專利名稱：使用旋轉(zhuǎn)諧振運動塊的觸覺反饋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及觸覺反饋裝置，尤其是涉及由觸覺反饋裝置產(chǎn)生的振動和類似力的感覺。
背景技術(shù)：
用戶可以使用界面裝置來向計算機裝置或電子裝置提供信息。例如，通過計算機裝置，用戶可以與由計算機顯示的環(huán)境進行相互作用，以便在計算機上執(zhí)行功能和任務(例如玩游戲)、體驗模擬或虛擬真實環(huán)境、使用計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)、操作圖形用戶界面(GUI)、或者對在計算機的輸出裝置上顯示的處理或圖像產(chǎn)生其它影響。此外，用戶可以與電子裝置相互作用，例如使用遙控、無繩電話或立體聲控制。用于該計算機裝置或電子裝置的普通人界面裝置例如包括游戲桿、按鈕、鼠標、跟蹤球、旋紐、方向盤、攝像頭、圖形輸入板和壓敏球。
在某些界面裝置中，力反饋或觸覺反饋也提供給用戶，本文中通常稱為“觸覺反饋”。這種界面裝置可以提供物理(physical)感覺，使用控制器或操縱界面裝置的物理目標的用戶將感覺到該物理感覺。各界面裝置包括一個或多個促動器，這些促動器與控制處理器和/或計算機系統(tǒng)連接。因此，通過向觸覺反饋裝置的促動器發(fā)送控制信號或指令，控制處理器和/或計算機系統(tǒng)可以與用戶動作和/或與圖形或顯示環(huán)境相關(guān)的事件配合地控制由觸覺反饋裝置產(chǎn)生的觸覺力。
很多低成本的觸覺反饋裝置例如通過在由用戶握住時振動觸覺反饋裝置的manipulandum和/或殼體來產(chǎn)生觸覺力。例如，在當前很多用于游戲操縱臺的游戲控制器(例如Sony Playstation、Microsoft Xbox和Nintendo GameCube)中，一個或多個觸覺裝置安裝在游戲控制器的殼體內(nèi)。該一個或多個觸覺裝置可以進行驅(qū)動，以便提供振動力。例如，這可以通過使得與各觸覺裝置的軸連接的偏心塊旋轉(zhuǎn)而實現(xiàn)。因此，游戲控制器的殼體也振動。游戲操縱臺的主機向游戲控制器發(fā)出指令，以便控制該游戲控制器的促動器的驅(qū)動和振動頻率。對于某些已知的游戲控制器，使用兩個不同的觸覺裝置具有更大質(zhì)量的一個觸覺裝置提供低頻震動，而具有更大質(zhì)量的另一觸覺裝置提供更高頻率的振動。
不過，這些已知的觸覺反饋裝置有幾個缺點。首先，通過已知觸覺反饋裝置產(chǎn)生的振動非常有限，不能進行明顯變化。例如，主機可以調(diào)節(jié)由上述游戲控制器產(chǎn)生的振動的頻率，但是相應振幅不能獨立于頻率而改變。
第二，具有相對較大旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的單促動器系統(tǒng)能有效提供較強且較高振幅的感覺，但是不能提供輕微、高頻的振動，從而嚴重限制了該觸覺反饋裝置的用戶能夠體驗到的觸覺反饋效果的變化性。試圖解決該問題的一種方法是使用具有更小旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的第二觸覺裝置。不過，這種方法較昂貴，并使用相對較大的空間。
最后，與促動器相連的偏心塊的旋轉(zhuǎn)起動和停止都有時間延遲。這些時間延遲(不能長到大約0.1秒)將導致很難使得產(chǎn)生的觸覺力與在計算機模擬、游戲、裝置中的事件、動作或相互作用同步。此外，偏心塊的旋轉(zhuǎn)起動或停止的延遲并不恒定，從而提供了另外的同步難題。
因此，需要改進的觸覺反饋裝置。

發(fā)明內(nèi)容
觸覺裝置包括促動器和塊。該促動器有軸。該促動器與該塊和/或基座進行彈性連接。


圖1和2分別表示了本發(fā)明實施例的觸覺裝置的透視圖和俯視圖。
圖3和4分別表示了本發(fā)明實施例的、具有兩個柔順(compliant)部分的觸覺裝置的透視圖和俯視圖。
圖5和6分別表示了對于在諧振模式下工作的本發(fā)明實施例的觸覺裝置，作為阻尼比的函數(shù)的位置伯德圖和加速度伯德圖。
圖7和8分別表示了對于在諧振模式下工作的本發(fā)明實施例的觸覺裝置，作為彈簧常數(shù)的函數(shù)的位置伯德圖和加速度伯德圖。
圖9和10分別表示了對于在諧振模式下工作的本發(fā)明實施例的觸覺裝置，作為質(zhì)量的函數(shù)的位置伯德圖和加速度伯德圖。
圖11和12分別表示了對于在諧振模式下工作的本發(fā)明實施例的觸覺裝置，作為偏心半徑的函數(shù)的位置伯德圖和加速度伯德圖。
圖13表示了本發(fā)明實施例的、具有片簧的觸覺裝置的透視圖。
圖14表示了本發(fā)明另一實施例的、具有片簧的觸覺裝置的透視圖。
圖15表示了本發(fā)明實施例的、具有聚丙烯彈性部件的觸覺裝置的透視圖。
圖16表示了另一本發(fā)明實施例的、具有聚丙烯彈性部件的觸覺裝置的透視圖。
圖17表示了本發(fā)明實施例的、用于觸覺裝置的塊和彈性部件的透視圖。
圖18表示了本發(fā)明另一實施例的觸覺裝置的透視圖。
圖19表示了本發(fā)明另一實施例的、具有彈性部件的觸覺裝置的透視圖，該彈性部件使促動器與基座連接。
圖20和21表示了本發(fā)明另一實施例的、具有彈性部件的觸覺裝置的透視圖，該彈性部件使促動器與基座連接。
圖22和23表示了本發(fā)明另一實施例的、具有彈性部件的觸覺裝置的透視圖，該彈性部件使促動器與基座連接。
圖24表示了本發(fā)明實施例的、具有兩個促動器的觸覺裝置的透視圖，這兩個促動器分擔公共旋轉(zhuǎn)軸和公共塊。
圖25和26表示了本發(fā)明另一實施例的、具有兩個促動器的觸覺裝置的透視圖，這兩個促動器分擔公共旋轉(zhuǎn)軸和公共塊。
圖27表示了本發(fā)明另一實施例的、具有限制止動件的觸覺裝置的俯視圖。
