一种视触觉融合感知的心理学实验仪器的制作方法

1.本发明涉及一种心理学实验仪器，尤其是涉及一种视触觉融合感知的心理学实验仪器。


背景技术：

2.人是通过人的感知器官进行外部感知的。诸如皮肤、鼻子、耳朵眼睛等，上述感官对外部的感知与感受经过大脑的加工处理就变成了人的感觉，而研究与此相关的多模态感知认知隶属于知觉和认知心理学范畴。认知心理学是使用数据信息得出观点并且应用心理学原理来研究各种心理现象的科学。认知心理学不光是浅显的研究外部刺激与生物反应之间的关系，更重要的是研究心理和认知的过程间的内在联系。科学的认知心理学最根本的目的是找到合理的认知模型，来诠释人的心理内部的工作方式和心理的运行机制。而研究人心理活动就要分析和了解各个表征现象，没有一定的数据和理论基础就没办法完成这项工作。因此需要一定的科学试验和科学实验来得出结论并且验证结论。
3.心理学实验是心理学研究的基础，也是推动心理学理论研究与发展的根本动力。因此开展科学的心理学实验是验证心理学基础理论所必需的一项重要工作。为此科学实验的进行需要高标准的要求，要求实验过程应具有排除间接影响、排除主观意识、合理化指导等严格的标准。
4.进行心理学理论的研究，都离不开实验设备与仪器。由于科学技术的发展以及计算机时代的到来，心理学实验装置也由传统简单的机械装置实验设备逐渐转变成为现代化的计算机科学实验设备。心理学实验研究中的视觉研究，其主要研究内容包括明暗的适应、颜色的知觉、空间的知觉、闪光融合频率以及其他视觉现象的研究。触觉作为人体最常见感官之一，其研究不仅仅包括本体对触觉刺激的感知、触觉的反馈，还包括本体通过触觉双向通道获取外界信息的一切方式。而触觉与视觉之间本来就是相互依托相辅相成，二者结合就能够产生更加丰富的感知效果。所以针对视觉与触觉融合的心理学研究方向催生出了视觉与触觉融合的点阵刺激装置。应用于心理学知觉和认知实验的触点装置具有很高的测试要求，位点的振动频率、振动强度和振动持续时间都要求可以进行单独调控。传统应用压电陶瓷制作的触点虽然可以满足功能上的要求，但由于材料昂贵且不易获得等因素并不完全适用于心理学实验的设计要求，而电磁式触点点阵具有响应速度快、性能良好、价格低廉等特性，具有深度开发价值，并且性能符合心理学触觉知觉和认知测试的需要。


技术实现要素：

5.为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种视触觉融合感知的心理学实验仪器。此仪器按心理学认知实验规则设计，可测验视觉的颜色辨识、方位辨识、明暗辨识和闪烁频率辨识以及触觉的点位辨识、频率辨识、空间辨识；仪器具备小面积高密度易携带的特性，涉及多个外围电路和控制程序，精密的控制刺激点以任意形态的工作方式，真正做到了一机多用，有助于视觉和触觉感知和认知心理学研究的开展。
6.本发明包括壳体、视觉点阵刺激模块、触觉点阵刺激模块以及下位机控制模块；壳体由led灯盖板、前侧挡板、后侧挡板、左侧挡板、右侧挡板和底板构成；视觉点阵刺激模块由led灯盖板、led灯板和视觉点阵驱动电路板构成；触觉点阵刺激模块由触点单元上盖板、触点单元、触点单元下底板和触觉点阵驱动电路板构成；主控板、电池和底板构成下位机控制模块。
