力反饋裝置和通過(guò)力反饋裝置生成反饋力的方法
【專利摘要】提供了一種力反饋裝置和用于生成反饋力的方法，所述力反饋裝置包括：反饋杠桿，具有第一端、第二端和支點(diǎn)；軸承單元，用于支撐所述支點(diǎn)，并使得所述反饋杠桿能夠以所述支點(diǎn)為中心在不同的方向移動(dòng)；力傳動(dòng)單元，鄰近所述反饋杠桿的第一端，用于在被所述反饋杠桿的第一端碰撞時(shí)傳送由于所述碰撞而產(chǎn)生的反饋力；驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在不同的方向運(yùn)動(dòng)，以使得所述反饋杠桿的第一端與所述力傳動(dòng)單元碰撞。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)驅(qū)動(dòng)反饋杠桿的一端運(yùn)動(dòng)、從而其另一端與力傳動(dòng)單元碰撞來(lái)產(chǎn)生反饋力，能夠產(chǎn)生不同方向的反饋力以提升用戶的使用體驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】力反饋裝置和通過(guò)力反饋裝置生成反饋力的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種力反饋裝置和通過(guò)該力反饋裝置生成反饋力的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)進(jìn)入了計(jì)算機(jī)(PC)時(shí)代并發(fā)展為PC+時(shí)代。此時(shí)，有形交互成為人機(jī)交互的主要模式之一。例如，在玩冰球、開(kāi)飛機(jī)等游戲時(shí)，用戶通過(guò)物理對(duì)象與各種不同的數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行有形交互。
[0003]在有形交互中，觸覺(jué)反饋是增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的重要手段，其將用戶體驗(yàn)由虛轉(zhuǎn)實(shí)。因此，為了增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，通常將觸覺(jué)反饋?zhàn)鳛橹匾靥砑拥浆F(xiàn)有的有形交互方案中，即在有形對(duì)象中再附加一個(gè)能產(chǎn)生較為逼真的可控觸覺(jué)反饋的裝置，從而在有形交互中為用戶提供逼真的用戶反饋。力反饋是所述觸覺(jué)反饋的重要元素之一。在有形交互中，可以通過(guò)控制力反饋來(lái)有效地提高用戶體驗(yàn)效果。
[0004]現(xiàn)有的有形交互中，通過(guò)用電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)物體產(chǎn)生震動(dòng)而產(chǎn)生力反饋，該力反饋的粒度大不夠精細(xì)、而且不能表示力的方向。
[0005]因此，期望提供一種力反饋技術(shù)來(lái)產(chǎn)生各個(gè)方向的反饋力，從而提升用戶的使用體驗(yàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種力反饋裝置和通過(guò)該力反饋裝置生成反饋力的方法，其能夠產(chǎn)生各個(gè)方向的反饋力以提升用戶的使用體驗(yàn)。
[0007]—方面，提供了一種力反饋裝置，包括:反饋杠桿，具有第一端、第二端和支點(diǎn)；軸承單元，用于支撐所述支點(diǎn)，并使得所述反饋杠桿能夠以所述支點(diǎn)為中心在不同的方向移動(dòng)；力傳動(dòng)單元，鄰近所述反饋杠桿的第一端，用于在被所述反饋杠桿的第一端碰撞時(shí)傳送由于所述碰撞而產(chǎn)生的反饋力；驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在不同的方向運(yùn)動(dòng)，以使得所述反饋杠桿的第一端與所述力傳動(dòng)單元碰撞。
[0008]在所述力反饋裝置中，所述驅(qū)動(dòng)單元可包括:第一直線電機(jī)，包括第一定子和第一動(dòng)子，該第一動(dòng)子能夠在與所述第一定子形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第一定子移動(dòng)；第二直線電機(jī)，包括第二定子和第二動(dòng)子，該第二動(dòng)子能夠在與所述第二定子形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第二定子移動(dòng)；連接部件，用于連接所述第一直線電機(jī)、第二直線電機(jī)和所述反饋杠桿的第二端，從而在所述第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)所述反饋杠桿的第二端。
[0009]在所述力反饋裝置中，所述第一動(dòng)子的移動(dòng)方向可以與所述第二動(dòng)子的移動(dòng)方向垂直，從而所述反饋杠桿的第二端能夠在第一動(dòng)子和第二動(dòng)子的移動(dòng)方向所形成的平面內(nèi)的任意方向移動(dòng)。
[0010]在所述力反饋裝置中，所述反饋力的方向可取決于第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)距離，所述反饋力的大小可取決于第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)速度。
[0011]在所述力反饋裝置中，所述反饋杠桿的第二端可以為導(dǎo)體，所述驅(qū)動(dòng)單元可包括:第一電磁鐵，位于所述反饋杠桿的第二端的附近，能夠驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在第一方向和與該第一方向相背的第二方向上移動(dòng)；第二電磁鐵，位于所述反饋杠桿的第二端的附近，能夠驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在第三方向和與該第三方向相背的第四方向上移動(dòng)，所述第三方向與所述第一方向垂直。
[0012]在所述力反饋裝置中，所述反饋杠桿還可包括:第一球體，附接在所述反饋杠桿的第一端上；第二球體，附接在所述反饋杠桿的第二端上。
