一種用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，包括筆頭、套環(huán)、第一殼體、連接筒、第二殼體、端部殼體、電機(jī)、彈簧、滑塊、絲桿、光電編碼盤、測控模塊、振動觸覺模塊和電源；第一殼體包括前殼體和后殼體，第一殼體內(nèi)壁上設(shè)有限位槽；筆頭與連接筒的一端固定連接，連接筒的另一端穿過前殼體的端部通孔；套環(huán)與連接筒間隙配合；絲桿的一端連接在連接筒中，絲桿的另一端與電機(jī)連接；滑塊套裝在絲桿上，滑塊與絲桿相配合；彈簧的一端連接在滑塊上，彈簧的另一端連接在套環(huán)上；光電編碼盤連接在電機(jī)上，測控模塊分別與光電編碼盤和電機(jī)連接。該力觸覺反饋電容筆解決移動終端的力觸覺交互難以實(shí)現(xiàn)的問題，且能夠產(chǎn)生連續(xù)的力覺反饋。
【專利說明】一種用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于人機(jī)交互裝置，具體來說，涉及一種用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，實(shí)現(xiàn)了人與移動終端之間的力觸覺交互。
【背景技術(shù)】
[0002]力觸覺(haptic)是力覺(force)與觸覺(tactile)的統(tǒng)稱。觸覺是指由壓力、振動等機(jī)械刺激引起的與觸摸有關(guān)的感受。力覺是指肌肉、骨骼的內(nèi)部力量和運(yùn)動等引起的身體感受。人在觸摸物體的過程中，可以獲得物體壓覺、柔順性、紋理等力觸覺感受。雖然人獲取信息的主要方式是視覺和聽覺，但是力觸覺有著不可替代的作用:首先，力觸覺是獲取信息的重要通道。當(dāng)人們與環(huán)境進(jìn)行信息交互時(shí)，通過觸摸可以對物體的形狀、材質(zhì)、紋理等屬性達(dá)到更好的認(rèn)知。特別是當(dāng)視覺或聽覺受限時(shí)，可以使用力觸覺交互方式表征當(dāng)前的信息。其次，力觸覺是實(shí)現(xiàn)精確操作和控制的有效手段。例如，當(dāng)遙操作機(jī)器人與環(huán)境相互作用時(shí)，操作者需要通過力觸覺提示感知物體位置等信息，才能保證準(zhǔn)確地完成任務(wù)。
[0003]移動終端作為迅速發(fā)展的個(gè)人計(jì)算與通訊設(shè)備，近年來進(jìn)入智能化發(fā)展階段，其人機(jī)交互接口的功能目前主要集中在視聽覺交互上，能提供的力觸覺功能很有限。力觸覺再現(xiàn)與交互技術(shù)是一種新興的人機(jī)交互技術(shù)，能夠讓操作者觸摸、感知和操縱虛擬物體，實(shí)現(xiàn)對虛擬環(huán)境的主動探索，拓展了傳統(tǒng)的人機(jī)交互模式，進(jìn)一步提高人機(jī)交互的質(zhì)量。將觸覺再現(xiàn)與交互技術(shù)應(yīng)用于移動終端能夠拓寬移動終端的功能和應(yīng)用范圍，能夠擴(kuò)大受眾人群(如視聽障礙者)，增強(qiáng)臨場感，具有廣闊的應(yīng)用前景和市場價(jià)值。
[0004]目前國內(nèi)外的力觸覺筆式交互裝置僅能夠通過振動給予操作者簡單觸覺提示，而無法給予連續(xù)的力覺反饋感知，因此難以通過觸摸來感知屏幕中物體的三維形狀。本裝置與移動終端技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一種有效的便攜式力觸覺交互電容筆裝置，不僅能實(shí)現(xiàn)可控頻率的振動觸覺反饋提示，還能夠產(chǎn)生連續(xù)的力覺反饋，填補(bǔ)目前移動終端力觸覺人機(jī)交互領(lǐng)域的空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，該力觸覺反饋電容筆解決移動終端的力觸覺交互難以實(shí)現(xiàn)的問題，且能夠產(chǎn)生連續(xù)的力覺反饋。
[0006]技術(shù)方案:為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
