软材料驱动的盲文点、盲文块及可刷新盲文阅读器的制作方法

本实用新型涉及一种盲文触垫能够下行或凸出的软材料驱动盲文点，以盲文点组成的盲文块，以及盲文阅读器，属于盲文阅读技术领域。

背景技术：

针对盲人阅读需求大、阅读困难等问题，一种可刷新的电子盲文阅读器应运而生。它将传统的纸质书籍或者电子文档中的文字显示成动态盲文点字，便于盲人快速地阅读大量的文字。

可刷新盲文阅读器的驱动方式主要分为6种：压电式、记忆合金式、电磁式、气动式、电刺激式、温控式。目前，可刷新盲人阅读器大多还处在实验研究阶段，少部分已经市售的产品一般为压电式和电磁式。然而，由于研究难点多、技术实现难度大、研发成本高、原材料成本高和加工制造成本高等因素，已产品化的可刷新盲文阅读器都有着极其高的售价，一个盲文点字格的价格大概是100～150美元，也就是说一个四十格的盲文阅读器的价格为4000～6000美元。盲文阅读器如此昂贵的价格，严重阻碍了它的推广和普及，难以让大部分盲人弱势群体受益。同时，传统刚性驱动方式的舒适体验较差。因此，研发出成本低、体积小、可穿戴、舒适度好、相应速度快、噪音小的可刷新盲文阅读器，对于实现盲人快速、无障碍地阅读，提高我国盲人的文化水平，改善人数众多盲人弱势群体的生活质量，有着重大的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种触觉舒适度好、成本低、使用便捷、响应快速的软材料驱动的盲文点。

本实用新型所述的软材料驱动的盲文点，由硅胶本体、对电场敏感的软材料驱动膜、绝缘有压流体、封口薄膜和安装于封口薄膜上的盲文触垫组成，所述软材料驱动膜的两侧设置有柔性电极；

所述封口薄膜和软材料驱动膜分别安装于硅胶本体的上、下端面，并与硅胶本体固连且密封；所述硅胶本体在对应于软材料驱动膜上柔性电极的位置开有通孔，通孔采用上小下大的梯形结构；所述有压流体填充于通孔内，其上下两端分别作用于封口薄膜和软材料驱动膜；所述软材料驱动膜两侧的柔性电极分别以行引线与列引线接出；行引线与列引线用于与电源的正负极相连；

当柔性电极通过行引线、列引线分别与电源的正负极相连，柔性电极被加载电压，软材料驱动膜的平面应力减小，产生面积变大、厚度变薄的变形，封口薄膜通过有压流体推动软材料驱动膜凸出，同时封口薄膜和盲文触垫下行变平；当电压撤除后，软材料驱动膜的平面应力增大，通过有压流体推动盲文触垫上凸。

上述的盲文点，所述有压流体是压缩空气或有压液体。

上述的盲文点，在硅胶本体、软材料驱动膜、封口薄膜和盲文触垫相连成一体的外表面覆盖一层起安全防护作用的绝缘软薄膜。

本实用新型同时提供了一种软材料驱动的盲文块，它能够提高触觉舒适度，降低可刷新盲文阅读器的制作成本，并具有可穿戴、使用便捷、响应快速等优点。

本实用新型所述的软材料驱动的盲文块，包含由M行×N列的所述盲文点组成的盲文点阵列、M个行开关和N个列开关，形成一个字符显示单元；

位于软材料驱动膜一侧同一行的柔性电极用同一行引线引出，位于软材料驱动膜另一侧同一列的柔性电极用同一列引线引出，且各行引线、各列引线分别与盲文块的M个行开关与N个列开关连接，行开关和列开关分别连接到电源的正负极。

上述的盲文块，所有盲文点共用一个硅胶本体、一张软材料驱动膜、一张封口薄膜。

本实用新型还提供了一种提供能够提高触觉舒适度，制作成本低，可穿戴、使用便捷、响应快速的软材料驱动的可刷新盲文阅读器。

本实用新型所述的软材料驱动的可刷新盲文阅读器，所述阅读器包含所述的盲文块、控制器，控制器与各行开关、列开关连接，以控制各行开关、列开关的动作，当第i行的行开关和第j列的列开关被控制器选中关闭后，电压就加载到第i行、第j列的盲文点的软材料驱动膜上，使得各盲文点的盲文触垫下行或凸出，实现某盲文的显示。

