一种面向触摸屏应用的盲文显示装置及阅读方向引导方法

摘要

本发明公开了一种面向触摸屏应用的盲文显示装置及阅读方向引导方法，属于盲文显示装置技术领域，包括控制单元和与控制单元连接的盲文显示单元；控制单元包括均设置在控制盒内的控制模块、蓝牙通信模块和电源模块；盲文显示单元包括主体框架、探针阵列模块、电容触头、姿态检测模块和四个压电执行器；本装置可通过探针阵列快速高效地将触摸屏上的文字转化为盲文，能够满足盲人阅读的速度和阅读习惯，可替代盲文书成为盲人日常学习文字的工具；易于携带、灵活性高，通过将便携的指套式装置与数据可刷新的触摸屏相结合，极大提高了实用性；在不同方向上分布的压电执行器为盲人手指在触摸屏上的移动提供方向引导，帮助盲人准确地按照文字的排版顺序进行连续阅读。

说明书

技术领域

本发明属于盲文显示装置技术领域，涉及一种面向触摸屏应用的盲文显示装置及阅读方向引导方法。

背景技术

在当前信息时代，阅读对普通人而言越来越触手可及。然而盲人仍然主要通过抚摸盲文书进行阅读。传统盲文书籍存在制作成本高、厚重不便携带等缺点。如何帮助盲人快捷高效地进行阅读已经成为盲人群体的迫切需求。目前，市面上大多是采用盲人语音播报的方式助力盲人群体使用智能产品，但是在某些特定情况下，盲人群体并不能很好的享受到这些科技所带来的便利。例如，盲人群体在无人辅助时使用电子设备会出现信息阅读困难且较难自行发送信息给他人，在公共场合收听语音信息存在泄露个人隐私的风险，无健康听力的盲人群体无法对语音播报信息进行接收，以及盲文阅读器价格昂贵难以购买等情况。

近年来移动智能设备为人们在触摸屏上进行阅读提供了极大便利，但盲人由于无法获取视觉信息而不能正常使用触摸屏。因此，为盲人开发一种盲文显示装置帮助他们感知触摸屏中的文字信息将非常有意义。另外，考虑到触摸屏是一个无特征的平面，如何帮助盲人正确地按照文字的排版顺序进行自主连续阅读也是需要被重点考虑的。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种小型化、具有盲文显示和方向引导功能的盲文显示装置。该装置利用电磁力驱动的探针阵列为盲人阅读提供可刷新的盲文信息，并通过在四个方向分布的压电执行器为盲人手指在触摸屏上的移动提供基于振动触觉反馈的运动方向引导。本发明提供如下技术方案：一种面向触摸屏应用的盲文显示装置，包括控制单元和与控制单元连接的盲文显示单元；所述控制单元包括均设置在控制盒内的控制模块、蓝牙通信模块和电源模块；所述盲文显示单元包括主体框架、探针阵列模块、电容触头、姿态检测模块和四个压电执行器；

所述电容触头安装在主体框架的正下方，所述姿态检测模块安装在主体框架的顶端，所述主体框架上部开设有手指孔，所述探针阵列模块安装在主体框架内且顶端位于手指孔内，所述四个压电执行器分别安装在主体框架的前侧面、后侧面、左侧面和右侧面上，所述探针阵列模块、压电执行器和姿态检测模块分别与控制模块连接；

所述电容触头与移动终端触摸屏上的文字信息接触；移动终端通过蓝牙通信模块将文字信息发送到控制模块；控制模块将接收到的文字信息进行编码处理并控制探针阵列模块进行盲文再现。

优选的，所述手指孔内上部安装有固定带。

优选的，所述主体框架上安装有接口，所述探针阵列模块、压电执行器和姿态检测模块的控制线从接口处通过连接线与控制单元连接。

优选的，所述探针阵列模块包括六个探针单元和六个电磁致动器单元，所述电磁致动器单元用于驱动探针单元上下运动，所述六个探针单元的顶端分别穿过手指孔底部。

优选的，所述探针单元包括探针和与探针连接的铁芯，所述电磁致动单元包括套筒，所述套筒的上下两端安装有磁铁，所述套筒中部套设有与电源模块连接的线圈，所述套筒的一侧连接有第二套筒，所述探针的底部活动设置在第二套筒内，所述铁芯活动设置在套筒内。