[0013]在所述力反饋裝置中，在所述碰撞發(fā)生之后，所述驅(qū)動(dòng)單元還可驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端恢復(fù)到一預(yù)定位置。
[0014]另一方面，提供了一種用于通過(guò)力反饋裝置生成反饋力的方法，所述力反饋裝置可包括:反饋杠桿，具有第一端、第二端和支點(diǎn)；軸承單元，用于支撐所述支點(diǎn)，并使得所述反饋杠桿能夠以所述支點(diǎn)為中心在不同的方向移動(dòng)；力傳動(dòng)單元，鄰近所述反饋杠桿的第一端，用于在被所述反饋杠桿的第一端碰撞時(shí)傳送由于所述碰撞而產(chǎn)生的反饋力；驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在不同的方向運(yùn)動(dòng)。所述通過(guò)力反饋裝置生成反饋力的方法可包括:在需要產(chǎn)生反饋力時(shí)確定所述反饋力；基于所述反饋力確定要向所述驅(qū)動(dòng)單元施加的控制信號(hào)；將所述控制信號(hào)施加到所述驅(qū)動(dòng)單元而驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端移動(dòng)，從而所述反饋杠桿的第一端與所述力傳動(dòng)單元碰撞而產(chǎn)生反饋力。
[0015]在所述生成反饋力的方法中，所述控制信號(hào)可包括第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)單元可包括:第一直線電機(jī)，包括第一定子和第一動(dòng)子；第二直線電機(jī)，包括第二定子和第二動(dòng)子；和連接部件，用于連接所述第一直線電機(jī)、第二直線電機(jī)和所述反饋杠桿的第二端，其中，所述將所述控制信號(hào)施加到所述驅(qū)動(dòng)單元而驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端移動(dòng)的步驟可包括:將第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第一直線電機(jī)以驅(qū)動(dòng)第一動(dòng)子在與所述第一定子形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第一定子移動(dòng)；將第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第二直線電機(jī)以驅(qū)動(dòng)第二動(dòng)子在與所述第二定子形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第二定子移動(dòng)，其中，所述第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)經(jīng)由所述連接部件而帶動(dòng)所述反饋杠桿的第
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[0016]在所述生成反饋力的方法中，所述第一動(dòng)子的移動(dòng)方向可以與所述第二動(dòng)子的移動(dòng)方向垂直，從而所述反饋杠桿的第二端能夠在第一動(dòng)子和第二動(dòng)子的移動(dòng)方向所形成的平面內(nèi)的任意方向移動(dòng)。
[0017]在所述生成反饋力的方法中，所述基于所述反饋力確定要向所述驅(qū)動(dòng)單元施加的控制信號(hào)可包括:基于所述反饋力的方向確定第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)距離；基于所述反饋力的大小確定第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)速度；基于所確定的第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)距離和移動(dòng)速度來(lái)確定向第一直線電機(jī)施加的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和向第二直線電機(jī)施加的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0018]在所述生成反饋力的方法中，所述反饋杠桿的第二端可以為導(dǎo)體，所述驅(qū)動(dòng)單元可包括位于所述反饋杠桿的第二端的附近的第一電磁鐵和第二電磁鐵，所述控制信號(hào)可包括第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，所述將所述控制信號(hào)施加到所述驅(qū)動(dòng)單元而驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端移動(dòng)的步驟可包括:將第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第一電磁鐵以驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在第一方向和與該第一方向相背的第二方向上移動(dòng)；將第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第二電磁鐵以驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在第三方向和與該第三方向相背的第四方向上移動(dòng)，所述第三方向與所述第一方向垂直。
[0019]在所述生成反饋力的方法中，所述反饋杠桿還可包括:第一球體，附接在所述反饋杠桿的第一端上；第二球體，附接在所述反饋杠桿的第二端上。
[0020]所述生成反饋力的方法還可包括:在所述碰撞發(fā)生之后，利用所述驅(qū)動(dòng)單元來(lái)驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端恢復(fù)到一預(yù)定位置。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種力反饋裝置和用于通過(guò)該力反饋裝置生成反饋力的方法，通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)驅(qū)動(dòng)反饋杠桿的一端運(yùn)動(dòng)、從而其另一端與力傳動(dòng)單元碰撞來(lái)產(chǎn)生反饋力，能夠產(chǎn)生不同方向的反饋力以提升用戶的使用體驗(yàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0023]圖1是示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的力反饋裝置的框圖；
