指尖触觉性能测试实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种指尖触觉性能测试实验装置。触摸组件装在机架顶部中间的通槽中，触摸组件下方设有测试件。测试件固定在前后移动模块上，前后移动模块安装在左右移动模块上，左右移动模块安装在竖直移动模块上，竖直移动模块、左右移动模块和前后移动模块构成三自由运动平台，实现精细运动；触摸组件上的众多触点圆柱杆与测试件上表面相接触，随着测试件的三维运动，以点阵形状呈现出测试件上表面的外形轮廓。指尖通过触觉感知触点刺激(触点高度、点阵密度和触点高度落差)来辨识点阵形状。本发明专利技术能够满足手指主动触摸和手指被动感受这两种交互模式，提供精细的触点刺激，可以用于指尖触觉性能的测试实验。

【技术实现步骤摘要】
指尖触觉性能测试实验装置
本专利技术涉及触觉显示
，特别是涉及了一种指尖触觉性能测试实验装置。
技术介绍
目前点阵式触觉显示器无论在装置成本，还是在识别正确率和识别速度等方面遇到了严峻的挑战，与应用需求和期望仍然存在着较大差距。主要原因在于点阵式触觉显示器提供的触点刺激与指尖触觉性能之间没能较好的匹配，导致指尖识别图文的错误率高、效率低、体验感差。目前人们还不知道点阵密度、触点高度、触点高度落差对指尖触觉识别形状的影响，本专利技术旨在提供一种指尖触觉性能测试实验装置，可以生成不同的触点高度、点阵密度和触点高度落差等触点刺激，让指尖通过触觉感知触点刺激来辨识点阵形状，进而分析评价指尖的触觉性能。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种指尖触觉性能测试实验装置，能够提供触点高度、点阵密度和触点高度落差等刺激，满足手指主动触摸和手指被动感受这两种交互模式，实验研究指尖识别形状的触觉性能，具有一定的通用性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一、一种指尖触觉性能测试实验装置：装置包括机架、竖直移动模块、左右移动模块、前后移动模块、触摸组件和测试件；触摸组件安装在机架上，触摸组件下方设有测试件，测试件固定在前后移动模块上，前后移动模块安装在左右移动模块上，左右移动模块安装在竖直移动模块上，竖直移动模块、左右移动模块和前后移动模块构成三自由运动平台，测试件在三自由运动平台带动下实现上下、左右和前后的精细运动。所述的机架顶部中间开有通槽，所述触摸组件安装在通槽中。所述的触摸组件包括有多块触摸底板和五种不同直径的触点圆柱杆；各块触摸底板中部开有不同直径和间距的若干小孔，同一触摸底板上的小孔的直径和间距相同，触点圆柱杆间隙配合安装在小孔中；触摸底板上的小孔直径设置有1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm和2.0mm的五种不同直径，每种直径下触摸底板上的小孔的间距设置有1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm的四种，小孔按照方形阵列排布，每种直径及其对应的间距下的小孔数量设置有40*40＝1600个、30*30＝900个、24*24＝576个和20*20＝400个的多种；五种不同直径的触点圆柱杆和触摸底板上的小孔直径的设置相吻合，也设置有1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm和2.0mm的五种直径，每种直径的触点圆柱杆均有两种长度30和60mm，触点圆柱杆的两端均为半球形结构，触点圆柱杆的中部为阶梯圆柱轴结构，阶梯圆柱轴结构的上端为大端且直径大于触摸底板上的小孔直径，阶梯圆柱轴结构的下端为小端且直径小于触摸底板上的小孔直径，使得触点圆柱杆依靠自身重力悬挂在触摸底板上的小孔内。本专利技术通过触摸组件上的众多触点圆柱杆与测试件上表面相接触，随着测试件的三维运动，以点阵形状呈现出测试件上表面的外形轮廓。指尖通过触觉感知触点刺激(触点高度、点阵密度和触点高度落差)来辨识点阵形状。结合触摸底板上的小孔直径、间距和阵列排布数量，共形成具有16种不同点阵密度的触摸底板与其对应的触点圆柱杆，即形成16种不同点阵密度的触摸组件。