用于数模混合触觉效果控制器的系统、设备和方法技术方案

提供了一种包括数模混合控制电路的触觉使能设备。数模控制电路包括模拟控制电路和至少一个处理器，并且被配置为控制振动致动器以产生有限持续时间的触觉效果。数模控制电路接收来自传感器的运动特性反馈信号，并使用运动特性反馈信号对控制振动致动器的命令信号提供连续调整。供连续调整。供连续调整。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于数模混合触觉效果控制器的系统、设备和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2019年2月25日提交的在先美国申请62/810,174的权益，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及用于提供有限持续时间的触觉效果的系统、设备和方法。特别地，本专利技术针对使用数模混合控制器提供用于振动致动器的闭环反馈控制以产生有限持续时间的明确定义的触觉效果的技术。

技术介绍

[0004]用于产生振动效果的触觉致动器(即，诸如偏心旋转质块的振动致动器、线性谐振致动器、基于压电的致动器等)通常用在触觉使能设备中以提供中等到长持续时间的振动效果。这样的触觉效果作为嗡嗡声或振动感觉呈现给用户。提供嗡嗡声感觉可以通过激励振动致动器振荡许多次(例如，数十次、数百次或甚至数千次)来实现。这样的振动效果通过振动致动器的常规开环控制技术来实现。在这些情况下，不需要在有限持续时间内的精确致动器控制，这会在设备制造中引入不必要的成本。
[0005]在一些情况下，可能期望产生有限持续时间的触觉效果，其中振动致动器仅经历少量(例如，少于10次)振荡。这样的触觉效果可以作为点击而不是嗡嗡声呈现给用户。例如，可能期望这些类型的点击提供对触摸屏输入的机械响应的感觉和满足感。常规上，开环控制技术和硬件适于通过例如实现致动器制动来提供这些短持续时间的点击。通过开环制动保持具有清晰边沿的高质量明确定义的感觉可能需要良好的致动器表征。致动器与开环控制方案的特性的偏差可导致减弱而不是急剧结束的效果。因此，例如，与线性谐振致动器的指定谐振频率的差异可导致有限持续时间的触觉效果劣化。该问题的常规解决方案包括致动器输出的制造后表征和开环控制参数的调整。
[0006]本文描述的专利技术提供了在触觉使能设备中生成有限持续时间的触觉效果的改进方法。

