CN111752408B - 触觉显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及盲人触觉显示技术领域，尤其涉及触觉显示装置，包括底座、触点和与触点对应设置的驱动结构，驱动结构设置于所述底座上，驱动结构包括驱动件和偏心轮，偏心轮的外圆周面与触点接触，驱动件可驱动偏心轮转动，以带动触点沿直线往复移动。本发明驱动件驱动偏心轮绕旋转中心转动，在偏心轮转动的过程中，触点在垂直于偏心轮轴线的方向上沿直线往复运动，以此实现触点的往复起落。本发明底座上设置多个触点时，调整各触点间距离可实现显示传统的盲文，大幅面的使用本发明，也可以构成图形显示，成为盲人的显示器。偏心轮旋转结构控制触点的起落，结构更加简单紧凑，机械结构的加入使控制过程更加节省用电。

Description

触觉显示装置
技术领域
本发明涉及盲人触觉显示技术领域，尤其涉及触觉显示装置。
背景技术
触摸阅读观看速度快、辨识度高，是盲人最主要的阅读和观看方式。然而，传统盲文书籍专用纸张昂贵、制作工序复杂、耗费时间长，而且，出版的盲文书籍少、品种单一、资讯滞后、信息量小、体积笨重、不便携带，盲文画作也没有更好的形式进行表现，这些因素导致传统的盲文作品远远满足不了盲人的需求。现有的触觉显示装置尺寸较大且笨重，而且内部多采用电子元件，价格昂贵且耗电量大，难以大广泛推广并应用。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是现有的触觉显示装置内部多采用电子元件，价格昂贵且耗电量大，难以大广泛推广并应用的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种触觉显示装置，包括底座、触点和与所述触点对应设置的驱动结构，所述驱动结构设置于所述底座上，所述驱动结构包括驱动件和偏心轮，所述偏心轮的外圆周面与所述触点接触，所述驱动件可驱动所述偏心轮转动，以带动所述触点沿直线往复移动。
其中，所述驱动件包括电磁体，所述偏心轮上设有磁体，所述磁体的两个磁极沿所述偏心轮的径向设置，所述电磁体的两个磁极沿垂直于所述偏心轮的轴向设置。
其中，所述磁体的两个磁极沿所述偏心轮的最远端与最近端所在径向设置。
其中，所述偏心轮包括第一偏心部和两个第二偏心部，两个所述第二偏心部沿所述偏心轮的轴向分别设置于所述第一偏心部两端，所述磁体设置于所述第一偏心部内。
其中，所述第一偏心部的横截面面积小于所述第二偏心部的横截面面积。
其中，所述底座上设有凹槽，所述凹槽与所述触点一一对应，所述驱动结构设置与所述凹槽内。
其中，所述偏心轮在其轴向的两端设有转轴，所述转轴位于所述偏心轮的基圆圆心处，所述凹槽的侧壁上设有连接部，所述连接部与所述转轴连接。
其中，还包括盖体，所述盖体盖设与所述底座上，且所述盖体上设有安装孔，所述安装孔与所述触点对应设置，所述盖体的底面构造有第一卡接部，所述底座的顶面构造有第二卡接部，所述第一卡接部与所述第二卡接部为向配合的阶梯面。
其中两个相邻的所述凹槽之间的两个所述第二卡接部的阶梯下降方向相反。
其中，所述触点为多个，多个所述触点呈4×4阵列排布。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明实施例的触觉显示装置，驱动件驱动偏心轮绕旋转中心转动，偏心轮的外圆周面在转动过程中时刻保持与触点的接触，在偏心轮转动的过程中，触点在垂直于偏心轮轴线的方向上沿直线往复运动，即偏心轮转动至最远端外圆周面与触点接触时，将顶起触点至最高位置，偏心轮转动至最近端外圆周面与接触点接触时，触点落下至最低位置，以此实现触点的往复起落。本发明底座上设置多个触点时，调整各触点间距离可实现显示传统的盲文，大幅面的使用本发明，也可以构成图形显示，成为盲人的显示器。偏心轮旋转结构控制触点的起落，结构更加简单紧凑，机械结构的加入使控制过程更加节省用电。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例触觉显示装置的结构示意图；
