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;
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。
3.根据权利要求2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。
4.根据权利要求2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。
5.根据权利要求2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。
6.根据权利要求1‑5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。
7.根据权利要求6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。
8.根据权利要求6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。
9.根据权利要求6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,所述磁流变弹性体模块(105)包括线圈(108)和磁流变弹性体(109),磁流变弹性体(109)设于电容触头(106)的上部、线圈(108)的中心处。
10.根据权利要求9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,在手指按压指套装置(1)时,根据虚拟物体的刚度系数调整施加到线圈(108)的电流,通过磁场调整磁流变弹性体(109)的工作状态,实现再现虚拟物体硬度。