[发明专利]平面三自由度笔式力觉交互装置

权利要求书

1.一种平面三自由度笔式力觉交互装置，包括四个驱动模块和交互笔，其特征在于：

所述驱动模块包括：

一螺旋锁紧夹具，通过调节该夹具螺旋杆将整个驱动模块固定在不同厚度的平面显示设备边缘上；

一电机基座，其底座两边各有一个通孔，通过两个螺栓将其固定在螺旋锁紧夹具上；

一直流电机，通过螺钉固定在电机基座的孔内；

一光电编码器，位于直流电机尾部，和直流电机一体；

一绳轮，通过绳轮内槽上的顶丝将其固定在电机轴上，使绳轮和电机同步转动；

一线绳为柔性线绳，缠绕在绳轮凹槽内；

所述交互笔包括：笔身、笔尖细杆体、两个按键开关、信号线；

笔身为一笔状的操作手柄；

笔尖细杆体贯穿笔尖，细杆体两端各有一个穿孔，作为线绳节点与驱动模块的线绳相连接；

两个按键开关嵌在笔身握持部位；

信号线贯穿于笔身内部，从交互笔后端引出后与控制系统相连接。

2.根据权利要求1所述的平面三自由度笔式力觉交互设备，其特征在于：输入和输出均为三个自由度，三个自由度的输入是指笔尖在屏幕表面水平、竖直两个方向上的平移和笔尖绕笔身中心轴的转动，三个自由度的输出是指屏幕表面水平、竖直两个方向上的反馈力和绕笔身中心轴的扭矩。

3.根据权利要求1所述的平面三自由度笔式力觉交互装置，其特征在于：装置是模块化结构，四个驱动模块是独立的，可固定在不同类型、不同大小的平面显示设备上。

4.根据权利要求1所述的平面三自由度笔式力觉交互设备，其特征在于：交互笔笔尖横贯一根细杆体，细杆体两端各有一个细小穿孔，用于与驱动模块的线绳相连接，交互笔的转动角度检测和扭矩输出都是通过细杆体实现的。

5.根据权利要求1所述的平面三自由度笔式力觉交互设备，其特征在于：交互笔笔尖细杆体与驱动模块的线绳通过线绳结点连接，交互笔可更换为其他操作末端。

6.根据权利要求1所述的平面三自由度笔式力觉交互装置，其特征在于：装置在初始状态时，交互笔笔尖细杆体左端穿孔与左边两个驱动模块的线绳相连，右端穿孔与右边两个驱动模块的线绳相连。

7.根据权利要求1所述的平面三自由度笔式力觉交互设备，其特征在于：交互笔笔身把持部位嵌有两个可编程按钮。