[0024]圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的力反饋裝置中的驅(qū)動(dòng)單元的一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)；
[0025]圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的力反饋裝置中的驅(qū)動(dòng)單元的另一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)；
[0026]圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的力反饋裝置的示意性實(shí)現(xiàn)；
[0027]圖5是示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于通過(guò)該力反饋裝置生成反饋力的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
[0029]圖1是示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的力反饋裝置100的框圖。該力反饋裝置100可用于任何需要觸覺(jué)反饋的電子設(shè)備，例如游戲機(jī)等，電子設(shè)備的類型不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0030]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的力反饋裝置100包括:反饋杠桿110，具有第一端、第二端和支點(diǎn)；軸承單元120，用于支撐所述支點(diǎn)，并使得所述反饋杠桿能夠以所述支點(diǎn)為中心在不同的方向移動(dòng)；力傳動(dòng)單元130，鄰近所述反饋杠桿的第一端，用于在被所述反饋杠桿的第一端碰撞時(shí)傳送由于所述碰撞而產(chǎn)生的反饋力；驅(qū)動(dòng)單元140，用于驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在不同的方向運(yùn)動(dòng)，以使得所述反饋杠桿的第一端與所述力傳動(dòng)單元碰撞。
[0031]所述反饋杠桿110可以以其支點(diǎn)為中心移動(dòng)，其第一端鄰近力傳動(dòng)單元130、并被所述力傳動(dòng)單元130圍繞。因此，當(dāng)所述反饋杠桿110以其支點(diǎn)為中心移動(dòng)時(shí)，其第一端可以在不同的位置與所述力傳動(dòng)單元130碰撞，從而產(chǎn)生不同方向的反饋力。所述反饋杠桿110的第二端與所述驅(qū)動(dòng)單元140耦接，并且在所述驅(qū)動(dòng)單元140的驅(qū)動(dòng)下移動(dòng)，該第二端的移動(dòng)導(dǎo)致所述第一端的移動(dòng)，以與所述力傳動(dòng)單元130碰撞產(chǎn)生反饋力。
[0032]在所述反饋杠桿110的第一端上可以附接第一球體、或其它形狀的物體，從而增加所述第一端與力傳動(dòng)單元130碰撞時(shí)的撞擊力，以產(chǎn)生更大的反饋力。此外，在所述反饋杠桿110的第二端上可以附接第二球體、或其它形狀的物體，來(lái)幫助與驅(qū)動(dòng)單元140連接，以使得驅(qū)動(dòng)單元140能夠更精確地驅(qū)動(dòng)所述第二端移動(dòng)。
[0033]所述軸承單元120用于支撐所述反饋杠桿110的支點(diǎn)，使得所述反饋杠桿110能夠以所述支點(diǎn)為中心在不同的方向移動(dòng)。所述軸承單元120所支撐支點(diǎn)可以位于反饋杠桿110的中間，也可以偏離該中間位置而距離反饋杠桿110的第一端更近、或者距第二端更近。可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)置該支點(diǎn)在反饋杠桿110上的位置。所述軸承單元120可以使用任何已有或?qū)?lái)出現(xiàn)的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，只要能夠支撐反饋杠桿I1的支點(diǎn)、并且使反饋杠桿110的兩端在不同的方向移動(dòng)即可。
[0034]所述力傳動(dòng)單元130鄰近所述反饋杠桿110的第一端，用于在被所述反饋杠桿的第一端碰撞時(shí)傳送由于所述碰撞而產(chǎn)生的反饋力。為了產(chǎn)生盡量多方向的反饋力，該力傳動(dòng)單元130可以圍繞在所述反饋杠桿110的第一端周圍。作為示例，該力傳動(dòng)單元130可以是圓環(huán)形狀、球殼形狀等的傳動(dòng)手柄。用戶的手握住該傳動(dòng)手柄的外側(cè)，從而當(dāng)反饋杠桿110的第一端碰撞該傳動(dòng)手柄的內(nèi)側(cè)時(shí)，可以將碰撞所產(chǎn)生的反饋力傳送到用戶的手?？梢酝ㄟ^(guò)控制反饋杠桿110的第一端與傳動(dòng)手柄的不同位置碰撞來(lái)產(chǎn)生不同方向的反饋力，還可以控制反饋杠桿110的第一端與傳動(dòng)手柄的碰撞強(qiáng)度的大小來(lái)產(chǎn)生不同大小的反饋力。作為示例，反饋杠桿110的第一端與傳動(dòng)手柄的碰撞強(qiáng)度取決于所述反饋杠桿110的第一端與所述傳送手柄碰撞時(shí)的移動(dòng)速度、該反饋杠桿110的第一端的重量等，相應(yīng)地可以產(chǎn)生不同大小的反饋力。力傳動(dòng)單元130的具體實(shí)現(xiàn)方式不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限制。