7.所述壳体包括位于led灯盖板的led灯孔、左侧挡板卡槽、右侧挡板卡槽、led灯板绝缘槽，位于前侧挡板的左侧挡板安装孔、右侧挡板安装孔、触摸口、usb连接口、led灯板支撑柱、视觉点阵驱动电路板限位柱、触点单元上盖板限位柱、触点单元下底板限位柱、触觉点阵驱动电路板限位柱，位于后侧挡板的后板左侧挡板安装孔、后板右侧挡板安装孔、电池充电口、后板led灯板支撑柱、后板视觉点阵驱动电路板限位柱、后板触点单元上盖板限位柱、后板触点单元下底板限位柱、后板触觉点阵驱动电路板限位柱，位于左侧挡板的led灯盖板固定柱、前侧挡板安装孔、后侧挡板安装孔、视觉点阵驱动电路板卡槽、触点单元上盖板卡槽、触点单元下底板卡槽、触觉点阵驱动电路板卡槽、电池充电接口限位柱、底板安装孔、底板固定柱，位于右侧挡板的右板led灯盖板固定柱、右板前侧挡板安装孔、右板后侧挡板安装孔、右板视觉点阵驱动电路板卡槽、右板触点单元上盖板卡槽、右板触点单元下底板卡槽、右板触觉点阵驱动电路板卡槽、开关口、右板底板安装孔、右板底板固定柱和位于底板的主控板安装柱、电池限位柱、底板左侧挡板卡槽、左侧挡板安装孔、底板右侧挡板卡槽、右侧挡板安装孔。
8.左侧挡板和右侧挡板分别通过底板固定柱及右板底板固定柱与底板相对应位置的底板左侧挡板卡槽及底板右侧挡板卡槽间隙配合；左侧挡板通过底板安装孔与底板的左侧挡板安装孔采用螺钉连接，使得左侧挡板固定在底板上；右侧挡板通过右板底板安装与底板的右侧挡板安装孔采用螺钉连接，使得右侧挡板固定在底板上；led灯盖板的左侧挡板卡槽与右侧挡板卡槽分别与左侧挡板的led灯盖板固定柱和右侧挡板的右板led灯盖板固定柱过渡配合。前侧挡板的左侧挡板安装孔与右侧挡板安装孔分别同左侧挡板的前侧挡板安装孔和右侧挡板的右板前侧挡板安装孔相互对应并采用螺钉连接；后侧挡板的后板左侧挡板安装孔与后板右侧挡板安装孔分别同左侧挡板的后侧挡板安装孔和右侧挡板的右板后侧挡板安装孔相互对应并采用螺钉连接；前侧挡板和后侧挡板与左侧挡板和右侧挡板固定的同时，夹紧led灯盖板和底板。
9.所述视觉点阵刺激模块由led灯盖板、led灯板和视觉点阵驱动电路板构成；led灯板包括led灯、led灯板排针；视觉点阵驱动电路板包括led灯板引脚插座、连接主控板排线插座。
10.led灯内嵌于led灯盖板的led灯孔内；led灯板排针上部置于led灯盖板的led灯板绝缘槽内，下部与视觉点阵驱动电路板的led灯板引脚插座连接；led灯板放置在前侧挡板的led灯板支撑柱和后侧挡板的后板led灯板支撑柱上；视觉点阵驱动电路板内嵌于左侧挡板的视觉点阵驱动电路板卡槽和右侧挡板的右板视觉点阵驱动电路板卡槽内，并被前侧挡板的视觉点阵驱动电路板限位柱和后侧挡板的后板视觉点阵驱动电路板限位柱夹紧。
11.所述触觉点阵刺激模块由触点单元上盖板、触点单元、触点单元下底板和触觉点阵驱动电路板构成；触点单元上盖板包括触摸平面、触点孔、触点单元限位槽、排线槽；触点单元包括触点、触点单元上端面、定位凹槽、触点单元下端面；触点单元下底板包括下底板
触点单元限位槽、触点单元限位柱、触点单元引线槽、下底板排线槽；触觉点阵驱动电路板包括触觉单元引线插座、连接主控板排线引脚。
12.触点单元的触点在凸起状态能够穿过触点单元上盖板的触点孔被被试者触摸，在常态下位于触点单元上盖板的触摸平面之下；触点单元上端面与触点单元上盖板的触点单元限位槽直接接触，触点单元下端面与触点单元下底板的下底板触点单元限位槽直接接触，起限位作用；触点单元的定位凹槽与触点单元下底板的触点单元限位柱过渡配合，起定位限位作用；触点单元的引线穿过触点单元下底板的触点单元引线槽与触觉点阵驱动电路板的触觉单元引线插座连接；触点单元上盖板内嵌于左侧挡板的触点单元上盖板卡槽和右侧挡板的右板触点单元上盖板卡槽内，并被前侧挡板的触点单元上盖板限位柱和后侧挡板的后板触点单元上盖板限位柱夹紧；触点单元下底板内嵌于左侧挡板的触点单元下底板卡槽和右侧挡板的右板触点单元下底板卡槽内，并被前侧挡板的触点单元下底板限位柱和后侧挡板的后板触点单元下底板限位柱夹紧；触觉点阵驱动电路板内嵌于左侧挡板的触觉点阵驱动电路板卡槽和右侧挡板的右板触觉点阵驱动电路板卡槽内，并被前侧挡板的触觉点阵驱动电路板限位柱和后侧挡板的后板触觉点阵驱动电路板限位柱夹紧。
