CN204951530U - 一种将地面信息转换为触觉的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种将地面信息转换为触觉的装置，其特征在于，包括：支架、电机臂、步进电机、丝杆、滑块和推杆，前述电机臂为一个长条形电路板，若干电路板并排排列并固定在支架的底部；前述步进电机密集排列并焊接在支架上构成电机矩阵，同时步进电机与电机臂导通从电机臂处获得电源和控制信号；前述丝杆固定在步进电机的输出轴上；前述滑块具有内螺纹，滑块套在丝杆上；前述推杆固定在滑块上，当滑块上下移动时，推杆与之一起移动。本实用新型的有益之处在于：能够将地面信息转换为触觉信息，通过步进电机控制柔性推杆矩阵来模拟出地面的各种状况，盲人可以用手指触摸出这样的状况，不仅成本低、转换效果好、适应性强，而且携带方便、隐蔽性好。

Description

一种将地面信息转换为触觉的装置

技术领域

本发明涉及一种信息转换装置，具体涉及一种将地面信息转换为触觉的装置，属于机械技术领域。

背景技术

目前，盲人外出时，除了使用导盲犬外，就只能通过盲人探杆、新的仿生导盲犬机器人或舌尖电子眼来感知地面信息。但是这些都或多或少存在着一定的局限性：

(1)导盲犬：养成时间长，成本高，工作时间短(狗狗的寿命有限)，需要依赖环境，有些地方不能去。

(2)盲人探杆：简单易用但是效果差，而且仅能探测到地面的部分情况，盲人借助该物品非常局限，对于斑马线、左右前方效果的判断效果为0，极容易造成事故。

(3)仿生导盲机器人：这个主要是一些日本公司在推，成本高、耗能高、可靠性低，体积巨大，很多地方不能通行，对于台阶等适应性差。

(4)舌尖电子眼：美国一研究中心推出的BrainPort，将实际情况用电流刺激的方式作用到舌头上，进行成像显示，其不仅成本高，而且舌头识别需要时间学习，Wicab公司的说明是需要10小时的学习。针对brainport，如果是先天性失明的患者，他们对于物体的大小等没有概念，brainport给出的电极刺激要让他们学会有难度，而且brainport的佩戴方式太过明显，让盲人有着特征，别人能够看出来他是盲人。

BrainPort的原理：安装在镜片中的相机拍摄物体散射的光的信息并传输到如手机大小的装置上，取名WicabBrainPort，WicabBrainPort将物体散射的光的信息转变为电脉冲信号，和视网膜的功能相当。视网膜位于眼睛后面，可以将外部物体散射的光的信息转变为神经脉冲信号，然后通过视觉神经将信号传输到大脑。这个装置随后将电脉冲信号传送到144个微电极上，这些电极如“棒棒糖”状，分布在舌头两侧。电脉冲信号不断刺激舌头表面的神经，并将这种刺激传输到大脑。尽管看起来令人难以置信，但实验者的大脑实际上感知到了这些刺激，并形成实际的景象。实际上，大脑仅仅能够感知从视网膜上传输来的神经脉冲信号并形成图像，从而可以使我们行动自如。WicabBrainPort有变焦功能以及光线亮度和强度控制功能。使用者通过这些控制键，可以轻易找到大门、电梯按钮，甚至可以阅读信件。在桌子边，使用者可以看到杯子和刀叉。这个装置看起来具有很大的实用价值，尤其是对盲人和视力低下的人。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种将地面信息转换为触觉的装置，该装置成本低，转换效果好，适应性强，最关键的是携带方便、隐蔽性好。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种将地面信息转换为触觉的装置，其特征在于，包括：支架(1)、电机臂(2)、步进电机(3)、丝杆(4)、滑块和推杆(5)，

前述支架(1)作为维持装置的骨架使用，用于安装电机臂(2)和步进电机(3)；

前述电机臂(2)为一个长条形电路板，若干电路板并排排列并通过机械方式固定在前述支架(1)上；

前述步进电机(3)密集排列并焊接在前述支架(1)上，构成电机矩阵，同时前述步进电机(3)与电机臂(2)导通，从电机臂(2)处获得电源和控制信号；

前述丝杆(4)固定在前述步进电机(3)的输出轴上，随着步进电机(3)的驱动而转动；

前述滑块具有内螺纹，滑块套在前述丝杆(4)上，随着丝杆(4)的旋转滑块会上下移动；

前述推杆(5)固定在前述滑块上，当滑块上下移动时，推杆(5)与滑块一起上下移动。

前述的将地面信息转换为触觉的装置，其特征在于，前述支架(1)的底部开有孔(101)，前述孔(101)用于方便步进电机(3)本机穿过。

前述的将地面信息转换为触觉的装置，其特征在于，前述推杆(5)为柔性推杆。

本发明的有益之处在于：

(1)能够将地面信息转换为触觉信息，通过步进电机控制柔性推杆矩阵来模拟出地面的各种状况，盲人可以用手指触摸出这样的状况，不仅成本低，而且转换效果好，同时适应性强；

