[发明专利]一种利用电刺激实现触觉再现装置

权利要求书

1.一种利用电刺激实现触觉再现装置，其特征在于，包括触觉再现控制器、触觉脉冲输出单元以及触觉再现屏幕；

所述触觉再现屏幕包括一块显示屏，其上顺次覆盖有透明湿导电极板以及红外定位边框；所述显示屏接收触觉再现控制器发来的图像信息并进行图像显示；所述透明湿导电极板在触觉再现控制器发出的模拟触觉信号的驱动下产生电流；所述红外定位边框实时采集人体手指在触觉再现屏幕上的位置信息，并将所述位置信息发送至触觉再现控制器中；

所述触觉再现控制器包括处理器、图像显示模块和触觉驱动模块；

所述处理器控制整个触觉再现装置的电源供给，其还具有如下两方面功能：一方面将待显示的图像信息发送到图像显示模块，所述图像显示模块将该图像信息进行转码并发送到显示屏进行显示；另一方面接收所述红外定位边框实时采集的位置信息，并对该位置信息指定的图像上对应位置处进行触觉信息提取，然后将所提取的触觉信息转换为数字触觉信号发送至触觉驱动模块，所述触觉驱动模块采用数模转换器将该数字触觉信号转换成模拟触觉信号，并将该模拟触觉信号发送到触觉脉冲输出单元；

所述触觉脉冲输出单元包括电脉冲整波电路以及保护电路；所述触觉驱动模块发来的模拟触觉信号首先进入电脉冲整波电路进行平滑、滤波和运算放大，使得该模拟触觉信号的波幅达到对人体的安全电压范围内，然后进行功率放大后传输到保护电路；

所述保护电路包括顺次连接的限流保护电路、限压保护电路以及逆变器；

所述限流电路利用限流电阻将模拟触觉信号的电流限制在对人体的安全电流范围之内；

所述限压保护电路对模拟触觉信号进行采样，并利用比较芯片进行如下比较：当模拟触觉信号的电压处于安全范围之内时，将该模拟触觉信号输出至所述逆变器中，当模拟触觉信号的电压处于安全范围之外时，所述保护电路向处理器发出信号，处理器切断装置电源；

所述逆变器将模拟触觉信号的电压提高，然后将模拟触觉信号输出至透明湿导电极板的电压控制端，驱动所述透明湿导电极板产生电流；

所述触觉脉冲输出单元中电路均采用双极性电路。

2.如权利要求1所述的一种利用电刺激实现触觉再现装置，其特征在于，所述显示屏为LCD显示屏，透明湿导电极板以及红外定位边框均与LCD显示屏尺寸一致，所述透明湿导电极板直接放置于所述玻璃底板之上，所述红外定位边框则粘接在所述透明湿导电极板之上。

3.如权利要求2所述的一种利用电刺激实现触觉再现装置，其特征在于，所述透明湿导电极板与所述LCD显示屏之间隔有玻璃底板。

4.如权利要求1所述的一种利用电刺激实现触觉再现装置，其特征在于，所述处理器进行触觉信息提取时采用基于图像梯度的纹理特征提取算法SFS。

5.如权利要求1所述的一种利用电刺激实现触觉再现装置，其特征在于，所述触觉驱动模块中，将所提取的触觉信息转换为数字触觉信号时，根据触觉信息对振动感强度和密度调节的要求，对数字触觉信号进行波形、幅度、频率和占空比的调整。

6.如权利要求1所述的一种利用电刺激实现触觉再现装置，其特征在于，将所述触觉再现控制器和触觉脉冲输出单元集成到同一箱体中，作为后端设备，触觉再现屏幕作为前端设备，其中前端设备与后端设备之间传递的信息包括所述图像信息、模拟触觉信号以及位置信息均通过USB数据线进行传递。