Автономное устройство последовательной передачи информации по Брайлю

Настоящая полезная модель относится к информационным технологиям и может быть использована при тактильном приеме и передаче информации по принципу рельефно-точечного шрифта Брайля.
Уровень техники
В настоящее время известно использование дисплеев Брайля для ввода и вывода данных, предназначенных для людей с нарушениями зрения. Дисплеи Брайля представляют собой электромеханические устройства, формирующие на ровной горизонтальной поверхности рельефно-точечные элементы шрифта Брайля в одну строку, которые могут считываться осязательными рецепторами кончиков пальцев рук. Такие устройства выполняют в виде пишущих машинок, имеющих программное управление, ручные манипуляторы и исполнительные механизмы, подключаемые в качестве дополнительного устройства к компьютеру с помощью USB или Bluetooth интерфейса.
Однако такие устройства не позволяют во время получения информации производить руками какие-либо действия. Это особенно критично при игре на музыкальных инструментах и одновременном чтении нот. Все существующие изобретения направлены на минимизацию габаритов и увеличение количества символов в строке. Существующие решения позволяют считывать с дисплея информацию только рецепторами кончиков пальцев рук, таким образом, возникает необходимость постоянного перемещение пальцев относительно символов на дисплее.
Известно устройство ячейки тактильного дисплея, раскрытое в  патенте РФ №2101771 (опубл. 10.01.1998). В соответствии с известным изобретением предложен вариант с множеством подвижных приводов. Каждый из приводов включает элемент магнитной памяти (ЭМП), образованный стержневым сердечником, выполненным из среднекоэрцитивного магнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), на котором установлены управляющие обмотки для создания и разрушения магнитной памяти стержневого сердечника. При подаче импульсов тока в управляющие обмотки обеспечивается смена Брайль-символа и неограниченно долгое его сохранение такой ячейкой при отключении электропитания тактильного дисплея, а также исключается чрезмерный перегрев устройства.
Однако известная ячейка является дорогостоящей и довольно сложной в изготовлении, поскольку элемент привода содержит сложные и малогабаритные механизмы электромагнитных материалов. Помимо этого, при реализации предлагаемой полезной модели, главной особенностью которой является различимое воздействие точек символа на тыльную сторону ладони руки, описанное изобретение не может обеспечить достаточного давления точек символа на поверхность кожи.
Известно устройство отображения точек шрифта Брайля, раскрытое в  патенте РФ №2355017 (опубл. 10.05.2009). В соответствии с известным изобретением отображение точек шрифта Брайля достигается за счет установки стержня распознавания в приемное отверстие с возможностью перемещения вверх и вниз, установки головки, имеющей множество электронных штырьков на направляющей оси ниже приемного отверстия и выборочного выдвижения стержней.
Однако описанное решение является технически дорогостоящим и довольно сложным в изготовлении, и не позволяет создать более компактное устройство, что критично при разработке устройства, располагающегося на руке человека.
Известно устройство и способ передачи информации посредством шрифта Брайля, раскрытые в патенте РФ №2653234 (опубл. 10.05.2009). В соответствии с известным изобретением, отображение точек шрифта Брайля достигается за счет использования ячеек, которые в режиме приема информации формируют рельефно-точечные символы шрифта Брайля для чтения. Указанные ячейки устройства содержат шесть или восемь полостей в форме прямоугольных параллелепипедов, в которых размещены приводы вращения, стержни с наружной резьбой, закрепленные на указанных приводах, и пальцы с сечением в виде прямоугольных параллелепипедов, содержащие выпуклость, формирующую рельеф, определяемый как точка в шрифте Брайля. А также гнездо, имеющее внутреннюю резьбу, в которое входят указанные стержни с наружной резьбой.
Однако известное устройство разработано для реализации дисплеев Брайля с выводом строки текста и ввиду особенности механического привода точек (резьба с малым шагом) не позволяет выводить символы последовательно с большой частотой.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство передачи информации посредством шрифта Брайля, раскрытое в патенте РФ №2651444 (опубл. 19.04.2018). В соответствии с известным изобретением, устройство представлено в форме перчатки, в которой для приема данных используется осязательный способ.
Однако в данном устройстве расположение элементов вибрации расположено таким образом, что не обеспечивается точное восприятие сигналов во время игры на музыкальных инструментах. Испытания с применением вибромоторов показали, что восприятие вибрации от двух точек, расположенных рядом, воспринимается «размыто» и на понимание ключа уходит большее количество времени.
В ходе анализа научно-технической и патентной литературы не было выявлено аналогов, охарактеризованных той же совокупностью существенных признаков, какими обладает предлагаемая полезная модель. Следовательно, можно предположить, что заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «Новизна».
Главным преимуществом заявляемого устройства является появление новой методики обучения игре на фортепиано особенных детей, которая будет иметь лидирующее положение по сравнению с существующими на данный момент методиками, так как у нее будет значительное преимущество - минимальное время на ее освоение и применение.
Применение данного устройства решает проблему отсутствия умения у людей с проблемами зрения играть сразу двумя руками и одновременного чтения с листа (устройство замещает чтение нот с листа).
Раскрытие сущности полезной модели
Технической задачей настоящей полезной модели является создание простого в использовании и недорогого в изготовлении устройства, доступного для людей с нарушениями зрения, позволяющего осуществлять прием информации посредством рельефно-точечного шрифта Брайля.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в создании устройства в форме параллелепипеда, располагаемого на тыльной стороне ладони руки и содержащего компактные ячейки, формирующие символы шрифта Брайля.
