本发明专利技术公开了一种摆钟式天鹅绒效应实验装置，该实验装置包括基座（1）、摆杆（2）、摆锤支撑板（3）、摆杆连接孔（4）、鱼丝线框架（5）、鱼丝线（6）、可调悬钮（7）、旋钮轨道（8）、配重箱（10）、操作者手放置区（13）；其中，鱼丝线框架（5）下端垂直固定在配重箱（10）上，摆锤支撑板（3）垂直固定于鱼丝线框架（5）上端，摆杆（2）固定于摆锤支撑板（3）上表面，基座（1）与摆杆（2）连接；鱼丝线（6）通过可调旋钮（7）固定在鱼丝线框架（5）上；摆杆（2）通过摆杆连接孔（4）将摆锤支撑板（3）悬挂在基座（1）上。本发明专利技术无需对其附加外部驱动，通过类钟摆的摆动就可以帮助操作者以被动方式感知“天鹅绒”效应。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种摆钟式天鹅绒效应实验装置，该实验装置包括基座（1）、摆杆（2）、摆锤支撑板（3）、摆杆连接孔（4）、鱼丝线框架（5）、鱼丝线（6）、可调悬钮（7）、旋钮轨道（8）、配重箱（10）、操作者手放置区（13）；其中，鱼丝线框架（5）下端垂直固定在配重箱（10）上，摆锤支撑板（3）垂直固定于鱼丝线框架（5）上端，摆杆（2）固定于摆锤支撑板（3）上表面，基座（1）与摆杆（2）连接；鱼丝线（6）通过可调旋钮（7）固定在鱼丝线框架（5）上；摆杆（2）通过摆杆连接孔（4）将摆锤支撑板（3）悬挂在基座（1）上。本专利技术无需对其附加外部驱动，通过类钟摆的摆动就可以帮助操作者以被动方式感知“天鹅绒”效应。【专利说明】一种摆钟式天鹅绒效应实验装置
本专利技术涉及一种“天鹅绒”效应实验装置，尤其是以势能为动力，通过类钟摆的摆动，帮助操作者以被动方式感知“天鹅绒”效应的实验装置。
技术介绍
“天鹅绒”效应是一种触幻觉现象，是指通过物理装置的运动使操作者的皮肤得到“天鹅绒”样感觉，而实际上皮肤并未接触到任何“天鹅绒”材质的现象。“天鹅绒”效应源于日本民间游戏，该效应属于触觉显示技术的范畴。触觉显示技术是一门研究如何以触觉方式使人类皮肤获得图像和文字信息的前沿技术。一般认为，触觉显示技术源于具有凹凸感的盲用文字，技术性的研究则始于19世纪初，与人们所熟知的视觉显示技术的萌生几乎同步，然而时至今日，特别是新世纪以来，视觉技术的发展如梦如幻，而触觉显示技术总体上却进展不大。随着航天和海洋工业的发展、民用产品人机交互技术的研究，以及盲人事业的技术需求，越来越多的学者开始将目光投向触觉显示技术研究，以期形成技术突破，化解相关领域的应用困境，并形成新的经济增长点。触觉现象是触觉显示技术研究的基础。人们发现的触觉现象较多，天鹅绒效应即是其中一种，其他还包括皮肤兔子、鱼骨效应、梳子效应、漏斗效应及橡胶手等。研究分析触觉现象的内在机理，可以为触觉显示器的设计提供理论依据和技术标准。天鹅绒效应中，当操作者用双手来回合搓悬紧在一个固定框架上的网状鱼丝线或者并排的双弦鱼丝线时，操作者的双手好像在触摸一个非常光滑且柔软的膜，与触摸天鹅绒的感觉类似，因此被称为“天鹅绒效应”。这种现象可能源于双手搓动所引起鱼丝线振动，由于双手相对的缘故，鱼丝线引起的空气振动被局限在手掌中间，从而形成一个纵向振动的气膜，所以使得皮肤产生了误以为接触到了天鹅绒的幻感觉。天鹅绒效应实验装置方面，现有文献资料所采用的主要为中空矩形框架内置网状或两根并排鱼丝线的简易装置。日本的Rajaei Nader在“Investigation of ConditionsGenerating Velvet Hand Illusion Toward Tactile Displays” 论文中，提出了一种将悬有两根并排鱼丝线的框架固定在可来回移动的基座上的实验装置，框架为中空矩形结构，上下两边各设计了三个两两相对的对称孔，每个孔均设置有旋钮，以更换不同粗细的鱼丝线和对鱼丝线的松紧程度进行调节。并排的两根鱼丝线可通过旋钮安装在任意两对孔中，以实验不同间距下的天鹅绒效应。该装置具有一定新颖性，但存在以下几个方面的不足:1)双排鱼丝线之间的距离不能自由调节；2)实验装置的往复运动是水平的，不能满足非水平的实验需求；3)无法在鱼丝线上耦合振动，以研究外部强迫振动，特别是“驻波”效应等对“天鹅绒”效应的影响。目前，尚无天鹅绒效应相关的专利，亦无可耦合外部强迫振动、可任意调节鱼丝线间距、无需外部驱动的摆钟式天鹅绒效应实验装置。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的是针对上述天鹅绒效应实验装置存在的问题，提供一种摆钟式天鹅绒效应实验装置。