自动翻书机立项书

1、大学生创新训练计划项目申报书项目名称： 自动翻书机 项目负责人： 徐海洋 所在学院： 商学院 专业年级： 16级工程管理 学 号： 01 手 机： 电子邮箱： 指导教师： 罗维 项目起止年月： 2017年3月2018年3月 项目参与学生人数： 4人 四川大学教务处制2017年 3月填写说明一、凡申报四川大学“大学生创新训练计划”必须填写本申报书。创新训练计划项目是本科生个人或团队，在导师指导下，自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果（学术）交流等工作。二、“项目所属一级学科”是指教育部1998年颁布的“普通高等学校本科专业目录”中的哲学、经济学、法

2、学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学和管理学11个一级学科门类中的一种或多种(跨学科)。三、“项目开展支撑平台“指支撑本项目开展的校、院级教学实验中心、科研实验室等，表中填写有关实验室名称，可以多个。四、“项目组成员”人数原则上不超过五人。五、报送本申报书时，一式2份，并报送申报书电子文档。六、本书应该填写完整、内容详实、表达准确，数字一律填写阿拉伯数字。七、打印格式与装订（1）纸张为A4大小，双面打印；（2）文中小标题为四号、仿宋、加黑；（3）栏内正文为小四号、仿宋；（4）左侧距边界1厘米装订。项目名称自动翻书器申请经费5980元起止时间2017年3月至2018年3月项目所属 一

3、级学科工学项目开展 支撑平台单片机实验室、传感器实验室、先进制造技术实验室项目来源 （请打）学术型社团“互联网+”创新创业项目学生自主选取 其他项目负责人基本信息姓名学号专业年级所在学院徐海洋0116级工程管理商学院性别手机电子邮箱身份证号男项目组成员基本信息序号123姓名/性别杨世宇/男辛若铭贾驿然学号214901专业年级16级电子商务15级测控技术与仪器16级测控技术与仪器所在学院商学院制造科学与工程学院制造科学与工程学院手机电子邮箱身份证号签名指导教师基本信息姓名/工号所在学院或单位研究方向职称/职务罗维/商学院 战略与人力资源管理系企业管

4、理副教授性别/年龄手机电子邮箱签名男/54项目内容概述(限200字以内)q 自动翻书器是一种在人手不便的情况下提供阅读和完成翻书动作的装置。它具有结构简单、安全可靠的优点，它能够很方便、精确地实现正向翻一页书，可作为钢琴翻谱仪和为残疾人服务的辅助读书装置，以及应用于扫描仪等诸多设备上，使这些设备具备自动翻书功能。 此自动翻书器采用单片机及舵机控制，用户在使用过程中，由脚踏开关或者声音来控制翻书动作，实现翻页的功能。项目特色创新点概述（限50字以内） （1）公益性助残服务产品（2）填补该类产品的市场空白（3）产品延伸性好，性价比高 （4）制作简易，成本低廉 （5）通用性强，使用简易姓

5、名主要研究工作徐海洋负责项目整体的进度，分配成员任务与安排经费的使用，完成自动翻书机研发过程的监督落实，查阅自动翻书机相关资料，进行中外研究对比，分析已有的自动翻书机优劣势，制定出合理的研究方案。对研究中出现的问题与收获心得进行总体分析，得出结论，形成最终研究报告，并审核终期结果。辛若铭负责电控程序的书写及产品调试，主要负责根据既定研究方向设计翻书机原理，制作出自动翻书机实物，并进行后期调试、测评等工作。贾驿然负责项目机械结构的设计，根据对相关资料的研究讨论成果具体着手进行机械结构设计，并参与后期实际测评与改造。杨世宇负责零部件的采购与组装，完成自动翻书器项目的文案工作，协助负责人查阅与分析相