[0035]所述驅(qū)動(dòng)單元140用于驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在不同的方向運(yùn)動(dòng)，以使得所述反饋杠桿的第一端與所述力傳動(dòng)單元碰撞。下面結(jié)合圖2和圖3來(lái)說(shuō)明驅(qū)動(dòng)單元140的示例性結(jié)構(gòu)。
[0036]圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的力反饋裝置100中的驅(qū)動(dòng)單元140的一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)。所述驅(qū)動(dòng)單元140包括:第一直線電機(jī)141，包括第一定子141-1和第一動(dòng)子
141-2，該第一動(dòng)子141-2能夠在與所述第一定子141-1形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第一定子141-1移動(dòng)；第二直線電機(jī)142，包括第二定子142-1和第二動(dòng)子142-2，該第二動(dòng)子
142-2能夠在與所述第二定子142-1形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第二定子142-1移動(dòng)；連接部件143(參見(jiàn)圖2中的斜線部分)，用于連接所述第一直線電機(jī)141、第二直線電機(jī)142和所述反饋杠桿110的第二端，從而在所述第一動(dòng)子141-2和第二動(dòng)子142-2中的至少一個(gè)移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)所述反饋杠桿的第二端。
[0037]第一直線電機(jī)141中的第一定子141-1被施加交流電源時(shí),便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，第一動(dòng)子141-2在該行波磁場(chǎng)的切割下將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的磁場(chǎng)相作用就產(chǎn)生電磁力。如果第一定子141-1固定,貝U第一動(dòng)子141-2在所述電磁力的作用下做直線運(yùn)動(dòng)，例如沿徑向朝向第一定子141-1運(yùn)動(dòng)或遠(yuǎn)離所述第一定子141-1。類似地，第二動(dòng)子142-2也可以沿徑向朝向第二定子142-1運(yùn)動(dòng)或遠(yuǎn)離所述第二定子142-1。此外，所述第一動(dòng)子141-2的移動(dòng)方向可以與所述第二動(dòng)子142-2的移動(dòng)方向垂直，從而所述反饋杠桿110的第二端能夠在第一動(dòng)子141-2和第二動(dòng)子142-2的移動(dòng)方向所形成的平面內(nèi)的任意方向移動(dòng)，相應(yīng)地反饋杠桿110的第一端也能夠向其四周的任意方向移動(dòng)，并與力傳動(dòng)單元130碰撞以產(chǎn)生各個(gè)方向的反饋力。
[0038]此外，反饋杠桿110的第一端與力傳動(dòng)單元130碰撞產(chǎn)生的反饋力的方向取決于第一動(dòng)子141-2和第二動(dòng)子142-2中的至少一個(gè)的移動(dòng)距離，所述反饋力的大小取決于第一動(dòng)子141-2和第二動(dòng)子142-2中的至少一個(gè)的移動(dòng)速度?？赏ㄟ^(guò)控制被施加到所述第一定子141-1的電流的大小、方向等來(lái)控制所述反饋力的方向和大小。
[0039]圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的力反饋裝置中的驅(qū)動(dòng)單元140的另一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)。在圖3中，所述反饋杠桿的第二端為導(dǎo)體，所述驅(qū)動(dòng)單元140可包括:第一電磁鐵EM1，位于所述反饋杠桿110的第二端的附近，能夠驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿110的第二端在第一方向和與該第一方向相背的第二方向上移動(dòng)；第二電磁鐵EM2,位于所述反饋杠桿110的第二端的附近，能夠驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿110的第二端在第三方向和與該第三方向相背的第四方向上移動(dòng)，所述第三方向與所述第一方向垂直。例如，可通過(guò)控制第一電磁鐵EMl中的電流的方向來(lái)控制反饋杠桿110的第二端朝向第一方向或第二方向移動(dòng)，類似地可通過(guò)控制第二電磁鐵EM2中的電流的方向來(lái)控制反饋杠桿110的第二端朝向第三方向或第四方向移動(dòng)，并且可通過(guò)控制第一電磁鐵EMl和第二電磁鐵EM2中的至少一個(gè)的電流的大小來(lái)控制在各個(gè)方向上的移動(dòng)距離，從而產(chǎn)生所需要的大小和方向的反饋力。要注意，通過(guò)力的合成，所述反饋杠桿110的第二端可以朝向其周圍的任何方向移動(dòng)，而不限于上述的四個(gè)方向。
[0040]替換地，可以采用第一電磁鐵EMl和第三電磁鐵EM3來(lái)替換所述第一電磁鐵EMl來(lái)產(chǎn)生第一方向和與該第一方向相背的第二方向上的移動(dòng)；可以米用第二電磁鐵EM2和第四電磁鐵EM4來(lái)替換所述第二電磁鐵EM2來(lái)產(chǎn)生第三方向和與該第三方向相背的第四方向上的移動(dòng)。此時(shí)，電磁鐵的數(shù)量增加，但是各個(gè)電磁鐵的控制復(fù)雜度下降。在實(shí)踐中可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)剡x擇。此外，還可以采取其它的方式來(lái)布置多個(gè)電磁鐵，只要能夠使反饋杠桿110的第二端發(fā)生不同方向的移動(dòng)即可。
