[发明专利]面向触摸屏应用的笔式力-触觉再现装置及其力控制方法

摘要

本发明公开的一种面向触摸屏应用的笔式力‑触觉再现装置及其力控制方法，是针对发明专利ZL201610111304.4中实现力反馈所用到的装置和方法的改进。装置改进包括：（1）增加了位移传感器；（2）将磁流变液阻尼器与音圈电机相结合，形成混合力反馈执行器；（3）在磁流变液阻尼器中增加了霍尔传感器，并采用磁密封技术。提出的力反馈控制方法将虚拟交互力分为低频力信号和高频力信号两部分，并分别采用磁流变液阻尼器和音圈电机来再现。在磁流变液阻尼器中集成霍尔传感器，解决了磁滞效应引起的阻尼器输出力无法被准确预测和控制的问题。该装置可在大的输出力范围内高精度的向用户再现虚拟交互力，并提高用户使用该装置与触摸屏交互的真实感和连续性。

主权项

1.面向触摸屏应用的笔式力‑触觉再现装置，其特征在于：该装置包括电容笔头(1)、连接筒(2)、位移传感器(3)、套环(4)、连接杆(5)、圆筒形笔壳(6)、磁流变液阻尼器(7)、音圈电机(8)、方形笔壳(9)、振动电机(10)、可充电电池(11)、测控电路(12)、压电陶瓷振动器(13)、拨动开关(14)和盖子(15)；所述磁流变液阻尼器(7)包括左活塞杆(701)、活塞(709)、右活塞杆(711)；所述的连接筒(2)和方形笔壳(9)均与圆筒形笔壳(6)通过紧配合进行连接，以形成装置的主体结构；所述的连接筒(2)的筒口处具有内螺纹，电容笔头(1)通过螺纹固定于连接筒(2)的筒口处，用于实现装置与触摸屏的交互和定位；所述位移传感器(3)固定于连接筒(2)内部，其与磁流变液阻尼器(7)的左活塞杆(701)通过螺纹连接；所述套环(4)套在连接筒(2)的外部，其可在连接筒(2)的外部自由滑动；套环(4)的右端开有两个小孔，连接杆(5)可通过紧配合贯穿两个小孔进行连接，且连接杆(5)的长度与套环(4)的直径相同；连接筒(2)与圆筒形笔壳(6)连接的部分开设有槽口，连接杆(5)可在槽口内运动；所述磁流变液阻尼器(7)限位固定于圆筒形笔壳(6)内，其左活塞杆(701)的左端开有连接孔(702)，连接杆(5)通过紧配合固定于连接孔(702)内；所述音圈电机(8)固定于方形笔壳(9)内部，其动圈与磁流变液阻尼器(7)的右活塞杆(711)通过螺纹连接；当手指握住套环(4)在连接筒(2)上左右移动时，套环(4)可通过连接杆(5)带动左活塞杆(701)、活塞(709)、右活塞杆(711)和音圈电机(8)的动圈一起运动；可充电电池(11)、振动电机(10)、测控电路(12)、压电陶瓷振动器(13)、拨动开关(14)位于方形笔壳(9)内；测控电路(12)通过导线分别与位移传感器(3)、磁流变液阻尼器(7)、音圈电机(8)、振动电机(10)、可充电电池(11)、压电陶瓷振动器(13)、拨动开关(14)连接；所述拨动开关(14)部分暴露于方形笔壳(9)外；所述方形笔壳(9)上设置有用于开闭的盖子(15)。