6、关资料，在研发进程后期找出产品的不足之处并提出改进方案。完成立项书文案。一、项目简介（研究内容、目的意义、具体目标、国内外研究现状分析及评价等）（一）研究内容随着社会的进步，人们对残疾人的生活关注程度不断提高，设计一款成本低廉功能稳定的简易自动翻书机，对帮助双手残疾，用手不便的人阅读纸质书籍有着重要意义。当下电子书的普及程度正在逐渐升高，电子书的出现似乎能解决这一问题，电子书籍可以扮演纸质书籍的某些角色和功能，例如传递知识和信息，但却无法扮演纸质书籍所有的功能。看传统的纸质书不仅仅是学习，更是文化盛宴的享受。传统的纸质书阅读有助于培养阅读者的抽象思维能力，使读者可以随时随地得进行深度阅读，享受

7、到蕴藏于书中的文化气息。纸质书所带来的阅读效果和享受是电子书无法比拟的。因此我们着手设计一款价格低廉，设计简约，功能稳定，操作简便的自动翻书器。该款自动翻书器运用仿生学原理，模拟人类的手翻书的过程。通过滚轮摩擦模仿将滚轮稍微搓起，再将书页用直杆翻过，实现翻书的功能。本研究主要围绕如何设计并制作出一款更适合平常使用的自动翻书器进行，我们研究的主要内容有：1 调查了解当下国内外自动翻书器的研发状况，了解目前已有的自动翻书机的基本结构与工作原理。2 分析现有各款翻书机的优势与劣势，取长补短，进行机械结构设计。力求达到一个兼顾简约与坚固，力学分析完善的机械结构。3 在硬件结构完善的接触上，进行系统控制

8、和程序设计，加强人机互动，编写精准控制翻页的程序系统。4 成品完成后，模拟使用情况，进行实际使用测试。结合检测中出现的问题进一步完成翻书器的性能。（二）目的意义随着时代的进步和科技的发展，人们对弱势群体的关注不仅仅停留在丰富他们的物质生活，而且深入到怎样满足他们的精神需要。我们可能不知道拥有一双灵巧的双手是多么幸福的事。它们能帮我们完成许许多多的任务。但是对于双手残疾的朋友们来说，哪怕是想要好好享受一本纸质书本都很困难。原因很简单他们无法像正常人一样用手翻书。虽然报刊杂志报道曾有残疾朋友历尽千辛万苦学会用脚翻书，但是书离眼睛的距离太远，不利于阅读。虽然他们也可以选择用电脑或者阅读电子书，但是长

9、时间看荧光屏对眼睛造成的伤害很大。而且电子阅读产品永远都无法真正取代纸质图书对人们的需求。因此，本项目产品的主要目的有：1 翻书器操作方便又廉价，使双手残疾的朋友们能像正常人一样自由地阅读。2 可定时翻阅，方便乐器使用者弹奏过程中翻看乐谱。3 节能环保低碳减排，成为一款环境友好的产品。（三）具体目标1 查阅现有的国内外自动翻书装置,了解现有翻书机的原理和优缺点。2 针对手部残疾者独立阅读纸质书籍的需求，设计简易自动翻书装置。3 使用单片机控制舵机及电机精准翻页，做到不粘页，翻书迅速等优点。4 制作出自动翻书器并进入市场。（四）研究现状分析及评价 国内研究现状： 国内对自动翻页机的研究较多，大体

10、可分为以下三类： （1）阅读架自动翻页机 一种阅读架自动翻页装置，它包括一架板及其周边上的若干夹具，一在架板上角的弹片，一在架板上方中央的旋转头及其中间的一凹槽，两摆臂则以其后段活动轴接在凹槽中，其中第一和第二摆臂尾端各藉一拉持件分别固定在旋转头右、左侧的架板上，第一摆臂前端有一吸纸构件。当吸纸构件吸纸时，即由旋转头使两摆臂同时转至架板另一侧，吸纸构件即松开纸，同时在拉持件作用下，使第一、二摆臂分别上、下移，以卡持已被翻之纸。 （2）脚踏式自动翻页谱架 在已有谱架的基础上，支脚上设踏板和滑轮组，斜置板的支撑面上设转轴，该轴上有摆杆和重锤，穿经滑轮组，一端与踏板连接，另一端与转轴固定。下踩踏板，