图2是本发明实施例触觉显示装置的底座、触点和驱动结构的拆分结构示意图；
图3是本发明实施例触觉显示装置的盖体的结构示意图；
图4是本发明实施例触觉显示装置的偏心轮的结构示意图；
图5是本发明实施例触觉显示装置的工作原理示意图。
图中：1：底座；2：触点；3：驱动结构；5：盖体；11：凹槽；12：第二卡接部；31：驱动件；32：偏心轮；33：磁体；51：安装孔；52：第一卡接部；111：连接部；311：电磁体；321：第一偏心部；322：第二偏心部；323：转轴。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的触觉显示装置，包括底座1、触点2和与触点2对应设置的驱动结构3，驱动结构3设置于底座1上，驱动结构3包括驱动件31和偏心轮32，偏心轮32的外圆周面与触点2接触，驱动件31可驱动偏心轮32转动，以带动触点2沿直线往复移动。
本发明实施例的触觉显示装置，驱动件31驱动偏心轮32绕旋转中心转动，偏心轮32的外圆周面在转动过程中时刻保持与触点2的接触，在偏心轮32转动的过程中，触点2在垂直于偏心轮32轴线的方向上沿直线往复运动，即偏心轮32转动至最远端外圆周面与触点2接触时，将顶起触点2至最高位置，偏心轮32转动至最近端外圆周面与接触点2接触时，触点2落下至最低位置，以此实现触点2的往复起落。本发明底座1上设置多个触点2时，调整各触点2间距离可实现显示传统的盲文，大幅面的使用本发明，也可以构成图形显示，成为盲人的显示器。偏心轮32旋转结构控制触点2的起落，结构更加简单紧凑，机械结构的加入使控制过程更加节省用电。
本实施例中，偏心轮32的最远端为距离旋转中心最远的位置，偏心轮32的最近端为距离旋转中心最近的位置，偏心轮32的旋转中心即偏心轮32的基圆圆心，偏心距为0.25mm。
其中，如图2、图4和图5所示，驱动件31包括电磁体311，偏心轮32上设有磁体33，磁体33的两个磁极沿偏心轮32的径向设置，电磁体311的两个磁极沿垂直于偏心轮32的轴向设置。本实施例中，驱动件31的电磁体311通电产生N极和S极的磁极，偏心轮32上设置的磁体33本身具有N极和S极的磁极，电磁体311通电后，不同方向的电流可以产生不同方向的磁场，偏心轮32上的磁体33受到磁场力的作用，即电磁体311的垂直于偏心轮32轴向设置的磁极，会对磁体33上沿偏心轮32径向设置的磁极产生作用力，作用力驱动磁体33转动，从而带动偏心轮32旋转。通过控制每一个触点2下方通入电磁体311的电流，就可以控制此刻触点2的位置高低，从而达到显示可触摸图形或盲文的目的。由于每次通电写入后立即断电，偏心轮32在改断电位置保持不动，因此触点2也可以保持在稳定状态上，比起需要通电保持的结构，此电磁驱动结构3配合偏心轮32转动是更加省电的。
本实施例中，电磁体311采用电磁铁，由铁芯、电路板底座1和电磁线圈组成。铁芯的作用是增强电磁铁通电后的磁力。磁体33采用直径为1mm，高度为0.8mm的圆柱形永磁铁。
其中，如图5所示，磁体33的两个磁极沿偏心轮32的最远端与最近端所在径向设置。本实施例中，偏心轮32的最远端与最近端所在的直线与电磁体311的轴线不在同一条直线上，以便在电磁体311通电后对磁体33产生作用力，驱动偏心轮32转动时形成转动力矩。
