本发明属于助残机械技术领域，具体涉及一种辅助阅读装置。
背景技术：
书是人类用来纪录一切成就的主要工具，也是人类交融感情，取得知识，传承经验的重要媒介，对人类文明的开展，贡献非常大，人们的生活离不开书。社会的发展使得知识越来越重要，而看书的人也越来越多，但对于一些残疾人而言，取书、翻页等动作十分费力或无法做到。而向他人寻求帮助，不仅会打乱其他人的生活规律，也会使残疾人的自尊受到一定的伤害。因此，设计一种能够帮助残疾人完成取书、翻页工作的辅助阅读装置十分重要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种辅助阅读装置。
本发明包括书架、选书机构、传输机构、翻书机构和书桌。所述的书桌设置在书架一侧。所述的选书机构包括横移组件、取书组件和推书组件。所述的横移组件包括横移驱动件、横移板和滑轨。所述的滑轨与书架的顶部固定。横移板与滑轨构成滑动副。横移板由横移驱动件驱动。
所述的取书组件包括横向取书驱动件、横向取书板、纵向取书驱动件、取书手爪、纵向取书板和取书导杆。所述的横向取书板与横移板构成滑动副。横向取书板由横向取书驱动件驱动。取书导杆的顶端与横向取书板固定。纵向取书板与取书导杆构成滑动副。纵向取书板由纵向取书驱动件驱动。取书手爪安装在纵向取书板上。
所述的推书组件包括推书驱动件、电动推杆、推书滑板和推书导杆。所述推书导杆的顶端与横移板固定。推书滑板与推书导杆构成滑动副。推书滑板由推书驱动件驱动。电动推杆的外壳与推书滑板固定。取书组件内的取书手爪与推书组件内的电动推杆分别位于书架的两侧。
所述的传输机构包括第一边板、第二边板、输送带、输送带轮、输送电机和靠板。所述的第一边板、第二边板间隔设置。所述的靠板与书桌固定。靠板的工作侧面倾斜朝上设置，且与水平面呈75°～89°夹角。第一边板、第二边板靠近取书手爪的那端为取书端，远离取书手爪的那端为还书端。
所述靠板的一端与第一边板的还书端接触。输送带轮共有两个。其中一个输送带轮的两端分别支承在第一边板、第二边板底部的取书端。另一个输送带轮支承在靠板远离第一边板那端的底部。两个输送带轮的轴线均与靠板的工作侧面垂直。两个输送带轮通过输送带连接。其中一个输送带轮由输送电机驱动。
所述的翻书机构包括翻页组件和压页组件。所述的翻页组件包括翻页横移驱动件、翻页舵机、转轴、滑动架、导轨和翻转吸附件。所述的导轨与靠板的安装侧面固定。滑动架的中部与导轨构成滑动副。滑动架由翻页横移驱动件驱动。转轴支承在滑动架上。转轴由翻页舵机驱动。
所述的翻转吸附件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、伸长轴和吸附块。所述的第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆首尾依次铰接。第三连杆的两端与两根伸长轴的一端分别固定。两根伸长轴的另一端与吸附块的两端分别固定。吸附块上固定有真空吸盘。
所述的翻转吸附件共有两个。两个翻转吸附件内的第一连杆与滑动架的两端分别固定。两个翻转吸附件内第一连杆、第二连杆的铰接轴均为转轴。两个翻转吸附件内的第二连杆均与转轴固定。
所述的压页组件包括限位块、压轮、翻转架、压轴和压页电机。所述的限位块固定在靠板远离第一边板的那端。所述的翻转架与限位块构成转动副。翻转架由压页电机驱动。翻转架上支承有压轴。压轴上固定有压轮。
进一步地，所述的书架包括框架、分层隔板和挡书板。水平设置的多块分层隔板沿框架均与框架固定，且沿竖直方向依次等距排列。所有分层隔板的顶面上均固定有多块挡书板。挡书板均竖直设置。
进一步地，所述的横移驱动件包括横移电机、第一同步带轮和第一同步带。两个第一同步带轮均支承在书架的顶部。两个第一同步带轮通过第一同步带连接。横移电机与书架的顶部固定。横移电机的输出轴与其中一个第一同步带轮固定。第一同步带与横移板固定。