优选的，所述探针上下运动的运动行程为2mm，所述探针的直径为1.5mm，所述探针之间的间距为2.5mm，六个探针构成标准的盲文阵列。

优选的，所述套筒上下两端设置有凸台，所述磁铁包括至少一个中心有孔的圆环片状钕铁硼永磁铁，所述圆环片状钕铁硼永磁铁套设在凸台上与套筒连接。

基于一种面向触摸屏应用的盲文显示装置的阅读方向引导方法，所述电容触头在触摸屏上滑动的过程中，所述姿态检测模块实时检测盲文显示单元的姿态,并通过所述蓝牙通信模块将检测信息发送到控制模块；所述控制模块根据检测到的盲文显示单元的姿态，驱动压电执行器产生方向性的振动提示，引导使用者将电容触头移动至正确的文字所在行，然后继续阅读该行文字，直至该行结束；重复以上过程，直至阅读结束。

有益效果：本装置可通过探针阵列快速高效地将触摸屏上的文字转化为盲文，能够满足盲人阅读的速度和阅读习惯，可替代盲文书成为盲人日常学习文字的工具；体积小、易于携带、灵活性高，通过将便携的指套式装置与数据可刷新的触摸屏相结合，极大提高了实用性；在不同方向上分布的压电执行器为盲人手指在触摸屏上的移动提供方向引导，帮助盲人准确地按照文字的排版顺序进行连续阅读。

附图说明

图1为使用状态下本装置与触摸屏交互的场景示意图；

图2为使用状态下使用者手指与装置接触状态示意图；

图3为本发明的整体结构示意图；

图4为本发明的控制单元示意图；

图5为本发明的盲文显示单元示意图；

图6为本发明的探针阵列模块示意图；

图7为本发明的探针单元结构示意图；

图8为本发明的电磁致动器结构示意图；

图9为本发明的套筒结构示意图；

图10为本发明的电路连接关系原理图。

图中符号说明：1：控制单元；2：盲文显示单元；3：连接线；4：主体框架；5：探针阵列模块；6：电容触头；7：接口；8：手指孔；9：探针单元；10：电磁致动器单元；11：探针；12：铁芯；13：套筒；1302：第二套筒；1303：凸台；14：磁铁；15：线圈；16：控制模块；17：蓝牙通信模块；18：电源模块；19：控制盒；20：压电执行器；21：姿态检测模块；30:移动终端。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

实施例1：

参考图1-10，本发明提供一种技术方案，一种面向触摸屏应用的盲文显示装置，包括控制单元1和与控制单元1连接的盲文显示单元2；控制单元1包括均设置在控制盒19内的控制模块16、蓝牙通信模块17和电源模块18；盲文显示单元2包括主体框架4、探针阵列模块5、电容触头6、姿态检测模块21和四个压电执行器20；

电容触头6安装在主体框架4的正下方，姿态检测模块21安装在主体框架4的顶端，主体框架4上部开设有手指孔8，探针阵列模块5安装在主体框架4内且顶端位于手指孔8内，四个压电执行器20分别安装在主体框架4的前侧面、后侧面、左侧面和右侧面上，探针阵列模块5、压电执行器20和姿态检测模块21分别与控制模块16连接；

电容触头6与移动终端触摸屏上的文字信息接触；移动终端通过蓝牙通信模块17将文字信息发送到控制模块16；控制模块16将接收到的文字信息进行编码处理并控制探针阵列模块5进行盲文再现。

使用时，使用者的中指放入手指孔8戴上盲文显示单元2，指腹与探针阵列模块5接触；食指和无名指分别与主体框架4两侧的压电执行器20接触，大拇指指背与内侧压电执行器20接触；并将控制单元1固定在手臂上，盲文显示单元2通过蓝牙通信模块17与移动终端30进行数据交换；

电容触头6与移动终端30中的触摸屏接触,当电容触头6上沿文字阅读方向滑动，触摸屏读取电容触头10的接触位置,触摸屏实时检测交互发生位置的文字信息，移动终端30将接触位置对应的盲文文字信息通过蓝牙通信模块17发送给控制模块16,控制模块16将接收到的文字信息进行盲文编码处理，并利用可刷新的探针阵列模块5向盲人再现触摸屏中的文字信息；

