集成触觉系统技术方案

一种集成触觉系统可包括数字信号处理器和可通信地耦接到数字信号处理器并与数字信号处理器集成到集成触觉系统中的放大器。数字信号处理器可被配置为接收指示施加到力传感器的力的力传感器信号，并且响应于该力生成触觉回放信号。放大器可被配置为放大触觉回放信号，并利用由放大器放大的触觉回放信号来驱动可通信地耦接到放大器的振动致动器。可通信地耦接到放大器的振动致动器。可通信地耦接到放大器的振动致动器。

【技术实现步骤摘要】
集成触觉系统
[0001]相关申请
[0002]本公开为申请日为2018年05月07日、申请号为201880037435.X、名称为“集成触觉系统”的专利申请的分案申请。
[0003]本公开是2020年5月11日提交的第16/871832号美国非临时专利申请的延续，该申请是2017年10月2日提交的第15/722128号美国非临时专利申请的一部分，于2020年8月4日以美国专利号10732714的形式发布，该申请以2017年5月8日提交的美国临时专利申请号62/503,163，2017年8月3日提交的美国临时专利申请号62/540,921为优先权。
[0004]本公开以2017年5月8日提交的美国临时专利申请号62/503,163，2017年8月3日提交的美国临时专利申请号62/540,921，2017年10月2日提交的美国非临时专利申请15/722,128号为优先权，所述申请的全部内容通过引用的方式并入本公开。


[0005]本公开总体涉及具有用户界面的电子设备(例如，移动设备、游戏控制器、仪表面板等)，并且更具体地，涉及用于移动设备中的机械按钮替换的系统，用于电容式传感器的触觉反馈和/或其他合适的应用的集成触觉系统。

技术介绍

[0006]线性谐振致动器(LRA)和其他振动致动器(例如，旋转致动器、振动马达等)正越来越多地用于移动设备(例如，移动电话、个人数字助理、视频游戏控制器等)中，以生成与此类设备进行用户交互的振动反馈。通常，力/压力传感器检测与设备的用户交互(例如，在设备的虚拟按钮上的手指按压)，并且响应于此，线性谐振致动器振动以向用户提供反馈。例如，线性谐振致动器可以响应于力进行振动，以向用户模仿机械按钮点击的感觉。
[0007]现有触觉系统的一个缺点在于，用于处理力传感器的信号并对其生成触觉响应的现有方法通常具有比期望的延时更长的时间，使得触觉响应可大大延迟于用户与力传感器的交互。因此，在将触觉系统用于机械按钮替换、电容式传感器反馈或其他应用的应用中，触觉响应无法有效地模仿机械按钮点击的感觉。因此，期望使用户与力传感器的交互和对该交互的触觉响应之间的延时最小化的系统和方法。
[0008]另外，为给用户创造适当和令人愉悦的触觉感觉，需要仔细设计和生成驱动线性谐振致动器的信号。在机械按钮替换应用中，理想的触觉响应可使其中线性谐振致动器生成的振动脉冲应足够强，以响应于他/她的手指按压和/或释放而给予用户明显的通知，并且振动脉冲应短、快且没有谐振尾部，以为使用者提供“锐利”和“干脆”的感觉。可选地，可以将不同的控制算法和激励应用于线性谐振致动器，以改变性能来提供交替的触觉反馈
‑
可能表示设备中的某些用户模式
‑
从而提供更多的“柔和”和“谐振”触觉响应。