一種用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，該電容筆包括筆頭、套環(huán)、第一殼體、連接筒、第二殼體、端部殼體、位于第一殼體中的電機(jī)、彈簧、滑塊和絲桿，以及位于第二殼體中的光電編碼盤、測控模塊和電源；第二殼體固定連接在第一殼體和端部殼體之間；第一殼體包括前殼體和與前殼體固定連接的后殼體，前殼體的外徑小于后殼體的外徑，第一殼體的內(nèi)壁上設(shè)有限位槽；筆頭與連接筒的一端固定連接，連接筒的另一端穿過前殼體的端部通孔，位于前殼體內(nèi)，且連接筒的筒徑小于前殼體的端部通孔直徑；套環(huán)套裝在前殼體上，套環(huán)可沿前殼體軸向移動；套環(huán)與連接筒間隙配合；絲桿的一端通過軸承連接在連接筒中，絲桿的另一端與電機(jī)的輸出軸連接；滑塊套裝在絲桿上，滑塊與絲桿相配合，且滑塊上設(shè)有吊耳，吊耳位于第一殼體的限位槽中；彈簧的一端連接在滑塊上，彈簧的另一端連接在套環(huán)上；光電編碼盤連接在電機(jī)上，測控模塊分別與光電編碼盤和電機(jī)連接，電源為測控模塊和電機(jī)供電。
[0007]進(jìn)一步，所述的筆頭、連接筒、軸承、套環(huán)、彈簧、滑塊、絲桿、第一殼體均采用導(dǎo)電材料制成。
[0008]進(jìn)一步,所述的第二殼體和端部殼體均采用非金屬材料制成。
[0009]進(jìn)一步，所述的測控模塊包括無線通信電路、控制電路、電源管理電路，控制電路通過導(dǎo)線分別與無線通信電路和電源管理電路連接，電源管理電路通過導(dǎo)線連接電源，無線通信電路與移動終端中的無線通信模塊通訊連接；無線通信電路用于接收移動終端的數(shù)據(jù)，以及向移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0010]進(jìn)一步，所述的用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，其特征在于:還包括振動觸覺模塊，振動觸覺模塊位于第二殼體中，電源為振動觸覺模塊供電，且振動觸覺模塊與測控模塊通過導(dǎo)線連接。
[0011]進(jìn)一步，所述的套環(huán)包括外環(huán)、內(nèi)環(huán)、安裝孔以及支撐塊；內(nèi)環(huán)位于外環(huán)中，且外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間通過支撐塊固定連接，每個(gè)支撐塊上設(shè)有一個(gè)安裝孔；彈簧的一端套裝在安裝孔中；第一殼體位于外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間的空隙中，連接筒位于內(nèi)環(huán)的空腔中，且連接筒和內(nèi)環(huán)之間有空隙。
[0012]進(jìn)一步，所述的前殼體上開有開口槽，開口槽與套環(huán)的支撐塊間隙配合，第一殼體的一端穿過套環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的空隙，與筆頭進(jìn)行螺紋連接。
[0013]進(jìn)一步，所述的開口槽的長度大于支撐塊的長度。
[0014]進(jìn)一步，所述的支撐塊為兩個(gè)，且相對布設(shè)在外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間；前殼體上的開口槽為兩個(gè)；每個(gè)支撐塊分別與一個(gè)開口槽間隙配合。
[0015]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種用于移動終端交互的帶有力觸覺反饋功能的電容筆，當(dāng)人手握住該電容筆在移動終端屏幕上進(jìn)行運(yùn)動時(shí)，該電容筆內(nèi)的彈簧在電機(jī)的帶動下發(fā)生形變，從而在人的手部產(chǎn)生彈性力反饋，從而可以感受到屏幕所顯示的圖像的輪廓、凹凸等三維信息，并且利用該電容筆的振動觸覺模塊產(chǎn)生多種模式的振動可以增強(qiáng)圖像的邊緣信息，從而實(shí)現(xiàn)碰撞運(yùn)動的效果，利用電機(jī)帶動彈簧形變的方式產(chǎn)生彈性力反饋，可以實(shí)現(xiàn)阻尼運(yùn)動的效果，拓展了移動終端的觸覺人機(jī)交互方式，填補(bǔ)了目前移動終端力觸覺人機(jī)交互領(lǐng)域的空白。
