[发明专利]一种利用顶杆自动错落排布原理实现三维触觉纹理构图的装置和方法

摘要

本发明涉及一种利用顶杆自动错落排布原理实现三维触觉纹理构图的装置和方法，涉及虚拟现实与人机交互领域。其包括以PC机为主体的触觉处理单元；以高清投影设备为主体的影像单元；以下位机为主体的程控升降单元；以顶杆式三维力触觉纹理生成装置为主体的触觉再现单元；在PC机上选择触觉信息的图像，并对图像触觉信息进行提取后将图像的视觉信息传输给投影设备，将图像的触觉信息传输给下位机；下位机控制顶杆式三维力触觉纹理生成装置中的顶杆矩阵高度的升降，使顶杆上的幕布实现图像触觉信息再现，形成三维纹理图；投影设备投影视觉信息在幕布上，完成触觉信息与视觉信息结合，实现图像的触觉纹理再现。

主权项

一种利用顶杆自动错落排布原理实现三维触觉纹理构图的装置，其特征在于：主要包括以PC机(101)为主体的触觉处理单元，以高清投影设备(104)为主体的影像单元，下位机(102)为主体的程控升降单元，和以顶杆式三维力触觉纹理生成装置(103)为主体的触觉再现单元，它们的连接关系为：触觉处理单元同时与影像单元和程控升降单元链接，程控升降单元又与顶杆式三维力触觉纹理生成装置链接，影像单元的聚焦点在覆盖在顶杆式三维力触觉纹理生成装置的幕布上；而，顶杆式三维力触觉纹理生成装置的结构为：结构主要组成：步进电机(1)；支撑架(8)，第一面板(3)，第二面板(4)，第三面板(5)，第四面板(6)，第五面板(7)，静板(12)，静板电磁铁矩阵(2)，动板(34)，动板电磁铁矩阵(18)，顶杆(24)，线性导轨(37)，梯形丝杠(39)，联轴器(22)，丝杠撑板(23)，支撑外壳(25)，压力传感器(17)，传动轴(16)，幕布(107)；其中，静板(12)，由第一面板(3)和第二面板(4)上下叠加并固连，且两个面板之间留有一定间隙，该间隙大于电磁铁的高度；静板电磁铁矩阵(2)，包括三个以上的电磁铁组成，并固定放置在第二面板(4)上；动板(34)，由第三面板(5)，第四面板(6)上下叠加并固连，且两个面板之间留有一定间隙，该间隙大于电磁铁的高度；动板电磁铁矩阵(18)，包括三个以上的电磁铁，并固定放置在第四面板(6)上；具体连接方式：支撑外壳(25)穿过支撑架(8)固定在支撑面的下部，支撑外壳(25)下端安装有步进电机(1)，步进电机(1)通过支撑外壳(25)下端的通孔与放置支撑外壳(25)内的联轴器(22)连接，联轴器(22)同时与丝杠撑板(23)、压力传感器(17)和梯形丝杠(39)固连，丝杠撑板(23)的另一端与四根传动轴(16)固连，梯形丝杠(39)的另一端与第五面板(7)的下部固连，第五面板(7)与支撑外壳(25)固连，传动轴(16)的另一端穿过第五面板(7)上的传动轴(16)通孔与第四面板(6)的下部固连；线性导轨(37)依次穿过第一面板(3)，第二面板(4)，第三面板(5)，第四面板(6)和第五面板(7)的线性导轨通孔后，在线性导轨(37)两端安装螺帽固定；将顶杆(24)依次穿过第一面板(3)，第二面板(4)，第三面板(5)，第四面板(6)的通孔，一端处于第五面板(7)和第四面板(6)之间，另一端与第一面板(3)的通孔上端平齐，顶杆(24)的数量根据实际需要设定，顶杆(24)上部与带有弹性的高反射率幕布(107)相连；所述的第一面板(3)，第二面板(4)，第三面板(5)，第四面板(6)上又都开有若干通孔，这些通孔在所述的各个面板上位置呈对应关系布置，且这些通孔的位置开设在电磁铁线程的末端。