ТАКТИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВВОДА/ВЫВОДА

Настоящая полезная модель в целом относится к области передачи данных, а более конкретно, - к системе для передачи тактильной информации между двумя устройствами.
Известно тактильное устройство ввода/вывода, содержащее корпус и, по крайней мере, одно исполнительное устройство с тактильным датчиком (патент на изобретение US 7339572 В2, опубл. 04.03.2008 г.). В данном устройстве в качестве привода исполнительного устройства используется электроактивный полимер. Использование электроактивных полимеров в исполнительных устройствах имеет свои недостатки, а именно: либо для их работы требуется высокое напряжение, что не безопасно для пользователя, либо они имеют невысокое быстродействие, что приводит к увеличению задержки при взаимодействии тактильных устройств ввода/вывода между собой, что, как следствие, ухудшает синхронизацию приема-передачи тактильной информации от одного пользователя другому.
Известно тактильное устройство ввода/вывода, содержащее корпус и, по крайней мере, одно исполнительное устройство с тактильным датчиком (патент на изобретение US 20120161948 A1, опубл. 28.06.2012 г.). В известном тактильном устройстве ввода/вывода в качестве привода исполнительного устройства используются электромагниты. Основным недостатком такого тактильного устройства, является перегрев обмоток электромагнитов, на которые непрерывно подается электрический ток, пока устройство включено, что ведет к уменьшению срока службы исполнительных устройств и тактильного устройства в целом.
Известно тактильное устройство ввода/вывода, содержащее корпус и, по крайней мере, одно исполнительное устройство с тактильным датчиком (патент на изобретение WO 2014/142652 А2, опубл: 18.09.2014 г.), выбранное в качестве прототипа. В известном тактильном устройстве ввода/вывода в качестве исполнительных устройств используются устройства на основе шаговых двигателей, которые не отличаются высоким быстродействием, что приводит к увеличению задержки при взаимодействии тактильных устройств ввода/вывода между собой, что, как следствие, ухудшает синхронизацию приема-передачи тактильной информации от одного пользователя другому. Помимо этого, шаговые двигатели не слишком компактны, не легки и достаточно дорогостоящи, что не позволяет использовать их в большом количестве. Как следствие, пользователь может взаимодействовать с известным тактильным устройством только кистью руки, да и то размещать ее на поверхности устройства он может только определенным образом. Все это влияет на реалистичность тактильного взаимодействия пользователей между собой и отражается на потребительских характеристиках тактильного устройства.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение уровня реалистичности тактильного взаимодействия пользователей между собой и улучшение потребительских характеристик тактильного устройства ввода/вывода.
Технический результат достигается тем, что тактильное устройство ввода/вывода, содержащее корпус и, по крайней мере, одно исполнительное устройство, которое снабжено тактильным датчиком с чувствительным элементом, контактная поверхность которого, расположена над поверхностью корпуса тактильного устройства, компактным, легким и недорогим пневматическим приводом и распределителем, соединенным с пневматическим приводом и с источником воздуха под давлением. Компактность пневматических приводов дает возможность увеличить количество используемых исполнительных устройств, что позволяет пользователю обмениваться не только тактильной информацией, но и видеть на поверхности тактильного устройства ввода/вывода очертания объекта, с которым он удаленно взаимодействует, что так же способствует повышению уровня реалистичности тактильного взаимодействия пользователей между собой.
В качестве пневматических приводов целесообразно использовать сильфонные приводы.
Для уменьшения стоимости тактильного устройства ввода/вывода в качестве чувствительных элементов тактильных датчиков целесообразно использовать электрические кнопки.
Пример осуществления полезной модели приведен ниже.
В указанном примере используются следующие обозначения:
1 - корпус;
2 - колпачок сильфонного привода;
3 - компрессор;
4 - воздушный ресивер;
5 - предохранительный клапан;
6 - исполнительное устройство;
7 - сильфонный привод;
8 - соленоидный клапан двухпозиционный трехлинейный нормально закрытый;
9 - тактильный датчик;
10 - тактильное устройство ввода/вывода;
11 - ЭВМ;
12 - компьютерная сеть.
Тактильное устройство ввода/вывода (10), содержащее корпус (1), внутри которого размещен компрессор (3), сжимающий и подающий воздух под давлением в воздушный ресивер (4), предохранительный клапан (5), обеспечивающий постоянное давление (100-250 мм рт.ст.) в воздушном ресивере (4), по крайней мере, одно исполнительное устройство (6), состоящее из соленоидного двухпозиционного трехлинейного нормально закрытого клапана (8) и сильфонного привода (7), часть которого выступает над поверхностью корпуса (1) и защищено колпачком (2), на котором размещен тактильный датчик (9), фиксирующий взаимодействия пользователя с тактильным устройством ввода/вывода (10).