[0016](2)本發(fā)明的力觸覺反饋電容筆利用滑塊絲桿機(jī)構(gòu)，通過控制電路控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，使滑塊沿絲桿發(fā)生定量的位移，導(dǎo)致彈簧發(fā)生形變，從而在人手部產(chǎn)生相應(yīng)的力覺反饋效果，通過計(jì)算滑塊運(yùn)動的速度及位移，可對電容筆的力覺反饋進(jìn)行連續(xù)地、精確地控制。因此本發(fā)明設(shè)計(jì)的力觸覺反饋電容筆能夠產(chǎn)生連續(xù)的、可控的力覺反饋。
[0017](3)本發(fā)明設(shè)計(jì)的力觸覺反饋電容筆通過無線通信方式與移動終端進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的交互，不受移動終端的接口限制，該力觸覺反饋電容筆可以適配于任意帶有同類無線通信模塊的移動終端，應(yīng)用范圍廣泛，使用方便，具有極大的市場前景。[0018](4)本發(fā)明設(shè)計(jì)的力觸覺反饋電容筆采用無線通信方式，且機(jī)械結(jié)構(gòu)呈直線排布，簡單、緊湊，有利于安裝在筆殼中，該電容筆體積小、重量輕，具有良好的便攜性、移動性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的局部爆炸圖。
[0021]圖3為本發(fā)明中的套環(huán)結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖4為本發(fā)明中的第一殼體的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖5為本發(fā)明中的第一殼體的正視圖。
[0024]圖6為本發(fā)明的使用狀態(tài)圖。
[0025]圖7為本發(fā)明工作中的彈簧形變圖。
[0026]圖8為本發(fā)明工作時(shí)，電容筆和人手接觸點(diǎn)的受力分析圖。
[0027]圖9為本發(fā)明工作時(shí)，彈簧形變的原理圖。
[0028]圖中有:1.筆頭，2.套環(huán)，3.第一殼體，4.電機(jī)，5.第二殼體，6.控制電路，7.振動觸覺模塊，8.連接筒，9.彈簧，10.滑塊，11.絲桿，12.光電編碼盤，13.電源管理電路，
14.無線通信電路，15.電源，16.端部殼體，17.軸承、外環(huán)201、內(nèi)環(huán)202、安裝孔203、支撐塊204、開口槽301、限位槽302。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0030]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，包括筆頭1、套環(huán)2、第一殼體3、連接筒8、第二殼體5、端部殼體16、位于第一殼體3中的電機(jī)4、彈簧9、滑塊10和絲桿11，以及位于第二殼體5中的光電編碼盤12、測控模塊和電源
15。第二殼體5固定連接在第一殼體3和端部殼體16之間；第一殼體3包括前殼體和與前殼體固定連接的后殼體，前殼體的外徑小于后殼體的外徑，第一殼體3的內(nèi)壁上設(shè)有限位槽302。筆頭I與連接筒8的一端固定連接，連接筒8的另一端穿過前殼體的端部通孔，位于前殼體內(nèi)，且連接筒8的筒徑小于前殼體的端部通孔直徑；套環(huán)2套裝在前殼體上，套環(huán)2可沿前殼體軸向移動；套環(huán)2與連接筒8間隙配合；絲桿11的一端通過軸承17連接在連接筒8中，絲桿11的另一端與電機(jī)4的輸出軸連接；滑塊10套裝在絲桿11上，滑塊10與絲桿11相配合，且滑塊10上設(shè)有吊耳，吊耳位于第一殼體3的限位槽302中；彈簧9的一端連接在滑塊10上，彈簧9的另一端連接在套環(huán)2上；光電編碼盤12連接在電機(jī)4上，測控模塊分別與光電編碼盤12和電機(jī)4連接，電源15為測控模塊和電機(jī)4供電。測控模塊用于與移動終端的無線模塊進(jìn)行通訊，并根據(jù)移動終端傳輸?shù)闹噶羁刂齐姍C(jī)4的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制彈簧9的移動。測控模塊對電源15進(jìn)行管理，用于為電容筆供電。
