直角坐标式射流触觉显示器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103440071A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103440071103440071A(43)申请公布日2013.12.11(21)申请号201310425022.8(22)申请日2013.09.18(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市四牌楼2号(72)发明人帅立国陶骏姜昌金周芝庭陈慧玲(74)专利代理机构江苏永衡昭辉律师事务所32250代理人王斌(51)Int.Cl.G06F3/041(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称直角坐标式射流触觉显示器(57)摘要本发明提供一种直角坐标式触觉显示器，包括：机身、显示器屏幕、支撑网格、隔水薄膜、水泵、进水管、出水管、水温控制器、三通阀、振动耦合膜、振动耦合器、X轴导轨、X轴电机、X轴滑块、Y轴电机、Y轴滑块、Y轴导轨、联轴器、导轨固定座、电机支架、支撑板、射流喷管、射流水柱、万向球关节及水箱，本发明的方案通过完成直角坐标轴上线性运动来控制射流水柱的空间位置从而实现图文显示的射流触觉显示器，该射流触觉显示器能够分别控制射流水柱在XY轴的坐标，并且XY轴电机的负载较小，而且XY电机的驱动之间互不干扰，因此较好地改善了射流触觉显示器系统的响应能力和稳定性。CN103440071ACN10347ACN103440071A权利要求书1/1页1.一种直角坐标式触觉显示器，其特征在于，包括：机身、显示器屏幕、支撑网格、隔水薄膜、水泵、进水管、出水管、水温控制器、三通阀、振动耦合膜、振动耦合器、X轴导轨、X轴电机、X轴滑块、Y轴电机、Y轴滑块、Y轴导轨、联轴器、导轨固定座、电机支架、支撑板、射流喷管、射流水柱、万向球关节及水箱，其中：所述显示器屏幕通过所述支撑网格固定在所述机身上方，所述水泵将水箱内的水通过进水管泵送至所述水温控制器内，所述出水管将所述水温控制器和所述三通阀的第一流道口相连，所述三通阀的第二流道口与射流喷管相连，所述射流喷嘴穿过所述隔水薄膜，从所述水箱泵送上来的水经由水温控制器、出水管、三通阀进入射流喷嘴并射出形成射流水柱，所述射流喷管射出的射流水柱作用在所述显示器屏幕上，所述射流喷管穿过X轴滑块和Y轴滑块上的凹槽，所述X轴滑块固定在所述X轴导轨上，所述Y轴滑块固定在所述Y轴导轨上，所述X轴导轨通过所述联轴器与所述X轴电机连接，所述Y轴导轨通过所述联轴器与所述Y轴电机连接，所述X轴导轨与Y轴导轨通过所述导轨固定座固定在所述支撑板上，所述X轴电机和Y轴电机通过所述电机支架固定于所述支撑板上，所述支撑板固定在机身内，所述射流喷管、三通阀和振动耦合器作为一个整体固定在万向球关节上，所述振动耦合器设置在所述三通阀的第三流道口的延伸方向处并作用于振动耦合膜，以将在所述射流水柱中耦合振动，实现操作者感知的触觉振动。2.根据权利要求1所述的直角坐标式触觉显示器，其特征在于，所述水箱内的水由所述水泵泵进所述进水管内，并形成具有一定压力的水流，泵送至所述温度控制器内。3.根据权利要求1所述的直角坐标式触觉显示器，其特征在于，通过所述水温控制器可调节水温，从而使操作者感知到不同温度的射流水柱。4.根据权利要求1所述的直角坐标式触觉显示器，其特征在于，所述振动耦合器为随机振动耦合器，以在所述射流水柱中耦合随机振动。5.根据权利要求1所述的直角坐标式触觉显示器，其特征在于，所述振动耦合器为定频率振动耦合器，以在所述射流水柱中耦合特定频率的振动。6.根据权利要求1所述的直角坐标式触觉显示器，其特征在于，所述X轴电机接收外部控制信号，驱动所述X轴滑块推动所述射流喷管，以控制所述射流喷管的X轴坐标，并且所述Y轴电机接收外部控制信号，驱动所述Y轴滑块推动所述射流喷管，以控制所述射流喷管的Y轴坐标，从而控制所述射流水柱作用在所述显示器屏幕的空间位置。7.根据权利要求1所述的直角坐标式触觉显示器，其特征在于，所述X轴滑块沿着所述Y轴滑块上的凹槽推动所述射流喷管，所述Y轴滑块沿着所述X轴滑块上的凹槽推动所述射流喷管，并且所述X轴滑块和所述Y轴滑块的运动互不干涉。2CN103440071A说明书1/4页直角坐标式射流触觉显示器技术领域[0001]本发明涉及触觉图文显示技术领域，具体而言涉及一种直角坐标式射流触觉显示器。背景技术[0002]主从式机器人应用中，触觉再现可以把远地从机械手指端的触觉信息及时反馈给本地的操作者，从而有效地增强遥作业系统中操作者对远地从机械手的控制能力，极大地提高作业速度和质量。触觉信息的再现可以通过视觉方式，也可以通过物理刺激的方式实现。基于物理刺激的触觉再现方式多种多样，目前国内外进行研究的主要有：喷气刺激、振动刺激、电刺激和水射流刺激等。喷气