При включении тактильного устройства ввода/вывода (10), ток подается на компрессор (3). Компрессор (3) начинает наполнять воздухом под давлением воздушный ресивер (4). Через несколько секунд ресивер (4) заполняется сжатым воздухом с постоянным давлением 100-250 мм рт.ст., которое поддерживается предохранительным клапаном (5). Тактильное устройство ввода/вывода и все его исполнительные устройства при этом находятся в неактивном состоянии (Фиг. 1, 5) и готовы к приему и выводу тактильной информации. Пользователь первого тактильного устройства (10) кладет, например, руку на его поверхность, тактильное устройство переходит в состояние ввода (Фиг. 3, 7). Тактильные датчики (9) под рукой пользователя реагируют и передают сигналы ЭВМ (11), к которой присоединено первое тактильное устройство (10). ЭВМ (11) обрабатывает полученные сигналы с тактильных датчиков (9) и передает эту информацию через компьютерную сеть (12) второй ЭВМ (11). Та, в свою очередь, обрабатывает полученную информацию и передает управляющие сигналы присоединенному к ней второму тактильному устройству (10). Тактильное устройство (10) при этом переходит в состояние вывода (Фиг. 2). На клапаны (8) соответствующих исполнительных устройств (6) подается ток. Клапаны (8) открываются, и на сильфонные приводы (7) подается сжатый воздух из ресивера (4). Если сильфонные приводы (7) в этот момент не испытывают внешнего сопротивления, оказываемого вторым пользователем, то они увеличиваются в длину (Фиг. 6) и выступают над поверхностью остальных приводов, формируя таким образом, очертания руки первого пользователя. Если же сильфонные приводы (7) второго тактильного устройства (10), все или их часть, оказываются под давлением руки второго пользователя (тактильное устройство в состоянии ввода/вывода), то они могут увеличиться в длину частично или вовсе не увеличиться, но при этом второй пользователь почувствует рукой изменение давления с их стороны. Одновременно с этим, тактильные датчики (9) под рукой второго пользователя передадут информацию об их состоянии ЭВМ (11), та. передаст через компьютерную сеть (12) обработанную информацию на первую ЭВМ (11), а та, в свою очередь, - на первое тактильное устройство (10). Таким образом, произойдет обмен тактильной информацией между двумя тактильными устройствами ввода/вывода (10). Если первый пользователь убирает руку с тактильного устройства (10), информация об этом передается второму тактильному устройству (10) по описанной выше схеме. Клапаны (8) соответствующих исполнительных устройств (6) обесточиваются и закрываются, при этом сжатый воздух стравливается из сильфонных приводов в атмосферу. В случае, если второй пользователь не держит руку на тактильном устройстве (10), второе тактильное устройство и все его исполнительные устройства переходят в неактивное состояние (Фиг. 1, 5).
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - Тактильное устройство ввода/вывода в неактивном состоянии.
Фиг. 2 - Тактильное устройство ввода/вывода в состоянии вывода (темным цветом отмечены колпачки сильфонных приводов, находящихся в состоянии вывода).
Фиг. 3 - Тактильное устройство ввода/вывода в состоянии ввода (темным цветом отмечены колпачки сильфонных приводов, находящихся в состоянии ввода).
Фиг. 4 - Принципиальная пневматическая схема тактильного устройства ввода/вывода.
Фиг. 5 - Сильфонный привод в неактивном состоянии.
Фиг. 6 - Сильфонный привод в состоянии вывода.
Фиг. 7 - Сильфонный привод в состоянии ввода.
Фиг. 8 - Схема взаимодействия тактильных устройств ввода/вывода между собой.
Тактильное устройство ввода/вывода (10) имеет четыре состояния: неактивное состояние (Фиг. 1), при котором тактильное устройство (10) не принимает и не выводит тактильную информацию, состояние вывода (Фиг. 2), при котором, тактильное устройство (10) воспроизводит тактильную информацию, полученную через компьютерную сеть (12) от другого тактильного устройства (10), состояние ввода (Фиг. 3), при котором тактильное устройство (10) принимает тактильную информацию от одного пользователя и передает ее через компьютерную сеть (12) на тактильное устройство (10) другого пользователя, и состояние ввода/вывода, когда тактильное устройство (10) одновременно принимает и выводит тактильную информацию.
Тактильное устройство ввода/вывода позволяет пользователю обмениваться не только тактильной информацией, но и видеть очертания объекта, с которым он удаленно взаимодействует.