所述的横向取书驱动件横向取书电机、第二同步带轮和第二同步带。两个第二同步带轮分别支承在横向取书板的两端。两个第二同步带轮通过第二同步带连接。横向取书电机固定在横向取书板的一端。横向取书电机的输出轴与其中一个第二同步带轮固定。第二同步带与横移板固定。
所述的纵向取书驱动件包括顶部取书块、底部取书块、纵向取书电机、第三同步带轮和第三同步带。所述的顶部取书块与取书导杆的顶端固定。所述的底部取书块与取书导杆的底端固定。两个第三同步带轮分别支承在顶部取书块、底部取书块上。两个第三同步带轮通过第三同步带连接。纵向取书电机与顶部取书块固定。纵向取书电机的输出轴与其中一个第三同步带轮固定。纵向取书板与第三同步带固定。
所述的推书驱动件包括顶部推书块、底部推书块、推书电机、第四同步带轮和第四同步带。所述的顶部推书块与推书导杆的顶端固定。所述的底部推书块与推书导杆的底端固定。两个第四同步带轮分别支承在顶部推书块、底部推书块上。两个第四同步带轮通过第四同步带连接。推书电机与顶部推书块固定。推书电机的输出轴与其中一个第四同步带轮固定。推书滑板与第四同步带固定。
进一步地，所述的翻页横移驱动件包括翻页横移电机、摇臂和滑动连杆。摇臂的一端与靠板铰接，另一端与滑动连杆的一端铰接。滑动连杆的另一端与滑动架铰接。摇臂由翻页横移电机驱动。
所述的翻页舵机与滑动架固定。翻页舵机的输出轴与转轴的一端固定。
所述的压页电机固定在限位块上。压页电机的输出轴与翻转架固定。
所述的输送电机与第一边板固定。输送电机的输出轴与其中一个输送带轮固定。
进一步地，所述真空吸盘的进气吸口朝向靠板的安装侧面。真空吸盘的出气口通过气管与真空发生器的进气口连通。
进一步地，两个翻转吸附件内的第三连杆中心轴线与靠板的长度方向平行。两个翻转吸附件内的吸附块均位于两个翻转吸附件内的第三连杆之间。
进一步地，所述书桌的桌面上设置有液晶屏及语音接收模块。书桌其中一个桌脚的一侧固定有下翻页脚踏开关和上翻页脚踏开关。
进一步地，所述压轮的侧面上设置有多个压紧凸块。压轮采用橡胶材料。
进一步地，所述第一边板内侧面的底部固定有第一引导条。第一引导条的外侧面靠近第一边板取书端的那端端部与第一边板内侧面间距为零。第一引导条的外侧面靠近第一边板还书端的那端端部位于第一边板与第二边板的对称面上。第二边板内侧面的顶部固定有第二引导条。第二引导条的外侧面靠近第二边板取书端的那端端部与第二边板内侧面间距为零。第二引导条的外侧面靠近第二边板还书端的那端端部位于第一边板与第二边板的对称面上。
进一步地，所述靠板工作侧面的顶部与第一边板内侧面的顶部平齐。第一边板位于第二边板与书架之间。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明能够帮助残疾人从书架上拿取书籍，并为残疾人翻页，从而实现辅助残疾人阅读的目的。
2、本发明通过真空吸附的原理进行翻书操作，避免了翻书过程中书籍被损坏的情况发生。
3、本发明的翻书机构在翻书后，将与目标书籍分离，避免遮挡到使用者阅读的视线。
4、本发明的压页机构能够在非翻书状态下将书籍压紧，保证了书籍固定的可靠性。
5、本发明在一本书籍阅读完成后，能够自动将书籍送回书架原位。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的正面示意图；
图3为本发明中书架与选书机构的组合正面视图；
图4为本发明中选书机构的示意图；
图5为本发明中传输机构的立体图；
图6为本发明中翻书机构的立体图；
图7为本发明中翻页组件的立体图；
图8为本发明中压页组件的立体图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、2和3所示，一种辅助阅读装置，包括书架1、选书机构2、传输机构3、翻书机构4、书桌5和轮椅6。书架1包括框架1-1、分层隔板1-2和挡书板1-3。水平设置的多块分层隔板1-2沿框架1-1均与框架1-1固定，且沿竖直方向依次等距排列。所有分层隔板1-2的顶面上均固定有沿书架长度方向(即书架1上书本的排列方向)等距排列的多块挡书板1-3。挡书板1-3均竖直设置。书桌5设置在书架1一侧。书桌5的一侧放置有用于供使用者安坐的轮椅6。