圖28表示了本發(fā)明另一實施例的、具有限制止動件的觸覺裝置的俯視圖。
圖29和30表示了根據(jù)本發(fā)明實施例的、具有止動件的觸覺裝置的透視圖，該止動件與彈性部件形成一體。
具體實施例方式
一般地說，這里所述的實施例涉及觸覺裝置，各觸覺裝置通過諧振彈簧/塊系統(tǒng)而產(chǎn)生觸覺反饋力。該系統(tǒng)可以包括與一個或多個彈簧部件組合的一個或多個活動塊。所使用的術(shù)語“彈簧/塊系統(tǒng)”是指任意類型的、具有彈性或柔性連接塊的系統(tǒng)。該彈性或柔性連接例如可以通過彈簧或柔性部件。因此，這里所述的彈性部件或彈性連接也可以用于柔性部件或柔性連接。
這些觸覺裝置可以與殼體連接或連接在殼體內(nèi)(例如通過機械安裝件)，以便向殼體的用戶提供觸覺反饋力。該殼體例如可以用于游戲控制器、通信裝置、遙控裝置、立體聲控制器或人界面裝置(用于計算機裝置或電子裝置)，例如操縱桿、按鈕、鼠標、跟蹤球、旋鈕、方向盤、輸入筆、圖形輸入板或壓敏球。
在很多實施例中，觸覺裝置包括促動器和塊。促動器有軸。該促動器與該塊和/或基座彈性連接。在一個實施例中，促動器是旋轉(zhuǎn)促動器，塊是偏心塊，且旋轉(zhuǎn)促動器的軸通過彈性部件而與偏心塊彈性連接。在該實施例中，觸覺裝置的旋轉(zhuǎn)促動器、偏心塊和彈性部件一起有第一工作模式和第二工作模式，該第一工作模式與一定頻率范圍相關(guān)，而該第二工作模式的相關(guān)頻率范圍與第一工作模式的相關(guān)頻率范圍不同。例如，第一工作模式可以基于塊繞旋轉(zhuǎn)促動器的軸的單向旋轉(zhuǎn)，而第二工作模式可以基于塊的諧振運動。
這里所述的觸覺裝置實施例解決了在上面的背景技術(shù)部分中所述的已知觸覺裝置的很多缺點。例如，這里所述的觸覺裝置能夠在擴展頻率范圍內(nèi)獨立控制振幅和頻率。另外，單個促動器能夠產(chǎn)生低頻振動(例如采用基于塊的單向旋轉(zhuǎn)的工作模式)和高頻振動(例如采用基于塊的諧振運動的工作模式)。促動器可以在單個工作模式中工作，或者可以在交疊時間在兩個工作模式中工作，以便產(chǎn)生疊加的低頻振動和高頻振動。還有，與起動和停止振動相關(guān)的時間延遲可以小于已知觸覺裝置。
這里所用的術(shù)語“工作模式”的意思是促動器的工作方式。該工作模式例如可以參考施加給促動器的信號來介紹。例如，促動器的一個工作模式可以涉及施加給促動器的直流(DC)信號。在該工作模式(這里也稱為“單向模式”)中，促動器的工作導致與促動器連接的塊在與單向模式相關(guān)的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生向心加速度。促動器的另一工作模式例如可以涉及施加給促動器的交流(AC)信號(例如具有反向極性的信號)。在該工作模式(也稱為“諧振模式”)中，促動器在與諧振模式相關(guān)的頻率范圍內(nèi)沿相反方向交替驅(qū)動該塊。在可選實施例中，諧振模式可以通過以諧振頻率向促動器提供單向電壓而實現(xiàn)。通過該實例，提供給促動器的單個信號例如可以形成單向模式和諧振模式，其中，與諧振模式相關(guān)的頻率和與單向模式相關(guān)的頻率交疊。
應當知道，與單向模式相關(guān)的頻率范圍通常和與諧振頻率相關(guān)的頻率范圍不同。這些頻率范圍例如可以相互排斥，或者也可選擇，一個范圍可以是另一范圍的子集。例如，與單向模式相關(guān)的頻率范圍可以是10-40Hz，而與諧振模式相關(guān)的頻率范圍可以是5-250Hz。在該實例中，與單向模式相關(guān)的頻率范圍是與諧振模式相關(guān)的頻率范圍的子集。換句話說，可能使得促動器以單向模式工作的振動頻率是可能使得促動器以諧振模式工作的振動頻率的子集。在另一實施例中，與單向模式相關(guān)的頻率范圍和與諧振模式相關(guān)的頻率范圍相互排斥。在還一實施例中，與單向模式相關(guān)的頻率范圍和與諧振模式相關(guān)的頻率范圍局部交疊。
促動器的另一工作模式可以涉及單向模式和諧振模式的疊加。在該工作模式(這里也稱為“疊加模式”)中，促動器可以同時通過DC信號和AC信號驅(qū)動，從而導致與促動器連接的塊在與單向模式相關(guān)的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生向心加速度，同時也在與諧振模式相關(guān)的頻率范圍內(nèi)沿相反方向驅(qū)動該塊。通過上述實例，在疊加模式中工作的促動器可以同時產(chǎn)生在10和40Hz之間的振動頻率和在5和250Hz之間的一個或多個振動頻率。這里所述的范圍用于說明目的，這里所述的實施例實際上可采用任意范圍。
在某些實施例中，可以比單向模式、諧振模式和疊加模式更多。這樣的實施例例如有與諧振模式相關(guān)的多個結(jié)構(gòu)。例如，第一塊可以與旋轉(zhuǎn)促動器彈性連接，而第二塊可以與第一塊彈性連接。在該實施例中，一個諧振模式可以與在促動器和第一塊之間的彈性連接相關(guān)，而一個不同的諧振模式可以與在第一塊和第二塊之間的彈性連接相關(guān)。在另一實例中，兩個塊可以通過兩個不同的彈簧常數(shù)而與旋轉(zhuǎn)促動器的軸彈性連接。因此，可以有兩個或更多模式的疊加、單向模式、第一諧振模式和第二諧振模式。實施例也可以有任意數(shù)目的諧振模式。
盡管這里所述的很多實施例涉及與繞促動器的軸旋轉(zhuǎn)的塊連接的旋轉(zhuǎn)促動器，但是也可以有非旋轉(zhuǎn)實施例。例如，一個實施例包括彈簧，該彈簧沿軸線膨脹和收縮，其中，彈簧在一端與塊連接，在另一端與促動器的軸連接；軸沿該軸線平動。在另一實施例中，促動器為短軸型馬達或具有空心芯的馬達。通常，促動器可以為產(chǎn)生扭矩的任意類型機構(gòu)。
