[发明专利]一种CRT式射流触觉显示器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于显示图文信息的触觉显示器，尤其是能够以类CRT工作方式调整射流水柱的空间角度实现图文显示的射流触觉显示器。

背景技术

射流触觉是由发明人于2005年提出并获得国家自然科学基金资助的一种新型触觉显示方法，为国内外领域内首创，并已获得多项国家发明专利授权，详见“水射流刺激的机器人触觉再现方法”(专利号：200510038437.5)，“基于射流技术的触觉显示装置及显示方法”(专利号：200510094474.8)。

目前，基于射流刺激方式的触觉显示器均为发明人所提出，已授权及已申报的发明专利均为点阵式结构，射流水柱的方向和角度在触觉显示过程中不会改变，总是保持同一个状态，因此，有多少个触点就有多少个射流水泵或射流水阀开关。

现有射流触觉显示器在技术方案上结构较为复杂，成本也较高，以一个触点20元成本计算，一个100×100的触觉阵列造价即高达20万元，这给射流触觉显示技术的推广应用造成很大困难。

发明内容

技术问题：本发明的目的针对现有射流触觉显示器在技术方案上控制复杂、成本也较高，导致难以广泛应用和推广这一困难，提供一种能够以类CRT工作方式调整射流水柱的空间角度实现图文显示的射流触觉显示器。该射流触觉显示器能够通过控制射流水柱的转角和俯仰角，只要一个射流水柱，即可实现二维平面空间上的射流触觉图文显示，大大降低了装置成本。

技术方案：本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1)采用射流水泵将集水池中的水液通过进水软管抽吸并泵出，形成具有一定压力的射流水柱。

2)在进水软管中设置水温控制器调节水温，从而控制操作者所感知的射流触觉温度。

3)在射流水泵上设置振动耦合器，以在水柱中耦合特定频率的射流振动，进而实现操作者指端所感知的触觉振动。

4)在射流水泵出口处设置随机振动耦合器，从而在射流水柱中耦合一定的随机振动，以改善操作者所感知的触觉时间适应性。

5)通过俯角电机及齿轮控制射流喷管的俯仰角，并通过摆角电机及摆角齿轮控制射流喷管水平面上的摆角，从而控制射流水柱作用于触觉屏幕上的空间位置。

6)触觉和视觉、听觉一样，也具有感觉暂留特征，即触觉感觉的建立和消失均需要一定的时间历程。如果射流水柱以很快的速度扫描并作用于触觉屏幕上不同的空间位置，则可在触觉屏幕上形成二维射流触觉图文画面，从而通过触觉暂留现象使操作者感知到二维触觉图文信息。

有益效果：本发明可以很好地克服现有射流触觉显示器在实际使用中结构复杂、成本较高，难以推广应用的困难，提供一种CRT式射流触觉显示器。该CRT式射流触觉显示器能够把从一个射流喷管中射出的射流水柱以很快的速度通过俯仰角控制和水平摆角控制作用于触觉屏幕上的任一空间位置，从而在触觉屏幕上形成二维射流触觉图文画面，进而通过触觉暂留现象使操作者感知到二维触觉图文信息。

本发明为原创性、具有自主知识产权的CRT式射流触觉显示器创新产品，并且结构简单、成本低廉，易于产业化和推广应用，具有广阔的市场前景，经济效益和社会效益显著。

附图说明

图1为本发明CRT式射流触觉显示器的应用示意图。其中有计算机1、射流控制器2、触觉显示器3、操作者4、键盘5及鼠标6等组成。

图2为本发明CRT式射流触觉显示器的结构示意图。其中有触觉屏幕7、支撑网格8、隔水薄膜9、齿圈支架10、俯角电机及齿轮11、射流喷管12、随机振动耦合13、射流水泵14、振动耦合器15、转动轴16、水温控制器17、进水管18、过滤器19、集水池20、扇形齿轮21、摆角电机22、摆角齿轮23、支撑导槽24、射流水柱25及机身26。

图3是本发明CRT式射流触觉显示器的图文显示示意图。其中有触觉屏幕7、网格线27、扫描线28、字符29。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步说明。