[0041]圖2和圖3所示的驅(qū)動(dòng)單元140的結(jié)構(gòu)僅僅是兩個(gè)示例性,其不能構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限制。在實(shí)踐中，驅(qū)動(dòng)單元140還可以采用其它的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0042]此外，在所述驅(qū)動(dòng)單元140驅(qū)動(dòng)反饋杠桿110的第二端移動(dòng)而使反饋杠桿110的第一端與力傳動(dòng)單元130發(fā)生碰撞之后，所述驅(qū)動(dòng)單元140還可以驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿110的第二端恢復(fù)到一預(yù)定位置，例如恢復(fù)到使反饋杠桿110的第一端遠(yuǎn)離力傳動(dòng)單元130的位置，以準(zhǔn)備用于下一次的碰撞和生成反饋力。
[0043]在本發(fā)明實(shí)施例的上述力反饋裝置中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)驅(qū)動(dòng)反饋杠桿的一端運(yùn)動(dòng)、從而其另一端與力傳動(dòng)單元碰撞來(lái)產(chǎn)生反饋力，能夠產(chǎn)生不同方向和不同大小的反饋力以提升用戶的使用體驗(yàn)。
[0044]為了更充分地公開(kāi)本發(fā)明，下面給出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的力反饋裝置的示意性實(shí)現(xiàn)。圖4以三維方式圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的力反饋裝置的示意性實(shí)現(xiàn)。
[0045]圖4中的力反饋裝置包括:反饋杠桿110，其第一端被附接一球體，其第二端也被附接一球體，在其靠向第二端的位置上設(shè)置了球形的支點(diǎn)；軸承單元120，用于支撐所述反饋杠桿110的支點(diǎn)，并使得所述反饋杠桿110能夠以所述支點(diǎn)為中心在不同的方向移動(dòng)；力傳動(dòng)單元130，環(huán)繞所述反饋杠桿的第一端，用于在被所述反饋杠桿110的第一端碰撞時(shí)傳送由于所述碰撞而產(chǎn)生的反饋力；驅(qū)動(dòng)單元140，用于驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在不同的方向運(yùn)動(dòng)，以使得所述反饋杠桿的第一端與所述力傳動(dòng)單元碰撞。該驅(qū)動(dòng)單元140包括第一直線電機(jī)141、第二直線電機(jī)142和連接部件143。該連接部件143將所述第一直線電機(jī)141、第二直線電機(jī)142和所述反饋杠桿110的第二端固接在一起，從而在各個(gè)直線電機(jī)中的動(dòng)子移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)所述反饋杠桿的第二端。反饋杠桿的第二端的移動(dòng)帶動(dòng)所述反饋杠桿的第一端移動(dòng)從而與力傳動(dòng)單兀130碰撞，以產(chǎn)生碰撞力。
[0046]當(dāng)僅僅向第一直線電機(jī)141施加驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，所述反饋杠桿110的第二端在第一直線電機(jī)141的帶動(dòng)下在圖4的左右方向移動(dòng)；當(dāng)僅僅向第二直線電機(jī)142施加驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，所述反饋杠桿110的第二端在第二直線電機(jī)142的帶動(dòng)下在圖4的前后方向移動(dòng)；當(dāng)同時(shí)向第一直線電機(jī)141和第二直線電機(jī)142施加驅(qū)動(dòng)電流時(shí),取決于向各個(gè)直線電機(jī)施加的驅(qū)動(dòng)電流的大小和方向，所述反饋杠桿110的第二端在兩個(gè)直線電機(jī)的移動(dòng)的合成方向上移動(dòng)。該反饋杠桿110的第二端的移動(dòng)相應(yīng)地導(dǎo)致反饋杠桿110的第一端的移動(dòng)，從而與力傳動(dòng)單元130碰撞而產(chǎn)生反饋力。直線電機(jī)(141、142)上的驅(qū)動(dòng)電流越大，反饋杠桿110的第二端的移動(dòng)速度越大，則反饋杠桿110的第一端與力傳動(dòng)單元130碰撞強(qiáng)度越大，則所所產(chǎn)生的反饋力也越大；反之亦然。
[0047]圖5是示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于通過(guò)該力反饋裝置生成反饋力的方法500的流程圖。所述力反饋裝置包括:反饋杠桿，具有第一端、第二端和支點(diǎn)；軸承單元，用于支撐所述支點(diǎn)，并使得所述反饋杠桿能夠以所述支點(diǎn)為中心在不同的方向移動(dòng)?’力傳動(dòng)單元，鄰近所述反饋杠桿的第一端，用于在被所述反饋杠桿的第一端碰撞時(shí)傳送由于所述碰撞而產(chǎn)生的反饋力；驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在不同的方向運(yùn)動(dòng)。該力反饋裝置的框圖可以參見(jiàn)圖1的圖示和結(jié)合圖1進(jìn)行的描述，力反饋裝置中的驅(qū)動(dòng)單元可以見(jiàn)圖2 - 3的圖示和結(jié)合圖2 - 3進(jìn)行的描述。這里不再詳述。
[0048]所述用于通過(guò)該力反饋裝置生成反饋力的方法500包括:在需要產(chǎn)生反饋力時(shí)確定所述反饋力(S510);基于所述反饋力確定要向所述驅(qū)動(dòng)單元施加的控制信號(hào)(S520);將所述控制信號(hào)施加到所述驅(qū)動(dòng)單元而驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端移動(dòng)，從而所述反饋杠桿的第一端與所述力傳動(dòng)單元碰撞而產(chǎn)生反饋力(S530)。
