[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

说明书

本发明公开了一种用于盲人在触摸屏上感知虚拟信息的绳驱动装置，包括多电机控制系统、指套装置、固定台、控制单元和平板电脑，多电机控制系统设于固定台上，平板电脑固定在固定台中间凹槽的正上方，控制单元固定在固定台中间凹槽的正下方；指套装置位于平板电脑上方的中心处，指套装置与平板电脑的触摸屏相接触；多电机控制系统通过控制单元牵引指套装置在平板电脑的触摸屏上按指定路径移动，将指套装置定位至任意指定位置；或为指套装置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；本发明的装置不但能帮助盲人，还能用于正常人的写字和绘画训练，以及向正常人再现虚拟物体的多种属性信息，可显著增强触摸屏交互的真实感和沉浸感。

技术领域

本发明涉及绳驱动装置，尤其涉及一种用于盲人在触摸屏上感知虚拟信息的绳驱动装置。

背景技术

传统情况下，盲人主要通过抚摸盲文书进行阅读。盲文书籍是通过一个个凸起的盲文点拼凑而成。由于盲文的语言特征，盲文书在表示与正常书籍相同的内容时，会大大增加篇幅，且由于需要采用较厚的纸张而显得笨重。随着时代的发展，当前向盲人传递文字信息还可以使用盲文阅读器。盲文阅读器可以将盲文书中的一行盲文用可刷新的盲文阵列进行显示，为盲人阅读提供了便利。然而，由于驱动盲文阵列中的多个点协同工作仍然需要较为复杂的机械结构，盲文阅读器仍然面临着能耗高、不易携带、功能用途单一和造价高等问题。

随着触摸屏技术的不断进步，移动智能设备已经在日常生活中得到普及。人们可以直接通过观看触摸屏获取信息，同时可以和触摸屏中的虚拟物体进行交互，并在此过程中进行学习和娱乐等活动。但盲人由于无法获取视觉信息而不能正常使用触摸屏。在发明专利《一种面向移动终端应用的多模式指套式装置》（ZL202110860514.4）中，介绍了一种为视障者在触摸屏上感知文字、图像等信息提供敲击、振动、温度、六自由度的力和动觉反馈等刺激的多模式指套式装置。该装置虽然能够通过探针阵列再现盲文，但由于盲人无法查看文字在触摸屏上显示的位置，盲人使用该装置时还需要正常人的帮助才能正确地阅读触摸屏中的文字，而无法进行自主阅读。另外，该装置虽然可以再现虚拟物体的硬度、摩擦、温度、轮廓、和粗糙度等特征，但对于盲人而言，无法判断交互位置导致他们仍然需要在正常人的指导和帮助下才能获得对触摸屏中显示的虚拟物体特征的感知和理解。

因此，开发一种帮助盲人自主感知触摸屏中显示的文字信息和虚拟物体信息的装置对于实现他们与数字世界的交流非常重要。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提出一种能引导盲人在触摸屏上按照页面的排版顺序正确地阅读盲文，帮助他们练习写字和绘画能力，以及使他们能够自主地感知触摸屏中虚拟物体的轮廓、形状、摩擦、重量、硬度、粗糙度和温度等多种特征信息的绳驱动装置。

技术方案：本发明的绳驱动装置，包括多电机控制系统、指套装置、固定台、控制单元和平板电脑，所述多电机控制系统设于固定台上，所述平板电脑固定在固定台中间凹槽的正上方，所述控制单元固定在固定台中间凹槽的正下方；所述指套装置位于平板电脑（5）上方的中心处，指套装置与平板电脑的触摸屏相接触；

所述多电机控制系统通过控制单元牵引指套装置在平板电脑的触摸屏上按指定路径移动，将指套装置定位至任意指定位置；或为指套装置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；

在盲文阅读模式下，所述控制单元会自动检测平板电脑上的文字信息，牵引指套装置移动到文字信息处；指套装置与平板电脑的触摸屏相接触，并将接触位置处的文字信息实时发送给控制单元；控制单元将文字信息转化为对应的盲文信息，并控制指套装置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移动，再现虚拟物体的重量；通过手指按压指套装置，再现虚拟物体硬度；通过手指带动指套装置在触摸屏上移动，再现虚拟物体表面的粗糙特征；以及通过指腹与指套装置的直接接触，再现虚拟物体的表面温度信息。