CN215376261U

CN215376261U - 一种指尖滑动触觉显示机构

Info

Publication number: CN215376261U
Application number: CN202121843252.2U
Authority: CN
Inventors: 李润林; 刘小平; 谢文文; 张妍莹
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU; Zhejiang University of Science and Technology ZUST
Priority date: 2021-08-09
Filing date: 2021-08-09
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2031-08-09

Abstract

本实用新型公开了一种指尖滑动触觉显示机构，包括底层的两根横向滑轨和竖向滑轨，所述的竖向滑轨上方设置指尖滑动触觉显示机构的主体部分。本实用新型提供具有滑动触觉的触觉感受，利用球体的运动来模拟滑动触觉的感受，从而能够提供在平面上全方位的滑动触觉感受以及垂直于手指尖的压力触觉。

Description

一种指尖滑动触觉显示机构

技术领域

本实用新型涉及智能控制技术领域，具体为一种滑动触觉显示机构。

背景技术

对于能够显示指尖触觉的触觉显示设备，包括触觉顶针机构、触觉纹理震动设备以及便携式的触觉曲率显示设备等，这些设备在进行触觉显示时，整个交互过程中，手指尖与触觉设备始终保持接触，忽略了指尖与交互物体从未接触状态到有接触状态的状态变化，在此之间涉及到主动触觉和被动触觉。在进行模拟滑动的交互过程中，以上所提到的触觉显示设备，手指尖与触觉设备始终保持相对静止，不能够模拟出真实的滑动感，从而影响到触觉交互的真实感。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种指尖滑动触觉显示机构，提供具有滑动触觉的触觉感受，利用球体的运动来模拟滑动触觉的感受，从而能够提供在平面上全方位的滑动触觉感受以及垂直于手指尖的压力触觉。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种指尖滑动触觉显示机构，包括底层的两根横向滑轨和竖向滑轨，所述的竖向滑轨上方设置指尖滑动触觉显示机构的主体部分；

所述主体部分包括了主体外壳下半部分和主体外壳上半部分，所述主体外壳下半部分底层设置电路板，电路板包括电机供电模块、电机控制模块、中央控制器、三轴加速度传感芯片，主体外壳下半部分内设置平台，所述平台设置步进升降电机，所述步进升降电机的丝杆和固定杆上设置用于固定升降机构的支撑平板并通过螺丝进行固定，所述外壳下半部分的侧面内壁设置固定槽；所述的主体外壳上半部分右侧设置了固定手指根部的U形装置，所述的U形装置与编织固定带一同固定手指根部位置，所述的主体外壳上半部分的左侧设置了指尖固定装置，所述的指尖固定装置的顶部固定在固定杆上，能够上下的进行移动，底部设置了压力传感器，所述的主体外壳上半部分的中部设置了半圆形的凹陷区域便于手指与旋转球进行接触，

所述主体部分内设置有升降机构，所述升降机构的外壁设置了固定结构，固定结构与所述外壳下半部分的侧面内壁设置的固定槽相互配，使得升降机构平稳的上下运动，所述升降机构的外壁一侧设置电机放置处，使得电机一与升降平台同步进行上下运动，所述升降机构的内壁设置了4个从动固定轴，用于固定内部旋转机构的平稳运行，所述电机放置处的下方设置一个槽口，所述槽口的侧面，且在电机一下方设置小轮槽，以便通过槽口驱动升降机构内部装置；

所述升降机构内设置旋转机构，所述旋转机构包括底座、扇形立柱以及固定环，所述底座上设置电机固定装置以及电机二，所述的两根扇形立柱间设置球型装置以及连接杆和轮槽一，所述电机二的输出轴上和所述轮槽一的正下方设置轮槽二，所述轮槽一和轮槽二通过传动带连接，所述电机二来带动球型装置转动，所述底座下方设置一个大轮槽，所述大轮槽通过所述槽口与所述小轮槽通过传动绳连接，使得电机一带动旋转机构旋转，所述的旋转机构设置在升降机构内，旋转机构侧面通过固定环与升降机构内壁的从动固定轴进行软固定，小轮槽与大轮槽通过传动绳进行连接，使得旋转机构通过电机一驱动，完成平稳的旋转任务；所述的升降机构通过固定结构与所述主体外壳下半部分的固定槽契合，升降机构的底部与支撑平板通过螺丝进行固定。