Полезная модель раскрывает сборку, состоящую  из трех блоков, соединенных между собой шарнирным соединением. В каждом корпусе организованы ячейки в форме прямоугольных параллелепипедов, в которых размещены электромагнитные привода и выдвижные стержни. В отличие от прототипов, устройство крепится на руке и передает информацию последовательно.
Дополнительные преимущества и признаки настоящей полезной модели могут быть представлены в следующих частных вариантах осуществления:
В частности, с целью установки корпуса на руку любой формы между корпусами в соответствующие направляющие установлены возвратные пружины. Таким образом, обеспечивается беспрерывное и точное восприятие человеком точек шрифта Брайля, в независимости от формы руки и ее положения в пространстве, вследствие равномерного прижимания плоскости каждого корпуса к поверхности кожи.
В частности, универсальность, позволяющая применять два способа передачи состояния точки шрифта Брайля: стержневой и вращательный.
В частности, по бокам центрального блока расположены крепежные узлы для быстрой фиксации устройства на руке.
В частности, в середине каждого блока выполнена полость для расположения жил электрических проводов.
В частности, блоки, содержащие исполнительные механизмы, выполнены разборными и состоят из двух частей, соединенных встроенными пластиковыми защелками.
В частности, основное устройство содержит дополнительный блок управления для анализа и преобразования данных, а также передачи сигналов, соединенный проводами с основным блоком и устанавливаемый отдельно от руки.
В одном из вариантов основное устройство содержит дополнительный блок управления для передачи сигналов, соединенный проводами с основным блоком и закрепляющийся также на руке в малоподвижной ее части.
В частности, разработанная модель позволяет выполнять обмен данных  с персональным компьютером посредством Bluetooth или беспроводным модулем радиосвязи.
Настоящая полезная модель может быть реализована с применением известных материалов, технологических процессов и оборудования. Следовательно, можно предположить, что заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».
Подробное описание полезной модели
В соответствии с чертежом, представленным на Фиг. 1, взаимное крепление корпусов 1-3 модуля формирования символов осуществляется с помощью штифтов с самофиксацией у основания модели. Между направляющими 2 устанавливаются пружины с такой жесткостью, которая позволит обеспечить плотное прилегание оснований каждого из корпусов к тыльной стороне ладони.
Средняя часть модуля, изображенная на Фиг. 2, содержит плоскость крепления ремня фиксации 3, который представляет собой нейлоновую ленту - липучку. Внутри каждой ячейки размещены механические упоры 1, представляющие собой прямоугольный параллелепипед сплошного заполнения, который служит в качестве ограничителя при установке электромагнитного модуля. Стенки корпуса служат направляющими, а соединения выводов электромагнитного модуля с сигнальными проводами, устанавливаются в соответствующие ячейки 2 (Фиг.4), при этом провода между корпусами прокладываются по специальным каналам 1.
Блок управления и обработки сигналов, представленный на фиг. 6, является универсальным с точки зрения применяемого механизма воздействия на поверхность кожи (электромагнит, электромикродвигатель), таким образом, позволяя применять с блоком управления разные модули формирования символов. На главном экране отображается минимум необходимой информации: номер воспроизводимого документа, скорость воспроизведения, режим работы, статус блоков.
Электромагнитные модули (показан на фиг. 5) представляют собой соленоиды, установленные в каркас квадратного сечения, внутри которых расположен шток. На шток установлена возвратная пружина таким образом, что все штоки модулей в исходном состоянии находятся внутри корпусов. При подаче импульса на катушку соленоида шток, преодолевая усилие пружины выходит за пределы корпуса и поверхностью с круглым сечением опирается на поверхность кожи, таким образом обеспечивается механическое воздействие, воспринимаемой человеком как точка.
В качестве альтернативного варианта, вместо электромагнитных модулей, в блоки формирования символов могут устанавливаться микроэлектродвигателе, габаритные размеры которых соответствуют электромагнитным модулям. При применении электромоторов вращающийся вал постоянно находится выше плоскости основания и имеет постоянный контакт с поверхностью кожи. Воздействие, при формировании символов обеспечивается за счет вращения вала мотора.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена проекция сбоку на модуль формирования символов, отображающая следующие элементы: корпуса ячеек (1), (2), (3) и направляющие возвратной пружины (2), которая на виде не отображена.
На фиг. 2 представлен разрез А-А по основанию модуля, отображающая упоры электромагнитного механизма (1), отверстия для шарнирного соединения ячеек (2), площадка (3) крепления к ремню фиксации устройства на руке.
На фиг. 3 представлен вид сверху без крышки модуля.
На фиг. 4 представлен поперечный разрез по плоскости Б-Б, отображающий канал (1) для прокладки токоведущего провода, полость (2) для прокладки проводов и коммутационных соединений, внутренняя полость ячейки (3), упоры (4) электромагнитных механизмов, площадка (5) крепления к ремню фиксации устройства на руке и отверстие для стержней электромагнитных устройств.
На фиг. 5 представлен эскиз электромагнитного механизма, представляющий собой стержень, находящийся в середине и обмотку, расположенную между квадратными ограничивающими упорами.
На фиг. 6 представлен общий вид устройства. В состав устройства входит блок управления (1), блок формирования символа (9-10) а также способ установки модуля формирования символа на кисти руки (7). На блоке управления расположены: информационный дисплей (2), индикатор режима работы (8), кнопки управления (5). На боковой части корпуса расположены: разъем обмена данными и зарядки встроенного аккумулятора (6), кнопка выбора режима работы (4), кнопка включения-выключения питания (3).