专利摘要

本实用新型为虚拟再现式盲文指套，包括指套部分和手环部分，指套部分包括能套在使用者手指上的指套状外壳，指套状外壳内部空间分成前后两部分，前部分用于容纳运动传感器和压力传感器，后部分用于容纳手指和盲文显示装置；盲文显示装置位于手指指腹位置下方，与使用者手指接触；所述手环部分包括手环本体和嵌在手环本体内的控制芯片、无线接收模块、电池、AD转换模块、语音模块；AD转换模块输入端与压力传感器相连；同时控制芯片还与运动传感器、压力传感器、盲文显示装置、语音模块、AD转换模块电气连接，控制芯片通过无线接收模块获取外部文本信息。本实用新型可令使用者摸着平面逐个阅读每个盲文，即虚拟再现了一本盲文书供盲人摸读。

权利要求

1.一种虚拟再现式盲文指套，其特征是：包括指套部分和手环部分，指套部分包括能套在使用者手指上的指套状外壳，指套状外壳内部空间分成前后两部分，前部分用于容纳运动传感器(7)和压力传感器(6)，后部分用于容纳手指和盲文显示装置；盲文显示装置位于手指指腹位置下方，与使用者手指接触；

所述手环部分包括手环本体和嵌在手环本体内的控制芯片、无线接收模块、电池、AD转换模块、语音模块；AD转换模块(13)输入端通过导线(8)与压力传感器(6)相连，输出端通过导线与控制芯片(11)相连；同时控制芯片还与运动传感器(7)、压力传感器(6)、盲文显示装置(5)、语音模块(10)电气连接，控制芯片通过无线接收模块获取外部文本信息。

2.根据权利要求1所述的盲文指套，其特征在于，所述无线接收模块为蓝牙接收模块(12)，控制芯片通过蓝牙接收模块接收通过手机上蓝牙发送的文本信息。

3.根据权利要求1所述的盲文指套，其特征在于，在指套状外壳的后部分空间中，设有包裹固定手指的松紧带，松紧带跨越的空间位置的下方封装盲文显示装置(5)，在盲文显示装置前后的空间内底壁面上设置有海绵；所述盲文显示装置的大小允许手指腹触摸到所显示的盲文。

4.根据权利要求1所述的盲文指套，其特征在于，所述盲文显示装置(5)由六个电磁驱动单元依盲文点阵即3*2阵列排布构成；每个电磁驱动单元由一个螺线管(20)、一根触点轴(16)和一根弹簧(19)构成，触点轴和弹簧位于螺线管内，螺线管通电，则触点轴受向上的合力作用升起至上限位置，螺线管断电，则触点轴回落至下限位置。

5.根据权利要求4所述的盲文指套，其特征在于：触点轴(16)分为上下两段，触点轴(16)上段的直径比触点轴(16)下段的直径小，螺线管的内壁也分为上下两段，螺线管上段内壁的直径比下段内壁的直径小，螺线管内壁与触点轴(16)贴合；触点轴(16)的顶端为直径大于螺线管相应内径的同轴圆片形状，在螺线管的底端设置圆片形状挡片，圆片形状挡片覆盖住螺线管底端，在圆片状挡片和触点轴底端之间设置连接二者的弹簧；触点轴(16)下段的上端面抵住螺线管(20)下段内壁构成空间的顶面限制触点轴(16)直线运动的上限位，触点轴(16)顶端的圆片状形状抵住螺线管(20)顶端限制触点轴(16)直线运动的下限位。

6.根据权利要求4所述的盲文指套，其特征在于：所述的触点轴(16)为可磁化材料制成。

7.根据权利要求5所述的盲文指套，其特征在于：所述螺线管(20)由塑料管(18)与缠绕在塑料管上的铜线(17)组成，铜线绕制的长度要短于触点轴(16)的长度；塑料管内壁分为上下两段，塑料管上段内壁的直径比下段内壁的直径小；塑料管上段内壁与触点轴(16)上段贴合，下段内壁与触点轴(16)下段贴合。

8.根据权利要求1所述的盲文指套，其特征在于：指套状外壳外底部有三块光滑塑料垫(4)，前端一块呈狭长的方形，后端两块呈椭圆形且左右轴对称分布。

9.根据权利要求8所述的盲文指套，其特征在于：方形的光滑塑料垫内水平嵌入一个压力传感器的探头。

10.根据权利要求1所述的盲文指套，其特征在于：AD转换模块(13)、控制芯片(11)、无线接收模块、语音模块(10)、电池(15)被整体封装于立方状外壳(14)中，一并裹入手环本体(9)上的凹槽内。