本实用新型的指尖滑动触觉显示机构，提供具有滑动触觉的触觉感受，利用球体的运动来模拟滑动触觉的感受，从而能够提供在平面上全方位的滑动触觉感受以及垂直于手指尖的压力触觉。

附图说明

图1a是旋转机构的结构及安装示意图。

图1b是图1a的侧视图。

图2a是升降机构的结构及安装示意图。

图2b是图2a的侧视图。

图3是指尖滑动触觉显示装置外壳结构及步进升降电机的安装示意图。

图4是外部滑轨安装示意图。

图5是本实用新型技术方案的控制原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图4所示，一种指尖滑动触觉显示机构，包括底层的两根横向滑轨25和竖向滑轨27，所述的竖向滑轨27上方设置指尖滑动触觉显示机构的主体部分26。

如图3所示，所述主体部分26包括了主体外壳下半部分24和主体外壳上半部分16，所述主体外壳下半部分24底层设置电路板，电路板包括电机供电模块、电机控制模块、中央控制器、三轴加速度传感芯片，主体外壳下半部分24内设置平台23，所述平台23设置步进升降电机22，所述步进升降电机22的丝杆和固定杆上设置用于固定升降机构的支撑平板21并通过螺丝进行固定，所述外壳下半部分24的侧面内壁设置固定槽20；所述的主体外壳上半部分16右侧设置了固定手指根部的U形装置18，所述的U形装置18与编织固定带一同固定手指根部位置，所述的主体外壳上半部分16的左侧设置了指尖固定装置17，所述的指尖固定装置17的顶部固定在固定杆上，能够上下的进行移动，底部设置了压力传感器，所述的主体外壳上半部分16的中部设置了半圆形的凹陷区域19便于手指与旋转球进行接触。

如图2a，所述主体部分26内设置有升降机构9，所述升降机构9的外壁设置了固定结构11，固定结构11与所述外壳下半部分24的侧面内壁设置的固定槽20相互配，使得升降机构平稳的上下运动，所述升降机构9的外壁一侧设置电机放置处13，使得电机一12与升降平台同步进行上下运动，所述升降机构9的内壁设置了4个从动固定轴10，用于固定内部旋转机构的平稳运行，所述电机放置处13的下方设置一个槽口14，如图2b，所述槽口14的侧面，且在电机一12下方设置小轮槽15，以便通过槽口14驱动升降机构内部装置。

如图1a，所述升降机构9内设置旋转机构，所述旋转机构包括底座7、扇形立柱4以及固定环3，所述底座7上设置电机固定装置以及电机二5，所述的两根扇形立柱4间设置球型装置1以及连接杆和轮槽一2，所述电机二5的输出轴上和所述轮槽一2的正下方设置轮槽二6，所述轮槽一2和轮槽二6通过传动带连接，所述电机二5来带动球型装置转动，如图1b，所述底座7下方设置一个大轮槽8，所述大轮槽8通过所述槽口14与所述小轮槽15通过传动绳连接，使得电机一12带动旋转机构旋转，所述的旋转机构设置在升降机构9内，旋转机构侧面通过固定环3与升降机构9内壁的从动固定轴10进行软固定，小轮槽15与大轮槽8通过传动绳进行连接，使得旋转机构通过电机一12驱动，完成平稳的旋转任务；所述的升降机构9通过固定结构11与所述主体外壳下半部分24的固定槽20契合，升降机构9的底部与支撑平板21通过螺丝进行固定。

如图5所示，指尖滑动触觉显示机构体验者拥有两种体验模式，一种为主动体验模式，一种为被动体验模式。所述的主动体验模式中，手部运动带动触觉显示机构的主体部分在滑轨上运动，由所述的三轴位置传感器记录所述主体机构在X-Y平面上的运动参数，记录的主要参数为X轴加速度数值与Y轴加速度数值，记作a_X\a_Y分别对X\Y轴方向的加速度进行积分运算处理得到对应方向的速度信号，分别记作V_X\V_Y对速度信号进行积分处理，得到位移信息。通过所述的速度信号V_X\V_Y得到球型装置的线速度即应该模拟出的指尖滑动的速度V的数值为