技术实现思路

[0009]根据本公开的教导，可以减少或消除与移动设备中的触觉反馈相关联的缺点和问
题。
[0010]根据本公开的实施例，集成触觉系统可包括数字信号处理器和可通信地耦接到该数字信号处理器并与该数字信号处理器集成到集成触觉系统中的放大器。数字信号处理器可被配置为接收指示施加到力传感器的力的输入信号，并且响应于该输入信号生成触觉回放信号。放大器可被配置为放大触觉回放信号，并利用由放大器放大的触觉回放信号来驱动可通信地耦接到放大器的振动致动器。
[0011]根据本公开的这些和其他实施例，一种方法可包括由数字信号处理器接收指示施加到力传感器的力的输入信号。该方法还可包括：由数字信号处理器响应于输入信号来生成触觉回放信号。该方法可进一步包括利用可通信地耦接到数字信号处理器并且与数字信号处理器集成到集成触觉系统中的放大器来驱动由放大器放大的触觉回放信号。
[0012]根据本公开的这些和其他实施例，一种制品可包括非暂时性计算机可读介质，计算机可读介质上承载计算机可执行指令，指令由处理器可读取，在被读取和执行时所述指令用于使处理器执行以下操作：接收指示施加到力传感器的力的输入信号；并响应于该输入信号生成触觉回放信号，使得放大器可通信地耦接至处理器并与数字信号处理器集成到集成触觉系统，放大并驱动触觉回放信号。
[0013]根据本文所包括的附图，描述和权利要求，本公开的技术优势对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。实施例的目的和优点将至少通过权利要求中具体指出的要素，特征和组合来实现和达到。
[0014]应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例和解释性的，并且不限制本公开中提出的权利要求。
附图说明
[0015]通过参考以下结合附图进行的描述，可以获得对本专利技术实施例及其优点的更完整的理解，其中，相同的附图标记指示相同的特征，并且其中：
[0016]图1示出根据本公开实施例的示例移动设备的所选组件的框图；
[0017]图2示出根据本公开实施例的示例集成触觉系统的所选组件的框图；
[0018]图3示出根据本公开实施例的用于图2的集成触觉系统的示例处理系统的所选组件的框图；
[0019]图4示出根据本公开实施例的另一示例集成触觉系统的所选组件的框图；
[0020]图5示出根据本公开实施例的示出可生成的触觉驱动信号的示例波形的曲线图；
[0021]图6示出根据本公开实施例的描绘线性谐振致动器的位移的示例传递函数的曲线图，该传递函数为等于在低频下出现的最大静态偏移的电压电平下的频率的函数；
[0022]图7示出根据本公开实施例的描绘线性谐振致动器的加速度的示例传递函数的曲线图，该传递函数为频率和最大偏移下的最大加速度的函数；
[0023]图8示出根据本公开实施例的另一示例集成触觉系统的所选组件的框图；
[0024]图9示出根据本公开实施例的另一示例集成触觉系统的所选组件的框图；
[0025]图10示出根据本公开实施例的另一示例集成触觉系统的所选组件的框图；以及
[0026]图11示出根据本公开实施例的另一示例集成触觉系统的所选组件的框图。
具体实施方式
[0027]图1示出根据本公开实施例的示例移动设备102的所选组件的框图。如图1所示，移动设备102可包括外壳101、控制器103、存储器104、力传感器105、麦克风106、线性谐振致动器107、无线电发射器/接收器108、扬声器110和集成触觉系统112。
[0028]外壳101可包括任何合适的壳体、外罩或用于容纳移动设备102的各种组件的其他外壳。外壳101可由塑料、金属和/或任何其他合适的材料构造。另外，外壳101可以被适配成(例如，大小和形状)使得移动设备102可以容易地在移动设备102的用户身上运输。因此，移动设备102可以包括但不限于智能电话、平板计算设备、手持计算设备、个人数字助理、笔记本电脑、视频游戏控制器或任何其他易于在移动设备102的用户身上运输的设备。
[0029]控制器103可容纳在外壳101内，并且可包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成触觉系统，其特征在于，包括：数字信号处理器，所述数字信号处理器被配置为：接收指示施加到力传感器的力的输入信号；以及响应于所述输入信号生成触觉回放信号；放大器，所述放大器可通信地耦接到所述数字信号处理器，与所述数字信号处理器集成到所述集成触觉系统中，并且被配置为放大所述触觉回放信号，并使用由所述放大器放大的所述触觉回放信号来驱动可通信地耦接到所述放大器的振动致动器；其中，所述数字信号处理器还被配置为：监测指示所述振动致动器的状态的一个或多个诊断输入；基于所述一个或多个诊断输入确定所述振动致动器的位移；以及控制所述触觉回放信号以防止所述振动致动器超过位移极限。2.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，还包括可通信地耦接到所述数字信号处理器的存储器，并且其中，所述数字信号处理器还被配置为：从所述存储器检索触觉回放波形；以及处理所述触觉回放波形以生成所述触觉回放信号。3.根据权利要求2所述的集成触觉系统，其特征在于，所述触觉回放波形将触觉响应定义为作为时间的函数的加速度。4.根据权利要求3所述的集成触觉系统，其特征在于，所述数字信号处理器生成所述触觉回放信号，以针对机械按钮替换和电容式传感器反馈中的至少一个来呈现触觉反馈。5.根据权利要求4所述的集成触觉系统，其特征在于，所述数字信号处理器将逆传递函数施加于所述触觉回放波形，以便生成所述触觉回放信号，其中，所述逆传递函数是定义施加到所述振动致动器的电压与所述振动致动器的响应于所施加的电压的加速度之间的关系的传递函数的倒数。6.根据权利要求5所述的集成触觉系统，其特征在于，所述数字信号处理器在闭环反馈回路中控制所述触觉回放信号，由此，所述数字信号处理器基于所述振动致动器的建模参数和测量参数中的至少一个来适配所述逆传递函数。7.根据权利要求2所述的集成触觉系统，其特征在于，所述数字信号处理器将逆传递函数施加于所述触觉回放波形，以便生成所述触觉回放信号，其中，所述逆传递函数是定义施加到所述振动致动器的电压与所述振动致动器的响应于所施加的电压的加速度之间的关系的传递函数的倒数。8.根据权利要求7所述的集成触觉系统，其特征在于，所述数字信号处理器在闭环反馈回路中控制所述触觉回放信号，由此，所述数字信号处理器基于所述振动致动器的建模参数和测量参数中的至少一个来适配所述逆传递函数。9.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，所述输入信号是由所述力传感器生成的力传感器信号；以及响应于所述力传感器信号的接收，所述数字信号处理器将所述触觉回放信号传送到所述放大器。