所述的测试件包括6个二维基本形体、7个三维基本形体、10个阿拉伯数字“0-9”形体、26个英文字母“A-Z”形体，共计49个；所述的二维基本形体包括正方形、圆形、等边三角形、直角三角形、菱形和十字形；所述的三维基本形体包括长方体、圆柱体、圆锥体、球体、直角三棱柱、三棱锥和四棱锥。所述的测试件的上表面可以为曲面，而非平面。所述的竖直移动模块包括第一电机、第一联轴器、竖直固定支座、第一丝杆支座固定侧块、第一丝杆、第一丝杆螺母、底板连接片、第一丝杆滑块、第一丝杆支座支撑侧块、左右移动模块的电机连接板、左右移动模块的底板、导轨支座、第一滚珠直线滑块和第一滚珠直线导轨；底板周围侧方设有一个竖直固定支座和两个导轨支座，一个竖直固定支座和两个导轨支座间隔均布在底板周围；第一电机安装在竖直固定支座上，第一电机的输出轴朝下与第一丝杆通过第一联轴器连接，第一丝杆上下端分别通过第一丝杆支座固定侧块和第一丝杆支座支撑侧块安装于竖直固定支座。第一丝杆通过螺纹套装有第一丝杆螺母，第一丝杆螺母通过螺钉与第一丝杆滑块固接，第一丝杆滑块通过螺钉与底板连接片固联，底板连接片通过螺钉连接到底板；第一滚珠直线导轨通过螺钉竖直安装在导轨支座上，第一滚珠直线滑块嵌装在第一滚珠直线导轨上，第一滚珠直线滑块和底板连接片通过螺钉固接，底板连接片通过螺钉与底板固接；底板上固定有电机连接板。所述左右移动模块包括第二电机、第二联轴器、第二丝杆支座固定侧块、第二丝杆、中间板、第二丝杆滑块、第二丝杆螺母、第二丝杆支座支撑侧块、第二滚珠直线导轨和第二滚珠直线滑块；第二电机通过螺钉安装在电机连接板上，第二电机的输出轴水平朝向并通过第二联轴器和第二丝杆连接，第二丝杆水平两端分别通过第二丝杆支座固定侧块和第二丝杆支座支撑侧块安装于底板上；第二丝杆通过螺纹套装有第二丝杆螺母，第二丝杆螺母通过螺钉与第二丝杆滑块固接，第二丝杆滑块通过螺钉与中间板一端固联，第二滚珠直线导轨通过螺钉安装在底板上且平行于第二丝杆，第二滚珠直线滑块嵌装在第二滚珠直线导轨上并沿第二滚珠直线导轨水平移动，第二滚珠直线滑块与中间板另一端通过螺钉固接。所述的前后移动模块包括水平板、第三电机、第三电机连接板、第三联轴器、第三丝杆支座固定侧块、第三丝杆、第三丝杆滑块、测试件支架、第三丝杆螺母和第三丝杆支座支撑侧块；水平板通过螺钉固接在中间板上，第三电机通过第三电机连接板固定于水平板，第三电机的输出轴水平朝向并且与第三丝杆通过第三联轴器连接，第三丝杆水平两端分别通过第三丝杆支座固定侧块和第三丝杆支座支撑侧块安装于水平板上；第三丝杆通过螺纹套装有第三丝杆螺母，第三丝杆螺母通过螺钉与第三丝杆滑块固接，第三丝杆滑块通过螺钉与测试件支架固联，测试件支架顶端安装测试件。本专利技术装置中，左右移动模块实现测试件的左右精细运动，前后移动模块实现测试件的前后精细运动，竖直移动模块实现测试件的竖直精细运动。触摸组件上的众多触点圆柱杆与测试件上表面相接触，随着测试件的三维运动，以点阵的形式仿形出测试件上表面的外形轮廓。触摸组件上的众多触点圆柱杆可以仿形出测试件的外形，人手通过触觉感知和认知点阵形状，来评价指尖触觉性能。此装置能够组合出不同触点高度、点阵密度和触点高度落差的点阵形状，供人手主动触摸点阵形状，或者被动感受点阵形状，提供精细的触点刺激，开展指尖触觉性能的测试实验。二、一种指尖触觉性能测试实验方法本专利技术通过不用控制不同触点高度、点阵密度和触点高度落差的触摸组件5实现不同的触点刺激并进行指尖触觉性能测试，可以分析在不同触点刺激下测试指尖触觉性能。手指被动感受交互模式的实验步骤为：1.从多个不同测试件中选择某一测试件；2.从多种不同触摸组件中选择某一触摸组件；3.把测试件和触摸组件安装在三自由度运动平台上；4.手指静态放置在触摸组件的中间位置；5.精细驱动竖直移动模块、竖直移动模块和左右移动模块，生成点阵形状，让手指被动感受点阵形状的刺激并反馈；6.记录手指触觉辨识点阵形状的正确率。手指主动触摸交互模式的实验步骤为：1.从多个不同测试件中选择某一测试件；2.从多种不同触摸组件中选择某一触摸组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指尖触觉性能测试实验装置，其特征在于：包括机架(1)、竖直移动模块(2)、左右移动模块(3)、前后移动模块(4)、触摸组件(5)和测试件(6)；触摸组件(5)安装在机架(1)上，触摸组件(5)下方设有测试件(6)，测试件(6)固定在前后移动模块(4)上，前后移动模块(4)安装在左右移动模块(3)上，左右移动模块(3)安装在竖直移动模块(2)上，竖直移动模块(2)、左右移动模块(3)和前后移动模块(4)构成三自由运动平台，测试件(6)在三自由运动平台带动下实现上下、左右和前后的精细运动。