如图1、2、3和4所示，选书机构2包括横移组件、取书组件和推书组件。横移组件包括横移电机、横移板2-1、第一同步带轮、第一同步带和滑轨。互相平行的两根滑轨均与书架1的顶部固定。滑轨的中心轴线与书架1的长度方向平行。横移板2-1的两端与两根滑轨分别构成滑动副。两个第一同步带轮均支承在书架1的顶部，且分别位于滑轨的两端。两个第一同步带轮通过第一同步带连接。横移电机与书架1的顶部固定。横移电机的输出轴与其中一个第一同步带轮固定。第一同步带与横移板固定。
取书组件包括横向取书电机2-2、横向取书板2-3、第二同步带轮、第二同步带、纵向取书电机2-4、取书手爪2-5、第三同步带轮、第三同步带2-6、纵向取书板2-7、取书导杆2-8、顶部取书块和底部取书块2-13。横向取书板2-3与横移板2-1构成沿书架1宽度方向(即书架1上书本插入或取出的方向)滑动的滑动副。两个第二同步带轮分别支承在横向取书板2-3的两端。两个第二同步带轮通过第二同步带连接。横向取书电机2-2固定在横向取书板2-3的一端。横向取书电机2-2的输出轴与其中一个第二同步带轮固定。第二同步带与横移板固定。
互相平行的两根取书导杆2-8的顶端均与顶部取书块固定，底端均与底部取书块2-13固定。顶部取书块与横向取书板2-3固定。两个第三同步带轮分别支承在顶部取书块、底部取书块2-13上。两个第三同步带轮通过第三同步带2-6连接。纵向取书电机2-4与顶部取书块固定。纵向取书电机2-4的输出轴与其中一个第三同步带轮固定。纵向取书板2-7上固定有两个取书滑块。两个取书滑块与两根取书导杆2-8分别构成滑动副。纵向取书板2-7与第三同步带2-6固定。取书手爪2-5安装在纵向取书板2-7上。取书手爪2-5的爪体朝向书架1设置。
推书组件包括推书电机、电动推杆2-9、第四同步带轮、第四同步带2-10、推书滑板2-11、推书导杆2-12、顶部推书块和底部推书块2-14。互相平行的两根推书导杆2-12的顶端均与顶部推书块固定，底端与底部推书块2-14固定。顶部推书块与横移板2-1固定。两个第四同步带轮分别支承在顶部推书块、底部推书块2-14上。两个第四同步带轮通过第四同步带2-10连接。推书电机与顶部推书块固定。推书电机的输出轴与其中一个第四同步带轮固定。推书滑板2-11上固定有两个推书滑块。两个推书滑块与两根推书导杆2-12分别构成滑动副。推书滑板2-11与第四同步带2-10固定。电动推杆2-9的外壳与推书滑板2-11固定。电动推杆2-9的推出杆朝向书架1设置。取书组件内的取书手爪2-5与推书组件内的电动推杆2-9分别位于书架1的两侧。电动推杆2-9与取书手爪2-5的书架1的长度方向上位置对应。电动推杆2-9位于推书导杆2-12靠近传输机构3的一侧，进而避免推书导杆2-12与传输机构3在送书到传输机构3的过程中发生干涉。
如图1、2和5所示，传输机构3包括第一边板3-1、第二边板3-2、输送带3-3、输送带轮、输送电机和靠板7。第一边板3-1、第二边板3-2间隔设置，且与书架1、书桌5分别固定。靠板7与书桌5固定。靠板7的工作侧面倾斜朝上设置，且与水平面呈80°夹角。第一边板3-1与第二边板3-2的间距大于书架1上相邻两块挡书板1-3的间距。第一边板3-1、第二边板3-2靠近取书手爪2-5的那端为取书端，远离取书手爪2-5的那端为还书端。第一边板3-1内侧面的底部固定有第一引导条3-5。第一引导条3-5的外侧面靠近第一边板3-1取书端的那端端部与第一边板3-1内侧面间距为零。第一引导条3-5的外侧面靠近第一边板3-1还书端的那端端部位于第一边板3-1与第二边板3-2的对称面上(即第一引导条3-5的外侧面沿第一边板取书端往还书端的方向逐渐远离第一边板)。第二边板3-2内侧面的顶部固定有第二引导条3-5。第二引导条3-5的外侧面靠近第二边板3-2取书端的那端端部与第二边板3-2内侧面间距为零。第二引导条3-5的外侧面靠近第二边板3-2还书端的那端端部位于第一边板3-1与第二边板3-2的对称面上(即第二引导条3-5的外侧面沿第二边板取书端往还书端的方向逐渐远离第二边板。此外，第一引导条及第二引导条的横截面均不是直角三角形，还书时，书本依旧能够沿第一引导条运动，直至越过第一引导条)。第一引导条3-5及第二引导条3-5能够将经过传输机构的书籍引导为顶部抵靠在第一边板上的状态。