上述的可刷新盲文阅读器，它还包括与控制器通讯的上位机；上位机将文本信息转换为盲文字信息并传输给控制器，控制器根据盲文字信息控制各行开关、列开关的动作，使得各盲文点的盲文触垫下行或凸出，实现该盲文字的显示。最好，它还包括无线传输模块，上位机通过无线传输模块将盲文字信息传输给控制器。

上述的可刷新盲文阅读器，它还包括与控制器通讯的交互模块，控制器根据交互模块输出的信号控制盲文字符显示的顺序和快慢。

本实用新型的有益效果：所述软材料驱动膜属于现有材料，是一种电场敏感软材料，在电场作用下会产生应力与应变的改变。在盲文孔处的软材料两侧设置有柔性电极。柔性电极为现有技术。

所述软材料驱动膜两侧的柔性电极通过引线引出，并分别与盲文块的行、列开关连接。当将电压施加在软材料驱动膜上时，软材料驱动膜会产生面积变大、厚度变薄的变形，软材料驱动膜平面应力减小，则封口薄膜通过有压流体推动软材料驱动膜使其向外凸出，同时另一侧的封口薄膜下行变平。当撤去电压后，软材料复原，通过有压流体使封口薄膜层向外凸出。现有的软材料驱动膜有硅胶薄膜、丙烯酸薄膜等，封口薄膜采用可弹性变形的薄膜，当然也可以采用硅胶薄膜、丙烯酸薄膜。

上位机将文本信息转换为盲文字，通过无线传输模块传输给控制器，控制器根据盲文字指令控制盲文块的软材料驱动膜上相应柔性电极的通断电，使得各盲文点的盲文触垫下行或凸出，实现字符的显示。

本实用新型的盲文点、盲文块均以软材料驱动膜、柔性电极、硅胶本体等柔性材料制成，能弯曲成圆柱形穿戴于手指。所述无线传输模块、控制起、交互模块、电源等可以集成为一部件，固定在手臂或手掌等部位，便于进行交互操作。与现有技术相比，该阅读器采用软材料驱动，触觉舒适性和安全性好，功率需求较小，可以穿戴便于携带，也可根据需要进行组合显示多行或多列盲文，解决了现有盲文阅读器舒适性差、功耗大、成本高、难以携带的问题。

附图说明

图1为本实用新型的软材料驱动的可刷新盲文阅读器示意图。

图2为本实用新型的盲文点的结构示意图（盲文点未施加电压，软材料驱动膜呈平面、封口薄膜呈凸出状态）。

图3是本实用新型的盲文点的结构示意图（盲文点施加电压，软材料驱动膜呈凸出、封口薄膜呈平面状态）。

图中：

1为盲文块；2为上位机；3为无线传输模块；4为控制器；5为交互模块；6为电源模块；

1-1为盲文点；1-2为盲文块行开关；1-3为盲文块列开关；1-1-1为硅胶；1-1-2为软材料驱动膜；1-1-3为柔性电极；1-1-4为绝缘有压流体； 1-1-5为封口薄膜；1-1-6为盲文触垫。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种软材料驱动的可刷新盲文阅读器包括盲文块1、上位机2、无线传输模块3、控制器4、交互模块5、电源模块6。

所述盲文块1包括呈M×N阵列排布的盲文点1-1、M个盲文块行开关1-2和N个盲文块列开关1-3，采用矩阵式控制方式。所述盲文块1的行开关1-2和列开关1-3分别连接到电源的正负极，其通断状态由控制器4控制。当第i行的行开关和第j列的列开关被选中关闭后，电压就加载到第i行、第j列的盲文点上，该盲文点处的软材料驱动膜的平面应力减小，产生面积变大、厚度变薄的变形，封口薄膜通过有压流体推动软材料驱动膜凸出，同时封口薄膜和盲文触垫下行变平；当电压撤除后，该盲文点处的软材料驱动膜的平面应力增大，通过有压流体推动盲文触垫上凸。所有盲文点的外表面覆盖有绝缘软材料，实现安全保护。

所述上位机2将所要显示的字符转换为相应的盲文控制指令，通过无线传输模块3发送给控制器4，由控制器4控制行开关1-2和列开关1-3的通断状态，控制相应的盲文点盲文触垫的上凸和下行运动，实现字符在盲文阅读器上的显示。

所述交互模块5可能是微小型操纵杆或微小型按钮等，产生信号输入给控制器4，控制器4根据程序控制字符显示的顺序和快慢。

所述无线传输模块3、控制器4、交互模块5、电源模块6可以集成为一部件，固定于手臂或手掌等部位，便于用手指进行交互操作。

如图2所示，所述盲文点1-1由硅胶本体1-1-1、软材料驱动膜1-1-2、柔性电极1-1-3、绝缘有压流体1-1-4、封口薄膜1-1-5和盲文触垫1-1-3组成。

