双手揉搓仿生机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双手揉搓仿生机构，其中仅利用简单的齿轮、连杆、中心铰接在机架上的圆柱体或滑座，便实现了复杂的模仿人双手揉搓的平面运动，其结构极为简单，造价特别低廉，工作可靠性高，能够满足不同行业对于揉搓仿生机构的需求。这与现有的那些结构庞大复杂、造价极其高昂的仿生装置形成了非常鲜明的对照，能够以极低的造价来满足各类相应产品对双手揉搓机构的需求，可广泛地推广使用。
【专利说明】双手揉搓仿生机构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种双手揉搓仿生机构。
【背景技术】
[0002]目前在工业、医疗、农业等生产生活领域，迫切需要简单、实用、造价低廉的双手揉搓机构。例如，工业生产中粉状与块状物料揉搓搅拌、医疗器械中的双手按摩、农业生产中的揉搓茶叶(主要是碧螺春)、食品生产中的揉面等等。
[0003]然而在机构创新设计中，单纯依靠机构自身的运动，来实现模仿人手揉搓的动作，是极其困难的。因为人手揉搓的动作，是一个直线运动与摆动复合而成的运动。采用数控技术实现模仿人手揉搓的动作，是最容易想到的技术方案。但是，采用数控技术模仿一只手揉搓的运动，至少需要两个伺服电机，并采用两轴联动数控系统编程驱动；模仿双手揉搓的运动，则至少需要四个伺服电机，并通过多轴联动数控系统控制来实现。这不仅造成整个装置极其庞大复杂，而且造价极其高昂。如中国专利文献CN 102940566 A公开的揉搓按摩器，不仅结构极其复杂，而且未能给出仿生运动的轨迹；再如中国专利文献CN 103252709 A公开的数控揉搓式研磨机床，则采用了 3个伺服电机，以及极其复杂的机械传动系统，体积庞大，造价昂贵。从运动学的角度，目前尚未检索到实质性的双手揉搓仿生机构。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种简单实用的双手揉搓仿生机构，从而以极低的造价来满足各类相应产品对双手揉搓机构的需求。
[0005]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0006]第一技术方案:
[0007]—种双手揉搓仿生机构，包括机架、设于所述机架上的两组揉搓组件，每组所述揉搓组件均包括转动地设于所述机架上的齿轮、一端通过销轴转动地设于所述齿轮上的连杆、铰接在所述机架上的圆柱体，所述销轴的轴心线偏离所述齿轮的轴心线且与所述齿轮的轴心线相平行，所述圆柱体可绕自身轴心线旋转地设于所述机架上，所述圆柱体上开设有沿径向贯穿的通孔，所述连杆间隙配合地穿设在所述通孔中，两组所述揉搓组件中，两个所述齿轮相互啮合地设于所述机架上。
[0008]在该技术方案中，优选地，所述圆柱体的轴心线与所述齿轮的轴心线相互平行。
[0009]在该技术方案中，优选地，所述齿轮上设有销孔，所述销孔的中心线与所述齿轮的轴心线相偏离，所述销轴的一端连接在所述连杆上，其另一端转动地穿设在所述销孔中。
[0010]在该技术方案中，优选地，所述通孔为圆柱形孔，对应地，所述连杆上与所述通孔配合的周向表面为圆柱面。
[0011]第二技术方案:
[0012]一种双手揉搓仿生机构，包括机架、设于所述机架上的两组揉搓组件，每组所述揉搓组件均包括转动地设于所述机架上的齿轮、一端通过销轴转动地设于所述齿轮上的连杆、中心铰接在所述机架上的滑座，所述销轴的轴心线偏离所述齿轮的轴心线且与所述齿轮的轴心线相平行，所述滑座上开设有可供所述连杆沿轴向穿入的通孔，所述连杆间隙配合地穿设在所述通孔中，两组所述揉搓组件中，两个所述齿轮相互啮合地设于所述机架上。
[0013]在该技术方案中，优选地，所述滑座的两轴向端部连接在所述机架上呈简支梁结构。
[0014]在该技术方案中，优选地，所述通孔为圆柱形孔，对应地，所述连杆上与所述通孔配合的周向表面为圆柱面。
[0015]在该技术方案中，优选地，所述齿轮上设有销孔，所述销孔的中心线与所述齿轮的轴心线相偏离，所述销轴的一端连接在所述连杆上，其另一端转动地穿设在所述销孔中。
