一种可刷新气动薄膜式触觉显示器的制作方法

[0001]
本发明涉及盲人教育设备技术领域，具体是一种可刷新气动薄膜式触觉显示器。


背景技术：

[0002]
在当今这个信息化的时代中，基本大部分信息和知识都是通过数字电子的形式传递给人们，这种方式也给人们的生活带来了极大的便利。但对于那些由于先天基因缺陷或后天不幸遭遇而有视力障碍的群体来说，信息化社会对他们的生存和发展进行了极大的制约。对于失去视觉的盲人来说，他们阅读的方式通常包括视觉阅读、听觉阅读和触摸阅读。视觉阅读主要通过借助放大镜等工具将传统的书籍的字体放大，这种方式是针对有残余视力的盲人读者，但此种方式的阅读不仅速度慢，长时间阅读眼睛很容易疲劳。而对于一般盲人更主要的还是采用触觉的感知和耳朵的听觉来获取外部世界的信息。市面上确实有大量的盲用读屏设备和读屏软件，并且大多数的盲用设备研究都是着眼于音频转换的，但在某些场合语音是有一定局限性的，不但会产生干扰，相关的音频材料也较少，并且长期使用听觉还可能导致盲人的听力受损。因此，手指的触觉阅读相比较前两种方式来说，更具有阅读速度快、信息辨别度好的优点，使用比较广泛。
[0003]
虽然触觉的阅读的方式是盲人现阶段获取信息的主要的途径。但目前的盲文显示技术是基于细长压电双晶片驱动器，一次只能呈现一行文字，盲人在使用时仍有局限性。因此本发明提出一种可刷新气动薄膜式触觉显示器，可用于设计满足可刷新盲文力、速度和空间密度要求的可更新的盲文，以期用这样的显示器让盲文读者既能看到一整页的盲文文本，又能让盲人用户看到空间分布的信息，如地图、电子表格和其他无法以数字方式访问的图表。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种可刷新气动薄膜式触觉显示器，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006]
一种可刷新气动薄膜式触觉显示器，包括触针上壳体和设置在其下端的气腔层下壳体，所述触针上壳体和气腔层下壳体之间设有气动薄膜，所述触针上壳体和气腔层下壳体之间通过螺栓件连接固定；
[0007]
所述触针上壳体上端开设有若干个触针孔，靠近触针孔的触针上壳体下端面设有与触针孔相连通的限位腔，每个触针孔中滑动配合有一个触针，所述触针设有半球形凸起，所述触针下端设有与限位腔相配合的限位块；
[0008]
所述限位腔下端与气动薄膜抵压接触；
[0009]
所述气腔层下壳体上端设有若干个与限位腔位置相对应的空腔，所述空腔的进气端通过导气件连接用于充气的气动件，气动件用于改变空腔内部气压以使得气动薄膜发生形变。
[0010]
作为本发明进一步的方案：所述螺栓件包括贯穿触针上壳体和气腔层下壳体边角位置的螺栓孔，螺栓孔中配合设有一根长螺栓，长螺栓活动端配合设有螺母块。
[0011]
作为本发明进一步的方案：所述触针上壳体下端面和气腔层下壳体上端面设有若干个位置相对应的定位孔，每个定位孔中配合设有一个圆柱销，所述气动薄膜上设有便于圆柱销穿过的穿孔。
[0012]
作为本发明进一步的方案：所述导气件包括设置在空腔底部的进气端，进气端处配合设有外扣空心快速接口，所述外扣空心快速接口上设有用于连接气动件的薄弹性管。
[0013]
作为本发明进一步的方案：所述气动件包括阀体和设置在其内部的变压腔，所述变压腔底部设有与薄弹性管连接的出气口，所述变压腔左上侧设有与外界连通的大气接口，所述变压腔右上侧的通气口连接恒压源，所述变压腔内部滑动配合有滑芯，滑芯用于切换出气口与大气接口或恒压源连通。
[0014]
作为本发明进一步的方案：气动薄膜上端与触针底部粘接固定。
[0015]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通向空腔的管线暴露在大气中，气动薄膜下的空腔返回到大气压，此时触针在重力的作用下会返回到它的下降位置，通过触针的上升下降来实现显示器的盲文点凹凸，以此实现盲文显示器的点显功能。
附图说明
[0016]
图1是本发明的轴测图。
[0017]
图2是本发明的剖视图。
[0018]
图3是本发明的俯视图。
[0019]
图4是本发明作为执行机构与驱动机构连接时的工作原理示意图。
[0020]
图中：1-触针，2-触针上壳体，3-气动薄膜、4-气腔层下壳体，5-外扣空心快速接口，6-长螺栓，7-圆柱销，8-空腔，9-电控气动电磁阀、91-恒压源、92-滑芯、93-大气接口、94-变压腔、10-薄弹性管。
具体实施方式
[0021]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0022]
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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0023]
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
[0024]
请参阅图1-4，本发明实施例中，一种可刷新气动薄膜式触觉显示器，触针1、触针上壳体2、气动薄膜3、气腔层下壳体4、外扣空心快速接口5、长螺栓6、圆柱销7、空腔8。可刷新气动薄膜式触觉显示器需要通过薄弹性管10与电控气动电磁阀9连通，电控气动电磁阀9包括恒压源91、滑芯92、大气接口93、变压腔94。
[0025]
触针1被设计安装在触针上壳体2中，启动后，触针1向上移动，直到触针肩部与触针上壳体2座合，触针1顶部突出。触针上壳体2的底部设计了允许气动薄膜3的最大可能直径，从而允许最大的气动薄膜3的偏转。直径由盲文点之间的标准间距限制，即2.5毫米。在坚硬的触针上壳体2和气腔层下壳体4之间保持压缩的气动薄膜3部分充当空腔之间的密封件，可自由偏转的气动薄膜3充当执行器。空腔8、外扣空心快速接口5和薄弹性管10构成了气体通道。为了防止显示器在工作时产生的力让触针上壳体2、气腔层下壳体4和气动薄膜3之间产生相对运动，在触针上壳体底部2，气腔层下壳体4上端和气动薄膜3上三者接触处相同位置分别打了直径相同的孔，用圆柱销7打入进行固定连接，再用四个长螺栓6将显示器触针上壳体2、气腔层下壳体4和气动薄膜3周围进行连接固定。
[0026]
本发明的工作原理是：本发明的可刷新气动薄膜式触觉显示器，是将三通电控气动电磁阀作为驱动力源，它是由恒压源、滑芯、大气接口、变压腔构成。电控气动电磁阀通过薄弹性管连接到显示器的每个腔室，并对其进行控制。根据实际需要和检测，可施加一个合适的电压值对其进行控制，此电压值则被视作控制阀门的高信号，则0v则视为低信号。每个阀门都连接到一个保持恒定压力的共同压力源，在此将恒压源记作pi。最初，腔中的压力为大气压，当阀门接收到高信号时，阀门打开，通向空腔的管线由pi加压，管路中的气体开始移动，腔体中的压力随着时间的推移而增大，直至达到pi。此时气动薄膜下的空腔被加压，推动气动薄膜开始局部偏转，从而推动触针向上驱动，直到触针肩部与触针上壳体座合，触针顶部突出；当施加低信号时，通向空腔的管线暴露在大气中，气动薄膜下的空腔返回到大气压，此时触针在重力的作用下会返回到它的下降位置，通过触针的上升下降来实现显示器的盲文点凹凸，以此实现盲文显示器的点显功能。
[0027]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0028]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。