10.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，所述输入是由所述力传感器生成的力传感器信号；以及响应于所述力传感器信号超过阈值，所述数字信号处理器将所述触觉回放信号传送到所述放大器。11.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，所述数字信号处理器生成所述触觉回放信号，以针对机械按钮替换和电容式传感器反馈中的至少一个来呈现触觉反馈。12.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，所述数字信号处理器在闭环反馈回路中控制所述触觉回放信号，由此，所述数字信号处理器基于所述振动致动器的建模参数和测量参数中的至少一个来适配其处理。13.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，所述数字信号处理器还被配置为响应于用于改变所述触觉回放信号的极性的条件来改变所述触觉回放信号的所述极性。14.根据权利要求13所述的集成触觉系统，其特征在于，所述数字信号处理器还被配置为基于所述振动致动器的一个或多个测量的电参数来计算估计速度，其中，用于改变所述触觉回放信号的所述极性的所述条件包括所述估计速度达到阈值速度水平或速度峰值。15.根据权利要求14所述的集成触觉系统，其特征在于，测量的电参数包括电压和电流中的一个或多个。16.根据权利要求13所述的集成触觉系统，其特征在于，用于改变所述触觉回放信号的所述极性的所述条件包括等于一频率的倒数的经过的时间，其中在所述频率处可获得最大无削波加速度水平。17.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，所述一个或多个诊断输入指示所述振动致动器的电流、电压和电感中的一个或多个。18.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，还包括接合在所述数字信号处理器与所述集成触觉系统外部的应用处理器之间的应用处理器接口，其中，所述数字信号处理器还被配置为响应于所述力经由所述应用处理器接口将活动通知传送到所述应用处理器。19.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，还包括接合在所述数字信号处理器与所述集成触觉系统外部的应用处理器之间的应用处理器接口，其中，所述数字信号处理器还被配置为：经由所述应用处理器接口接收来自所述应用处理器的通信；以及响应于所述通信修改所述触觉回放信号。20.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，所述集成触觉系统还被配置为将由所述数字信号处理器生成的中间触觉回放信号与由所述集成触觉系统接收的另一信号混合以生成所述触觉回放信号。21.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，所述数字信号处理器还被配置为基于所述输入信号选择性地启用和禁用所述放大器。22.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，
所述集成触觉系统与移动电话、个人数字助理和游戏控制器中的一个集成。23.根据权利要求1所述的集成触觉系统，其特征在于，所述数字信号处理器和所述放大器形成在单个集成电路上并与之集成。24.一种集成触觉系统，其特征在于，包括：数字信号处理器，所述数字信号处理器被配置为：接收指示施加到力传感器的力的输入信号；以及响应于所述输入信号生成触觉回放信号；以及放大器，所述放大器可通信地耦接到所述数字信号处理器，与所述数字信号处理器集成到所述集成触觉系统中，并且被配置为放大所述触觉回放信号，并使用由所述放大器放大的所述触觉回放信号来驱动可通信地耦接到所述放大器的振动致动器；其中，所述数字信号处理器还被配置为：监测指示所述振动致动器的状态的一个或多个诊断输入；基于所述一个或多个诊断输入确定所述振动致动器的操作漂移；以及控制所述触觉回放信号以解决所述操作漂移。25.一种集成触觉系统，其特征在于，包括：数字信号处理器，所述数字信号处理器被配置为：接收指示施加到力传感器的力的输入信号；以及响应于所述输入信号生成触觉回放信号；以及放大器，所述放大器可通信地耦接到所述数字信号处理器，与所述数字信号处理器集成到所述集成触觉系统中，并且被配置为放大所述触觉回放信号，并使用由所述放大器放大的所述触觉回放信号来驱动可通信地耦接到所述放大器的振动致动器；其中，所述数字信号处理器还被配置为：监测指示所述振动致动器的状态的一个或多个诊断输入；基于所述一个或多个诊断输入确定所述振动致动器的温度影响；以及控制所述触觉回放信号以解决所述温度影响。26.一种集成触觉系统，其特征在于，包括：数字信号处理器，所述数字信号处理器被配置为：接收由力传感器生成的并且指示施加到所述力传感器的力的力传感器信号；以及响应于所述力传感器信号生成触觉回放信号；以及放大器，所述放大器可通信地耦接到所述数字信号处理器，与所述数字信号处理器集成到所述集成触觉系统中，并且被配置为放大所述触觉回放信号，并使用由所述放大器放大的所述触觉回放信号来驱动可通信地耦接到所述放大器的振动致动器；采样控制器，所述采样控制器可通信地耦接到所述数字信号处理器，并且被配置为生成占空比调制信号以设定所述力传感器的占空比，以便减少所述力传感器的活动持续时间；以及所述集成触觉系统还包括输入路径，所述输入路...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈沙，
申请(专利权)人：思睿逻辑国际半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：