【技术特征摘要】
1.一种指尖触觉性能测试实验装置，其特征在于：包括机架(1)、竖直移动模块(2)、左右移动模块(3)、前后移动模块(4)、触摸组件(5)和测试件(6)；触摸组件(5)安装在机架(1)上，触摸组件(5)下方设有测试件(6)，测试件(6)固定在前后移动模块(4)上，前后移动模块(4)安装在左右移动模块(3)上，左右移动模块(3)安装在竖直移动模块(2)上，竖直移动模块(2)、左右移动模块(3)和前后移动模块(4)构成三自由运动平台，测试件(6)在三自由运动平台带动下实现上下、左右和前后的精细运动。2.根据权利要求1所述的一种指尖触觉性能测试实验装置，其特征在于：所述的机架(1)顶部中间开有通槽，所述触摸组件(5)安装在通槽中。3.根据权利要求1所述的一种指尖触觉性能测试实验装置，其特征在于：所述的触摸组件(5)包括有多块触摸底板(5-1)和五种不同直径的触点圆柱杆(5-2)；各块触摸底板(5-1)中部开有不同直径和间距的若干小孔，同一触摸底板(5-1)上的小孔的直径和间距相同，触点圆柱杆(5-2)间隙配合安装在小孔中；触摸底板(5-1)上的小孔直径设置有1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm和2.0mm的五种不同直径，每种直径下触摸底板(5-1)上的小孔的间距设置有1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm的四种，小孔按照方形阵列排布，每种直径及其对应的间距下的小孔数量设置有40*40＝1600个、30*30＝900个、24*24＝576个和20*20＝400个的多种；五种不同直径的触点圆柱杆(5-2)和触摸底板(5-1)上的小孔直径的设置相吻合，也设置有1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm和2.0mm的五种直径，每种直径的触点圆柱杆(5-2)均有两种长度30和60mm，触点圆柱杆(5-2)的两端均为半球形结构，触点圆柱杆(5-2)的中部为阶梯圆柱轴结构，阶梯圆柱轴结构的上端为大端且直径大于触摸底板(5-1)上的小孔直径，阶梯圆柱轴结构的下端为小端且直径小于触摸底板(5-1)上的小孔直径，使得触点圆柱杆(5-2)依靠自身重力悬挂在触摸底板(5-1)上的小孔内。4.根据权利要求1所述的一种指尖触觉性能测试实验装置，其特征在于：所述的测试件(6)包括6个二维基本形体、7个三维基本形体、10个阿拉伯数字“0-9”形体、26个英文字母“A-Z”形体，共计49个；所述的二维基本形体包括正方形、圆形、等边三角形、直角三角形、菱形和十字形；所述的三维基本形体包括长方体、圆柱体、圆锥体、球体、直角三棱柱、三棱锥和四棱锥。5.根据权利要求1所述的一种指尖触觉性能测试实验装置，其特征在于：所述的测试件(6)的上表面可以为曲面，而非平面。6.根据权利要求1所述的所述的一种指尖触觉性能测试实验装置，其特征在于：所述的竖直移动模块(2)包括第一电机(2-1)、第一联轴器(2-2)、竖直固定支座(2-3)、第一丝杆支座固定侧块(2-4)、第一丝杆(2-5)、第一丝杆螺母(2-6)、底板连接片(2-7)、第一丝杆滑块(2-8)、第一丝杆支座支撑侧块(2-9)、左右移动模块的电机连接板(2-10)、左右移动模块的底板(2-11)、导轨支座(2-12)、第一滚珠直线滑块(2-13)和第一滚珠直线导轨(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文珍，陶文韬，吴新丽，张明敏，潘志庚，
申请(专利权)人：浙江理工大学，杭州交互感知科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33