[0049]在S510中在需要產(chǎn)生反饋力時(shí)確定所述反饋力。通常,在需要產(chǎn)生反饋力時(shí)啟動(dòng)力反饋裝置的工作。作為示例，當(dāng)力反饋裝置接收到啟動(dòng)信息時(shí)來(lái)確定需要產(chǎn)生反饋力，以啟動(dòng)力反饋裝置；還可以通過(guò)控制向力反饋裝置供電的電源來(lái)啟動(dòng)力反饋裝置。具體的確定是否需要產(chǎn)生反饋力的方式不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0050]在需要產(chǎn)生反饋力時(shí)可以確定所述反饋力的大小和方向中的至少一個(gè)。當(dāng)僅僅需要力反饋裝置提供不同方向的反饋力而不在意反饋力的大小時(shí)，可以僅僅確定反饋力的方向，并提供均衡大小的反饋力；當(dāng)需要力反饋裝置提供不同方向且不同大小的反饋力時(shí)，要確定反饋力的方向和大小二者。如結(jié)合圖1所描述的，可通過(guò)控制反饋杠桿的第一端與布置在其周圍力傳動(dòng)單元的某個(gè)部分碰撞來(lái)產(chǎn)生所需方向的反饋力，并通過(guò)控制反饋杠桿的第一端與所述力傳動(dòng)單元的碰撞強(qiáng)度來(lái)產(chǎn)生不同大小的反饋力。
[0051]如前所述，在所述反饋杠桿的第一端上可以附接第一球體、或其它形狀的物體，從而增加所述第一端與力傳動(dòng)單元碰撞時(shí)的撞擊力，以產(chǎn)生更大的反饋力；在所述反饋杠桿的第二端上也可以附接第二球體、或其它形狀的物體，以使得驅(qū)動(dòng)單元能夠更精確地驅(qū)動(dòng)所述第二端移動(dòng)。
[0052]在S520中基于所述反饋力確定要向所述驅(qū)動(dòng)單元施加的控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)不同，則向其施加的控制信號(hào)也會(huì)改變。
[0053]在驅(qū)動(dòng)單元具有圖2所示的結(jié)構(gòu)的情況下，即所述驅(qū)動(dòng)單元包括:第一直線電機(jī)，包括第一定子和第一動(dòng)子；第二直線電機(jī)，包括第二定子和第二動(dòng)子；和連接部件，用于連接所述第一直線電機(jī)、第二直線電機(jī)和所述反饋杠桿的第二端，該S520可包括:基于所述反饋力的方向確定第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)距離；基于所述反饋力的大小確定第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)速度；基于所確定的第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)距離和移動(dòng)速度來(lái)確定向第一直線電機(jī)施加的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和向第二直線電機(jī)施加的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。也就是說(shuō)，所述控制信號(hào)包括第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，基于力的合成和分解知識(shí)，根據(jù)所需要的反饋力來(lái)確定兩個(gè)直線電機(jī)的移動(dòng)信息(速度、距離等)，并基于所述移動(dòng)信息來(lái)產(chǎn)生分別向所述第一直線電機(jī)和第二直線電機(jī)施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述第一動(dòng)子的移動(dòng)方向可以與所述第二動(dòng)子的移動(dòng)方向垂直，從而所述反饋杠桿的第二端能夠在第一動(dòng)子和第二動(dòng)子的移動(dòng)方向所形成的平面內(nèi)的任意方向移動(dòng)。
[0054]在驅(qū)動(dòng)單元具有圖3所示的結(jié)構(gòu)的情況下，即所述反饋杠桿的第二端為導(dǎo)體，所述驅(qū)動(dòng)單元包括位于所述反饋杠桿的第二端的附近的第一電磁鐵和第二電磁鐵，可類似地確定要向所述驅(qū)動(dòng)單元施加的控制信號(hào)。基于所述反饋力的方向確定反饋杠桿的第二端的移動(dòng)距離和移動(dòng)速度中的至少一個(gè)，并且基于所確定的移動(dòng)距離和/或移動(dòng)速度來(lái)確定向各個(gè)電磁鐵施加的電流的大小和方向，即確定分別向第一電磁鐵和第二電磁鐵施加的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0055]在S530中，將所述控制信號(hào)施加到所述驅(qū)動(dòng)單元而驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端移動(dòng)，從而所述反饋杠桿的第一端與所述力傳動(dòng)單元碰撞而產(chǎn)生反饋力。
[0056]在驅(qū)動(dòng)單元具有圖2所示的結(jié)構(gòu)的情況下，該S530可包括:將第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第一直線電機(jī)以驅(qū)動(dòng)第一動(dòng)子在與所述第一定子形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第一動(dòng)子移動(dòng)；將第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第二直線電機(jī)以驅(qū)動(dòng)第二動(dòng)子在與所述第二定子形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第二動(dòng)子移動(dòng)，其中，所述第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)經(jīng)由所述連接部件而帶動(dòng)所述反饋杠桿的第二端。反饋杠桿的第二端的移動(dòng)致使反饋杠桿的第一端與力傳動(dòng)單元碰撞而產(chǎn)生所需要的反饋力。