技术实现思路

[0007]本文提供了适应振动致动器的闭环反馈控制，以产生有限持续时间的精确触觉振动效果的系统、设备和方法。迄今为止，闭环反馈控制尚未应用于振动致动器，因为认为常规的振动效果不需要精确控制。常规的触觉使能设备也不包括闭环控制的必要部件，并且认为引入这些部件不必要地增加了这些设备的成本。本文描述的数模混合控制系统用于向触觉使能设备便宜地提供精确的闭环控制。
[0008]本专利技术的实施例可以包括传感器、控制电路和振动致动器，其特别被配置为提供闭环控制能力以产生有限持续时间的振动效果。实施例还可以包括结合这些部件的设备和系统以及实现闭环控制技术以提供有限持续时间的触觉效果的方法。
[0009]本文的实施例包括触觉使能设备。触觉使能设备包括振动致动器；传感器，该传感器被配置为测量振动致动器的运动特性，并输出运动特性反馈信号；数模混合控制电路，包括模拟控制电路和至少一个处理器，该处理器被配置为控制振动致动器以产生有限持续时间的触觉效果。数模混合控制器被配置为通过以下方式控制振动致动器：在处理器处生成表示有限持续时间触觉效果的参考信号、向模拟控制电路提供误差信号、由模拟控制电路基于误差信号向振动致动器提供命令信号、对运动特性反馈信号进行采样，以及由处理器根据运动特性反馈信号和参考信号以采样频率提供对误差信号的连续调整，使模拟控制电路连续调整命令信号，以最小化参考信号和运动特性反馈信号之间的误差。
[0010]还有的实施例包括一种通过数模混合控制电路控制振动致动器的方法，该数模混合控制电路包括模拟控制电路和处理器以产生有限持续时间的触觉效果。该方法包括由处理器生成参考信号，该参考信号表示有限持续时间的触觉效果。该方法还包括由处理器向模拟控制电路提供初始误差信号，以使模拟控制电路生成用于激活振动致动器的命令信号；由传感器随时间测量振动致动器的运动特性；由传感器输出指示运动特性的运动特性反馈信号；以及控制振动致动器以提供有限时间的触觉效果。控制振动致动器包括由处理器对运动特性反馈信号进行采样，以及由处理器根据运动特性反馈信号和参考信号以采样频率提供对误差信号的连续调整，同时由模拟控制电路提供命令信号，其中提供对误差信号的连续调整使模拟控制电路连续调整命令信号以最小化参考信号和运动特性反馈信号之间的误差。
附图说明
[0011]从如附图所示的本专利技术的实施例的以下描述中，本专利技术的前述和其它特征和优点将变得显而易见。并入本文并形成说明书一部分的附图进一步用于解释本专利技术的原理并使相关领域的技术人员能够制造和使用本专利技术。附图不按比例绘制。
[0012]图1是图示根据本专利技术的实施例的触觉使能设备的各方面的示意图。
[0013]图2A和图2B是图示根据本专利技术的实施例的经由集成电路实现的数模混合控制电路的示意图。
[0014]图3是与本专利技术的实施例一致的致动器控制处理的流程图。
[0015]图4A和图4B是示出与本专利技术的实施例一致的LRA测试结果的图表。
具体实施方式
[0016]现在参考各图描述本专利技术的具体实施例。下面的详细描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本专利技术或本专利技术的应用和用途。此外，无意受前述
、
技术介绍
、方面内容或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。
[0017]本文描述的实施例涉及触觉使能设备。与本文的实施例一致的触觉使能设备可以被配置为智能电话、平板计算设备、智能手表、健身带、触觉使能可穿戴设备、眼镜、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和/或混合现实(MR)耳机、手持式游戏设备、个人计算机(例如，台式计算机、膝上型计算机等)、电视、交互式标志和/或可被编程为向用户提供触觉输出的其它设备。与本专利技术的实施例一致的基于触觉的设备包括具有用于向触觉使能设备传递振动效果的一个或多个振动致动器的设备。在本专利技术的实施例中，触觉使能设备还可以包括用户
输入元件，例如，控制元件，诸如触发器、按钮、操纵杆、操纵手柄、触摸屏、触摸板等，以允许用户与计算机系统交互。触觉使能设备还可以包括被配置为增强无论启用触觉还是没有触觉使能其它设备的能力的外围设备。
[0018]与本专利技术的实施例一致的触觉使能设备可以包括处理系统。与本文描述的实施例一致的处理系统包括一个或多个处理器(为了方便起见，在本文中也可互换地称为处理器、(一个或多个)处理器)、一个或多个存储器单元、音频输出、用户输入元件、通信单元和/或其它部件。处理器可以由一个或多个计算机程序指令编程以执行本文描述的方法。与本专利技术一致的通信单元可以包括可以与外围设备进行传输或通信的任何有线或无线连接设备。
[0019]在本专利技术的实施例中，触觉使能设备可以与被配置为向触觉使能设备提供触觉控制信号的处理系统分开提供。这种触觉使能设备包括振动致动器和所需的控制电路系统以及激活振动致动器的电源。与处理系统分开提供的触觉使能设备可以是例如旨在用于与中央处理系统通信的可穿戴设备。根据这些实施例的触觉使能设备可以包括腕带、戒指、腿带、手指附件、手套、眼镜以及被配置为提供触觉输出的其它类型的设备。
[0020]本专利技术的实施例涉及经由数模混合控制器对振动致动器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种触觉使能设备，包括：振动致动器；传感器，被配置为测量振动致动器的运动特性，并输出运动特性反馈信号；数模混合控制电路，包括模拟控制电路和至少一个处理器，被配置为控制振动致动器以通过以下方式产生有限持续时间的触觉效果：在处理器处生成表示有限持续时间触觉效果的参考信号，向模拟控制电路提供误差信号，由模拟控制电路基于误差信号向振动致动器提供命令信号，对运动特性反馈信号进行采样，以及由处理器根据运动特性反馈信号和参考信号以采样频率提供对误差信号的连续调整，使模拟控制电路连续调整命令信号，以最小化参考信号和运动特性反馈信号之间的误差。2.如权利要求1所述的触觉使能设备，其中提供对命令信号的连续调整根据比例微分控制来执行。3.如权利要求1所述的触觉使能设备，其中提供对命令信号的连续调整根据超前补偿控制来执行。4.如权利要求1所述的触觉启用设备，其中所述振动致动器包括线性谐振致动器、宏纤维复合致动器和压电陶瓷致动器中的至少一种。5.如权利要求1所述的触觉使能设备，其中所述运动特性反馈信号以至少1kHz的采样频率进行采样。6.一种通过数模混合控制电路控制振动致动器以产生有限持续时间的触觉效果的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：意美森公司，
类型：发明
国别省市：