说明书

技术领域

本实用新型涉及盲文阅读领域，具体为一种可控制6个升降点阵模拟盲文，并播报对应语义的虚拟再现式盲文指套。

背景技术

根据世界卫生组织的数据，2010年中国盲人数量824.8万，低视力人群数量为6727.4万。截至2019年，有资料表明中国至少有1731万盲人。另有英国《柳叶刀·全球卫生》新刊载的一篇研究报告预计，如果不加强对眼疾的治疗，全球盲人数量到2050年将增至1.15亿，比现有的3600万多2.2倍。据美国盲人基金会估计，少于10％的盲人能理解盲文，且该领域长期缺乏盲文教师。解决盲人的盲文学习难问题，为盲人的文化教育做铺垫，势在必行。

如今市面上针对盲人的翻译器层出不穷，有的为通过摄像头获取正常文字，转成语音；有的为通过摄像头获取正常文字，转成盲文供使用者触摸。这些在一定程度上对盲人获取文化知识都起到了积极的作用。但存在的不足在于不能将转成的语音与盲文结合在一起，盲人不可通过上述的翻译器学习盲文。

据统计，全世界每年出版的100多万图书中，以视障者无障碍形式提供的盲文书、音频、标准电子书等，不到5％，严重影响了视障者对知识的获取。盲文书由于制作复杂、费用高、阅读速度慢、不易携带等原因，使得盲文图书资源并不丰富。

对于盲人，由于文化知识传播的迫切性以及公共场合提示性盲文使用的必要性，掌握盲文仍显得十分必要。研发一种辅助盲人学习盲文的仪器，对盲人有着重要意义。针对盲文教材出版成本高的问题，研发一种能代替盲文教材的盲文显示仪器也有着很大的价值。

实用新型内容

本实用新型的目的：针对盲人学习盲文的必要性、盲文教师的短缺以及现存盲文翻译器不具备盲文学习功能的不足。设计一种简便智能的“虚拟再现式”盲文指套，它能在使用者穿戴指套的手指已接触平面且平移的情况下，控制盲文显示装置显示盲文点阵，并发出对应语义的读音，从触觉与听觉两方面让使用者学习盲文。

为解决上述问题本实用新型采用的技术方案是：

一种“虚拟再现式”盲文指套，其特征是：包括指套部分和手环部分，指套部分包括能套在使用者手指上的指套状外壳，指套状外壳内部空间分成前后两部分，前部分用于容纳运动传感器(7)和压力传感器(6)，后部分用于容纳手指和盲文显示装置；盲文显示装置位于手指指腹位置下方，与使用者手指接触；

所述手环部分包括手环本体和嵌在手环本体内的控制芯片、无线接收模块、电池、AD 转换模块、语音模块；AD转换模块(13)输入端通过导线(8)与压力传感器(6)相连，输出端通过导线与控制芯片(11)相连；同时控制芯片还与运动传感器(7)、压力传感器(6)、盲文显示装置(5)、语音模块(10)电气连接，控制芯片通过无线接收模块获取外部文本信息。

所述无线接收模块为蓝牙接收模块(12)，控制芯片通过蓝牙接收模块接收通过手机上蓝牙发送的文本信息。

在指套状外壳的后部分空间中，设有包裹固定手指的松紧带，松紧带跨越的空间位置的下方封装盲文显示装置(5)，在盲文显示装置前后的空间内底壁面上设置有海绵；所述盲文显示装置的大小允许手指腹触摸到所显示的盲文。

所述盲文显示装置(5)由六个电磁驱动单元依盲文点阵即3*2阵列排布构成；每个电磁驱动单元由一个螺线管(20)、一根触点轴(16)和一根弹簧(19)构成，触点轴和弹簧位于螺线管内，螺线管通电，则触点轴受向上的合力作用升起至上限位置，螺线管断电，则触点轴回落至下限位置。