13.所述下位机控制模块由主控板、电池和底板构成；主控板包括蓝牙模块、连接视觉点阵驱动电路板排线插座、连接触觉点阵驱动电路板排线插座、开关、usb接口、主控板安装孔；电池包括电池充电接口。
14.蓝牙模块集成在主控板上；主控板通过主控板安装孔和底板的主控板安装柱采用螺钉连接固定在底板上；视觉点阵驱动电路板与主控板通过排线连接，排线穿过触点单元上盖板的排线槽和触点单元下底板的下底板排线槽分别与视觉点阵驱动电路板的连接主控板排线插座和主控板的连接视觉点阵驱动电路板排线插座连接；触觉点阵驱动电路板与主控板也通过排线连接，排线分别与触觉点阵驱动电路板的连接主控板排线引脚和主控板的连接触觉点阵驱动电路板排线插座连接；主控板的开关透过右侧挡板的开关口；主控板的usb接口与前侧挡板的usb连接口相对应；电池位于主控板下部，被底板的电池限位柱夹紧；电池充电接口被左侧挡板的电池充电接口限位柱限位，并与后侧挡板的电池充电口相对应。
15.本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：(1)本发明是集视觉和触觉为一体的全新点阵刺激仪器。
16.(2)本发明结构精巧，便于携带，性能稳定，操作简便。
17.(3)本发明成本低（原材料成本低和加工制造成本低），有助于视觉和触觉感知和认知心理学研究的开展。
18.附图说明：图1是本发明的整体结构爆炸图。
19.图2是本发明的led灯盖板和底板结构示意图。
20.图3是本发明的前侧挡板和后侧挡板结构示意图。
21.图4是本发明的左侧挡板和右侧挡板结构示意图。
22.图5是本发明的视觉点阵刺激模块结构示意图。
23.图6是本发明的触觉点阵刺激模块结构示意图。
24.图7是本发明的下位机控制模块结构示意图。
25.图中：10.壳体，20.视觉点阵刺激模块，30.触觉点阵刺激模块，40.下位机控制模
块，101.led灯盖板，1011.led灯孔，1012.左侧挡板卡槽，1013.右侧挡板卡槽，1014.led灯板绝缘槽，102.前侧挡板，1021.左侧挡板安装孔，1022.右侧挡板安装孔，1023.触摸口，1024.usb连接口，1025.led灯板支撑柱，1026.视觉点阵驱动电路板限位柱，1027.触点单元上盖板限位柱，1028.触点单元下底板限位柱，1029.触觉点阵驱动电路板限位柱，103.后侧挡板，1031.后板左侧挡板安装孔，1032.后板右侧挡板安装孔，1033.电池充电口，1034.后板led灯板支撑柱，1035.后板视觉点阵驱动电路板限位柱，1036.后板触点单元上盖板限位柱，1037.后板触点单元下底板限位柱，1038.后板触觉点阵驱动电路板限位柱，104.左侧挡板，1041.led灯盖板固定柱，1042.前侧挡板安装孔，1043.后侧挡板安装孔，1044.视觉点阵驱动电路板卡槽，1045.触点单元上盖板卡槽，1046.触点单元下底板卡槽，1047.触觉点阵驱动电路板卡槽，1048.电池充电接口限位柱，1049.底板安装孔，10410.底板固定柱，105.右侧挡板，1051.右板led灯盖板固定柱，1052.右板前侧挡板安装孔，1053.右板后侧挡板安装孔，1054.右板视觉点阵驱动电路板卡槽，1055.