而且，盡管這里所述的多個實施例涉及旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(其中，旋轉(zhuǎn)在與促動器軸垂直的平面內(nèi))，但是在可選實施例中，旋轉(zhuǎn)可以并不在平面內(nèi)。例如，使塊與促動器連接的彈性部件可以在沿與旋轉(zhuǎn)方向不同的方向或除了旋轉(zhuǎn)方向之外的方向有彈性。在該實施例中，諧振模式可能涉及塊的非平面運動。
這里所用的術(shù)語“促動器”是指引起動作的動作促動器。例如，該促動器例如可以為馬達、壓電結(jié)構(gòu)和音圈。這與引起觸覺力的觸覺力促動器不同。為了清楚，在本文中，該觸覺力促動器稱為觸覺裝置。因此，促動器(動作促動器)可以包含在觸覺裝置(觸覺力促動器)中。
這里所用的術(shù)語“彈性部件”的意思是由在變形后將返回初始形狀或狀態(tài)的材料制成的、任意類型的構(gòu)件。該彈性部件例如可以為塑料或橡膠構(gòu)件，或者為金屬結(jié)構(gòu)例如片簧或螺旋彈簧。該彈性部件有彈性的意思是它有合適彈性，以便能夠進行諧振運動。例如，對于促動器為具有彈性連接偏心塊的旋轉(zhuǎn)促動器的實施例，彈性連接的彈性足以使塊以諧振模式運動，并可與單向模式疊加或不與單向模式疊加。
這里所用的術(shù)語“觸覺”是指接觸的感覺。也稱為觸感。因此，觸覺裝置是例如在計算機或電子裝置的引導下向用戶傳遞力的裝置，從而使用戶能夠以物理觸感的方式與計算機或電子裝置進行相互作用或相互連接。盡管用于說明觸覺裝置怎樣工作的不同名稱有很多細微區(qū)別，但是它們都落入術(shù)語“觸覺”范圍內(nèi)。這些不同名稱包括觸感反饋、全力反饋、振動觸感、震動反饋、能夠接觸、接觸驅(qū)動，并表示觸覺裝置可以工作的不同方式。例如，震動反饋通常指游戲控制器常有的低保真振動或震動，并與游戲中的較大動作事件結(jié)合使用。
圖1和2分別表示了本發(fā)明實施例的觸覺裝置的透視圖和俯視圖。如圖1和2所示，觸覺裝置100包括促動器110、彈性部件120和塊130。作為旋轉(zhuǎn)促動器的促動器110包括軸115。彈性部件120包括近側(cè)部分121、柔順部分122和遠側(cè)部分125。彈性部件120的近側(cè)部分121與促動器110的軸115連接。寬度大于柔順部分122的遠側(cè)部分125與塊130連接。
促動器110可以為任意類型的旋轉(zhuǎn)促動器，例如直流(DC)馬達、音圈促動器或活動磁體促動器。此外，促動器110可以布置在裝置殼體(未示出)內(nèi)并與該裝置殼體機械連接，該裝置殼體例如游戲控制器殼體。布置在游戲控制器殼體內(nèi)并與該游戲控制器殼體機械連接的觸覺裝置的實例在專利申請No.09/967494和No.09/967496中公開，這兩篇文獻的內(nèi)容被本文參引。
盡管彈性部件120表示為使近側(cè)部分121、柔順部分122和遠側(cè)部分123成一體形成為單件結(jié)構(gòu)，但是也可以為其它結(jié)構(gòu)。當柔順部分由柔性材料形成時，近側(cè)部分和遠側(cè)部分并不必須由柔性材料形成，也不必須與該柔順部分形成一體。例如，彈性部件的柔順部分可以通過單獨的連接件或緊固件而與塊和/或促動器的軸連接。同樣，彈性部件可以為各種類型，例如包括片簧或螺旋彈簧。
觸覺裝置100的促動器110、彈性部件120和塊130一起有第一工作模式和第二工作模式，該第一工作模式具有一定頻率范圍，而該第二工作模式的頻率范圍與第一工作模式的頻率范圍不同。例如，第一模式可以基于塊100繞促動器110的軸115的單向旋轉(zhuǎn)(本文中也稱為“單向模式”)，而第二模式可以基于塊的諧振運動(本文中也稱為“諧振模式”)。
更具體地說，連接于促動器110的軸115和塊130之間的彈性部件120形成諧振系統(tǒng)。在諧振系統(tǒng)中，電驅(qū)動信號和所產(chǎn)生的馬達扭矩作用在守恒機械系統(tǒng)上。該諧振系統(tǒng)展現(xiàn)二級性能，其中在某些頻率處(例如在機械系統(tǒng)的諧振頻率處)將放大振動。這里，觸覺裝置100構(gòu)成為諧振系統(tǒng)，其中，彈性部件120在處于諧振模式時將儲存能量和釋放能量。換句話說，在塊130響應AC驅(qū)動信號的一個極性而運動時，彈性部件120的柔順部分122儲存能量，而在塊130響應AC驅(qū)動信號的另一極性而運動時，柔順部分122釋放能量。這導致諧振運動，并通過寬諧振而相應放大。這以高效方式產(chǎn)生較高振幅和其它效果。另外，當觸覺裝置100在諧振模式中工作時，具有多個不同頻率分量的復雜AC驅(qū)動信號可以彼此疊加。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，機械系統(tǒng)的阻尼因子比較低是有好處的。它可以形成更高效的諧振。因此，彈性部件120的柔順部分122可以由具有較低阻尼的聚丙烯制成。也可選擇，彈性部件可以由鋼、金屬絲、塑料或其它類似材料制成，它可以使得塊130與促動器110的軸115串聯(lián)。
當在單向模式中工作時，例如可以通過DC電流來驅(qū)動促動器110，從而使得塊130繞促動器110的軸115旋轉(zhuǎn)，并有向心加速度。該向心加速度向裝置殼體提供了很大的慣性力。在單向模式中工作時，固件技術(shù)可以用于控制振動的振幅。例如，具有50％工作循環(huán)的特定脈沖重復率導致塊130在特定速率下以一半振幅而單向旋轉(zhuǎn)，否則這將通過施加恒定電壓(即100％工作循環(huán))來實現(xiàn)。該固件的其它實例如專利申請No.09/669029中所述，該文獻的內(nèi)容被本文參引。