[0016]由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点:本实用新型的双手揉搓仿生机构，其中仅利用简单的齿轮、连杆、中心铰接在机架上的圆柱体或滑座，便实现了复杂的模仿人双手揉搓的平面运动，其结构极为简单，造价特别低廉，工作可靠性高，能够满足不同行业对于揉搓仿生机构的需求。这与现有的那些结构庞大复杂、造价极其高昂的仿生装置形成了非常鲜明的对照，能够以极低的造价来满足各类相应产品对双手揉搓机构的需求，可广泛地推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]附图1为本实用新型的实施例1的结构示意图；
[0018]附图2为本实用新型的实施例2的结构示意图；
[0019]附图3为附图2中A-A首I]视不意图。
[0020]其中:10、10’ 一揉搓组件；1、1’ 一齿轮；2、2’ 一连杆；3、3’ 一销轴；4、4’ 一圆柱体；5、5’ 一滑座。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体的实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。
[0022]实施例1
[0023]参见图1所示的双手揉搓仿生机构，包括机架(图中未示出)、设于机架上的两组揉搓组件10、10，。
[0024]揉搓组件10包括可绕轴心线转动地设于机架上的齿轮1、通过销轴3转动地设于齿轮I上的连杆2、铰接在机架上且可绕自身轴心线旋转的圆柱体4。齿轮I上开设有一偏心的销孔，该销孔的中心线平行于齿轮I的轴心线，销轴3的一端连接在连杆2的上部，其另一端可转动地穿设在上述销孔中。
[0025]圆柱体4的轴心线与齿轮I的轴心线相互平行，圆柱体4上开设有沿径向贯穿的通孔，连杆2间隙配合地穿设在上述通孔中，且连杆2的下端露出通孔外。连杆2与圆柱体4之间形成平面低副，当外部驱动力驱动齿轮I旋转时，连杆2在销轴3的作用下相对于圆柱体4的铰支中心既做直线滑移运动又做摆动，圆柱体4则只做摆动动作，因此，在连杆2的下端就能够产生类似于人手揉搓的仿生运动，其运动轨迹如图1下端虚线所示。为便于各部件的加工，圆柱体4上的通孔为截面为圆形的圆柱形孔，对应地，连杆2的周向表面呈圆柱面，至少为连杆2上穿设在上述通孔中与上述通孔相配合的周向表面为圆柱面。[0026]揉搓组件10’的设置与揉搓组件10的设置相类似，包括可绕轴心线转动地设于机架上的齿轮I’、通过销轴3’转动地设于齿轮上的连杆2’，以及铰接在机架上且可绕自身轴心线旋转的圆柱体4’，连杆2’间隙配合地穿设在圆柱体4’上的径向贯穿的通孔中，当齿轮I，在外部驱动力的作用下转动时，连杆2’在销轴3’的作用下相对于圆柱体4 ‘的铰支中心既做直线滑移运动又做摆动，圆柱体4’只做摆动动作，连杆2’的下端也能够产生类似于人手揉搓的仿生运动。
[0027]参见图1所示，揉搓组件10上的齿轮I与揉搓组件10’上的齿轮I’相互啮合设置，这样通过外部驱动机构驱动齿轮I和齿轮I’中的一个齿轮旋转，另一个齿轮即可反向旋转，这样便使得揉搓组件10和揉搓组件10’同时工作而产生类似双手揉搓的仿生运动。在连杆2、2’的下端分别固定不同功能的揉搓工具，便可形成功能不同的双手揉搓仿生机构。
[0028]设置时可根据需要调整销轴3所在销孔在齿轮I上沿圆周方向的位置，或者调整销轴3’所在销孔在齿轮I’上沿圆周方向的位置，从而实现双手对称仿生揉搓动作(如图1)，或者实现双手不对称仿生揉搓动作。
[0029]如果改变销轴3或销轴3’所在销孔分别在齿轮1、1’上的径向位置，即改变了销孔的偏心距离，则可改变相应连杆2或2’下端揉搓动作的运动曲线。
[0030]如果改变圆柱体4、4’的铰接中心在机架上的位置，则可同时改变连杆2、2’下端的揉搓位置与揉搓动作的运动曲线。
[0031]若改变齿轮1、1’中主动齿轮的旋转方向，就可对连杆2、2’下端的揉搓方向在由内至外与由外至内之间进行切换。
[0032]实施例2
