[发明专利]平面三自由度笔式力觉交互装置

摘要

本发明公开了一种平面三自由度笔式力觉交互装置，其由四个驱动模块(1-A，1-B，1-C，1-D)和交互笔(2)组成。驱动模块由螺旋锁紧夹具、直流电机、编码器、绳轮和线绳等组成，交互笔是一笔状握持式操作手柄。该装置与平面显示设备(3)结合使用，四个驱动模块分别固定在设备的四个角边缘上，用户握持交互笔可以直接在设备屏幕上进行书写、绘图或创建、选取、平移、转动屏幕显示场景中的物体，同时能够感受到与场景交互时的反馈力和扭矩。该装置具有三个自由度的输入和输出，输入为交互笔笔尖的二维位置和笔尖转动的角度，输出为笔尖在平面两个方向上的反馈力和绕笔身的扭矩。本发明可以应用到游戏、教学、绘画练习等领域中。

主权项

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。