该实验装置是基于钟摆的原理而设计，通过给“摆锤”提供一个初始势能，再无需附加外部驱动，就可以帮助操作者以被动方式感知“天鹅绒”效应，并且通过简单的操作，可以调整鱼丝线的摆动频率、在最低点的瞬时摆动速度、粗细、两鱼丝线间距、松紧度、耦合的强迫振动等参数，进而实验上述因素对“天鹅绒”效应的影响。技术方案:为解决上述技术问题，本专利技术提供了摆钟式天鹅绒效应实验装置，该实验装置包括基座、摆杆、摆锤支撑板、摆杆连接孔、鱼丝线框架、鱼丝线、可调悬钮、旋钮轨道、配重箱、操作者手放置区；其中，配重箱上表面与鱼丝线框架下端垂直固定，鱼丝线框架上端垂直固定于摆锤支撑板的下表面，摆杆固定于摆锤支撑板上表面，基座与摆杆连接；鱼丝线通过可调旋钮固定在鱼丝线框架上；摆杆通过摆杆连接孔将将摆锤支撑板悬挂在基座上； 操作者手放置区设置于配重箱。优选的，摆杆包括相互平行且固定连接于摆锤支撑板的两个滑动杆和将两个滑动杆连接的滑动套筒，基座通过一对旋转副和基座的滑动套筒相连。优选的，摆杆的滑动杆上有一段突出导轨，与滑动套筒上所开的一段导槽配合，构成一对滑动副。优选的，鱼丝线框架是一种中空矩形结构，四个边框以垂直接触方式相连，通过焊接构成一个刚性的整体；在其上、下两个边框上，对称的设置了放置可调旋钮的旋钮轨道，两根鱼丝线通过两对可调旋钮平行悬挂在鱼丝线框架的中空部分。优选的，可调旋钮是一种圆柱形的双层螺旋副式结构，即在一个螺栓上依次从下到上套有圆形螺帽和圆形套筒。优选的，鱼丝线框架两个下边框的可调旋钮通过环形连接件加装了两个振动耦合器，以给两根平行的鱼丝线施加强迫振动。优选的，振动耦合器是由电机和凸轮构成，凸轮在电机的驱动下旋转时，其凸点碰触到鱼丝线。优选的，配重箱是一种矩形箱体结构，左右两侧面均匀设置了多层支撑轨道，其上放置配重板，前后两面设置为敞开式。有益效果:本专利技术可以很好的克服现有“天鹅绒”效应实验装置存在的问题，利用钟摆的原理，以势能为动力，通过鱼丝线的摆动，帮助操作者被动感知“天鹅绒”效应，并且可以通过简单的操作，就可以实验摆动速度、摆动频率、鱼丝线粗细、鱼丝线间距、鱼丝线松紧度、鱼丝线耦合振动等因素对“天鹅绒”效应强度的影响。本专利技术将有助于“天鹅绒”效应的产生机理研究，丰富触觉显示的技术手段，为触觉显示器的设计开发提供理论依据。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术摆钟式“天鹅绒”效应实验装置结构示意图，其中有“基座1”、“摆杆2”、“摆锤支撑板3”、“摆杆连接孔4”、“鱼丝线框架5”、“鱼丝线6”、“可调悬钮7”、“旋钮轨道8”、“振动耦合器9”、“配重箱10”、“操作者手放置区13”。图2是本专利技术摆钟式“天鹅绒”效应实验装置的实验方法示意图，其中有“操作者14”、“可控机构15”、“鱼丝线6”、“触觉显示器16”。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术做进一步说明。参见图1，本专利技术提供的摆钟式天鹅绒效应实验装置，该实验装置包括基座1、摆杆2、摆锤支撑板3、摆杆连接孔4、鱼丝线框架5、鱼丝线6、可调悬钮7、旋钮轨道8、配重箱10)操作者手放置区13。其中，配重箱10上表面与鱼丝线框架5下端垂直固定，鱼丝线框架5上端垂直固定于摆锤支撑板3的下表面，摆杆2固定于摆锤支撑板3上表面，基座I与摆杆2连接。鱼丝线6通过可调旋钮7固定在鱼丝线框架5上；摆杆2通过摆杆连接孔4将将摆锤支撑板3悬挂在基座I上。操作者手放置区13设置于配重箱10。摆杆2包括相互平行且固定连接于摆锤支撑板本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种摆钟式天鹅绒效应实验装置，其特征在于，该实验装置包括基座（1）、摆杆（2）、摆锤支撑板（3）、摆杆连接孔（4）、鱼丝线框架（5）、鱼丝线（6）、可调悬钮（7）、旋钮轨道（8）、配重箱（10）、操作者手放置区（13）；其中，配重箱（10）上表面与鱼丝线框架（5）下端垂直固定，鱼丝线框架（5）上端垂直固定于摆锤支撑板（3）的下表面，摆杆（2）固定于摆锤支撑板（3）上表面，基座（1）与摆杆（2）连接；鱼丝线（6）通过可调旋钮（7）固定在鱼丝线框架（5）上；摆杆（2）通过摆杆连接孔（4）将摆锤支撑板（3）悬挂在基座（1）上；操作者手放置区（13）设置于配重箱（10）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧玲，帅立国，周芝庭，姜昌金，肖禧成，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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