11、传动绳带动转轴，使摆杆由一侧翻转到谱板另一侧，松开踏板，重锤作用，摆杆回转，随即带动乐谱纸张翻页。本实用新型实现脚动式自动翻页，可保证演奏者或指挥者的双手自始至终可用于演奏或指挥，结构简单，使用方便。 （3）自动翻页器 本实用新型提供一种自动翻页器，它是一个盒体。书刊展放在盒面上，用真空吸盘吸附书页，靠旋臂带动书页偏转，旋臂是装在传动轴上，传动轴上还带有三只凸轮，其中一只凸轮与电磁铁连使轴偏转，一只凸轮带动真空泵使吸盘产生负压，另一只凸轮控制活动夹的张开和压紧。电磁铁的控制，根据使用情况选配，供无手指功能的人和演奏、打字专业人员自动翻页。 此外还出现了很多专利和新型设计。如王侃设计的自动翻书机

12、2，采用自动控制电路控制前翻页、后翻页、复位等功能，对书页的幅面具有很好的适应性，调节方便。吴永立、吴毓湘设计的自动翻页器3（专利申请号），是一个盒体。书刊展放在盒面上，用真空吸盘吸附书页，靠旋臂带动书页偏转，旋臂是装在传动轴上，传动轴上还带有三只凸轮，其中一只凸轮与电磁铁连接使轴偏转，一只凸轮带动真空泵使吸盘产生负压，另一只凸轮控制活动夹的张开和压紧。电磁铁的控制，根据使用情况选配，供无手指功能的人和演奏、打字专业人员自动翻页。李俊儒设计的自动翻页器4（专利号2）包括书档、托书板和翻压臂，所述书档内设有齿轮机构、主电机，以及供齿轮机构作往返运动的引导机构；所述翻压臂的一端通过枢轴与齿轮机构活

13、动枢接，另一端装有翻页轮，该翻页轮通过蜗杆与书档内的齿轮机构联动。另外，翻压臂上还设有用于压书页的磁铁和用于检测页边的屋顶型反射镜，可以有效防止翻页过程中出现的重复翻页动作。苏杰、闫洪波等设计的自动翻书器5(申请号3.0)由载书台、控制箱组成。载书台由电磁式书夹和载书板构成。控制箱由吸纸装置、翻页装置同步带、同步带轮、翻书棒）、电动机和控制电路构成。 国外研究现状：目前正式走进市场的自动翻书机为数不多，最具代表是BOOKTIME5000自动翻书机。BOOKTIME5000自动翻书机（如图1-1所示）是国外最具代表性的一款翻书机。这台自动翻书机大小和21寸电视机相仿，适用于大部分规格的书籍，按钮

14、控制翻页。同时也具备自动模式，翻页间隔时间可随意调整。价格高达3000美金。此翻书机过于庞大，不够简便，而且价格过于昂贵，对于大部分人不能接受他的价格。远程控制的page-turner（见图1-2）的特点：（1） 根据纸质，薄厚自动调节（2） 可以选择直接操作，如果用户能操作远程控制器的按钮（或其他辅助装置），否则，自动扫描操作。（3） 选择灯的明暗程度。 （4） 交流装置和环境控制单元同样可连接上。（5） 此装置如果安装在架子上则可移动并且可以调节角度。 图（1-1）图（1-2）国内外现状分析及评价：通过查阅大量的国内外相关文献可以看出大多现有的自动翻书机有以下缺点：（1） 造价昂贵，操作复

15、杂，而且体积庞大不方便运输携带，其价格难以为广大群众所接受。（2） 运用气流压力原理的翻书机则噪音极大，不适合阅读使用。（3） 有些翻书器则存在粘页严重现象，用户体验不佳。且大部分翻书器开关触发困难，不适合双手残疾的阅读者使用。因此，本文设计一种简易自动翻书机，能够通过用户的肢体命令，实现自动翻页的功能，便于双手残疾者独立阅读。参考文献：1汪宏武，陈红.一种新型自动翻页器的设计.道客巴巴。2王侃.自动翻书机设计.机械设计,第25卷增刊J,317-3193自动翻页器.国际包装网。4自动翻页器.钱眼网。5自动翻书器.国家专利技术武汉展示交易中心。二、研究技术路线及可行性分析研究技术路线用户在使用过

