一种用于图案映射的触觉再现系统的制作方法
专利名称：一种用于图案映射的触觉再现系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可将外界的用于视觉认知的图案等转换为触觉感知的系统，尤 其涉及一种用于图案映射的触觉再现系统。
背景技术：
对于我们正常人来说，我们所处的世界是五彩缤纷、多姿多彩的，可对于盲人来 说，他的世界是黑暗的，他无法看到任何东西和任何色彩，给他的生活带来极大的不便。在 残疾人学校，有一种专门针对盲人设计的识字卡，盲人可以通过触摸这些识字卡来认识文 字和学习知识，但是在日常生活中，却很少有专门为盲人设计的可供其触摸识别的标志，如 站牌、路标、导向标志等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可将生活中的用于视觉认知的图案等转 换为触觉感知，以方便盲人的用于图案映射的触觉再现系统。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种用于图案映射的触觉再现系 统，包括依次连接的摄像头、计算机图象处理系统、映射控制器、多个D/A转换器、多个功放 电路和触觉再现装置，所述的触觉再现装置包括上端开口的箱体，所述的箱体内用多块隔 板将所述的箱体分隔成mXn个空间单元，其中m和η均为正整数，m彡l、n彡1且mXn彡2， 每个所述的空间单元内设置有压电执行器和输出驱动块，所述的输出驱动块的底面与所述 的压电执行器的顶部紧密贴合，所述的输出驱动块与所述的箱体之间设置有弹性复位机 构，所述的D/A转换器和功放电路的数量均与所述的空间单元的数量相等，所述的功放电 路与所述的压电执行器电连接。所述的弹性复位机构包括固定杆和弹簧，所述的输出驱动块的侧面设置有通孔， 所述的固定杆穿过所述的通孔且固定连接在所述的箱体上，所述的弹簧垂直固定设置在所 述的固定杆的下表面与所述的通孔的内底面之间。所述的弹簧位于所述的输出驱动块的中心位置。所述的固定杆上固定设置有套筒，所述的套筒套设在所述的弹簧上，所述的套筒 的内径等于或略大于所述的弹簧的直径。所述的箱体的内底面嵌设有钢珠，所述的压电执行器垂直放置在所述的钢珠上。与现有技术相比，本发明的优点是通过本系统可将用于视觉认知的图案等转换为 触觉感知，而且触觉再现装置中使用压电执行器来输出位移，其响应速度快，位移精确而且 低频特性好；而且弹簧外套设有套筒，当弹簧被压缩时，可防止弹簧弯曲变形，以保证输出 驱动块的精确位移；此外，压电执行器垂直放置在钢珠上，将压电执行器与箱体底面之间的 面面接触转换成点面接触，可以消除压电执行器底部与箱体底面的间隙，以保证压电执行 器输出准确的位移值。
图1为本发明的结构框图2为本发明的触觉再现装置的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图所示，以3X3图案单元为例进行说明
一种用于图案映射的触觉再现系统，包括依次连接的摄像头、计算机图象处理系统、映 射控制器、九个D/A转换器、九个功放电路和触觉再现装置，触觉再现装置包括上端开口的 箱体1，箱体1内用多块隔板2将箱体1分隔成3X3个完全相同的空间单元，每个空间单元 内设置有压电执行器3和输出驱动块4，每个功放电路与其相对应的压电执行器3电连接， 箱体1的内底面嵌设有钢珠5，压电执行器3垂直放置在钢珠5上，输出驱动块4的底面与 压电执行器3的顶部紧密贴合，输出驱动块4的侧面设置有通孔41，固定杆6穿过通孔41 且固定螺接在箱体1上，固定杆6的下表面与通孔41的内底面之间垂直固定设置有弹簧7， 弹簧7位于输出驱动块4的中心位置，固定杆6上固定设置有套筒61，套筒61套设在弹簧 7上，套筒61的内径略大于弹簧7的直径。上述触觉再现系统的工作原理为通过摄像头获取图案信号并导入计算机图象处 理系统中，计算机图象处理系统将图案划分为3X3图案单元，并提取出各个图案单元的灰 度值，然后将灰度值的数据传到映射控制器中，映射控制器再以电压形式经过通信接口将 数据传递给多个D/A转换器，D/A转换器把数字量转换成模拟电压信号，并通过与其连接 的功放电路将信号放大后将驱动电压信号传递给各个相应的压电执行器3，各个压电执行 器3快速准确地输出位移，驱动与之对应的输出驱动块4向上动作，实现对图案等的视觉 认知到触觉感知的转换；当摄像头不获取图案信息时，压电执行器3没有驱动电压信号，此 时，原先被压缩的弹簧7快速驱动输出驱动块4复位。具体应用为该系统可应用于盲人对站牌、路标、导向标志等的识别，方便他们的 出行和生活，除此之外，还可将该系统应用在汽车驾驶培训等其它领域。
权利要求