當促動器110在諧振模式下工作時，塊130以驅(qū)動信號(例如驅(qū)動促動器110的AC信號)頻率或近似以驅(qū)動信號頻率進行振動。這樣的驅(qū)動信號例如可以通過H橋電路或其它放大器來產(chǎn)生。這樣的優(yōu)點是，與在單向模式中的塊運動情況相比，塊在起動和停止運動中的時間延遲更小。
盡管圖1和2表示了具有單個柔順部分的彈性部件，但是彈性部件的可選實施例可以有多個柔順部分。例如，圖3和4分別表示了本發(fā)明實施例的、具有兩個柔順部分的觸覺裝置的透視圖和俯視圖。如圖3和4所示，觸覺裝置200包括促動器210、彈性部件220和塊230。作為旋轉(zhuǎn)促動器的促動器210包括軸215。彈性部件220包括近側(cè)部分221、柔順部分222和223以及遠側(cè)部分225和226。彈性部件220的近側(cè)部分221與促動器210的軸215連接。遠側(cè)部分225和226與塊230連接，該遠側(cè)部分225和226的寬度大于柔順部分222和223。盡管圖3和4中所示的彈性部件220有兩個柔順部分222和223，但是在其它實施例中，彈性部件也可以具有多于兩個的柔順部分。
應當知道，柔順部分可以有沿一個自由度或塊運行軸線的柔性，但是并不必須沿其余自由度的柔性。例如，柔順部分122(圖1和2中所示)可以有沿促動器110的軸115平行于旋轉(zhuǎn)軸線方向的柔性。同樣，柔順部分222和223都可以有沿促動器210的軸215平行于旋轉(zhuǎn)軸線方向的柔性。最好如圖3所示，柔順部分222和223沿平行于促動器210的軸215的方向相對較厚。
在另一實施例中，觸覺裝置包括可變剛性的機械促動器。當彈性部件的柔順部分的彈簧常數(shù)(K)值可作為驅(qū)動頻率的函數(shù)而變化，然后觸覺裝置可以在接近峰值放大率和效率的情況下工作?？勺儎傂詸C械促動器例如可以為壓電結(jié)構(gòu)(例如壓電蜂鳴器)。這種壓電結(jié)構(gòu)例如可包括一個塊上的陶瓷，一施加的電壓使得陶瓷在塊上運動。通過合適選擇施加的電壓，陶瓷可以以類似彈簧的方式工作。壓電結(jié)構(gòu)可以作為偏壓電壓的函數(shù)而改變它的彈簧常數(shù)。因此，驅(qū)動壓電結(jié)構(gòu)的頻率-電壓轉(zhuǎn)換器可以通過調(diào)節(jié)彈簧常數(shù)來保持觸覺裝置的諧振頻率。
具有單向模式和諧振模式的觸覺裝置實施例(例如圖1和2中所示的觸覺裝置100以及圖3和4中所示的觸覺裝置200)的特殊性能可以進行建模。該模型可以基于各種因素，例如塊形狀和重量分布以及彈性部件的柔順部分的剛性。下面提供了具有單向模式和諧振模式的觸覺裝置實施例的動態(tài)模型。
下面的等式基于二級Laplace傳遞函數(shù)，并用于對觸覺裝置的諧振模式進行建模X/Tm＝1/(r(ms^2+bs+k))其中X是位移，Tm是馬達扭距，m是塊的質(zhì)量，r是偏心半徑，k是彈簧常數(shù)，b是阻尼常數(shù)，而s是Laplace變量。更具體地說，偏心半徑r是從驅(qū)動器軸的中心到塊質(zhì)心的距離。
下面的等式用于對觸覺裝置的單向模式進行建模F＝rω2m其中F是力，ω是角速度(2πf)，f是促動器的頻率。
上述動態(tài)模型可以用于設(shè)計具有諧振模式的觸覺裝置。例如，可以選擇特定值的阻尼率、彈簧常數(shù)、塊質(zhì)量和偏心半徑，以便獲得特定性能的觸覺裝置。圖5至12表示了在諧振模式下工作的觸覺裝置的、作為特殊變量的函數(shù)的位置和加速度的伯德圖。位置伯德圖表示了對于不同驅(qū)動信號頻率的、塊離原點位置的幅值位移。加速度伯德圖表示了對于不同驅(qū)動信號頻率的、塊的加速力。參考圖5和6，阻尼率d與阻尼常數(shù)b的關(guān)系由等式b/(2*sqrt(k))表示。應當知道，y軸單位是對于能夠輸出0.003Nm扭距的馬達的量。標稱比較情況是m＝20克，阻尼率＝0.15，k＝1000N/m，r＝10mm，mp＝250克。該標稱情況導致位移為+/-1mm，且在線性促動器組件中的塊的加速度為+/-5g，這等于大約0.4g至250克的游戲控制器。
圖5和6分別表示了作為本發(fā)明實施例的、在諧振模式下工作的觸覺裝置的阻尼率的函數(shù)的位置伯德圖和加速度伯德圖。如圖5和6所示，減小阻尼率導致塊的更大位移和加速度。因此，對于某些實施例，希望使阻尼率減小至低于0.15。
圖7和8分別表示了作為本發(fā)明實施例的、在諧振模式下工作的觸覺裝置的彈簧常數(shù)的函數(shù)的位置伯德圖和加速度伯德圖。如圖7和8所示，觸覺裝置的諧振模式的諧振頻率是彈簧常數(shù)的函數(shù)。更具體地說，圖7中所示的塊位移的、沿x軸的峰值-峰值距離作為頻率的函數(shù)而變化，而圖8中所示的塊加速度的、沿x軸的峰值-峰值距離作為頻率的函數(shù)而沒有明顯變化。因此，具有諧振模式的觸覺裝置可以通過選擇彈簧常數(shù)的特殊值來設(shè)計為特定諧振頻率。
圖9和10分別表示了作為本發(fā)明實施例的、在諧振模式下工作的觸覺裝置的質(zhì)量的函數(shù)的位置伯德圖和加速度伯德圖。如圖9和10所示，塊的諧振頻率和(特別是)峰值加速度是塊的重量的函數(shù)。最好如圖10所示，塊的加速度幅值隨著塊的重量減小而增加。
圖11和12分別表示了作為本發(fā)明實施例的、在諧振模式下工作的觸覺裝置的偏心半徑的函數(shù)的位置伯德圖和加速度伯德圖。如圖11和12所示，塊的加速度是偏心半徑的函數(shù)。因此，當觸覺裝置在諧振模式下工作時，較低偏心半徑導致塊的位移和加速度增大。換句話說，在促動器軸和塊的質(zhì)心之間的更短距離導致促動器向該塊施加更大的力。不過，當觸覺裝置在單向模式下工作時，該更短偏心半徑也可以導致塊的加速度更低。因此，在觸覺裝置的設(shè)計中可以考慮對兩個因素進行折衷。