靠板7的一端与第一边板3-1的还书端接触。靠板7工作侧面的顶部与第一边板3-1内侧面的顶部平齐。使得书籍能够从第一边板3-1平滑转移到靠板7上。输送带轮共有两个。其中一个输送带轮的两端分别支承在第一边板3-1、第二边板3-2底部的取书端。另一个输送带轮支承在靠板远离第一边板那端的底部。两个输送带轮的轴线均与靠板7的工作侧面垂直。两个输送带轮通过输送带3-3连接。输送电机与第一边板3-1固定。输送电机的输出轴与其中一个输送带轮固定。第一边板3-1位于第二边板3-2与书架1之间。
如图1、2、6和7所示，翻书机构4包括翻页组件8和压页组件9。翻页组件8包括翻页横移电机、翻页舵机8-6、摇臂8-1、转轴8-2、滑动连杆8-3、滑动架8-4、导轨8-5和翻转吸附件。导轨8-5与靠板7的安装侧面(工作侧面的背侧)固定，且沿靠板的长度方向设置。滑动架8-4的中部与导轨8-5构成滑动副。转轴8-2支承在滑动架8-4上。摇臂8-1的一端与靠板7铰接，另一端与滑动连杆8-3的一端铰接。滑动连杆8-3的另一端与滑动架8-4铰接。摇臂8-1由翻页横移电机驱动。翻页舵机8-6与滑动架8-4固定。翻页舵机8-6的输出轴与转轴8-2的一端固定。
翻转吸附件包括第一连杆8-7、第二连杆8-8、第三连杆8-9、第四连杆8-10、伸长轴8-11和吸附块8-12。第一连杆8-7、第二连杆8-8、第三连杆8-9、第四连杆8-10首尾依次铰接成平行四边形机构。第一连杆8-7与第三连杆8-9的长度相等。第二连杆8-8与第四连杆8-10的长度相等。第三连杆8-9的两端与两根伸长轴8-11的一端分别固定。两根伸长轴8-11的另一端与吸附块8-12的两端分别固定。其中一根伸长轴8-11为第二连杆8-8、第三连杆8-9的铰接轴。另一根伸长轴8-11为第三连杆8-9、第四连杆8-10的铰接轴。吸附块8-12上固定有真空吸盘。真空吸盘的进气吸口朝向靠板7的安装侧面。真空吸盘的出气口通过气管与真空发生器的进气口连通。当真空发生器启动时，真空吸盘的进气吸口将产生用于吸附书页的负压。
翻转吸附件共有两个。两个翻转吸附件内的第一连杆8-7与滑动架8-4的两端分别固定。两个翻转吸附件内第一连杆8-7、第二连杆8-8的铰接轴均为转轴8-2。两个翻转吸附件内的第二连杆8-8均与转轴8-2固定。当转轴8-2转动时，两个翻转吸附件内的第二连杆8-8同步转动。两个翻转吸附件内的第三连杆8-9中心轴线与靠板7的长度方向平行。两个翻转吸附件内的吸附块8-12均位于两个翻转吸附件内的第三连杆8-9之间。
如图1、2、6和8所示，压页组件9包括限位块9-1、压轮9-2、翻转架9-3、压轴9-4和压页电机。限位块9-1固定在靠板7远离第一边板的那端。翻转架9-3与限位块9-1构成转动副。压页电机固定在限位块9-1上。压页电机的输出轴与翻转架9-3固定。翻转架9-3上支承有压轴9-4。压轴9-4的轴线与压页电机输出轴的轴线不重合。压轴9-4的两端均固定有压轮9-2。压轮9-2的侧面上设置有多个用于压紧书本的压紧凸块。压轮9-2采用橡胶材料。
书桌5的桌面上设置有液晶屏及语音接收模块。书桌5其中一个桌脚的一侧固定有下翻页脚踏开关和上翻页脚踏开关。下翻页脚踏开关和上翻页脚踏开关分别用于控制翻向下一页、翻向上一页。
该辅助阅读装置的助残阅读方法具体如下：
步骤一、使用者通过语音接收模块选择所需阅读的书籍作为目标书籍。
