一种基于形状变化的触觉反馈导航装置及导航方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于形状变化的触觉反馈导航装置，包括底座、旋转装置和滑动装置，旋转装置用于指引人的走向；滑动装置用于给出人所处位置与目标地点之间距离的变化趋势。该装置能够使用户通过触觉直观的感受所在位置与目标地点之间的距离和行走方向与导航指引方向之间的偏差，进而调整行走路线。

Tactile Feedback Navigation Device and Navigation Method Based on Shape Change

The invention relates to a tactile feedback navigation device based on shape change, which includes a base, a rotating device and a sliding device. The rotating device is used to guide a person's direction, and the sliding device is used to give the changing trend of the distance between the person's position and the target location. The device enables the user to intuitively feel the distance between the location and the target location and the deviation between the walking direction and the navigation guidance direction through tactile sense, and then adjust the walking route.

【技术实现步骤摘要】
一种基于形状变化的触觉反馈导航装置及导航方法
本专利技术涉及一种触觉导航装置，尤其涉及一种基于形状变化的触觉反馈导航装置及导航方法。
技术介绍
对于有视觉障碍的人们，出行需要借助导盲杖或者借助于导盲犬的帮忙。传统的导盲杖智能性不足且效率低下，不利于保障视障患者出行的安全性；导盲犬的培养价格昂贵，而且公共场所对导盲犬的保护措施尚未完善。因此，为视障患者或者为人们在陌生环境中的出行提供智能的导航装置具有非常重要的意义。借助于智能手机的地图导航功能，很大程度上依赖于语音提示，但声音在户外很容易受到环境中其他噪音的干扰。触觉交互接口为视力正常的人、虚拟现实中的用户和听觉有障碍的人都提供了很好的反馈方式。在行走过程中，比其他的反馈方式所需要的精力更少。相比于振动纹理等其他形式的触觉感知，人们对于形状的变化情况感知更为敏锐可靠。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有盲人导航装置中声音导航易被外界噪音干扰、振动纹理导航感应不灵敏的问题，提供了一种基于形状变化的触觉反馈导航装置，该装置能够使用户通过触觉直观的感受所在位置与目标地点之间的距离和行走方向与导航指引方向之间的偏差，进而调整行走路线。本专利技术所采取的技术方案为：一种基于形状变化的触觉反馈导航装置，包括旋转装置和滑动装置，所述旋转装置用于指引人按照正确的方向行走，所述旋转装置包括旋转电机、连接旋转电机输出端的旋转平台，所述旋转电机根据目标路线与人实际走向之间的夹角驱动所述旋转平台旋转；所述滑动装置用于给出人所处位置与目标地点之间距离的变化趋势，所述滑动装置包括滑动电机、连接滑动连接的滑动平台，所述滑动电机驱动所述滑动平台在所述旋转平台上移动，所述旋转平台与所述滑动平台通过限位机构相连，所述滑动平台沿所述限位机构在所述旋转平台上产生一维方向的滑动。进一步的，所述旋转平台上设有齿状轨道，所述滑动电机的输出端连接有齿轮，所述齿轮与所述齿状轨道相互啮合连接，所述滑动电机工作时，所述齿轮沿所述齿状轨道运动，所述滑动电机驱动所述滑动平台移动。进一步的，所述限位机构包括凸块和凹槽，所述凸块设置在所述旋转平台或滑动平台上，所述凹槽设置在相对的另一装置上，所述凸块嵌于所述凹槽内，所述凸块沿所述凹槽移动。进一步的，还包括底座，所述底座为箱体结构，所述旋转电机置于所述底座的箱体结构内。进一步的，所述旋转平台为设有棱角的平板结构，所述平板结构一面连接所述底座，一面连接所述滑动装置。进一步的，所述滑动平台为盒体结构，所述滑动电机置于所述盒体内。进一步的，还包括导航模块和控制器，所述控制器接收所述导航模块的位置信息，所述控制器根据接收到的位置信息控制所述旋转电机和滑动电机。进一步的，所述旋转平台和滑动平台为横截面相同的方体结构。进一步的，所述底座、旋转平台和滑动平台为截面积相同且依次叠加的方体结构。本专利技术还涉及一种基于形状变化的触觉反馈导航方法，包括步骤S1，用户获知目标位置，导航任务开始；步骤S2，内置GPS模块获取到用户当前的位置；步骤S3，根据用户所在位置与目标地点的距离调整滑动装置的滑动距离；根据用户实际的走向与目标路线之间的偏差调整旋转装置的旋转角度；用户通过感受滑动装置的滑动距离与旋转装置的旋转角度得知自己与目标地点之间的距离与自己行走方向是否正确，进而调整行走路线。本专利技术所产生的有益效果包括：（1）本专利技术方案在导航装置中引入基于形状变化的触觉反馈信息，能够在用户的当前位置与目标位置的位姿发生偏差时，借助于导航装置的形状变化为用户提供有效的导航信息；（2）本专利技术的导航装置具有平移和旋转两个自由度，能够清楚地表达距离偏差、方向偏差以及距离和方向偏差同时存在的三种情况，用户可以根据具体的形状变化信息做出相应的运动调整；（3）本专利技术的导航装置为手持式的，用户可以通过形状变化的幅度大小判断当前位置与目标位置之间存在的偏差。附图说明图1是本专利技术基于形状变化的触觉反馈导航装置的示意图。图2是本专利技术基于形状变化的触觉反馈导航装置底座和旋转电机的示意图。图3是本专利技术基于形状变化的触觉反馈导航装置旋转平台下表面示意图。图4是本专利技术基于形状变化的触觉反馈导航装置旋转平台上表面示意图。图5是本专利技术基于形状变化的触觉反馈导航装置旋转平台主视图的示意图。图6是本专利技术基于形状变化的触觉反馈导航装置中滑动装置的示意图。图7是本专利技术基于形状变化的触觉反馈导航装置中滑动装置滑移示意图。图8是本专利技术基于形状变化的触觉反馈导航装置旋转运动示意图。图9是本专利技术基于形状变化的触觉反馈导航装置平移和旋转复合运动示意图。图10是本专利技术基于形状变化的触觉反馈导航装置的使用流程图。图中1、底座，101、盖板，2、旋转装置，201、旋转电机，202、旋转平台，203、齿状轨道，204、凸块，205、卡孔，206、安装孔，3、滑动装置，301、滑动电机，302、齿轮，303、滑动平台，304、凹槽，305、顶盖。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的解释说明，但应当理解为本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。本专利技术中的导航装置包括底座1、旋转装置2和滑动装置3，底座1为用户手持部，使用过程中，用户始终手握底座1，且方向不变，旋转装置2包括旋转电机201和与旋转电机201连接的旋转平台202，旋转平台202与旋转电机201的输出端连接，旋转电机201工作时可带动旋转平台202旋转；旋转电机201根据用户走向带动旋转平台202发生偏转，用户会根据旋转平台202发生的偏转角度得知自己走向偏差。滑动装置3包括滑动电机301和滑动平台303，滑动电机301根据用户与目标地点之间的距离调整滑动平台303的滑动距离，使得用户可直观的感受到距离，滑动平台303与旋转平台202接触，且沿旋转平台202滑动，若用户已到达目标地点，即与目标地点的距离为零，则滑动平台303与旋转平台202至少一侧平齐，若用户与目标地点之间还存在距离，则滑动平台303则由平齐的一侧发生滑动，使之前平齐的一侧产生距离差，用户与目标地点之间的距离越远，距离差越大。本专利技术中的导航装置还包括导航模块和控制器，导航模块用户检测用户所在位置，导航模块、旋转电机201、滑动电机301均与控制器相连，控制器通过接收到的导航模块传递的位置信息控制旋转电机201和滑动电机301工作。如图1所示，本专利技术中的导航装置从外观上看为方体结构，整体外形尺寸为57mm*57mm*58.5mm。由下至上依次为底座1、旋转平台202和滑动平台303，同时，底座1、旋转平台202和滑动平台303的外形也均为截面积相同的方体结构，该设计一方面可保证在用户与目标地点距离为零时，旋转平台202和滑动平台303完全重叠，用户通过感受两者错开的距离可感受自己与目标地点的距离；另一方面，底座1和旋转平台202均为方体，初始时，底座1与旋转平台202完全重叠，即各边角重叠，若用户行走方向与指引方向之间发生方向差，则旋转平台202则会发生偏转，用户通过感受旋转平台202相对底座1发生的偏转角度即可判断自己的方向偏差；方形结构具有明显的棱角，用户可直观的感受到旋转平台202相对底座1的偏转角度。如图2所示，本专利技术中的底座1为中空结构，内置旋转电机201，旋转电机201的输出端穿过底座1的盖板101连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于形状变化的触觉反馈导航装置，其特征在于：包括旋转装置和滑动装置，所述旋转装置用于指引用户的走向，所述旋转装置包括旋转电机、连接旋转电机输出端的旋转平台，所述旋转电机根据导航指引路线与用户实际走向之间的夹角驱动所述旋转平台旋转；所述滑动装置用于给出用户所处位置与目标地点之间的距离，所述滑动装置包括滑动电机、连接滑动连接的滑动平台，所述滑动电机驱动所述滑动平台在所述旋转平台上移动，所述旋转平台与所述滑动平台通过限位机构相连，所述滑动平台沿所述限位机构在所述旋转平台上产生一维方向的滑动。