圖13表示了本發(fā)明實施例的、具有片簧的觸覺裝置的透視圖。如圖13所示，觸覺裝置300包括促動器310、彈性部件320和塊330。促動器310包括繞軸線326旋轉(zhuǎn)的軸(未示出)。彈性部件320包括柔順部分322和近側(cè)部分321。柔順部分322是由例如金屬制成的片簧，它的厚度為使它有柔性。
圖14表示了本發(fā)明另一實施例的、具有片簧的觸覺裝置的透視圖。如圖14所示，觸覺裝置400包括促動器410、彈性部件420和塊430。促動器410包括繞軸線426旋轉(zhuǎn)的軸(未示出)。彈性部件420包括作為片簧的柔順部分422。盡管與圖13所示的觸覺裝置300相同，但是觸覺裝置400的塊430的、平行于軸線426的尺寸更大，而柔順部分422的、沿徑向方向(垂直于軸線426)的尺寸更短。
圖15表示了本發(fā)明實施例的、具有聚丙烯彈性部件的觸覺裝置的透視圖。如圖15所示，觸覺裝置500包括促動器510、彈性部件520和塊530。彈性部件520包括近側(cè)部分521、柔順部分522和遠側(cè)部分523。彈性部件520由聚丙烯制成，不過也可以采用具有類似柔性的其它材料。彈性部件520的遠側(cè)部分523通過塊530中的狹槽而與塊530連接。
圖16表示了本發(fā)明另一實施例的、具有聚丙烯彈性部件的觸覺裝置的透視圖。在該實施例中，觸覺裝置600包括促動器610、彈性部件620和塊630。彈性部件620包括近側(cè)部分621、柔順部分622和遠側(cè)部分623。彈性部件620由聚丙烯制成，不過也可以采用具有類似柔性的其它材料。彈性部件620的遠側(cè)部分623通過塊630中的孔而與塊630連接。遠側(cè)部分623的形狀比柔順部分622更寬，從而使得該遠側(cè)部分623能夠密合地裝入塊530的孔內(nèi)。
圖17表示了本發(fā)明實施例的觸覺裝置的塊和彈性部件的透視圖。在該實施例中，觸覺裝置650的所示部分包括彈性部件680和塊670。該彈性部件680包括近側(cè)部分681、柔順部分682和遠側(cè)部分683。該遠側(cè)部分683密合地裝入塊530的孔內(nèi)，其中，該孔和遠側(cè)部分683大于圖16中所示。
圖18表示了本發(fā)明另一實施例的觸覺裝置的透視圖。在該實施例中，觸覺裝置700包括促動器710、彈性部件720和塊730。彈性部件720包括近側(cè)部分(未示出)、柔順部分(未示出)和遠側(cè)部分723。在本實施例中，塊730延伸至彈性部件720的近側(cè)部分和柔順部分上面。
盡管上述實施例表示了使塊與促動器連接的彈性部件，但是也可以采用其它結(jié)構(gòu)，例如促動器通過彈性部件與基座連接。在該實施例中，促動器在不插入彈性部件的情況下與塊連接。如后面所述，圖21-26表示了具有使促動器與基座連接的彈性部件的觸覺裝置的實施例。
圖19表示了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的、具有使促動器與基座連接的彈性部件的觸覺裝置的透視圖。在本實施例中，觸覺裝置800包括基座805、促動器810、彈性部件820、塊830、齒輪840和齒輪850。在本實施例中，促動器810通過彈性元件820而與基座805彈性連接。促動器810與齒輪840連接，該齒輪840與齒輪850嚙合。此外，促動器810包括臂812，該臂812與環(huán)繞軸855的套筒858連接。齒輪850繞軸855旋轉(zhuǎn)，該軸855通過襯套857而與基座805連接。塊830與齒輪850剛性連接，并繞軸855偏心旋轉(zhuǎn)。
當在單向模式下工作時，促動器810使得齒輪840和850旋轉(zhuǎn)，該齒輪850再使得塊830沿方向860繞軸855旋轉(zhuǎn)。促動器810可以通過例如DC信號來驅(qū)動。該DC信號例如可以包括調(diào)制，以便提高可控制性和提高帶寬，如美國專利申請No.09/669029和09/908184中所述；這兩篇文獻的內(nèi)容被本文參引。
當在諧振模式下工作時，促動器810在與諧振模式相關(guān)的頻率范圍內(nèi)相對于基座805旋轉(zhuǎn)。更具體地說，促動器810可以通過AC驅(qū)動信號(例如具有交替極性的信號)來驅(qū)動。根據(jù)該AC驅(qū)動信號，促動器810受到快速反向扭距。該快速反向扭距與塊830繞軸855的旋轉(zhuǎn)慣性組合而將促動器810推向彈性部件820和殼體805，促動器810與該殼體805彈性連接。促動器810的該動作使得相對于襯套857運動。這導致促動器810沿方向870進行諧振運動。
圖20和21表示了本發(fā)明另一實施例的、具有使促動器與基座連接的彈性部件的觸覺裝置的透視圖。如圖20和21所示，觸覺裝置900包括基座905、促動器910、彈性元件920、塊930、齒輪940和齒輪950。在本實施例中，促動器910通過彈性元件920而與基座905彈性連接。促動器910與齒輪940連接，該齒輪940與齒輪950嚙合。齒輪950繞軸955旋轉(zhuǎn)，該軸955與基座905連接。塊930與軸957剛性連接，該軸957與齒輪950旋轉(zhuǎn)連接。因此，塊930繞軸957偏心旋轉(zhuǎn)。
圖22和23表示了本發(fā)明另一實施例的、具有使促動器與基座連接的彈性部件的觸覺裝置的透視圖。盡管與圖20和21中所示的實施例(該實施例有垂直于基座的旋轉(zhuǎn)軸)類似，但是裝置1000有與基座平行的旋轉(zhuǎn)軸。該結(jié)構(gòu)使得觸覺裝置1000能夠裝入更小的垂直空間內(nèi)。
在某些實施例中，觸覺裝置可以包括兩個促動器，這兩個促動器共用公共旋轉(zhuǎn)軸線和公共塊。該實施例例如能夠完全基于電信號而轉(zhuǎn)換至單向模式和諧振模式以及從單向模式和諧振模式中轉(zhuǎn)出。換句話說，在某些實施例中，不需要機械擒縱機構(gòu)或其它形式的驅(qū)動來轉(zhuǎn)換至單向模式和諧振模式以及從單向模式和諧振模式中轉(zhuǎn)出。下面參考圖24-26表示該實施例的實例。