所有盲文点1-1共用一块硅胶本体1-1-1，硅胶本体1-1-1可采用3D打印或模具成型，在硅胶本体1-1-1上布置有M×N盲文孔阵列。所有盲文点1-1共用一块软材料驱动膜1-1-2，在对应硅胶本体1-1-1盲文孔处的软材料驱动膜1-1-2两侧设置有柔性电极1-1-3。所述软材料驱动膜1-1-2两侧的柔性电极分别以行引线和列引线引出，同一行的行引线均与一个行开关1-2并联，同一列的列引线均与一个列开关1-3并联。所述软材料驱动膜1-1-2和封口薄膜1-1-5分别位于硅胶本体1-1-1的两侧，与硅胶本体1-1-1固连且密封，所述有压流体1-1-4位于硅胶本体1-1-1的盲文孔内，且两端作用于软材料驱动膜1-1-2和封口薄膜1-1-5。所述软材料驱动膜1-1-2是一种电场敏感软材料，当电压施加在其两侧的柔性电极1-1-3上时，软材料驱动膜1-1-2的平面应力减小，平面应变增大，在外力作用下会产生输出位移和输出力。

所述盲文点1-1的盲文孔采用直径上小下大的类梯形结构，当软材料驱动膜1-1-2产生一定的位移时会产生一定的流体体积变化量，不考虑的流体压缩量，则在封口薄膜1-1-5处产生同样的流体体积变化量，由于封口薄膜1-1-5处的盲文孔直径小，因此封口薄膜1-1-5产生的位移更大，有利于提供更清晰的触觉。

如图2所示，所述盲文点1-1中的软材料驱动膜1-1-2两侧的柔性电极未施加电压时，由于软材料驱动膜1-1-2的平面应力较大，因此软材料驱动膜1-1-2基本呈平面状，而此时封口薄膜1-1-5在有压流体的作用下凸出，此时软材料驱动膜1-1-2和封口薄膜1-1-5处于一种使封口薄膜1-1-5凸出的平衡状态。如图3所示，当在盲文点1-1中的软材料驱动膜1-1-2两侧的柔性电极施加电压时，由于软材料驱动膜1-1-2在静电压力作用下平面应力减小，在有压流体1-1-4的作用下，推动软材料驱动膜1-1-2向下凸出，同时使封口薄膜1-1-5产生更大的下行位移，此时处于封口薄膜1-1-5变平、软材料驱动膜凸出的另一种平衡状态。

所述盲文块均采用软材料，能弯曲成圆柱形穿戴于手指。

该软材料驱动的可刷新阅读器包含盲文块、上位机、无线传输模块、控制器、交互模块、电源模块。所述盲文块由M×N个盲文点阵列组成，形成一个字符显示单元。所述盲文点由带盲文孔的硅胶本体、对电场敏感的带柔性电极的软材料驱动膜、绝缘有压流体、封口薄膜和安装于封口薄膜上的盲文触垫组成，所有盲文点可共用一块硅胶本体、软材料驱动膜和封口薄膜，硅胶本体的盲文孔采用上小下大的梯形结构，以提供清晰的触觉。盲文点阵列软材料驱动膜的柔性电极引线（行引线、列引线）呈M×N矩阵式排列，分别与M个行开关和N个列开关相连。所述盲文点采用静压传动方式：软材料驱动膜断电时，软材料驱动膜推动有压流体向上使封口薄膜和盲文触垫上行凸出；当软材料驱动膜通电时，有压流体的压力使软材料驱动膜凸出，则盲文触垫下行变平。所述上位机将所要显示的字符转换为相应的指令，通过无线传输模块发送给控制器，控制器根据指令控制矩阵式柔性电极引线上行开关和列开关的断开与闭合，实现字符在盲文块上的显示。所述交互模块可通过操纵控制阅读的顺序、快慢等。所述无线传输模块、控制器、交互模块、电源模块可以集成为一部件，固定在手臂或手掌等部位，便于进行交互操作。与现有技术相比，该阅读器采用软材料驱动，触觉舒适性和安全性好，功率需求较小，可以穿戴便于携带，也可根据需要进行组合显示多行或多列盲文，解决了现有盲文阅读器舒适性差、功耗大、成本高、难以携带的问题。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式。当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本实用新型做出各种相应的等效改变和变形，都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。