1.一种用于图案映射的触觉再现系统，其特征在于包括依次连接的摄像头、计算机图 象处理系统、映射控制器、多个D/A转换器、多个功放电路和触觉再现装置，所述的触觉再 现装置包括上端开口的箱体，所述的箱体内用多块隔板将所述的箱体分隔成mXn个空间 单元，其中m和η均为正整数，m彡l、n彡1且mXn彡2，每个所述的空间单元内设置有压 电执行器和输出驱动块，所述的输出驱动块的底面与所述的压电执行器的顶部紧密贴合， 所述的输出驱动块与所述的箱体之间设置有弹性复位机构，所述的D/A转换器和功放电路 的数量均与所述的空间单元的数量相等，所述的功放电路与所述的压电执行器电连接。
2.如权利要求1所述的一种用于图案映射的触觉再现系统，其特征在于所述的弹性复 位机构包括固定杆和弹簧，所述的输出驱动块的侧面设置有通孔，所述的固定杆穿过所述 的通孔且固定连接在所述的箱体上，所述的弹簧垂直固定设置在所述的固定杆的下表面与 所述的通孔的内底面之间。
3.如权利要求2所述的一种用于图案映射的触觉再现系统，其特征在于所述的弹簧位 于所述的输出驱动块的中心位置。
4.如权利要求2所述的一种用于图案映射的触觉再现系统，其特征在于所述的固定杆 上固定设置有套筒，所述的套筒套设在所述的弹簧上，所述的套筒的内径等于或略大于所 述的弹簧的直径。
5.如权利要求1所述的一种用于图案映射的触觉再现系统，其特征在于所述的箱体的 内底面嵌设有钢珠，所述的压电执行器垂直放置在所述的钢珠上。
全文摘要
本发明公开了一种用于图案映射的触觉再现系统，特点是包括依次连接的摄像头、计算机图象处理系统、映射控制器、多个D/A转换器、多个功放电路和触觉再现装置，触觉再现装置包括上端开口的箱体，箱体内用多块隔板将箱体分隔成m×n个空间单元，每个空间单元内设置有压电执行器和输出驱动块，输出驱动块的底面与压电执行器的顶部紧密贴合，输出驱动块与箱体之间设置有弹性复位机构，功放电路与压电执行器电连接；优点是通过本系统可将用于视觉认知的图案等转换为触觉感知，而且触觉再现装置中使用压电执行器来输出位移，其响应速度快，位移精确而且低频特性好；而且弹簧外套设有套筒，当弹簧被压缩时，可防止弹簧弯曲变形，以保证输出驱动块的精确位移。
文档编号G09B21/00GK102073378SQ20111000027
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者崔玉国, 李国平, 梁晓, 章达众 申请人:宁波大学
技术领域：
本发明涉及一种可将外界的用于视觉认知的图案等转换为触觉感知的系统，尤 其涉及一种用于图案映射的触觉再现系统。
背景技术：
对于我们正常人来说，我们所处的世界是五彩缤纷、多姿多彩的，可对于盲人来 说，他的世界是黑暗的，他无法看到任何东西和任何色彩，给他的生活带来极大的不便。在 残疾人学校，有一种专门针对盲人设计的识字卡，盲人可以通过触摸这些识字卡来认识文 字和学习知识，但是在日常生活中，却很少有专门为盲人设计的可供其触摸识别的标志，如 站牌、路标、导向标志等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可将生活中的用于视觉认知的图案等转 换为触觉感知，以方便盲人的用于图案映射的触觉再现系统。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种用于图案映射的触觉再现系 统，包括依次连接的摄像头、计算机图象处理系统、映射控制器、多个D/A转换器、多个功放 电路和触觉再现装置，所述的触觉再现装置包括上端开口的箱体，所述的箱体内用多块隔 板将所述的箱体分隔成mXn个空间单元，其中m和η均为正整数，m彡l、n彡1且mXn彡2， 每个所述的空间单元内设置有压电执行器和输出驱动块，所述的输出驱动块的底面与所述 的压电执行器的顶部紧密贴合，所述的输出驱动块与所述的箱体之间设置有弹性复位机 构，所述的D/A转换器和功放电路的数量均与所述的空间单元的数量相等，所述的功放电 路与所述的压电执行器电连接。所述的弹性复位机构包括固定杆和弹簧，所述的输出驱动块的侧面设置有通孔， 所述的固定杆穿过所述的通孔且固定连接在所述的箱体上，所述的弹簧垂直固定设置在所 述的固定杆的下表面与所述的通孔的内底面之间。所述的弹簧位于所述的输出驱动块的中心位置。所述的固定杆上固定设置有套筒，所述的套筒套设在所述的弹簧上，所述的套筒 的内径等于或略大于所述的弹簧的直径。所述的箱体的内底面嵌设有钢珠，所述的压电执行器垂直放置在所述的钢珠上。与现有技术相比，本发明的优点是通过本系统可将用于视觉认知的图案等转换为 触觉感知，而且触觉再现装置中使用压电执行器来输出位移，其响应速度快，位移精确而且 低频特性好；而且弹簧外套设有套筒，当弹簧被压缩时，可防止弹簧弯曲变形，以保证输出 驱动块的精确位移；此外，压电执行器垂直放置在钢珠上，将压电执行器与箱体底面之间的 面面接触转换成点面接触，可以消除压电执行器底部与箱体底面的间隙，以保证压电执行 器输出准确的位移值。