右板触点单元上盖板卡槽，1056.右板触点单元下底板卡槽，1057.右板触觉点阵驱动电路板卡槽，1058.开关口，1059.右板底板安装孔，10510.右板底板固定柱，106.底板，1061.主控板安装柱，1062.电池限位柱，1063.底板左侧挡板卡槽，1064.左侧挡板安装孔，1065.底板右侧挡板卡槽，1066.右侧挡板安装孔，201.led灯板，2011.led灯，2012.led灯板排针，202.视觉点阵驱动电路板，2021.led灯板引脚插座，2022.连接主控板排线插座，301.触点单元上盖板，3011.触摸平面，3012.触点孔，3013.触点单元限位槽，3014.排线槽，302.触点单元，3021.触点，3022.触点单元上端面，3023.定位凹槽，3024.触点单元下端面，303.触点单元下底板，3031.下底板触点单元限位槽，3032.触点单元限位柱，3033.触点单元引线槽，3034.下底板排线槽，304.触觉点阵驱动电路板，3041.触觉单元引线插座，3042.连接主控板排线引脚，401.主控板，4011.蓝牙模块，4012.连接视觉点阵驱动电路板排线插座，4013.连接触觉点阵驱动电路板排线插座，4014.开关，4015.usb接口，4016.主控板安装孔，402.电池，4021.电池充电接口。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
27.如图1所示，本发明包括壳体10、视觉点阵刺激模块20、触觉点阵刺激模块30以及下位机控制模块40；壳体10由led灯盖板101、前侧挡板102、后侧挡板103、左侧挡板104、右侧挡板105和底板106构成；视觉点阵刺激模块20由led灯盖板101、led灯板201和视觉点阵驱动电路板202构成；触觉点阵刺激模块30由触点单元上盖板301、触点单元302、触点单元下底板303和触觉点阵驱动电路板304构成；主控板401、电池402和底板106构成下位机控制模块40。
28.如图2~4所示，壳体10包括位于led灯盖板101的led灯孔1011、左侧挡板卡槽1012、右侧挡板卡槽1013、led灯板绝缘槽1014，位于前侧挡板102的左侧挡板安装孔1021、右侧挡板安装孔1022、触摸口1023、usb连接口1024、led灯板支撑柱1025、视觉点阵驱动电路板限位柱1026、触点单元上盖板限位柱1027、触点单元下底板限位柱1028、触觉点阵驱动电路板限位柱1029，位于后侧挡板103的后板左侧挡板安装孔1031、后板右侧挡板安装孔1032、电池充电口1033、后板led灯板支撑柱1034、后板视觉点阵驱动电路板限位柱1035、后板触点单元上盖板限位柱1036、后板触点单元下底板限位柱1037、后板触觉点阵驱动电路板限位
柱1038，位于左侧挡板104的led灯盖板固定柱1041、前侧挡板安装孔1042、后侧挡板安装孔1043、视觉点阵驱动电路板卡槽1044、触点单元上盖板卡槽1045、触点单元下底板卡槽1046、触觉点阵驱动电路板卡槽1047、电池充电接口限位柱1048、底板安装孔1049、底板固定柱10410，位于右侧挡板105的右板led灯盖板固定柱1051、右板前侧挡板安装孔1052、右板后侧挡板安装孔1053、右板视觉点阵驱动电路板卡槽1054、右板触点单元上盖板卡槽1055、右板触点单元下底板卡槽1056、右板触觉点阵驱动电路板卡槽1057、开关口1058、右板底板安装孔1059、右板底板固定柱10510和位于底板106的主控板安装柱1061、电池限位柱1062、底板左侧挡板卡槽1063、左侧挡板安装孔1064、底板右侧挡板卡槽1065、右侧挡板安装孔1066。