圖24表示了本發(fā)明實施例的、具有共用公共旋轉(zhuǎn)軸線和公共塊的兩個促動器的觸覺裝置的透視圖。如圖24所示，觸覺裝置1100包括基座1140、促動器1110和1112、塊1130以及彈性部件1120。促動器1110和1112共用公共旋轉(zhuǎn)軸線1115，塊1130沿該軸線1115偏心連接。
基座1140包括基座部分1142、1144和1146，該基座部分1142、1144和1146一起形成沿樞軸軸線1118支承促動器1110的吊架狀結(jié)構(gòu)。樞軸軸線1118基本垂直于旋轉(zhuǎn)軸線1115。促動器1110可以在由基座部分1142、1144和1146形成的吊架狀結(jié)構(gòu)內(nèi)繞樞軸軸線1118而樞軸轉(zhuǎn)動。促動器1112沿樞軸軸線1117而與基座1140的基座部分1148可樞軸轉(zhuǎn)動地連接，該樞軸軸線1117偏離旋轉(zhuǎn)軸線1115。促動器1112也由彈性部件1120支承。
與上述裝置類似，觸覺裝置1100可以在單向模式、諧振模式或疊加模式下工作。當在單向模式下工作時，例如通過同相信號來驅(qū)動促動器1110和促動器1112。與通過單促動器可達到的情況相比，這使得塊能夠以更高頻率旋轉(zhuǎn)，從而對于給定質(zhì)量，能夠獲得更高幅值的力。這使得塊1130能夠通過雙倍力而強烈旋轉(zhuǎn)，與具有單個促動器的普通觸覺裝置不同。
當在諧振模式下工作時，促動器1110和促動器1112由例如相位彼此相差180°的信號來驅(qū)動。在該諧振模式中，通過在樞軸接頭位置1150處繞偏離樞軸軸線1117向促動器1112施加垂直力，促動器1110的作用與由促動器112產(chǎn)生的扭距相反。因此，促動器1112和塊1130繞由樞軸接頭位置1150和點1119限定的軸線進行諧振運動，該點1119是軸線1115和軸線1117的交叉點。
觸覺裝置1100可以與驅(qū)動促動器1110和1112的雙H電橋放大器(未示出)組合。在可選實施例(并不希望在單向模式中有雙倍力)中，促動器的馬達繞組可以變化成更高效的結(jié)構(gòu)。也可以進行其它調(diào)節(jié)，以便獲得合適的觸覺輸出。例如，彈性部件可以進行調(diào)整，樞軸接頭的位置可以進行調(diào)節(jié)，或者在兩個促動器之間的連接可以進行調(diào)節(jié)。此外，也可以使用混合驅(qū)動方案，該混合驅(qū)動方案平整系統(tǒng)的諧振。例如，促動器可以通過微處理器控制器來控制，以便選擇工作模式。也可選擇，兩個PWM信道可以提供有它們自身的方向位(direction bit)。
圖25和26表示了本發(fā)明另一實施例的、具有共用公共旋轉(zhuǎn)軸線和公共塊的兩個促動器的觸覺裝置的透視圖。觸覺裝置1200包括基座1240、促動器1210和1212、塊1230、彈性部件1220和接頭1260。促動器1210和1212共用公共旋轉(zhuǎn)軸線，塊1230沿該公共旋轉(zhuǎn)軸線偏心連接?；?240包括基座部分1242和1244，該基座部分1242和1244一起形成沿樞軸軸線1218支承促動器1210的吊架狀結(jié)構(gòu)。促動器1112還通過彈性部件1220與殼體1240連接，該彈性部件1220例如為螺旋彈簧。促動器1212沿樞軸軸線1217而與基座1240可樞軸轉(zhuǎn)動地連接，該樞軸軸線1217與旋轉(zhuǎn)軸線偏離，并包括接頭1260(例如球接頭)。
觸覺裝置1200以與參考圖17所述的觸覺裝置類似的方式工作。不過，在觸覺裝置1200中，在樞軸軸線1217上的接頭1217允許促動器1212沿另外方向運動以及繞軸線1218運動。
圖27表示了本發(fā)明另一實施例的、具有限制止動件的觸覺裝置的示意俯視圖。如圖27所示，觸覺裝置1300包括促動器1310、塊1330和彈性部件1320和1325。塊1330與促動器1310的軸1315剛性連接。彈性部件1320和1325各有一端接地。彈性部件1320布置在塊1330的通路的一側(cè)，而彈性部件1325布置在塊1330的通路的另一側(cè)。彈性部件1320和1325作為在諧振模式下的限制止動件，它們在單向模式下能夠被克服。
在諧振模式中，促動器1310由AC驅(qū)動信號驅(qū)動，以便使塊1330產(chǎn)生雙向運動。當塊1330沿一個方向(例如方向1350)充分旋轉(zhuǎn)時，塊1330與彈性部件1320嚙合，從而使它撓曲至例如位置1320′。撓曲的彈性部件1320儲存能量，這樣，當AC驅(qū)動信號的極性反向時，塊1330沿相反方向1340運動，撓曲的彈性部件1320釋放儲存的能量。與彈性部件1320類似，當塊1330沿另一方向(例如方向1340)充分旋轉(zhuǎn)時，塊1330與彈性部件1320嚙合，從而使它撓曲至例如位置1325′，并重復相同處理。當在諧振模式下工作時，塊1330與彈性部件1320和1325的相互作用有助于觸覺裝置的諧振運動。
在單向模式中，促動器1310可以通過DC驅(qū)動信號驅(qū)動，該DC驅(qū)動信號的幅值足以使塊1330越過彈性部件1320和1325。然后，塊1330沿相同方向連續(xù)自由旋轉(zhuǎn)。為了從單向模式轉(zhuǎn)換至諧振模式，DC驅(qū)動信號的幅值可以減小至這樣，即在塊1330上的扭矩減小至使得塊1330通過彈簧部件1320和1325而偏轉(zhuǎn)。在可選實施例中，觸覺裝置可以包括旋轉(zhuǎn)傳感器，該旋轉(zhuǎn)傳感器可以檢測旋轉(zhuǎn)塊的位置。該旋轉(zhuǎn)傳感器指示塊由于彈性部件而偏轉(zhuǎn)的時間；這時，保持驅(qū)動信號的幅值，并可以提供AC驅(qū)動信號。