电磁体311未通电时，偏心轮32因为重力作用自然处于低稳态，磁体33的N级在S极的正下方；
电磁体311通反向电流，电磁体311的N极在S极的正下方，偏心轮32需为达成受力平衡，微微倾斜；
电磁体311通正向电流，电磁体311的N极在S极的正上方，偏心轮32需要保证磁体33的N级朝上，开始向距离旋转中心远离的底座1的一侧壁旋转，并顶起触点2；
此时立刻断开电流，偏心轮32在惯性作用下继续转动，直到碰到旋转中心靠近的底座1的一侧壁的极限位置。此时，偏心轮32上的磁体33提供重力(触点2和偏心轮32本身的重力相比磁体33小)，整个结构重心在偏心轮32的旋转中心左侧。所以，重力与转动中心产生下压的力矩，与底座1的侧壁提供的摩擦力平衡，触点2达到高稳态；
电磁体311通反向电流，电磁体311的N极在S极的正下方，并立即断电后，偏心轮32经过反向转动，又可以回到低稳态。
其中，如图4所示，偏心轮32包括第一偏心部321和两个第二偏心部322，两个第二偏心部322沿偏心轮32的轴向分别设置于第一偏心部321两端，磁体33设置于第一偏心部321内。本实施例中，偏心轮32整体为柱状，第一偏心部321为柱状，中间开设通孔，通孔内安装磁体33，第一偏心部321轴向上的两端分别设有第二偏心部322，第二偏心部322为具有一定厚度的圆板状。
其中，第一偏心部321的横截面面积小于第二偏心部322的横截面面积。本实施例中，偏心轮32中间固定磁体33的第一偏心部321比外圆周面接触触点2的第二偏心部322稍细，一是为了让中间的第一偏心部321不接触触点2，减小偏心轮32与触点2之间的摩擦面积；二是为了减轻整个偏心轮32的重量，减小需要的驱动力。
其中，如图2所示，底座1上设有凹槽11，凹槽11与触点2一一对应，驱动结构3设置与凹槽11内。底座1上设置凹槽11，每个凹槽11内容纳一个驱动结构3，触点2始终位于凹槽11的槽口上方，在驱动结构3的驱动下远离或靠近凹槽11。本实施例中，凹槽11内部分为两层，底层为圆柱状空腔，固定电磁体311，顶层为方形空腔，容纳偏心轮32。电磁体311的铁芯由底层空腔伸出进入顶层空腔内，以便与偏心轮32的磁体33靠近。
其中，偏心轮32在其轴向的两端设有转轴323，转轴323位于偏心轮32的基圆圆心处，凹槽11的侧壁上设有连接部111，连接部111与转轴323连接。本实施例中，转轴323位于偏心轮32的旋转中心处，即在偏心轮32的两个第二偏心部322的表面设置细圆柱作为转轴323，转轴323可用于将偏心轮32支撑固定在凹槽11内，凹槽11的两个相对的侧壁在对应转轴323的位置均设置连接部111，连接部111可为孔，转轴323***孔中，并在孔内实现自转。为便于偏心轮32安装和底座1制造，连接部111也可为由凹槽11的槽口边沿向凹槽11的底部开设的条状缺口，偏心轮32直接由槽口下落，转轴323进入缺口，相当于搭设在凹槽11内，转轴323在缺口内实现自转。
其中，如图2和图3所示，本发明实施例触觉显示装置还包括盖体5，盖体5盖设与底座1上，且盖体5上设有安装孔51，安装孔51与触点2对应设置，盖体5的底面构造有第一卡接部52，底座1的顶面构造有第二卡接部12，第一卡接部52与第二卡接部12为向配合的阶梯面。盖体5上设有安装孔51，盖体5该设在底座1上时，当驱动结构3将触点2回落后，触点2的表面与盖体5的表面齐平，当驱动结构3将触点2顶起时，触点2可由其对应的安装孔51内探出。盖体5的底面与底座1的顶面相连接，连接处设置第一卡接部52与第二卡接部12配合，本实施例中，第一卡接部52与第二卡接部12均为阶梯面，两个阶梯面相互对合实现限位连接。本实施例中，阶梯面的凸面与凹面之间的过渡面采用斜面设计，使得盖体5与底座1装配时上下阶梯面可以顺利的滑动对齐。
