工具，便可形成各種功能不同的雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)。
[0024]如何以較少或更少的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件來(lái)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(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)構(gòu)件少不僅意味著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，更重要的是意味著工作可靠性高。本實(shí)用新型的雙手揉搓機(jī)構(gòu)中，其中僅利用非常簡(jiǎn)單的凸輪I一揉搓杠桿3—導(dǎo)向件4，針對(duì)同一側(cè)的擺動(dòng)輸出，僅包含凸輪I和揉搓杠桿3這兩個(gè)實(shí)質(zhì)性的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，這樣便實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的模仿雙手揉搓的平面運(yùn)動(dòng)，這對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)學(xué)也是一種貢獻(xiàn)。
[0025]本實(shí)用新型的雙手揉搓機(jī)構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面的突出優(yōu)勢(shì)在于，其結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，造價(jià)特別低廉，工作可靠性高，能夠滿(mǎn)足不同行業(yè)對(duì)雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)的要求。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(duì)照。
[0026]上述實(shí)施例只為說(shuō)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】
1.一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，設(shè)于機(jī)架上，其特征在于:所述雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)包括可繞軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述機(jī)架上的凸輪、可擺動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的一對(duì)揉搓杠桿，所述凸輪的一軸側(cè)端部上開(kāi)設(shè)有呈封閉狀的凸輪槽，所述揉搓杠桿的一端鉸接在所述機(jī)架上，所述揉搓杠桿的中部設(shè)有導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件中心固定地設(shè)于所述揉搓機(jī)構(gòu)杠桿上，所述導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于所述凸輪槽中。
2.一種凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，設(shè)于機(jī)架上，其特征在于:所述雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)包括可繞軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述機(jī)架上的凸輪、可擺動(dòng)地設(shè)于所述機(jī)架上的一對(duì)揉搓杠桿，所述凸輪的一軸側(cè)端部上開(kāi)設(shè)有呈封閉狀的凸輪槽，所述揉搓杠桿的中部鉸接在所述機(jī)架上，所述揉搓杠桿的一端設(shè)有導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件中心固定地設(shè)于所述揉搓機(jī)構(gòu)杠桿上，所述導(dǎo)向件間隙配合地設(shè)于所述凸輪槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:兩個(gè)所述揉搓杠桿上的兩個(gè)所述導(dǎo)向件分別位于所述凸輪的軸心線的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述凸輪槽呈捕圓環(huán)狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凸輪杠桿式雙手揉搓仿生機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)向件為圓柱端頭、球頭端頭、圓柱滾子、球面滾子中的一種。
【文檔編號(hào)】F16H57/02GK203703041SQ201420043601
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】竇云霞, 王傳洋 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)