盡管彈性部件1320和1325表示為片簧，但是也可以采用其它類型的彈性部件。例如，圖28表示了本發(fā)明另一實施例的、具有限制止動件的觸覺裝置的俯視圖。如圖28所示，觸覺裝置1400包括促動器1410、塊1430和彈性部件1420和1425。塊1430與促動器1410的軸1415剛性連接。彈性部件1420和1425各有一端接地，且另一端在銷1440處與塊1430可旋轉(zhuǎn)地連接。在本實施例中，彈性部件1420和1425為螺旋拉伸彈簧。彈性部件1420和1425作為諧振模式中的限制止動件，它們在單向模式下能夠被越過。
在諧振模式中，促動器1410由AC驅(qū)動信號驅(qū)動，以便使塊1430產(chǎn)生雙向運動。當塊1430沿一個方向充分旋轉(zhuǎn)時，彈性部件1320使它斜向下沿相反方向運動。在單向模式中，促動器1410可以通過DC驅(qū)動信號驅(qū)動，該DC驅(qū)動信號的幅值足以使塊1430拉長彈性部件1320和1325，從而使塊1430沿完全的圓運動，并沿相同方向連續(xù)地自由旋轉(zhuǎn)。
在可選實施例中，彈性部件可以是磁體。例如，促動器可以包括內(nèi)部磁體，以便將促動器的轉(zhuǎn)子偏壓至合適的“開坯”位置。當在諧振模式中，該結(jié)構(gòu)提供了作用在轉(zhuǎn)子上的彈簧返回力。對于另一實例，促動器可以包括外磁體，而不是內(nèi)磁體。
盡管圖27和28中所示的限制止動件接地，但是在可選實施例中，限制止動件也可以不接地。例如，圖29和30表示了本發(fā)明實施例的、具有止動件的觸覺裝置的透視圖，該止動件與彈性部件形成一體。如圖32和33所示，觸覺裝置1500包括促動器1510、彈性部件1520和塊1530。彈性部件1520包括近側(cè)部分1521、柔順部分1522和遠側(cè)部分1525。彈性部件1520的近側(cè)部分1521與促動器1510的軸1515連接。寬度大于柔順部分1522的遠側(cè)部分1525與塊1530連接。止動件1522和1523與彈性部件1520形成一體。
當觸覺裝置1500在諧振模式中工作時，止動件1522和1523作為限制止動件。在諧振模式中，促動器1510通過AC信號驅(qū)動，以便使塊1530產(chǎn)生雙向運動。當塊1530沿一個方向(例如朝著止動件1523)充分旋轉(zhuǎn)時，塊1530與止動件1523嚙合，從而使它撓曲(例如見圖30)。止動件1523儲存能量，這樣，當AC驅(qū)動信號的極性反向時，塊1530沿相反方向運動，止動件1523釋放儲存的能量。在彈性部件1520的相對側(cè)，止動件1522同樣與塊1530嚙合。
從俯視圖上看，止動件1522和1523都為楔形形狀，它們在相對于軸1515的遠側(cè)端更薄，而在相對于軸1515的近側(cè)端更厚。換句話說，從俯視圖上看，止動件1522和1523都為角形，它們的尺寸在靠近軸處大于遠端處。當塊1530以更大力與止動件1522和1523嚙合時，該楔形形狀使得止動件1522和1523逐漸更硬(即撓曲更小)。因此，當觸覺裝置1500接近諧振時，止動件1522和1523與塊1530嚙合，并轉(zhuǎn)變成有效諧振，否則在沒有止動件時，將由此產(chǎn)生諧振。換句話說，止動件1522和1523改變彈性部件1520的有效彈性，從而改變觸覺裝置1500的諧振頻率。
此外，當塊在工作過程中運動時，止動件1522和1523防止塊1530過度運動。而且，止動件1522和1523減小了當塊1530與任何附近表面接觸時的噪音，否則在沒有止動件1522和1523的情況下將產(chǎn)生噪音。
結(jié)論盡管上面已經(jīng)介紹了各個實施例，但是應當知道，它們只是作為實例，并不是進行限制。因此，本發(fā)明的范圍并不由上述實施例來限制，而是根據(jù)下面的權(quán)利要求和它們的等效物來確定。
對實施例的前述說明使得暴露于任何技術(shù)人員都能夠使用本發(fā)明。盡管已經(jīng)通過優(yōu)選實施例特別表示和說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應當知道，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對形式和細節(jié)進行各種變化。例如，盡管各個部件(例如彈性部件)可以作為單個或整體結(jié)構(gòu)來介紹，但是這些部件也可以并不由單個結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種觸覺裝置，包括促動器，該促動器有軸；以及塊，該塊與促動器的軸連接；該促動器與該塊和基座中的至少一個彈性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺裝置，其中促動器和塊一起有第一工作模式和第二工作模式，該第一工作模式與一定頻率范圍相關(guān)，而該第二工作模式的相關(guān)頻率范圍與第一工作模式的相關(guān)頻率范圍不同，與第二工作模式相關(guān)的頻率范圍包括諧振頻率，該諧振頻率與促動器與塊和基座中的至少一個的彈性連接相關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸覺裝置，其中促動器和塊一起有第三工作模式，該第三工作模式包括第一工作模式和第二工作模式的疊加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺裝置，該塊是第一塊，該觸覺裝置還包括第二塊，該第二塊根據(jù)一彈簧常數(shù)而與促動器的軸彈性連接，該第一塊根據(jù)和與第二塊相關(guān)的彈簧常數(shù)不同的彈簧常數(shù)而與促動器的軸彈性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺裝置，其中促動器和第二塊一起有第三工作模式，該第三工作模式的相關(guān)頻率范圍與第一工作模式的相關(guān)頻率范圍以及第二工作模式的相關(guān)頻率范圍不同，與第三工作模式相關(guān)的頻率范圍包括與第二塊和促動器的彈性連接相關(guān)的諧振頻率。