电容触头6在触摸屏上滑动的过程中，姿态检测模块21实时检测盲文显示单元2的姿态,并通过蓝牙通信模块17将检测信息发送到控制模块16，控制模块16根据检测到的盲文显示单元2的姿态，驱动与触摸屏上一行文字当的排版方向相对应的一个或两个压电执行器20产生方向性的振动提示；若电容触头6的滑动方向偏离了该行文字的排版方向，控制模块16驱动压电执行器20产生向上或向下的方向性振动提示，引导电容触头6回到正确的文字所在行，然后继续阅读该行文字，直至该行结束；其中，左右两侧和内侧的压电执行器20均有手指直接接触，外侧压电执行器20产生的振动提示可以间接地被感知，从而引导盲人手指按照正确的文字排版顺序进行阅读。

进一步地，手指孔8内上部安装有固定带22，方便对手指的固定。

进一步地，主体框架4上安装有接口7，探针阵列模块5、压电执行器20和姿态检测模块21的控制线从接口7处通过连接线3与控制单元1连接，设置接口7，方便整理连接线3，防止影响盲人使用。

进一步地，所述姿态检测模块21采用MPU6050芯片。

实施例2：

参考图1-10，在实施例1的基础上，当盲人戴上盲文显示单元2后，直接将电容触头6放在移动终端30的触摸屏上时，移动终端将电容触头6的位置信息及第一行文字开头信息的位置通过蓝牙通信模块17传输至控制模块16，控制模块16判断位置信息与第一行文字开头信息的位置，通过控制压电执行器20振动引导盲人的使用手将电容触头6移动到第一行文字的开头位置处，此时，盲人使用者可以将另一只手放在最左侧当做外部参考系，盲人带动盲文显示单元2按照页面的排版顺序进行阅读；第一行阅读结束时，另一只手往下移动一行，使用手带动装置将电容触头6移动到第二行最左侧继续进行阅读；当出现阅读方向偏差时，按照实施例1中的方法进行引导纠正。

实施例3：

参考图1-10，本发明提供一种技术方案,在实施例1的基础上，探针阵列模块5包括六个探针单元9和六个电磁致动器单元10，电磁致动器单元10用于驱动探针单元9上下运动，六个探针单元9的顶端分别穿过手指孔8底部；探针单元9包括探针11和与探针连接的铁芯12，电磁致动单元10包括套筒13，套筒13的上下两端安装有磁铁14，套筒13中部套设有与电源模块18连接的线圈15，套筒13的一侧连接有第二套筒1302，探针11的底部活动设置在第二套筒1302内，铁芯12活动设置在套筒13内；铁芯12材质是型号为DT4C的电工纯铁，

探针11上下运动需要电源模块18向线圈15通入正向或反向的电流，铁芯12会被磁化成对应方向磁极，并带动探针11运动在第二套筒1302内上下运动，并穿过手指孔8底部使盲人的手指感受到探针11，六个探针11组合进行盲文的显示；盲文显示单元2的锁止功能是基于磁铁14对铁芯12的吸引力实现的；在不显示盲文时，线圈15未通电，铁芯12受到下磁铁14的吸引力而被锁止在最低位；在显示盲文时，线圈15通电使铁芯12磁化并向上运动，铁芯12受到上端磁铁14对铁芯12的吸引力而被锁止在最高位。

以套筒13上端磁铁14的上部为N极、下部为S极，下端磁铁14的上部为S极，下部为N极；线圈15顺时针缠绕设置为例：当需要向上运动时，向线圈15通入正向电流，铁芯12瞬间被磁化，则铁芯12的上部为N极、下部为S极，此时被磁化的铁芯12同时受到上端磁铁14向上的吸引力和下端磁铁14向上的推力，从而带动探针11往上运动；

当不需要向上运动时，向线圈15通入反向的电流，铁芯12瞬间被磁化，则铁芯12的上部为S极、下部为N极；此时被磁化的铁芯12同时受到上端磁铁14向下的推力和下端磁铁14向下的吸引力，以及自身的重力；在三个力的共同作用下，铁芯12带动探针11往下运动恢复为初始状态。

进一步地，探针11上下运动的运动行程为2mm，探针11的直径为1.5mm，探针11之间的间距为2.5mm，六个探针11构成标准的盲文阵列。

进一步地，套筒13上下两端设置有凸台1303，磁铁14包括至少一个中心有孔的圆环片状钕铁硼永磁铁，圆环片状钕铁硼永磁铁套设在凸台1303上与套筒13连接。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。