CN106057028A - 基于ipmc驱动的盲文触摸屏装置 - Google Patents

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陈花玲
董鹏飞
卞长生
张弛
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Xian Jiaotong University
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Xian Jiaotong University
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    • G09B21/00—Teaching, or communicating with, the blind, deaf or mute
    • G09B21/001—Teaching or communicating with blind persons
    • G09B21/003—Teaching or communicating with blind persons using tactile presentation of the information, e.g. Braille displays
    • G09B21/004—Details of particular tactile cells, e.g. electro-mechanical or mechanical layout
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers

Abstract

本发明公开了一种基于IPMC驱动的盲文触摸屏装置，包括至少一个盲文点字触摸单元，其中盲文点字触摸单元由6个触点按三行两列方式排列封装组成，每个触点包括支撑板、一对电极、IPMC驱动器、VHB薄膜和盖板；支撑板为一圆形薄板；电极为带有侧耳的环状电极片，设置在支撑板端部；IPMC驱动器为圆形片，包括靠近外周部分的边缘约束区和其他部分的自由区，边缘约束区置于两个环状电极片之间；VHB薄膜为圆形膜；盖板为环形薄板，下端与VHB薄膜粘合，并覆盖在IPMC驱动器上；将盖板边缘粘合在支撑板的边缘，盖板下端的VHB薄膜距支撑板的距离不大于两片电极与IPMC驱动器的厚度之和。利用IPMC驱动器的力电耦合性能，本发明不仅可以用于读取盲文，而且可以作为盲文输入装置。

Description

基于IPMC驱动的盲文触摸屏装置
技术领域：
本发明涉及一种盲文点字触摸装置，特别涉及一种利用人工肌肉(IPMC)作为驱动器的盲文识别与输入的触摸屏装置。
背景技术：
盲文，又称点字、凸字，是专门为盲人设计、凭借触觉感知的文字。盲人阅读是通过触摸由多个凸点组成的盲文字符来进行。一个盲文点字由6个凸点组成，这六个凸点呈三行两列排布。
随着盲人阅读、交流的需求不断增加，盲文触摸装置的研发也随之发展。实现盲文触点的凸显是盲文触摸装置中最重要的设计环节，其驱动器要求结构简单、体积小、材质轻、加工工艺简洁、容易操控、响应速度快。目前，国内外许多研究者从多个角度基于不同原理的实现方式，提出了多种盲文显示装置。针对不同的刺激方式，盲文显示装置主要分为6种：压电陶瓷式盲文显示装置、记忆合金式盲文显示装置、电磁式盲文显示装置、气动式盲文显示装置、电刺激式盲文显示装置、温控式盲文显示装置。不同类型的盲文显示装置各有优缺点，大多不能兼顾成本与实用性。
发明内容：
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于IPMC驱动器的盲文触摸屏装置，其能够同时解决盲人阅读与交流的难题。
为达到以上目的，本发明采用如下的技术方案来实现：
基于IPMC驱动的盲文触摸屏装置，包括至少一个盲文点字触摸单元，其中，盲文点字触摸单元由6个触点按三行两列方式排列封装组成，每个触点均包括自下而上依次设置的支撑板、第一电极、IPMC驱动器、第二电极、VHB薄膜和盖板。
本发明进一步的改进在于，所述支撑板为硬质圆形薄板，硬质圆形薄板的厚度为0.5mm-1mm。
本发明进一步的改进在于，所述第一电极和第二电极均为带有侧耳的环状电极片，设置在支撑板的上下两个端部。
本发明进一步的改进在于，所述IPMC驱动器为圆形片，包括靠近外周部分的边缘约束区和其他部分的自由区，边缘约束区置于两个环状电极片之间。
本发明进一步的改进在于，所述VHB薄膜为圆形膜。
本发明进一步的改进在于，所述盖板为硬质环形薄板，下端与VHB薄膜粘合，并覆盖在IPMC驱动器上；将盖板边缘粘合在支撑板的边缘，盖板下端的VHB薄膜距支撑板的距离不大于两片电极与IPMC驱动器的厚度之和。
本发明进一步的改进在于，所述的盲文点字触摸单元中各触点的电极互相隔离，各个触点实现单独控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用的IPMC驱动器是一种人工肌肉材料，由于其较低的驱动电压能产生较大的位移变形，所以常常作为驱动材料。IPMC的变形机理：当对IPMC厚度方向施加电压时，IPMC会产生较大的变形，向阳极弯曲；相反，当IPMC受到弯曲变形时，IPMC也会在厚度方向产生电压。这样，IPMC是一个力电耦合系统。
因此，本发明利用IPMC驱动器的力电耦合性能，本发明不仅可以显示盲 文，同时可以作为盲文输入装置。本发明符合盲文点字的构造规则和盲人的使用习惯，结构原理简单，易于实现，外部只需常用的芯片控制，就可实现盲文的快速生成和更新。
附图说明：
图1为本发明盲文触摸屏装置中一个盲文点字触摸单元的结构示意图。图1中标出的7为其中一个触点。
图2为一个触点分解后各组成部分的示意图。
图3为未通电时一个触点的侧面示意图。
图4为通电时一个触点的侧面示意图。
其中，1为支撑板；2第一电极、4为第二电极；3为IPMC驱动器；5为VHB薄膜；6为盖板；7为触点。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
参考图1，本发明基于IPMC驱动的盲文触摸屏装置，包括至少一个盲文点字触摸单元，其中，盲文点字触摸单元由6个触点7按三行两列方式排列封装组成，每个触点7均包括自下而上依次设置的支撑板1、第一电极2、IPMC驱动器3、第二电极4、VHB薄膜5和盖板6。
其中，所述支撑板为一硬质圆形薄板，所述第一电极2和第二电极4均为带有侧耳的环状电极片，设置在支撑板的上下两个端部，所述IPMC驱动器3为圆形片，包括靠近外周部分的边缘约束区和其他部分的自由区，边缘约束区置于两个环状电极片之间，所述VHB薄膜5为圆形膜，所述盖板6为硬质环形薄板，下端与VHB薄膜5粘合，并覆盖在IPMC驱动器上；将盖板边缘粘合在 支撑板的边缘，盖板下端的VHB薄膜距支撑板的距离不大于两片电极与IPMC驱动器3的厚度之和，所述的盲文点字触摸单元中各触点的电极互相隔离，各个触点实现单独控制。
参考图2和图3，将图2中的1-6依次从下而上放置，经过配合得到图3中的触点。
参考图3和图4，当触点通电后IPMC驱动器向上弯曲，为工作状态。其中，对IPMC厚度方向施加电压时，IPMC会产生较大的变形，向阳极弯曲；相反，当IPMC受到弯曲变形时，IPMC也会在厚度方向产生电压。本发明所用到的IPMC驱动器是中间自由，边缘约束的，所以产生的变形会是中间自由区域弯曲，从而实现覆盖在上面的薄膜拱起或平整，直接体现在触觉上。本发明利用IPMC的特殊性能，并利用巧妙而简单的结构实现了盲人触摸与输入按键的一种设计。