【技术特征摘要】
1.一种基于形状变化的触觉反馈导航装置，其特征在于：包括旋转装置和滑动装置，所述旋转装置用于指引用户的走向，所述旋转装置包括旋转电机、连接旋转电机输出端的旋转平台，所述旋转电机根据导航指引路线与用户实际走向之间的夹角驱动所述旋转平台旋转；所述滑动装置用于给出用户所处位置与目标地点之间的距离，所述滑动装置包括滑动电机、连接滑动连接的滑动平台，所述滑动电机驱动所述滑动平台在所述旋转平台上移动，所述旋转平台与所述滑动平台通过限位机构相连，所述滑动平台沿所述限位机构在所述旋转平台上产生一维方向的滑动。2.根据权利要求1所述的基于形状变化的触觉反馈导航装置，其特征在于：所述旋转平台上设有齿状轨道，所述滑动电机的输出端连接有齿轮，所述齿轮与所述齿状轨道相互啮合连接，所述滑动电机工作时，所述齿轮沿所述齿状轨道运动，所述滑动电机驱动所述滑动平台移动。3.根据权利要求1所述的基于形状变化的触觉反馈导航装置，其特征在于：所述限位机构包括凸块和凹槽，所述凸块设置在所述旋转平台或滑动平台上，所述凹槽设置在相对的另一装置上，所述凸块嵌于所述凹槽内，所述凸块沿所述凹槽移动。4.根据权利要求1所述的基于形状变化的触觉反馈导航装置，其特征在于：还包括底座，所述底座为箱体结构，所述旋转电机置于所述底座的箱体结构内。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖，乔贵方，温秀兰，万其，张腾飞，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32