触点轴(16)分为上下两段，触点轴(16)上段的直径比触点轴(16)下段的直径小，螺线管的内壁也分为上下两段，螺线管上段内壁的直径比下段内壁的直径小，螺线管内壁与触点轴(16)贴合；触点轴(16)的顶端为直径大于螺线管相应内径的同轴圆片形状，在螺线管的底端设置圆片形状挡片，圆片形状挡片覆盖住螺线管底端，在圆片状挡片和触点轴底端之间设置连接二者的弹簧；触点轴(16)下段的上端面抵住螺线管(20)下段内壁构成空间的顶面限制触点轴(16)直线运动的上限位，触点轴(16)顶端的圆片状形状抵住螺线管(20)顶端限制触点轴(16)直线运动的下限位。

所述的触点轴(16)为由能在螺线管的磁力作用下被弹起的可磁化材料制成，触点轴受到螺线管向上的磁力大于自身重力及弹簧向下的拉力。

所述螺线管(20)由塑料管(18)与缠绕在塑料管上的铜线(17)组成，铜线绕制的长度要短于触点轴(16)的长度；塑料管内壁分为上下两段，塑料管上段内壁的直径比下段内壁的直径小；塑料管上段内壁与触点轴(16)上段贴合，下段内壁与触点轴(16)下段贴合。

指套状外壳外底部有三块光滑塑料垫(4)，前端一块呈狭长的方形，后端两块呈椭圆形且左右轴对称分布。

方形的光滑塑料垫内水平嵌入一个压力传感器的探头，该探头与指套外壳内的压力传感器主体电路电气连接。

AD转换模块(13)、控制芯片(11)、无线接收模块、语音模块(10)、电池(15)被整体封装于立方状外壳(14)中，一并裹入手环本体(9)上的凹槽内。

本实用新型的优点为：能将文本同时转换成盲文和对应的语音，结合视觉和触觉实现学习盲文的根本目的。由于本实用新型在使用者手指接触到平面且平移的情况下显示盲文，每平移一段固定距离，本实用新型就刷新显示一个盲文。因此盲人能自主掌控读盲文的速度和节奏，使得盲文学习和体验更加人性化、更加舒适。本实用新型可令使用者摸着平面逐个阅读每个盲文，其与盲人触摸盲文书的阅读方式相似，即虚拟再现了一本盲文书供盲人摸读，真实地保留了盲人在盲文书上的阅读方式。总的来说，本“虚拟再现式”盲文指套，智能便捷，极具盲文体验和学习的价值，同时由于能接收外部智能设备的输入文本，在一定程度上可代替盲文书籍的使用，解决盲文书籍稀少与高成本的问题。

附图说明

图1为本实用新型“虚拟再现式”盲文指套的指套部分结构示意图。

图2为本实用新型“虚拟再现式”盲文指套的手环部分结构示意图。

图3(a)为电磁驱动单元整体的结构示意图。

图3(b)为螺线管中的塑料管(18)纵切剖视结构示意图。

图3(c)为触点轴(16)的纵切剖视结构示意图。

图4为三极管开关电路与控制芯片、电磁驱动单元连接的示意图。

图5为本实用新型“虚拟再现式”盲文指套功能实现流程图。

图6为盲文点阵示意图。

图中，1-指套状外壳，2-松紧带，3-海绵，4-塑料垫，5-盲文显示装置，6-压力传感器， 7-运动传感器，8-导线，9-手环本体，10-语音模块，11-控制芯片，12-蓝牙接收模块，13-AD 转换模快，14-立方状外壳，15-电池，16-触点轴，17-铜线，18-塑料管，19-弹簧,20-螺线管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

本实用新型“虚拟再现式”盲文指套包括指套部分和手环部分，由姿态感知模块、控制模块、操作模块三大模块组成。姿态感知模块包括运动传感器(7)、压力传感器(6)、AD转换模块(13)；控制模块包括控制芯片(11)和蓝牙接收模块(12)；操作模块包括盲文显示装置(5)和语音模块(10)。运动传感器(7)、压力传感器(6)与盲文显示装置(5)封装于指套部分里。控制模块则封装在立方状外壳(14)中且一并裹入手环本体(9)上设有的凹槽中，AD转换模块、语音模块、电池(15)也嵌在手环本体上。压力传感器(6)通过导线(8)连接于AD转换模块(13)。运动传感器(7)、AD转换模块(13)、盲文显示装置 (5)、蓝牙接收模块(12)、语音模块(10)通过相应导线与控制芯片(11)相连。

