[发明专利]一种用于盲人在触摸屏上感知虚拟信息的绳驱动装置

权利要求书

1.一种用于盲人在触摸屏上感知虚拟信息的绳驱动装置，其特征在于，包括多电机控制系统、指套装置(1)、固定台(2)、控制单元(3)和平板电脑(5)，所述多电机控制系统设于固定台(2)上，所述平板电脑(5)固定在固定台(2)中间凹槽的正上方，所述控制单元(3)固定在固定台(2)中间凹槽的正下方；所述指套装置(1)位于平板电脑(5)上方的中心处，指套装置(1)与平板电脑(5)的触摸屏相接触；

所述多电机控制系统通过控制单元(3)牵引指套装置(1)在平板电脑(5)的触摸屏上按指定路径移动，将指套装置(1)定位至任意指定位置；或为指套装置(1)在触摸屏上的移动提供阻力，再现虚拟物体表面的摩擦特征；

所述多电机控制系统包括八根钢丝绳(4)、八个电机(6)和八个滑轮(7)；所述八个电机(6)共分为四组，每组两个电机、并排布置，分别设于固定台(2)两侧平台的下方、四个角处；每个电机(6)的转轴通过一根钢丝绳(4)与一个滑轮(7)连接，每根钢丝绳(4)均与指套装置(1)连接；

在盲文阅读模式下，所述控制单元(3)会自动检测平板电脑(5)上的文字信息，牵引指套装置(1)移动到文字信息处；指套装置(1)与平板电脑(5)的触摸屏相接触，并将接触位置处的文字信息实时发送给控制单元(3)；控制单元(3)将文字信息转化为对应的盲文信息，并控制指套装置(1)实现对应的盲文再现；

在触觉反馈模式下，所述多电机控制系统通过牵引指套装置(1)对文字笔划、画笔的跟随，实现练习写字和绘画；所述多电机控制系统通过牵引指套装置(1)对虚拟物体轮廓线的跟随，再现虚拟物体的轮廓特征；通过手指上提指套装置(1)移动，再现虚拟物体的重量；通过手指按压指套装置(1)，再现虚拟物体硬度；通过手指带动指套装置(1)在触摸屏上移动，再现虚拟物体表面的粗糙特征；以及通过指腹与指套装置(1)的直接接触，再现虚拟物体的表面温度信息。

2.根据权利要求1所述的用于盲人在触摸屏上感知虚拟信息的绳驱动装置，其特征在于，所述电机(6)均为直流电机，外侧四个电机(6)的转轴分别通过一根钢丝绳(4)与一个滑轮(7)连接到指套装置(1)的上端，内侧四个电机(6)的转轴分别通过一根钢丝绳(4)与一个滑轮(7)连接到指套装置(1)的下端；

所述每根钢丝绳(4)都由唯一的电机(6)控制，所述钢丝绳(4)的材质为无弹性。

3.根据权利要求1所述的用于盲人在触摸屏上感知虚拟信息的绳驱动装置，其特征在于，在触觉反馈模式下，所述多电机控制系统根据虚拟表面的梯度，通过钢丝绳(4)调整施加在指套装置(1)上的侧向力的大小和方向，再现虚拟物体的形状特征。

4.根据权利要求1所述的用于盲人在触摸屏上感知虚拟信息的绳驱动装置，其特征在于，在触觉反馈模式下，在手指提指套装置(1)往上移动的过程中，钢丝绳(4)向指套装置(1)施加往下的拉力，实现再现虚拟物体的重量。

5.根据权利要求1-4所述的任一项用于盲人在触摸屏上感知虚拟信息的绳驱动装置，其特征在于，所述指套装置(1)包括姿态检测模块(101)、振动执行器(102)、盲文模块(103)、温度模块(104)、磁流变弹性体模块(105)和电容触头(106)，所述姿态检测模块(101)设于最上方，用于实时检测运动姿态；所述振动执行器(102)位于手指孔(107)两侧，用于再现虚拟物体表面的粗糙度特征；所述盲文模块(103)位于手指孔(107)下方，与指腹接触；所述温度模块(104)由帕尔贴元件组成，位于中部，与指腹接触；所述磁流变弹性体模块(105)电容触头(106)的上部，所述电容触头(106)与平板电脑(5)的触摸屏相接触。

6.根据权利要求5所述的用于盲人在触摸屏上感知虚拟信息的绳驱动装置，其特征在于，在触觉反馈模式下，手指带动指套装置(1)在触摸屏上移动时，通过调节施加到振动执行器(102)上电压的幅值和频率，再现虚拟物体表面的粗糙度特征。

7.根据权利要求5所述的用于盲人在触摸屏上感知虚拟信息的绳驱动装置，其特征在于，在触觉反馈模式下，通过调节施加到温度模块(104)的功率，再现虚拟物体的表面温度信息。