29.左侧挡板104和右侧挡板105分别通过底板固定柱10410及右板底板固定柱10510与底板106相对应位置的底板左侧挡板卡槽1063及底板右侧挡板卡槽1065间隙配合；左侧挡板104通过底板安装孔1049与底板106的左侧挡板安装孔1064采用螺钉连接，使得左侧挡板104固定在底板106上；右侧挡板105通过右板底板安装孔1059与底板106的右侧挡板安装孔1066采用螺钉连接，使得右侧挡板105固定在底板106上；led灯盖板101的左侧挡板卡槽1012与右侧挡板卡槽1013分别与左侧挡板104的led灯盖板固定柱1041和右侧挡板105的右板led灯盖板固定柱1051过渡配合；前侧挡板102的左侧挡板安装孔1021与右侧挡板安装孔1022分别同左侧挡板104的前侧挡板安装孔1042和右侧挡板105的右板前侧挡板安装孔1052相互对应并采用螺钉连接；后侧挡板103的后板左侧挡板安装孔1031与后板右侧挡板安装孔1032分别同左侧挡板104的后侧挡板安装孔1043和右侧挡板105的右板后侧挡板安装孔1053相互对应并采用螺钉连接；前侧挡板102和后侧挡板103与左侧挡板104和右侧挡板105固定的同时，夹紧led灯盖板101和底板106。
30.如图2和图5所示，视觉点阵刺激模块20由led灯盖板101、led灯板201和视觉点阵驱动电路板202构成；led灯板201包括led灯2011、led灯板排针2012；视觉点阵驱动电路板202包括led灯板引脚插座2021、连接主控板排线插座2022。
31.led灯2011内嵌于led灯盖板101的led灯孔1011内；led灯板排针2012上部置于led灯盖板101的led灯板绝缘槽1014内，下部与视觉点阵驱动电路板202的led灯板引脚插座2021连接；led灯板201放置在前侧挡板102的led灯板支撑柱1025和后侧挡板103的后板led灯板支撑柱1034上；视觉点阵驱动电路板202内嵌于左侧挡板104的视觉点阵驱动电路板卡槽1044和右侧挡板105的右板视觉点阵驱动电路板卡槽1054内，并被前侧挡板102的视觉点阵驱动电路板限位柱1026和后侧挡板103的后板视觉点阵驱动电路板限位柱1035夹紧。
32.如图2和图6所示，触觉点阵刺激模块30由触点单元上盖板301、触点单元302、触点单元下底板303和触觉点阵驱动电路板304构成；触点单元上盖板301包括触摸平面3011、触点孔3012、触点单元限位槽3013、排线槽3014；触点单元302包括触点3021、触点单元上端面3022、定位凹槽3023、触点单元下端面3024；触点单元下底板303包括下底板触点单元限位槽3031、触点单元限位柱3032、触点单元引线槽3033、下底板排线槽3034；触觉点阵驱动电路板304包括触觉单元引线插座3041、连接主控板排线引脚3042。
33.触点单元302的触点3021在凸起状态能够穿过触点单元上盖板301的触点孔3012被被试者触摸，在常态下位于触点单元上盖板301的触摸平面3011之下；触点单元上端面3022与触点单元上盖板301的触点单元限位槽3013直接接触，触点单元下端面3024与触点