所述控制芯片可为单片机，可采用51系列控制芯片、MSP430系列控制芯片、STC89系列控制芯片、STM32系列控制芯片等，

所述运动传感器可采用MPU6050模块、MPU9050模块、GYS953AHRS九轴传感器、LSM6DS3模块或BMA250E加速度传感器等，

所述压力传感器可采用FSR402压力传感器、IMS-C20压力传感器、RFP602压力传感器器、D2027压力传感器或RXD1016压力传感器等，

所述AD转换模块用于将压力传感器的电信号转成数字信号，送于控制芯片，可采用 PCF8591模块、ADS1115模块、ADC0809模块、AD7705模块、AD9953模块等，

所述蓝牙接收模块可采用PW-01蓝牙模块、JDY-19蓝牙模块、HC-05蓝牙模块、BT08B 蓝牙模块、JDY-33蓝牙模块。

所述语音模块可采用XFS5152模块、XF-S4240模块，所述电池可采用5V锂电池组。

压力传感器和运动传感器，能感知使用者手指是否接触平面和是否平移；压力传感器、运动传感器能感知到使用者手指已接触平面且平移的情况，向控制芯片传送对应信息。压力传感器传送的电信号经AD转换模块转成数字信号再送给控制芯片。运动传感器传送给控制芯片的是手指平移的加速度信息。

控制芯片在同时接收到压力传感器与运动传感器的反馈信息时，此时指套部分已经感知使用者手指接触平面且正在平移运动，控制芯片会发送文本至语音模块发出文本语音，同时通过控制芯片外部的三极管开关电路(如图4所示，控制芯片向三极管输出高电平时，螺线管所在回路导通，螺线管通电，触点轴向上弹起；控制芯片向三极管输出低电平时则相反) 进而控制盲文显示装置(5)里的六根触点轴(16)升降构成3*2点阵以模拟盲文，使用者手指通过触觉感受出该盲文形式，与语音模块发出对应语义的语音相对应，从而实现结合触觉和听觉的盲文学习的功能。

本实用新型的进一步特征在于控制芯片通过蓝牙接收模块接收手机上现有通用的蓝牙调试助手APP发送的文本。发送的文本为英文文本、阿拉伯数字文本，并依据布莱尔盲文体系(其规定了文本与盲文的对应关系，例如一个英文单词就对应一方盲文)将接收到的文本转换成对应该文本的控制信号(6位的二进制数对应的高低电平)，控制盲文显示装置的六个触点轴升降组成特定凸点点阵来模拟文本对应的盲文，配合语音模块的播报(如果文本是多个字母组合，如apple，使用者感受到的是apple，语音模块相应地读出的是apple整个单词的读音，而不是a-p-p-l-e)，实现帮助使用者“教学并举”学习盲文的目的。

运动传感器向控制芯片反馈的是手指平移的加速度信息，控制芯片通过对加速度进行二次积分得到手指平移的距离，手指每平移一段固定距离，控制芯片就控制盲文显示装置(5) 刷新显示一个盲文。若手指不移动，盲文显示装置(5)不会刷新显示盲文，因此盲人能自主掌控读盲文的速度和节奏。

本实用新型的进一步特征在于，盲文显示装置(5)由六个电磁驱动单元依盲文点阵即 3*2阵列排布构成。所述盲文显示装置足够小，允许手指腹触摸到六个电磁驱动单元。每个电磁驱动单元由一个螺线管(20)、一根触点轴(16)和一根弹簧(19)构成。触点轴(16)穿过螺线管(20)。所述螺线管(20)由塑料管(18)与缠绕在塑料管外表面的铜线(17) 组成，铜线绕制的长度要短于触点轴(16)的长度。塑料管(18)内部空腔用于放置触点轴，塑料管内壁分为上下两段，塑料管上段内壁的直径比下段内壁的直径小。塑料管上段内壁与触点轴(16)上段贴合，塑料管下段内壁与触点轴(16)下段贴合。所述弹簧安装在螺线管的塑料管内，在触点轴(16)的顶端为直径大于螺线管相应内径的同轴圆片形状，在塑料管的底端设置圆片形状挡片，圆片形状挡片同轴覆盖住塑料管底端，在圆片状挡片和触点轴底端之间设置连接二者的弹簧，弹簧和触点轴均位于塑料管内，塑料管内下端沿高度方向上预留安装弹簧(19)的距离。触点轴(16)下段的上端面抵住螺线管(20)下段内壁构成空间的顶面限制触点轴(16)直线运动的上限位，触点轴(16)顶端的圆片状部分抵住螺线管(20) 顶端限制触点轴(16)直线运动的下限位。塑料管的直径为2-5mm左右。

