[发明专利]一种面向触摸屏的手指外骨架可穿戴式力触觉交互装置

摘要

本发明公开了一种面向触摸屏的手指外骨架可穿戴式力触觉交互装置，可为人手指提供多模式的力觉和振动触觉反馈。利用平面四连杆机构和直流电机作为执行机构为操作者提供连续可控的力觉反馈；通过控制音圈振动器的振动幅值和频率为操作者提供不同类型的触觉反馈，增强交互过程中触觉感知的真实性；利用振动马达可以增强图像的边缘信息，实现碰撞检测的效果。最终能够表达触摸屏中虚拟物体的纹理、轮廓形状、粗糙度等三维特征信息。对于提高力触觉反馈的真实感、逼真度具有重要的意义。

主权项

1.一种面向触摸屏的手指外骨架可穿戴式力触觉交互装置，其特征在于，包括连杆(1)、手指外骨架基座(11)、电机(7)、测控电路；所述连杆(1)包括贴近手指中节内侧的底板(1‑1)，底板(1‑1)前后两端分别连接向上折起的前折板(1‑3)、后折板(1‑2)，前折板(1‑3)连接中间板(1‑4)；前折板(1‑3)、后折板(1‑2)上分别设有供手指穿过的通孔；底板(1‑1)上安装有音圈振动器(13)、压力传感器(14)；所述手指外骨架基座(11)下端为供手指近节佩戴的通孔(12)，上端为两个对称设计的竖板(15)；手指外骨架基座(11)的竖板(15)通过轴(16)连接电机座(9)，电机座(9)与电机(7)通过螺纹配合保持相对固定；电机(7)通过电机座(9)绕轴(16)相对竖板(15)转动；中间板(1‑4)与竖板(15)通过轴(10)连接，连杆(1)绕轴(10)能够相对手指外骨架基座(11)转动；中间板(1‑4)上方与连接件(3)螺纹配合保持相对固定，连接件(3)通过轴(4)连接固定件(6)，固定件(6)通过左右对称的两个螺钉与滑块(5)保持相对固定，滑块(5)套设在电机丝杆(2)上，滑块(5)与电机丝杆(2)螺纹配合，因此滑块(5)被限位在固定件(6)中，这使得滑块(5)在电机丝杆(2)的带动下只能前后移动，不会产生转动；中间板(1‑4)上装有角度传感器(17)；电机(7)尾端为光电编码盘(8)，能够对电机(7)的旋转圈数进行计数，从而控制滑块(5)的运动距离；所述测控电路包括蓝牙通信模块、音圈振动器驱动模块、直流电机驱动模块、MCU控制模块；所述压力传感器(14)和角度传感器(17)通过滤波电路与MCU控制模块连接，所述MCU控制模块通过蓝牙通信模块与触摸屏终端连接，所述MCU控制模块通过控制接口电路和驱动电路分别与音圈振动器模块、直流电机驱动模块连接。