步骤二、横移电机、纵向取书电机2-4和推书电机均转动，使得取书手爪2-5与电动推杆2-9均到达目标书籍处。
步骤三、电动推杆2-9推出，将目标书籍推出至取书手爪2-5的夹取范围(即取书手爪2-5的两个爪体之间)内。
步骤四、取书手爪2-5夹住目标书籍。横向取书电机2-2正转，使得取书手爪2-5向远离书架1的一侧移动，拉出目标书籍。
步骤五、横移电机、纵向取书电机2-4和推书电机均转动，使得目标书籍到达传输机构3处。并使目标书籍位于第一边板3-1与第二边板3-2内侧面所在平面之间，下边缘高于输送带3-3。
步骤六、横向取书电机2-2反转，使得目标书籍进入第一边板3-1与第二边板3-2之间。
步骤七、取书手爪2-5松开目标书籍。输送电机正转，使得目标书籍离开第一边板及第二边板，到达靠板7上(此时目标书籍依旧由输送带支撑)。选书机构2复位。
步骤八、目标书籍与限位块9-1接触后，输送电机停转。压页电机正转，压轮9-2压住目标书籍。
步骤九、若未收到使用者通过语音接收模块发出的还书指令且上翻页脚踏开关及下翻页脚踏开关均未被踩踏，则等待(使用者正在阅读，不继续执行任何动作)。若上翻页脚踏开关或下翻页脚踏开关被踩踏，则进入步骤十。若收到使用者通过语音接收模块发出的还书指令，则执行步骤十七至二十六。
步骤十、若下翻页脚踏开关被踩踏一次，则执行步骤十一、十二和十三；若上翻页脚踏开关被踩踏一次，则进入步骤十四、十五和十六。
步骤十一、压页电机反转，压轮9-2松开目标书籍。翻页舵机8-6及翻页横移电机均转动，使得两个翻转吸附件上的真空吸盘与目标书籍靠近压页组件9的那一侧接触，第二连杆8-8连接第三连杆8-9的那端倾斜朝向靠近压页组件9的一侧。
步骤十二、真空发生器启动，两个翻转吸附件上的真空吸盘吸住目标书籍需要被翻转的一页。翻页舵机8-6转动，带动目标书籍需要被翻转的一页向远离压页组件9的那一侧翻转。
步骤十三、目标书籍需要被翻转的一页完成翻转后，真空发生器关闭，翻页横移电机转动，使得两个翻转吸附件上的真空吸盘与目标书籍分离。压页电机正转，压轮9-2压住目标书籍。进入步骤九。
步骤十四、翻页舵机8-6及翻页横移电机均转动，使得两个翻转吸附件上的真空吸盘与目标书籍远离压页组件9的那一侧接触，第二连杆8-8连接第三连杆8-9的那端倾斜朝向远离压页组件9的一侧。
步骤十五、压页电机反转，压轮9-2松开目标书籍。真空发生器启动，两个翻转吸附件上的真空吸盘吸住目标书籍需要被翻转的一页。翻页舵机8-6转动，带动目标书籍需要被翻转的一页向靠近压页组件9的那一侧翻转。
步骤十六、目标书籍需要被翻转的一页完成翻转后，真空发生器关闭，翻页横移电机转动，使得两个翻转吸附件上的真空吸盘与目标书籍分离。压页电机正转，压轮9-2压住目标书籍。进入步骤九。
步骤十七、执行n次步骤十四、十五和十六，n为使用者下翻页脚踏开关被踩踏次数与上翻页脚踏开关被踩踏次数的差值，使得目标书籍被合上。
步骤十八、压页电机反转，压轮9-2松开目标书籍。输送电机反转，使得目标书籍向第一边板及第二边板滑动。
步骤十九、目标书籍滑动至伸出第一边板及第二边板的取书端外后，输送电机停转。
步骤二十、横移电机、纵向取书电机2-4和横向取书电机2-2均转动，使得取书手爪2-5到达目标书籍处。
步骤二十一、横向取书电机2-2反转，使得取书手爪2-5的两个爪体到达目标书籍的两侧。
步骤二十二、取书手爪2-5夹住目标书籍。横向取书电机2-2正转，使得取书手爪2-5向远离书架1的一侧移动，目标书籍与传输机构分离。
步骤二十三、横移电机和纵向取书电机2-4均转动，使得目标书籍到达对应的存放位置(步骤二中存放的位置)。
步骤二十四、横向取书电机2-2反转，目标书籍被放入对应的两块挡书板之间。取书手爪2-5松开目标书籍。
步骤二十五、横向取书电机2-2正转，目标书籍脱离取书手爪2-5的夹取范围。之后，取书手爪2-5闭合，横向取书电机2-2反转，目标书籍被推回原位。
步骤二十六、取书手爪2-5松开，选书机构2复位。