盲文显示装置受控于控制芯片，控制芯片输出六个不同的高低电平时，盲文显示装置的六个电磁驱动单元的触点轴升降不一，模拟构成盲文的六个点阵。给螺线管(20)上的铜线通以直流电，螺线管(20)内部产生轴向的磁场，将触点轴(16)磁化。螺线管(20)等效为磁体，螺线管(20)的上下两端等效为磁体的两极，触点轴(16)等效为磁极方向与螺线管(20)一致的磁体，该两极对触点轴(16)存在磁场力。当触点轴(16)处于上限位时，受到螺线管(20)向上的磁场力与向下的触点轴(16)重力、弹簧(19)拉力、塑料管(18) 下段内壁构成空间的顶面的压力，合力为零。当给铜线(17)通电时，触点轴收到螺线管向上的磁场力大于触点轴的重力及弹力，使得触点轴(16)由下限位向上限位位置运动，触点轴(16)为升起状态，拉伸弹簧，直至停留在上限位位置。当给铜线(17)断电时，向上的磁场力消失，弹簧向下的拉力使触点轴(16)向下运动，直至停留在下限位的位置，触点轴 (16)为下降状态。下限位置为触点轴顶端的圆片形状恰好卡在螺线管的上端面上，此时触点轴受到弹簧向下的拉力。触点轴在上升或下降过程中始终受到弹簧向下的拉力作用。

本实用新型“虚拟再现式”盲文指套的工作原理及过程是：

控制芯片(11)通过蓝牙接收模块接收在手机蓝牙调试助手APP编辑发送的英文文本。控制芯片根据文本生成两部分信息数据，一部分是英文文本的原始文本，用于传输给语音模块；另一部分是对盲文显示装置的控制信号(一系列一一对应于英文文本中每个单词的6位二进制数，最终输出的为对应的6位二进制数的高低电平)。接着盲人使用者戴指套的手指接触诸如桌面等平面，压力传感器(6)受压将手指接触水平面的电信号经AD转换模块(13) 转成数字信号回传至控制芯片(11)，控制芯片(11)进入向盲文显示装置(5)与语音模块输出信号的准备状态。盲人使用者戴指套的手指紧贴平面由左到右直线运动，触发运动传感器(7)将手指移动的加速度信息回传至控制芯片(11)，控制芯片通过对加速度信号进行二次积分得出手指移动的距离(可以参考以下：

[1]冯伟,王文峰.基于MPU6050三轴加速度传感器的电梯轿厢制停距离检测仪的设计[J].中国电梯,2019,30(05):37-39. http://www.voidcn.com/article/p-snqltqhq-bgo.html) ，每移动一段固定距离，控制芯片(11)就会按顺序输出控制信号至盲文显示装置(5)，令盲文显示装置(5)的六个触点轴(16)中的某几个升起构成3*2点阵以模拟盲文。盲文显示装置(5)显示盲文的同时，控制芯片(11)会按顺序输出上述英文原始文本至语音模块 (1)，语音模块将文本转成语音输出。以上的盲文显示装置(5)显示的盲文和语音模块的语音，能在触觉和听觉上实现让使用者学习盲文的功能。

本实用新型中控制芯片只有同时接收到压力传感器与运动传感器的反馈信息之后，才会控制着上述的两部分信息的输出，即原始的英文本被传送至语音模块发出文本语音，控制信号被传送至盲文显示装置使得电磁驱动单元的触点轴升或降从而模拟构成盲文。控制芯片会按照英文文本中单词的顺序控制盲文显示装置逐个显示对应英文单词的盲文，并控制语音模块逐个发出对应的单词语音。盲文显示装置在显示前后两个盲文的时间间隙中，盲文显示装置升起的触点轴会下降，六个触点轴均处于下降状态。

本实用新型未述及之处适用于现有技术，所涉及的控制芯片获取压力传感器及运动传感器的反馈信息的过程均可通过现有技术实现。

虚拟再现式盲文指套专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。