[0033]参见图2所示的双手揉搓仿生机构，该仿生机构与实施例1的区别主要在于提供连杆2、2’导向的部件的设置。在本实施例中，提供连杆2、2’导向的部件为中心铰接在机架上的滑座5、5’，即滑座5、5’两轴端的中心位置处分别铰接在机架上，滑座5、5’的两轴端铰接点的连线平行于齿轮1、1’的轴心线。滑座5、5’上分别开设有供连杆2、2’穿入的通孔，连杆2、2’分别间隙配合地穿设在滑座5、5’上的通孔中，连杆2、2’与滑座5、5’形成平面低副，当外部驱动机构驱动齿轮1、齿轮I’中的一个齿轮旋转时，连杆2、2’分别在销轴
3、3’的作用下相对于滑座5、5’既做直线滑移运动又做摆动，滑座5、5’则只做摆动运动，这样连杆2、2’的下端就能够产生类似双手揉搓的仿生运动。
[0034]在本实施例中，滑座5、5’的两轴向端部连接在机架上呈简支梁结构，如图3中的A-A剖面图所示，这样设置相对于悬臂梁而言具有较好的刚性，而相对于外伸梁其结构更为简单。
[0035]综上，如何以较少或最少的运动构件，来创新设计出模仿双手揉搓的机构，始终是机构学领域的一个技术难题，因为作为一个机构来说，运动构件少不仅意味着结构简单和制造成本低，更重要的是意味着工作可靠性高。在实施例1和实施例2的两种技术方案中，对于单个的揉搓组件10 (10’)，从运动学意义上来说只有3个实质性运动构件，即齿轮I0-)、连杆2 (2’)、中心铰接在机架上的圆柱体4 (4’)或滑座5 (5’)。本实用新型的创新点即在于以较少的机械构件便实现了复杂的模仿人双手揉搓的平面运动，其结构极为简单，造价特别低廉，工作可靠性高，能够满足不同行业对于揉搓仿生机构的需求，同时对传统的机构学也是一种贡献。这与现有的那些结构庞大复杂、造价极其高昂的仿生装置形成了非常鲜明的对照，能够以极低的造价来满足各类相应产品对双手揉搓机构的需求，可广泛地推广使用。
[0036]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种双手揉搓仿生机构，其特征在于:包括机架、设于所述机架上的两组揉搓组件，每组所述揉搓组件均包括转动地设于所述机架上的齿轮、一端通过销轴转动地设于所述齿轮上的连杆、铰接在所述机架上的圆柱体，所述销轴的轴心线偏离所述齿轮的轴心线且与所述齿轮的轴心线相平行，所述圆柱体可绕自身轴心线旋转地设于所述机架上，所述圆柱体上开设有沿径向贯穿的通孔，所述连杆间隙配合地穿设在所述通孔中，两组所述揉搓组件中，两个所述齿轮相互啮合地设于所述机架上。
2.根据权利要求1所述的双手揉搓仿生机构，其特征在于:所述圆柱体的轴心线与所述齿轮的轴心线相互平行。
3.根据权利要求1所述的双手揉搓仿生机构，其特征在于:所述齿轮上设有销孔，所述销孔的中心线与所述齿轮的轴心线相偏离，所述销轴的一端连接在所述连杆上，其另一端转动地穿设在所述销孔中。
4.根据权利要求1所述的双手揉搓仿生机构，其特征在于:所述通孔为圆柱形孔，对应地，所述连杆上与所述通孔配合的周向表面为圆柱面。
5.一种双手揉搓仿生机构，其特征在于:包括机架、设于所述机架上的两组揉搓组件，每组所述揉搓组件均包括转动地设于所述机架上的齿轮、一端通过销轴转动地设于所述齿轮上的连杆、中心铰接在所述机架上的滑座，所述销轴的轴心线偏离所述齿轮的轴心线且与所述齿轮的轴心线相平行，所述滑座上开设有可供所述连杆沿轴向穿入的通孔，所述连杆间隙配合地穿设在所述通孔中，两组所述揉搓组件中，两个所述齿轮相互啮合地设于所述机架上。
6.根据权利要求5所述的双手揉搓仿生机构，其特征在于:所述滑座的两轴向端部连接在所述机架上呈简支梁结构。
7.根据权利要求5所述的双手揉搓仿生机构，其特征在于:所述通孔为圆柱形孔，对应地，所述连杆上与所述通孔配合的周向表面为圆柱面。
8.根据权利要求5所述的双手揉搓仿生机构，其特征在于:所述齿轮上设有销孔，所述销孔的中心线与所述齿轮的轴心线相偏离，所述销轴的一端连接在所述连杆上，其另一端转动地穿设在所述销孔中。
【文档编号】F16H37/12GK203548775SQ201320647351
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】王传洋, 窦云霞, 钟康民 申请人:苏州大学