[0057]在驅(qū)動(dòng)單元具有如圖3所示的第一電磁鐵EMl和第一電磁鐵EM2的情況下，該S530可包括:將第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第一電磁鐵以驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在第一方向和與該第一方向相背的第二方向上移動(dòng)；將第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第二電磁鐵以驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在第三方向和與該第三方向相背的第四方向上移動(dòng)，所述第三方向與所述第一方向垂直。反饋杠桿的第二端在電磁鐵驅(qū)動(dòng)下的移動(dòng)致使反饋杠桿的第一端與力傳動(dòng)單元碰撞而產(chǎn)生所需要的反饋力。如果驅(qū)動(dòng)單元還具有第三電磁鐵EM3和第四電磁鐵EM4，則需要相應(yīng)地產(chǎn)生更多數(shù)量的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，但是每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的復(fù)雜度會(huì)降低。
[0058]可選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于通過(guò)該力反饋裝置生成反饋力的方法500還可包括:在所述碰撞發(fā)生之后，利用所述驅(qū)動(dòng)單元來(lái)驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端恢復(fù)到一預(yù)定位置(如圖5的虛線所述)。通過(guò)在每次碰撞之后使反饋杠桿的第二端恢復(fù)到預(yù)定位置，則準(zhǔn)備好用于下一次的碰撞和生成反饋力，從而避免了各次碰撞之間的相互影響，達(dá)到更好的力反饋效果，以提升用戶的體驗(yàn)。
[0059]在本發(fā)明實(shí)施例的上述生成反饋力的方法中，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)單元來(lái)驅(qū)動(dòng)反饋杠桿的一端運(yùn)動(dòng)、從而其另一端與力傳動(dòng)單元碰撞來(lái)產(chǎn)生反饋力，能夠產(chǎn)生不同方向和不同大小的反饋力以提升用戶的使用體驗(yàn)。
[0060]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的生成反饋力的方法所應(yīng)用于的力反饋裝置的具體實(shí)現(xiàn)，可以參考前述裝置實(shí)施例中的圖示和操作，在此不再贅述。
[0061]在本申請(qǐng)所提供的實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，上述方法實(shí)施例中的部分步驟可以進(jìn)行重新組合。
[0062]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種力反饋裝置，包括: 反饋杠桿，具有第一端、第二端和支點(diǎn)； 軸承單元，用于支撐所述支點(diǎn)，并使得所述反饋杠桿能夠以所述支點(diǎn)為中心在不同的方向移動(dòng)； 力傳動(dòng)單元，鄰近所述反饋杠桿的第一端，用于在被所述反饋杠桿的第一端碰撞時(shí)傳送由于所述碰撞而產(chǎn)生的反饋力； 驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在不同的方向運(yùn)動(dòng)，以使得所述反饋杠桿的第一端與所述力傳動(dòng)單元碰撞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的力反饋裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)單元包括: 第一直線電機(jī)，包括第一定子和第一動(dòng)子，該第一動(dòng)子能夠在與所述第一定子形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第一定子移動(dòng)； 第二直線電機(jī)，包括第二定子和第二動(dòng)子，該第二動(dòng)子能夠在與所述第二定子形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第二定子移動(dòng)； 連接部件，用于連接所述第一直線電機(jī)、第二直線電機(jī)和所述反饋杠桿的第二端，從而在所述第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)所述反饋杠桿的第二端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的力反饋裝置，其中，所述第一動(dòng)子的移動(dòng)方向與所述第二動(dòng)子的移動(dòng)方向垂直，從而所述反饋杠桿的第二端能夠在第一動(dòng)子和第二動(dòng)子的移動(dòng)方向所形成的平面內(nèi)的任意方向移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的力反饋裝置，其中，所述反饋力的方向取決于第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)距離，所述反饋力的大小取決于第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的力反饋裝置，其中，所述反饋杠桿的第二端為導(dǎo)體，所述驅(qū)動(dòng)單元包括: 第一電磁鐵，位于所述反饋杠桿的第二端的附近，能夠驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在第一方向和與該第一方向相背的第二方向上移動(dòng)； 第二電磁鐵，位于所述反饋杠桿的第二端的附近，能夠驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在第三方向和與該第三方向相背的第四方向上移動(dòng)，所述第三方向與所述第一方向垂直。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的力反饋裝置，其中，所述反饋杠桿還包括: 第一球體，附接在所述反饋杠桿的第一端上； 第二球體，附接在所述反饋杠桿的第二端上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的力反饋裝置，其中，在所述碰撞發(fā)生之后，所述驅(qū)動(dòng)單元還驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端恢復(fù)到一預(yù)定位置。