以X轴的正方向为正方向，则V的方向为

所得V的数值信息通过处理器处理传送到所述电机二5的控制模块，通过电机二5控制速度数值，所得V的角度信息通过处理器处理传送到所述电机一12的控制模块，通过电机一12控制速度方向；所述的指尖固定装置17下方设置压力传感器，当压力传感器检测到压力信号，由于指尖形变和指尖按压力在一定范围内呈现线性关系，采集压力信号通过处理器处理传送到步进升降电机22，通过电机22控制指尖的的形变量，进而控制指尖承受的压力。在所述的被动模式下，无须采集手部的运动信息，指尖放置到装置上即可，所述的三个电机的驱动信号直接由处理器给定，完成对指尖滑动触觉显示机构的控制。电脑VR显示界面与指尖滑动触觉触觉显示机构相互配合，完成虚拟的触摸任务，由电脑VR显示界面给出视觉显示，指尖滑动触觉触觉显示机构给出触觉显示。在所述主动模式中，三轴位置传感器的位置信息分别传送给指尖触觉滑动显示机构和电脑VR显示界面，球型装置的线速度与电脑VR显示界面的虚拟手指的移动速度适配；在被动模式中，电脑VR环境中移动的虚拟物体与虚拟手指发生交互时，虚拟物体的运动信息通过处理器处理传送到所述的三个电机的控制模块，模拟出平面上的指尖滑动触觉。

Claims

1.一种指尖滑动触觉显示机构，其特征在于，包括底层的两根横向滑轨（25）和竖向滑轨（27），所述的竖向滑轨（27）上方设置指尖滑动触觉显示机构的主体部分（26）；

所述主体部分（26）包括了主体外壳下半部分（24）和主体外壳上半部分（16），所述主体外壳下半部分（24）底层设置电路板，电路板包括电机供电模块、电机控制模块、中央控制器、三轴加速度传感芯片，主体外壳下半部分（24）内设置平台（23），所述平台（23）设置步进升降电机（22），所述步进升降电机（22）的丝杆和固定杆上设置用于固定升降机构的支撑平板（21）并通过螺丝进行固定，所述外壳下半部分（24）的侧面内壁设置固定槽（20）；所述的主体外壳上半部分（16）右侧设置了固定手指根部的U形装置（18），所述的U形装置（18）与编织固定带一同固定手指根部位置，所述的主体外壳上半部分（16）的左侧设置了指尖固定装置（17），所述的指尖固定装置（17）的顶部固定在固定杆上，能够上下的进行移动，底部设置了压力传感器，所述的主体外壳上半部分（16）的中部设置了半圆形的凹陷区域（19）便于手指与旋转球进行接触；

所述主体部分（26）内设置有升降机构（9），所述升降机构（9）的外壁设置了固定结构（11），固定结构（11）与所述外壳下半部分（24）的侧面内壁设置的固定槽（20）相互配，使得升降机构平稳的上下运动，所述升降机构（9）的外壁一侧设置电机放置处（13），使得电机一（12）与升降平台同步进行上下运动，所述升降机构（9）的内壁设置了4个从动固定轴（10），用于固定内部旋转机构的平稳运行，所述电机放置处（13）的下方设置一个槽口（14），所述槽口（14）的侧面，且在电机一（12）下方设置小轮槽（15），以便通过槽口（14）驱动升降机构内部装置；

所述升降机构（9）内设置旋转机构，所述旋转机构包括底座（7）、扇形立柱（4）以及固定环（3），所述底座（7）上设置电机固定装置以及电机二（5），两根所述的扇形立柱（4）间设置球型装置（1）以及连接杆和轮槽一（2），所述电机二（5）的输出轴上和所述轮槽一（2）的正下方设置轮槽二（6），所述轮槽一（2）和轮槽二（6）通过传动带连接，所述电机二（5）来带动球型装置转动，所述底座（7）下方设置一个大轮槽（8），所述大轮槽（8）通过所述槽口（14）与所述小轮槽（15）通过传动绳连接，使得电机一（12）带动旋转机构旋转，所述的旋转机构设置在升降机构（9）内，旋转机构侧面通过固定环（3）与升降机构（9）内壁的从动固定轴（10）进行软固定，小轮槽（15）与大轮槽（8）通过传动绳进行连接，使得旋转机构通过电机一（12）驱动，完成平稳的旋转任务；所述的升降机构（9）通过固定结构（11）与所述主体外壳下半部分（24）的固定槽（20）契合，升降机构（9）的底部与支撑平板（21）通过螺丝进行固定。