图1为本发明的结构框图2为本发明的触觉再现装置的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图所示，以3X3图案单元为例进行说明
一种用于图案映射的触觉再现系统，包括依次连接的摄像头、计算机图象处理系统、映 射控制器、九个D/A转换器、九个功放电路和触觉再现装置，触觉再现装置包括上端开口的 箱体1，箱体1内用多块隔板2将箱体1分隔成3X3个完全相同的空间单元，每个空间单元 内设置有压电执行器3和输出驱动块4，每个功放电路与其相对应的压电执行器3电连接， 箱体1的内底面嵌设有钢珠5，压电执行器3垂直放置在钢珠5上，输出驱动块4的底面与 压电执行器3的顶部紧密贴合，输出驱动块4的侧面设置有通孔41，固定杆6穿过通孔41 且固定螺接在箱体1上，固定杆6的下表面与通孔41的内底面之间垂直固定设置有弹簧7， 弹簧7位于输出驱动块4的中心位置，固定杆6上固定设置有套筒61，套筒61套设在弹簧 7上，套筒61的内径略大于弹簧7的直径。上述触觉再现系统的工作原理为通过摄像头获取图案信号并导入计算机图象处 理系统中，计算机图象处理系统将图案划分为3X3图案单元，并提取出各个图案单元的灰 度值，然后将灰度值的数据传到映射控制器中，映射控制器再以电压形式经过通信接口将 数据传递给多个D/A转换器，D/A转换器把数字量转换成模拟电压信号，并通过与其连接 的功放电路将信号放大后将驱动电压信号传递给各个相应的压电执行器3，各个压电执行 器3快速准确地输出位移，驱动与之对应的输出驱动块4向上动作，实现对图案等的视觉 认知到触觉感知的转换；当摄像头不获取图案信息时，压电执行器3没有驱动电压信号，此 时，原先被压缩的弹簧7快速驱动输出驱动块4复位。具体应用为该系统可应用于盲人对站牌、路标、导向标志等的识别，方便他们的 出行和生活，除此之外，还可将该系统应用在汽车驾驶培训等其它领域。
权利要求
1.一种用于图案映射的触觉再现系统，其特征在于包括依次连接的摄像头、计算机图 象处理系统、映射控制器、多个D/A转换器、多个功放电路和触觉再现装置，所述的触觉再 现装置包括上端开口的箱体，所述的箱体内用多块隔板将所述的箱体分隔成mXn个空间 单元，其中m和η均为正整数，m彡l、n彡1且mXn彡2，每个所述的空间单元内设置有压 电执行器和输出驱动块，所述的输出驱动块的底面与所述的压电执行器的顶部紧密贴合， 所述的输出驱动块与所述的箱体之间设置有弹性复位机构，所述的D/A转换器和功放电路 的数量均与所述的空间单元的数量相等，所述的功放电路与所述的压电执行器电连接。
2.如权利要求1所述的一种用于图案映射的触觉再现系统，其特征在于所述的弹性复 位机构包括固定杆和弹簧，所述的输出驱动块的侧面设置有通孔，所述的固定杆穿过所述 的通孔且固定连接在所述的箱体上，所述的弹簧垂直固定设置在所述的固定杆的下表面与 所述的通孔的内底面之间。
3.如权利要求2所述的一种用于图案映射的触觉再现系统，其特征在于所述的弹簧位 于所述的输出驱动块的中心位置。
4.如权利要求2所述的一种用于图案映射的触觉再现系统，其特征在于所述的固定杆 上固定设置有套筒，所述的套筒套设在所述的弹簧上，所述的套筒的内径等于或略大于所 述的弹簧的直径。
5.如权利要求1所述的一种用于图案映射的触觉再现系统，其特征在于所述的箱体的 内底面嵌设有钢珠，所述的压电执行器垂直放置在所述的钢珠上。
全文摘要
本发明公开了一种用于图案映射的触觉再现系统，特点是包括依次连接的摄像头、计算机图象处理系统、映射控制器、多个D/A转换器、多个功放电路和触觉再现装置，触觉再现装置包括上端开口的箱体，箱体内用多块隔板将箱体分隔成m×n个空间单元，每个空间单元内设置有压电执行器和输出驱动块，输出驱动块的底面与压电执行器的顶部紧密贴合，输出驱动块与箱体之间设置有弹性复位机构，功放电路与压电执行器电连接；优点是通过本系统可将用于视觉认知的图案等转换为触觉感知，而且触觉再现装置中使用压电执行器来输出位移，其响应速度快，位移精确而且低频特性好；而且弹簧外套设有套筒，当弹簧被压缩时，可防止弹簧弯曲变形，以保证输出驱动块的精确位移。
文档编号G09B21/00GK102073378SQ20111000027
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者崔玉国, 李国平, 梁晓, 章达众 申请人:宁波大学
最新回复(0)