[0031]上述結(jié)構(gòu)的力觸覺反饋電容筆中，滑塊10被第一殼體3的限位槽302限位，滑塊10與套環(huán)2之間用彈簧9進(jìn)行連接，絲桿11末端與執(zhí)行電機(jī)4輸出軸連接。通過讀取光電編碼盤12的信息及電機(jī)4轉(zhuǎn)速，即可計(jì)算出滑塊10的位移，滑塊10位移變化導(dǎo)致彈簧9形變，因此可以在手指握住的套環(huán)2處產(chǎn)生連續(xù)力反饋?zhàn)兓?br> [0032]進(jìn)一步:所述的筆頭1、連接筒8、軸承17、套環(huán)2、彈簧9、滑塊10、絲桿11、第一殼體3均采用導(dǎo)電材料制成。這樣人手握在套環(huán)2上時(shí)，便于將手部的電荷傳導(dǎo)至筆尖。
[0033]進(jìn)一步:所述的第二殼體5和端部殼體16均采用非金屬材料制成。這樣保證無線通信電路14發(fā)出的信號不被屏蔽。
[0034]進(jìn)一步:所述的測控模塊包括無線通信電路14、控制電路6和電源管理電路13，控制電路6通過導(dǎo)線分別與無線通信電路14和電源管理電路13連接，電源管理電路13通過導(dǎo)線連接電源15，無線通信電路14與移動終端中的無線通信模塊通訊連接，無線通信電路14用于接收移動終端的數(shù)據(jù)，以及向移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)?？刂齐娐?用于根據(jù)無線通信電路14傳回的信息控制電機(jī)4的轉(zhuǎn)速及振動觸覺模塊7的振動頻率、振動時(shí)間，并且讀取電機(jī)4旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并將其經(jīng)過無線通信電路14發(fā)送至移動終端。電源管理電路13能夠檢測電源15電量，并在充電時(shí)保護(hù)電源15防止過充，在電源15使用中防止過放。
[0035]無線通信電路14可以選用常見的藍(lán)牙模塊，例如HC05?？刂齐娐?可以選用STM32微處理器為核心，搭載TI公司的DRV8830芯片驅(qū)動電機(jī)。電源管理電路13可以選用TI (德州儀器)公司的bq3060芯片。本專利的重點(diǎn)不在于這些具體型號的芯片選擇，只要能夠?qū)崿F(xiàn)其功能的現(xiàn)有芯片，皆可以應(yīng)用到本發(fā)明中。
[0036]進(jìn)一步，所述的用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，還包括振動觸覺模塊7，振動觸覺模塊7位于第二殼體5中，電源15為振動觸覺模塊7供電，且振動觸覺模塊7與測控模塊通過導(dǎo)線連接。振動觸覺模塊7的振動頻率及振動時(shí)間可通過電信號由測控模塊中的控制電路6進(jìn)行控制。振動觸覺模塊7用于產(chǎn)生不同頻率、不同持續(xù)時(shí)間的振動觸覺反饋。
[0037]進(jìn)一步，如圖3所示，套環(huán)2為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，具體包括外環(huán)201、內(nèi)環(huán)202、安裝孔203以及支撐塊204。內(nèi)環(huán)202位于外環(huán)201中，且外環(huán)201和內(nèi)環(huán)202之間通過支撐塊204固定連接，每個(gè)支撐塊204上設(shè)有一個(gè)安裝孔203。彈簧9的一端套裝在安裝孔203中。第一殼體3位于外環(huán)201和內(nèi)環(huán)202之間的空隙中，連接筒8位于內(nèi)環(huán)202的空腔中，且連接筒8和內(nèi)環(huán)202之間有空隙。按照正常握筆方式，人的食指及大拇指握住外環(huán)201。