8.一種用于通過(guò)力反饋裝置生成反饋力的方法，所述力反饋裝置包括:反饋杠桿，具有第一端、第二端和支點(diǎn)；軸承單元，用于支撐所述支點(diǎn)，并使得所述反饋杠桿能夠以所述支點(diǎn)為中心在不同的方向移動(dòng)；力傳動(dòng)單元，鄰近所述反饋杠桿的第一端，用于在被所述反饋杠桿的第一端碰撞時(shí)傳送由于所述碰撞而產(chǎn)生的反饋力；驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在不同的方向運(yùn)動(dòng)，所述方法包括: 在需要產(chǎn)生反饋力時(shí)確定所述反饋力； 基于所述反饋力確定要向所述驅(qū)動(dòng)單元施加的控制信號(hào)； 將所述控制信號(hào)施加到所述驅(qū)動(dòng)單元而驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端移動(dòng)，從而所述反饋杠桿的第一端與所述力傳動(dòng)單元碰撞而產(chǎn)生反饋力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述控制信號(hào)包括第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)單元包括:第一直線電機(jī)，包括第一定子和第一動(dòng)子；第二直線電機(jī)，包括第二定子和第二動(dòng)子；和連接部件，用于連接所述第一直線電機(jī)、第二直線電機(jī)和所述反饋杠桿的第~.丄山■~*觸， 其中，所述將所述控制信號(hào)施加到所述驅(qū)動(dòng)單元而驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端移動(dòng)的步驟包括: 將第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第一直線電機(jī)以驅(qū)動(dòng)第一動(dòng)子在與所述第一定子形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第一定子移動(dòng)； 將第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第二直線電機(jī)以驅(qū)動(dòng)第二動(dòng)子在與所述第二定子形成的直線上朝向或遠(yuǎn)離所述第二定子移動(dòng)，其中，所述第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)經(jīng)由所述連接部件而帶動(dòng)所述反饋杠桿的第二端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，所述第一動(dòng)子的移動(dòng)方向與所述第二動(dòng)子的移動(dòng)方向垂直，從而所述反饋杠桿的第二端能夠在第一動(dòng)子和第二動(dòng)子的移動(dòng)方向所形成的平面內(nèi)的任意方向移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，所述基于所述反饋力確定要向所述驅(qū)動(dòng)單元施加的控制信號(hào)包括: 基于所述反饋力的方向確定第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)距離； 基于所述反饋力的大小確定第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)速度； 基于所確定的第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的至少一個(gè)的移動(dòng)距離和移動(dòng)速度來(lái)確定向第一直線電機(jī)施加的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和向第二直線電機(jī)施加的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述反饋杠桿的第二端為導(dǎo)體，所述驅(qū)動(dòng)單元包括位于所述反饋杠桿的第二端的附近的第一電磁鐵和第二電磁鐵，所述控制信號(hào)包括第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，所述將所述控制信號(hào)施加到所述驅(qū)動(dòng)單元而驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端移動(dòng)的步驟包括: 將第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第一電磁鐵以驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在第一方向和與該第一方向相背的第二方向上移動(dòng)； 將第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到第二電磁鐵以驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端在第三方向和與該第三方向相背的第四方向上移動(dòng)，所述第三方向與所述第一方向垂直。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述反饋杠桿還包括: 第一球體，附接在所述反饋杠桿的第一端上； 第二球體，附接在所述反饋杠桿的第二端上。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括: 在所述碰撞發(fā)生之后，利用所述驅(qū)動(dòng)單元來(lái)驅(qū)動(dòng)所述反饋杠桿的第二端恢復(fù)到一預(yù)定位置。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK104423540SQ201310367224
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】李雪霞, 張強(qiáng) 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司