16、程中，只需触发开关即可完成对翻书器的操作，实现翻页的功能。具体过程为：1 触发开关后，机械臂在舵机1的控制下压在书页上，转动滚子在减速电机的控制下转动，搓起书页;2 最后翻书杆在舵机2的控制下转动，翻动书页，几乎与此同时机械臂抬起，松开书页，实现翻书功能。3 从功能出发，初期在确定自动翻书器的整体设计后，首先准备好实体。完成装配图，进行机械部分的加工、装配以及电机的采购，完成实物的组装。然后进行电控程序的编写、调试，重复进行实验验证。功能要求本方案基于STM32单片机的系统，实现自动翻书功能。我们将使用舵机控制机械臂压住书本，摩擦滚子通过转动带起书页，从而翻书棒转动将书页翻过。性能要求系统需要

17、可靠、准确的将单页书页翻过，这需要摩擦滚子转动时只能带起单张书页。根据摩擦原理，滚子材料以及机械臂的舵机角度控制对书的压力都会影响摩擦力及作用效果。而且由于靠摩擦搓页时易一次带起多页，降低可靠性，因此采取一种行之有效的办法，对书页进行分离。对此将打印机、胶印机等常用分纸方式进行分析比较，采用对书页提前进行除静电、打松分页，能够提高翻页成功率。在实际操作中，书页会因摩擦力、压力作用弯曲，且摩擦滚子作用于不同位置时，搓起高度区别较大。因此对书页模型以及滚子位置的合理优化，可以增强动作的连贯性。系统功能实现原理系统硬件采用MiniSTM32F103为基础，它是采用ARM Cortex-M内核的32位

18、微控制器，是简单的结构和易用的工具。它具有一流的外设：1s的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻转速度；低功耗：在72MHz时消耗36mA(所有外设处于工作状态)，待机时下降到2A；最大的集成度：复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等。硬件平台选用和资源配置硬件平台选用：MiniSTM32F103使用到板上的资源：指示灯，按键，串口等。系统软件框架系统分数据采集、处理和传输三大部分。均由STM32芯片完成。预期实现结果实现功能，做出自动翻书机实物。可行性分析（1） 要翻动书页，首先一步就是转动滚子将书页成功搓起，留出空隙。根据摩擦原理，可通

19、过控制选取滚子材料以及调节机械臂的舵机角度控制对书的压力，重复实验，从而调试找到成功率最高、运行最稳定的配置。（2） 翻动过程中，翻书杆与滚动转子的位置摆放也需要恰当，我们设计的翻书机结构简单，可灵活拆装，用户可根据书本大小自行调整翻书杆与滚动转子的具体位置以实现翻书功能，更加方便快捷，灵活实用。（3） 目前，中国残疾人口多达8500万人，占全国总人口的百分之六，其中双手残疾或因故无法使用双手者不在少数。而对于广大乐器练习与使用者而言，他们也需要一款简单易用的翻页器来帮助简化演奏过程中翻读乐谱的过程，提高练习演奏效率。因此，该自动翻页器在推广过程中有将有广阔的市场前景。三、对项目的参与兴趣和已有的知识积累或实践基础项目组成员对该公益性项目兴趣浓厚。项目组成员接受过金工实习、电子工艺实习等课程的培训以及参加过省级、校级的各类机械比赛，具备相应的专业知识、能力，而一次助残服务给予了我们极大的参与热情。我们决定用我们的力量去帮助千千万万的他。项目负责人担任，进入实验室，具备较强的组织领导及科研能力。四、研究计划和进度（可就文献查询、社会调查、方案设计、实验研究、数据处理、研制开发、撰写论文或研究报告、结题和答辩、成果推广、论文发表、专利申请等工作逐项进行安排）2017/03/05-20