[0038]進(jìn)一步,如圖4和圖5所不,作為優(yōu)選,第一殼體3呈圓筒狀。第一殼體3包括前殼體和后殼體，前殼體上開有開口槽301,前殼體內(nèi)壁上設(shè)有限位槽302。限位槽302用于對滑塊10進(jìn)行限位，使得滑塊10在絲桿11發(fā)生轉(zhuǎn)動時(shí)只能沿限位槽302進(jìn)行直線運(yùn)動。開口槽301與套環(huán)2的支撐塊204間隙配合，使第一殼體3末端可以穿過套環(huán)2的內(nèi)環(huán)202和外環(huán)201，并與筆頭I進(jìn)行螺紋連接。開口槽301的長度大于支撐塊204的長度，使得套環(huán)2沿開口槽301移動。
[0039]作為優(yōu)選，所述的支撐塊204為兩個(gè)，且相對布設(shè)在外環(huán)201和內(nèi)環(huán)202之間。前殼體上的開口槽301為兩個(gè)。每個(gè)支撐塊204分別與一個(gè)開口槽301間隙配合。
[0040]如圖6所示，本發(fā)明的力觸覺反饋電容筆在使用時(shí)，人手以正常握筆方式握住力觸覺反饋電容筆，其中食指及大拇指握在套環(huán)2上，食指末端與第一殼體3相接觸，如圖6中0點(diǎn)所示。本發(fā)明的筆頭1、連接筒8、軸承17、套環(huán)2、彈簧9、滑塊10、絲桿11、第一殼體3全部采用導(dǎo)電材料。因此，在正常握筆方式下，人手部的電荷可以順利傳導(dǎo)至力觸覺反饋電容筆的筆頭I。本發(fā)明的無線通信電路14安裝在第二殼體5內(nèi)部。由于第二殼體5與端部殼體16均采用非金屬材料，因此可以保證無線模塊發(fā)出的信號不被屏蔽。
[0041]如圖7所示，為本發(fā)明的力觸覺反饋電容筆中力觸覺反饋機(jī)構(gòu)彈簧形變圖。電機(jī)4轉(zhuǎn)動，帶動絲桿11轉(zhuǎn)動，滑塊10沿絲桿11上下移動，從而帶動彈簧9發(fā)生形變。套環(huán)2可以在第一殼體3的開口槽301中上下移動，也會造成彈簧9發(fā)生形變。因此，彈簧9的總形變量是由套環(huán)2的移動對彈簧9造成的形變量與滑塊10的移動對彈簧9造成的形變量兩部分構(gòu)成。但是，套環(huán)2的移動對彈簧9造成的形變量遠(yuǎn)小于滑塊10的移動對彈簧9造成的形變量，所以，套環(huán)2的移動對彈簧9造成的形變量可忽略不計(jì)。
[0042]如圖8所示，為本發(fā)明的力觸覺反饋受力分析圖。人手握在套環(huán)2上，首先，對套環(huán)2進(jìn)行受力分析W點(diǎn)為作用點(diǎn)，人手所受到力的是由彈簧9形變造成的彈力/同時(shí)套環(huán)2受到人手對它的壓力仏，&與/^是一對相互作用力，~=/^，作用方向相反。其次，對力觸覺反饋電容筆整體進(jìn)行受力分析:將力觸覺反饋電容筆整體記為O,(將力觸覺反饋電容筆整體記為O是指將整個(gè)電容筆看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，進(jìn)行外力分析，此時(shí)無需考慮電容筆內(nèi)部的彈簧的作用力)該電容筆受到人手對它的壓力/^，以及移動終端的屏幕對電容筆施加的沿該電容筆方向的作用力廠，/7壓=廠。因此可得W=/7壓=Z7彈=々.ΛΖ，其中，左為彈簧9的彈性系數(shù)，ΛΖ為彈簧9的形變量。當(dāng)ΛΖ發(fā)生變化時(shí)，人手握在套環(huán)2可以感受到變化的力觸覺反饋。
[0043]如圖6、圖7、圖8和圖9，人手握住力觸覺反饋電容筆，在移動終端的電容屏表面運(yùn)動，以圖6中A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)為例說明力觸覺反饋電容筆的工作過程:在初始狀態(tài)下，以正常握筆方式接觸屏幕，則/00，根據(jù)廠=可知，彈簧9存在初始形變量LX二 Nx >0，即彈簧9在初始狀態(tài)下呈伸長狀態(tài)。當(dāng)力觸覺反饋電容筆從J點(diǎn)滑動到A點(diǎn)時(shí)，移動終端電容屏能夠根據(jù)屏幕電容變化獲得J點(diǎn)的坐標(biāo)信息C^，h)和A點(diǎn)的坐標(biāo)信息(?, A)，上位機(jī)軟件根據(jù)兩點(diǎn)的坐標(biāo)信息，可以計(jì)算出yA)坐標(biāo)下圖像的高度信息&，/?(&，