其中，两个相邻的凹槽11之间的两个第二卡接部12的阶梯下降方向相反。当底座1上设置多个凹槽11时，每个凹槽11的槽口均构造第二卡接部12，本实施例中，每个凹槽11的相对两侧壁顶面均为阶梯面，相邻的凹槽11之间的阶梯面的下降方向交错设置。两个相邻的凹槽11之间均有双层侧壁，顶盖与底座1安装完成后，增大上下阶梯面的接触面积，可以提供更大的摩擦，实现水平方向的限位，保证安装稳固，且提高凹槽11侧壁的结构强度。
本实施例中，第二卡接部12的阶梯面的凸面的长度为凹槽11一侧壁顶面长度的一半，第一卡接部52的阶梯面与之配合。
其中，如图1和图2所示，触点2为多个，多个触点2呈4×4阵列排布。本实施例中，触点2在底座1上阵列排布，驱动结构3与凹槽11对应触点2同样阵列排布，4×4的矩形阵列包含16个触点2。本实施例中，底座1的长宽均为1cm，高度为5.2mm，相邻触点2间距为2.5mm，这个距离是通用盲文点的间距，4×4的点阵可以显示两个盲文字符，使用在实际产品中时比较方便。由于触觉显示装置的尺寸很小，本发明将触点2矩阵排布集中在一个底座1上，避免了由每个触点2单独设置外壳，外壳壁厚0.25mm，加工容易变形的问题产生。第二卡接部12的阶梯面的凸面长度为1.25mm，凸面与凹面之间的过渡面的倾斜角度为45°，凸面高度为0.45mm。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种触觉显示装置，其特征在于：包括底座、触点和与所述触点对应设置的驱动结构，所述驱动结构设置于所述底座上，所述驱动结构包括驱动件和偏心轮，所述偏心轮的外圆周面与所述触点接触，所述驱动件可驱动所述偏心轮转动，以带动所述触点沿直线往复移动；所述底座上设有凹槽，所述凹槽与所述触点一一对应，所述驱动结构设置与所述凹槽内；还包括盖体，所述盖体盖设与所述底座上，且所述盖体上设有安装孔，所述安装孔与所述触点对应设置，所述盖体的底面构造有第一卡接部，所述底座的顶面构造有第二卡接部，所述第一卡接部与所述第二卡接部为向配合的阶梯面。
2.根据权利要求1所述的触觉显示装置，其特征在于：所述驱动件包括电磁体，所述偏心轮上设有磁体，所述磁体的两个磁极沿所述偏心轮的径向设置，所述电磁体的两个磁极沿垂直于所述偏心轮的轴向设置。
3.根据权利要求2所述的触觉显示装置，其特征在于：所述磁体的两个磁极沿所述偏心轮的最远端与最近端所在径向设置。
4.根据权利要求2所述的触觉显示装置，其特征在于：所述偏心轮包括第一偏心部和两个第二偏心部，两个所述第二偏心部沿所述偏心轮的轴向分别设置于所述第一偏心部两端，所述磁体设置于所述第一偏心部内。
5.根据权利要求4所述的触觉显示装置，其特征在于：所述第一偏心部的横截面面积小于所述第二偏心部的横截面面积。
6.根据权利要求1所述的触觉显示装置，其特征在于：所述偏心轮在其轴向的两端设有转轴，所述转轴位于所述偏心轮的基圆圆心处，所述凹槽的侧壁上设有连接部，所述连接部与所述转轴连接。
7.根据权利要求1所述的触觉显示装置，其特征在于：两个相邻的所述凹槽之间的两个所述第二卡接部的阶梯下降方向相反。
8.根据权利要求1-7任一项所述的触觉显示装置，其特征在于：所述触点为多个，多个所述触点呈4×4阵列排布。
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