简易自动翻书机设计DesignofSimpleAutomaticalBookMachine王明凯WANGMing-kai曰徐晓秋XUXiao-qiu曰王仲文WANGZhong-wen曰刘润晨LIURun-chen曰段瑞珍DUANRui-zhen(哈尔滨理工大学荣成学院，荣成264300)(RongchengCollegeofHarbinUniversityofScieneeandTechnology,Rongcheng264300,China)摘要院针对手部残疾者独立阅读的需要，木文设计一种简易自动翻书机，利用负压吸附原理，通过单片机控制电机实现翻书动作。主要进行翻书系统的总体设计，包括负压系统、传动系统以及电控系统设计。该简易自动翻书机能够实现声控翻书功能，为手部残疾者提供便利。Abstract:Forindependentreadingneedsofthehanddisabled,wedesignasimpleautomaticbookmachine.Weusenegativepressureadsorptionprincipleandsingle-chipmotorcontroltoachievetheopenbookaction.Inthispaper,theoveralldesignoftheopenbooksystemiscarriedon,mainlyincludingnegativepressuresystem,powertrainsystemandelectricalcontrolsystemdesign.Thisdesigncanachieveopenbookfunction,facilitatingthehanddisabilities.关键词院翻书机；负压吸附；声音控制Keywords:bookmachine；negativepressureadsorption；soundcontrol中图分类号院TH702文献标识码院A文章编号院1006-4311(2014)21-0050-020引言独立阅读对于双手残疾的人是非常困难的。目前，国内外已经有了翻书结构的设计方案，例如日木的BOOKTIME5000型自动翻书机，美国MichaelDonaldBanks⑴的Pageturner,燕山大学武岳⑵等人研究的全自动可调式翻页机构及大连交通大学董云美［3］等人研究的脚踏式翻书机构。但成本较高，且翻页速度及可靠性相对较低。因此，木文设计一种简易自动翻书机，能够通过用户的语音命令，实现自动翻页的功能，便于双手残疾者独立阅读。1自动翻书机总体设计本文设计的简易自动翻书机，能够通过用户的语音命令实现自动翻页的功能。基于负压吸附原理，利用真空吸盘实现对书页的吸持、脱开及传递等基本动作，其中吸持力靠真空系统维持，真空泵作为本系统的真空源，由系统抽取空气从而建立压力差吸附书页并将书页置于翻书棒上，进而实现翻书动作。翻页系统采用模块化设计，主要由负压吸附系统、传动系统、电气及控制系统组成。2负压系统的设计2.1负压吸附原理真空吸盘⑷利用负压吸附技术来吸附书页，与其他方式相比，此种取纸的方式效率较高，而且对书页的损耗更小。2.2负压系统的选择由于垂力对吸盘的作用，本翻书系统大部分运动过程近似为吸盘水平安装在竖直方向上的运动。通过现有吸盘组的直径估算公式［5-6］进行估算，进而求出大概的吸盘直径与气压差，根据计算结果，采用覩6mm的真空吸盘。3传动系统的设计为让吸盘的运动轨迹满足一定的要求，以及满足翻书棒的运动规律，采用电力电子传动方式［2,8］,使机械结构大大简化，减少了整个系统的制造成本。通过在autoCAD中对书页以及吸盘运动轨迹的分析，并进一步将吸盘及吸盘连杆在adams⑺环境下建立简易模型进行动力学仿真，找出满足吸盘运动轨迹的设计尺寸。通过对所需功能及设计约束的分析，求解出其余各构件的适宜尺寸，并在solidworks环境中建立翻书系统模型如图1所示。4电气尧控制系统的设计控制系统采用以C语言编程的C51系列单片机作为控制核心［9］。4.1硬件设计翻书系统通过语音信息采集命令，利用语音模块进行分析，将采集到的信息通过无线模块传递到单片机。语音识别模块是以LD3320语音识别芯片为核心的，是基于非特定人的语咅识别，不需要事先进行训练，每条识别语句最多支持10个汉字或79个字节的拼音串。另外该芯片支持MP3语音播放功能，可满足播放语音提示的需求。4.2软件设计控制部分的硬件设计需要搭配对应的控制程序设计，程序主要包括初始化部分，以及一个不断接受和执行控制命令的循环体。在整个翻书机系统中使用了两个等功率的电机及一个真空泵。电机1控制吸盘杆，电机2控制翻书棒。真空泵作为吸盘的真空源。对控制器完成初始化之后，语咅模块将语咅信息通过无线模块发送给控制节点，控制节点开启气泵，启动电机1,吸盘下降，当成功吸附到书页时，气泵的工作电流会发生变化，通过对...