坐標(biāo)下的圖像高度信息之，記Lh二 hB-hA。如圖9所示，套環(huán)2的運(yùn)動對彈簧9造成的形變量遠(yuǎn)小于滑塊10的運(yùn)動對彈簧9造成的形變量，因此套環(huán)2的運(yùn)動對彈簧9造成的形變量可忽略不計(jì)，即Δx1’≈0， Δx2'≈O。若Δh>0，則說明沒點(diǎn)的圖像高度高于J點(diǎn)的圖像高度，電機(jī)4通過絲桿11帶動滑塊10向上運(yùn)動，使彈簧9的形變量增加了 Δx2，因此人手感受到的阻尼力>&，滑動過程中人手會感受到阻尼力增大，從J點(diǎn)到?jīng)]點(diǎn)有凸起的感受。反之，若Δh〈0，說明A點(diǎn)的圖像高度低于J點(diǎn)的圖像高度，電機(jī)4通過絲桿11帶動滑塊10向下運(yùn)動，使彈簧9的形變量減少了 Δx2，因此人手感受到的阻尼力2=A( Ax-Ax2X /?，阻尼力變小，人手感受到從J點(diǎn)到?jīng)]點(diǎn)高度變低，有下凹的感受。因此，通過控制電機(jī)4的運(yùn)動，使彈簧9的形變量Δx發(fā)生變化，從而使人手感受到變化的力覺反饋。
[0044] 本發(fā)明的力觸覺反饋電容筆的測控模塊包括無線通信電路14、控制電路6和電源管理電路13。當(dāng)筆頭I在屏幕上滑動時(shí)，移動終端通過觸屏獲取筆頭I在屏幕上的位置信息，并進(jìn)行該位置的圖像高度信息的提取及計(jì)算。移動終端自身攜帶的無線通信模塊向本發(fā)明的測控模塊中的無線通信電路14發(fā)送振動觸覺模塊7的振動頻率、振動時(shí)間控制信息以及電機(jī)4的轉(zhuǎn)速信息。無線通信電路14收到來自移動終端的數(shù)據(jù)后，將其發(fā)送給控制電路6?？刂齐娐?用于分析無線通信電路14接收到的控制信息，從而控制電機(jī)4的轉(zhuǎn)速及振動觸覺模塊7的振動頻率和振動時(shí)間，并將光電編碼盤12檢測到的電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)通過無線通信電路14發(fā)送給移動終端。電源管理電路13能夠檢測電源15的電量并在充電時(shí)防止過充，在電源15使用中防止過放。電源15的電量信息通過無線通信電路14發(fā)送給移動終端，使移動終端可以實(shí)時(shí)顯示電容筆電量。
[0045]本發(fā)明的電容筆中，套環(huán)2、彈簧9、滑塊IO、絲桿11、第一殼體3組成力反饋模塊。力反饋模塊用于產(chǎn)生連續(xù)的力覺反饋。測控模塊用于與移動終端的無線模塊進(jìn)行通訊，并根據(jù)移動終端傳輸?shù)闹噶羁刂屏Ψ答伳K及振動觸覺模塊7,并對電源15進(jìn)行管理。電源15用于為電容筆供電。本發(fā) 明的電容筆可以提供彈性力反饋及振動觸覺反饋。通過讀取光電編碼盤12的信息及電機(jī)4的轉(zhuǎn)速計(jì)算滑塊10的位移，滑塊10位移變化導(dǎo)致彈簧9形變，在手指握住的套環(huán)2處產(chǎn)生連續(xù)力反饋?zhàn)兓?br> 【權(quán)利要求】
1.一種用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，其特征在于:該電容筆包括筆頭(I)、套環(huán)(2)、第一殼體(3)、連接筒(8)、第二殼體(5)、端部殼體(16)、位于第一殼體(3)中的電機(jī)(4)、彈簧(9)、滑塊(10)和絲桿(11)，以及位于第二殼體(5)中的光電編碼盤(12)、測控模塊和電源(15)； 第二殼體(5)固定連接在第一殼體(3)和端部殼體(16)之間；第一殼體(3)包括前殼體和與前殼體固定連接的后殼體，前殼體的外徑小于后殼體的外徑，第一殼體(3)的內(nèi)壁上設(shè)有限位槽(302)； 筆頭(I)與連接筒(8)的一端固定連接，連接筒(8)的另一端穿過前殼體的端部通孔，位于前殼體內(nèi)，且連接筒(8)的筒徑小于前殼體的端部通孔直徑；套環(huán)(2)套裝在前殼體上，套環(huán)(2)可沿前殼體軸向移動；套環(huán)(2)與連接筒(8)間隙配合；絲桿(11)的一端通過軸承(17 )連接在連接筒(8 )中，絲桿(11)的另一端與電機(jī)(4 )的輸出軸連接；滑塊(10 )套裝在絲桿(11)上，滑塊(10)與絲桿(11)相配合，且滑塊(10)上設(shè)有吊耳，吊耳位于第一殼體(3)的限位槽(302)中；彈簧(9)的一端連接在滑塊(10)上，彈簧(9)的另一端連接在套環(huán)(2)上；光電編碼盤(12)連接在電機(jī)(4)上，測控模塊分別與光電編碼盤(12)和電機(jī)(4)連接，電源(15)為測控模塊和電機(jī)(4)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，其特征在于:所述的筆頭(I)、連接筒(8)、軸承(17)、套環(huán)(2)、彈簧(9)、滑塊(10)、絲桿(11)、第一殼體(3)均采用導(dǎo)電材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，其特征在于:所述的第二殼體(5 )和端部殼體(16)均米用非金屬材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，其特征在于:所述的測控模塊包括無線通信電路(14)、控制電路(6)、電源管理電路(13)，控制電路(6)通過導(dǎo)線分別與無線通信電路(14)和電源管理電路(13)連接，電源管理電路(13)通過導(dǎo)線連接電源(15)，無線通信電路(14)與移動終端中的無線通信模塊通訊連接；無線通信電路(14)用于接收移動終端的數(shù)據(jù)，以及向移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，其特征在于:還包括振動觸覺模塊(7)，振動觸覺模塊(7)位于第二殼體(5)中，電源(15)為振動觸覺模塊(7)供電，且振動觸覺模塊(7)與測控模塊通過導(dǎo)線連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，其特征在于:所述的套環(huán)(2)包括外環(huán)(201)、內(nèi)環(huán)(202)、安裝孔(203)以及支撐塊(204);內(nèi)環(huán)(202)位于外環(huán)(201)中，且外環(huán)(201)和內(nèi)環(huán)(202)之間通過支撐塊(204)固定連接，每個(gè)支撐塊(204)上設(shè)有一個(gè)安裝孔(203);彈簧(9)的一端套裝在安裝孔(203)中；第一殼體(3)位于外環(huán)(201)和內(nèi)環(huán)(202)之間的空隙中，連接筒(8)位于內(nèi)環(huán)(202)的空腔中，且連接筒(8)和內(nèi)環(huán)(202)之間有空隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，其特征在于:所述的套環(huán)(2)呈環(huán)狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，其特征在于:所述的前殼體上開有開口槽(301)，開口槽(301)與套環(huán)(2)的支撐塊(204)間隙配合，第一殼體(3 )的一端穿過套環(huán)(2 )的內(nèi)環(huán)(202 )和外環(huán)(201)之間的空隙，與筆頭(I)進(jìn)行螺紋連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，其特征在于:所述的開口槽(301)的長度大于支撐塊(204)的長度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于移動終端交互的便攜式力觸覺反饋電容筆，其特征在于:所述的支撐塊(204)為兩個(gè)，且相對布設(shè)在外環(huán)(201)和內(nèi)環(huán)(202)之間；前殼體上的開口槽(301)為兩個(gè)；每個(gè)支撐塊(2`04)分別與一個(gè)開口槽(301)間隙配合。
【文檔編號】G06F3/0354GK103885615SQ201410099125
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】宋愛國, 韓曄珍, 吳涓, 王路, 田磊, 胡海樺 申請人:東南大學(xué)