单元下底板303的下底板触点单元限位槽3031直接接触，起限位作用；触点单元302的定位凹槽3023与触点单元下底板303的触点单元限位柱3032过渡配合，起定位限位作用；触点单元302的引线穿过触点单元下底板303的触点单元引线槽3033与触觉点阵驱动电路板304的触觉单元引线插座3041连接；触点单元上盖板301内嵌于左侧挡板104的触点单元上盖板卡槽1045和右侧挡板105的右板触点单元上盖板卡槽1055内，并被前侧挡板102的触点单元上盖板限位柱1027和后侧挡板103的后板触点单元上盖板限位柱1036夹紧；触点单元下底板303内嵌于左侧挡板104的触点单元下底板卡槽1046和右侧挡板105的右板触点单元下底板卡槽1056内，并被前侧挡板102的触点单元下底板限位柱1028和后侧挡板103的后板触点单元下底板限位柱1037夹紧；触觉点阵驱动电路板304内嵌于左侧挡板104的触觉点阵驱动电路板卡槽1047和右侧挡板105的右板触觉点阵驱动电路板卡槽1057内，并被前侧挡板102的触觉点阵驱动电路板限位柱1029和后侧挡板103的后板触觉点阵驱动电路板限位柱1038夹紧。
34.如图2和图7所示，下位机控制模块40由主控板401、电池402和底板106构成；主控板401包括蓝牙模块4011、连接视觉点阵驱动电路板排线插座4012、连接触觉点阵驱动电路板排线插座4013、开关4014、usb接口4015、主控板安装孔4016；电池402包括电池充电接口4021。
35.蓝牙模块4011集成在主控板401上；主控板401通过主控板安装孔4016和底板106的主控板安装柱1061采用螺钉连接固定在底板106上；视觉点阵驱动电路板202与主控板401通过排线连接，排线穿过触点单元上盖板301的排线槽3014和触点单元下底板303的下底板排线槽3034分别与视觉点阵驱动电路板202的连接主控板排线插座2022和主控板401的连接视觉点阵驱动电路板排线插座4012连接；触觉点阵驱动电路板304与主控板401也通过排线连接，排线分别与触觉点阵驱动电路板304的连接主控板排线引脚3042和主控板401的连接触觉点阵驱动电路板排线插座4013连接；主控板401的开关4014透过右侧挡板105的开关口1058；主控板401的usb接口4015与前侧挡板102的usb连接口1024相对应；电池402位于主控板401下部，被底板106的电池限位柱1062夹紧；电池充电接口4021被左侧挡板104的电池充电接口限位柱1048限位，并与后侧挡板103的电池充电口1033相对应。
36.具体实施例：本发明在初始状态时，触点单元302的触点3021位于触点单元上盖板301的触摸平面3011之下，内嵌于led灯盖板101的led灯孔1011内的led灯2011不发光。根据不同的实验要求，实验设计者可以通过操纵pc机的上位机控制平台，通过usb物理连接主控板401的usb接口4015或者通过蓝牙无线通讯与下位机控制平台进行双向信息交换。下位机执行平台由视觉点阵刺激模块20、触觉点阵刺激模块30以及下位机控制模块40组成。实验设计者根据自身设计的实验，在上位机上进行调试，对于视觉点阵刺激模块20的控制，实验设计者在实验开始前可选择 led灯2011的亮度、色彩以及显示的位置；对于触觉点阵刺激模块30的控制，实验设计者在实验开始前可选择触点单元302触点3021的凸起位置和振动频率。实验进行过程中，被试者经由实验设计者告知相关实验要求后进行实验，被试者将手指放进触摸口1023内，视线锁定在led灯2011上，仪器会根据实验设计者的操作实时改变视觉点阵刺激以及触觉点阵刺激，被试者根据自身感受回答实验设计者相关问题。
37.上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。