Claims (7)

1.基于IPMC驱动的盲文触摸屏装置，其特征在于，包括至少一个盲文点字触摸单元，其中，盲文点字触摸单元由6个触点(7)按三行两列方式排列封装组成，每个触点(7)均包括自下而上依次设置的支撑板(1)、第一电极(2)、IPMC驱动器(3)、第二电极(4)、VHB薄膜(5)和盖板(6)。
2.根据权利要求1所述的基于IPMC驱动的盲文触摸屏装置，其特征在于，所述支撑板为硬质圆形薄板，硬质圆形薄板的厚度为0.5mm-1mm。
3.根据权利要求1所述的基于IPMC驱动的盲文触摸屏装置，其特征在于，所述第一电极(2)和第二电极(4)均为带有侧耳的环状电极片，设置在支撑板的上下两个端部。
4.根据权利要求1所述的基于IPMC驱动的盲文触摸屏装置，其特征在于，所述IPMC驱动器(3)为圆形片，包括靠近外周部分的边缘约束区和其他部分的自由区，边缘约束区置于两个环状电极片之间。
5.根据权利要求1所述的基于IPMC驱动的盲文触摸屏装置，其特征在于，所述VHB薄膜(5)为圆形膜。
6.根据权利要求1所述的基于IPMC驱动的盲文触摸屏装置，其特征在于，所述盖板(6)为硬质环形薄板，下端与VHB薄膜(5)粘合，并覆盖在IPMC驱动器上；将盖板边缘粘合在支撑板的边缘，盖板下端的VHB薄膜距支撑板的距离不大于两片电极与IPMC驱动器(3)的厚度之和。
7.根据权利要求1所述的基于IPMC驱动的盲文触摸屏装置，其特征在于，所述的盲文点字触摸单元中各触点的电极互相隔离，各个触点实现单独控制。
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