(2)可以放置在肩挎提包上，盲人可以很随意地把手垂放在挎包边，他通过手指触摸柔性推杆即可以立刻知道地面的状态，不仅携带方便，而且隐蔽性好。

附图说明

图1是本发明的装置组装后完整的结构示意图；

图2是图1中的电机固定架的完整结构的主视图；

图3是图2中的电机固定架的仰视图；

图4是步进电机、丝杆和推杆的安装示意图；

图5是在单个电机臂上安装步进电机等的结构示意图。

图中附图标记的含义：1-支架、2-电机臂、3-步进电机、4-丝杆、5-推杆、101-孔、102-外围框架、103-电机固定架。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参照图1，本发明的将地面信息转换为触觉的装置，其包括：支架1、电机臂2、步进电机3、丝杆4、滑块(未示出)和推杆5。

下面分别介绍各部分的结构。

参照图1，支架1作为维持装置的骨架使用，用于安装电机臂2和步进电机3。支架1主要由外围框架102和电机固定架103组成，二者以可拆卸的方式进行连接。参照图2和图3，电机固定架103的底部开有孔101，该孔101用于方便步进电机3本机穿过，以防止干涉。

参照图1和图5，电机臂2为一个长条形电路板，若干电路板并排排列并通过机械方式(例如焊接、螺钉等)固定在支架1上。

参照图4，丝杆4固定在步进电机3的输出轴上，能够随着步进电机3的驱动而转动；滑块具有内螺纹，滑块套在丝杆4上，能够随着丝杆4的旋转滑块会上下移动；推杆5呈方柱形，固定在滑块上，当滑块上下移动时，推杆5能够与滑块一起上下移动。

由于丝杆4本身不会上下运动，并且滑块体积又很小，为了让人的手指能够清楚地感受到步进电机3的运行状态，所以将一个推杆5固定在滑块上，当滑块运动时，推杆5就会相应地运动。

参照图1和图5，步进电机3密集排列并焊接在支架1上，构成电机矩阵，同时步进电机3与电机臂2导通，从电机臂2处获得电源和控制信号。

推杆5可以设计成方柱形、椭圆柱形等结构，这样一来，步进电机3的输出轴在旋转的时候，推杆5不会随着一起转动，滑块因此也不会随着一起转动，这样可以保证滑块会跟着丝杆4的旋转而上下移动，而不会出现滑块跟着丝杆4一起转动。

作为一种优选的方案，推杆5为柔性推杆。由于担心手指可能会卡住电机引发运行异常，所以采用柔性材料，即使卡住也不会影响电机的运行。

图1是本发明的装置组装后完整的结构示意图。由于多个电机臂2的安装，加上柔性推杆5，所以就构成了一个M×N柔性推杆矩阵，电机臂2上的每个步进电机3都可以独立运行，并且每个步进电机3独立控制一根柔性推杆5，一根柔性推杆5代表一个地面的“像素”，通过视频识别或者其他手段，可以得知地面的起伏3D情况，通过算法将地面情况数字化为一个M×N矩阵，矩阵的每个元素代表地面的一个起伏高低相对值，这个矩阵可以反映地面的相对起伏状态，通过对步进电机3的控制，可以形象模拟地面M×N矩阵信息。这个矩阵每隔x毫秒刷新一次，每次刷新后，步进电机则迅速运动到相应的状态并且锁定，将柔性推杆推送到特定的位置。

本发明的装置可以放置在肩挎提包上，盲人可以很随意地把手垂放在挎包边(隐蔽性好)，他通过手指触摸柔性推杆即可以立刻知道地面的状态，从而绕开地面的障碍物。如果地面有障碍物快速移动(如猫、狗)，则装置会快速识别并且相应做出反应，让盲人知道情况。如果地面有水洼等情况，通过事先设置识别算法可以给出特定的信号(比如快速小范围上下震动，类似水波纹)来控制步进电机快速动作，让盲人知道地面有水，可以避开。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种将地面信息转换为触觉的装置，其特征在于，包括：支架(1)、电机臂(2)、步进电机(3)、丝杆(4)、滑块和推杆(5)，

所述支架(1)作为维持装置的骨架使用，用于安装电机臂(2)和步进电机(3)；

所述电机臂(2)为一个长条形电路板，若干电路板并排排列并通过机械方式固定在所述支架(1)上；

所述步进电机(3)密集排列并焊接在所述支架(1)上，构成电机矩阵，同时所述步进电机(3)与电机臂(2)导通，从电机臂(2)处获得电源和控制信号；

所述丝杆(4)固定在所述步进电机(3)的输出轴上，随着步进电机(3)的驱动而转动；

所述滑块具有内螺纹，滑块套在所述丝杆(4)上，随着丝杆(4)的旋转滑块会上下移动；

所述推杆(5)固定在所述滑块上，当滑块上下移动时，推杆(5)与滑块一起上下移动。

2.根据权利要求1所述的将地面信息转换为触觉的装置，其特征在于，所述支架(1)的底部开有孔(101)，所述孔(101)用于方便步进电机(3)本机穿过。

3.根据权利要求1所述的将地面信息转换为触觉的装置，其特征在于，所述推杆(5)为柔性推杆。