6.一種觸覺裝置，包括旋轉(zhuǎn)促動器，該旋轉(zhuǎn)促動器有軸；彈性部件，該彈性部件與旋轉(zhuǎn)促動器的軸連接；以及塊，該塊與彈性元件連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸覺裝置，其中旋轉(zhuǎn)促動器、彈性元件和塊一起有第一工作模式和第二工作模式，該第一工作模式與一定頻率范圍相關(guān)，而該第二工作模式的相關(guān)頻率范圍與第一工作模式的相關(guān)頻率范圍不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的觸覺裝置，其中旋轉(zhuǎn)促動器的軸確定了第一軸線，當旋轉(zhuǎn)促動器、彈性元件和塊一起處于第一工作模式中時，塊繞該第一軸線旋轉(zhuǎn)；以及彈性部件有確定第二軸線的位置，當旋轉(zhuǎn)促動器、彈性元件和塊一起處于第二工作模式中時，塊繞該第二軸線樞軸轉(zhuǎn)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的觸覺裝置，其中第二工作模式與彈性部件的諧振頻率相關(guān)，并與塊相關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的觸覺裝置，其中第二工作模式與彈性部件的諧振頻率相關(guān)；以及旋轉(zhuǎn)促動器、彈性元件和塊一起有第三工作模式，該第三工作模式與第一工作模式的頻率范圍和第二工作模式的頻率范圍的疊加相關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的觸覺裝置，其中促動器設(shè)置成接收信號，該促動器設(shè)置成根據(jù)信號而使軸旋轉(zhuǎn)，從而使旋轉(zhuǎn)促動器、彈性元件和塊一起以第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式中的其中一種模式工作。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸覺裝置，還包括第一止動件，該第一止動件與在旋轉(zhuǎn)促動器位置的旋轉(zhuǎn)促動器連接；以及第二止動件，該第二止動件在旋轉(zhuǎn)促動器的與第一止動件連接旋轉(zhuǎn)促動器的位置不同的位置處與該旋轉(zhuǎn)促動器連接，彈性部件在第一止動件連接旋轉(zhuǎn)促動器的位置和第二止動件連接旋轉(zhuǎn)促動器的位置之間與該旋轉(zhuǎn)促動器連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的觸覺裝置，其中第一止動件有第一端和第二端，該第一止動件的第一端在第一止動件與旋轉(zhuǎn)促動器相連的位置處，該第一止動件為角形尺寸，該第一止動件沿角形尺寸在靠近第一止動件的第一端的位置處的寬度比靠近第一止動件的第二端的位置處的寬度更大。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的觸覺裝置，其中旋轉(zhuǎn)促動器、彈性元件和塊一起有第一工作模式和第二工作模式，該第一工作模式與它自身的頻率范圍相關(guān)，該第二工作模式與它自身的頻率范圍相關(guān)，且該第二工作模式的相關(guān)頻率范圍與第一工作模式的相關(guān)頻率范圍不同，該第二工作模式與有效諧振頻率范圍相關(guān)，該有效諧振頻率范圍至少部分由第一止動件的形狀以及第二止動件的形狀來確定。
15.一種觸覺裝置，包括用于接收信號的裝置，該信號有第一頻率分量和第二頻率分量中的至少一個；以及用于使塊旋轉(zhuǎn)的裝置，用于使塊旋轉(zhuǎn)的該裝置設(shè)置成在第一工作模式和第二工作模式下響應用于接收的裝置，該第一工作模式與第一頻率分量相關(guān)，該第二工作模式與第二頻率分量相關(guān)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的觸覺裝置，其中用于使塊旋轉(zhuǎn)的裝置還設(shè)置成在第三工作模式下響應用于接收的裝置，該第三工作模式與第一頻率分量和第二頻率分量相關(guān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的觸覺裝置，其中用于旋轉(zhuǎn)的裝置的第一工作模式與一頻率范圍相關(guān)；用于旋轉(zhuǎn)的裝置的第二工作模式與一頻率范圍相關(guān)，與用于旋轉(zhuǎn)的裝置的第一工作模式相關(guān)的頻率范圍和與用于旋轉(zhuǎn)的裝置的第二工作模式相關(guān)的頻率范圍不同。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的觸覺裝置，其中用于旋轉(zhuǎn)的裝置包括彈性部件，該彈性部件與諧振頻率相關(guān)；與用于旋轉(zhuǎn)的裝置的第二工作模式相關(guān)的頻率范圍包括諧振頻率，該諧振頻率比來自與用于旋轉(zhuǎn)的裝置的第一工作模式相關(guān)的頻率范圍的頻率大。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的觸覺裝置，其中用于旋轉(zhuǎn)的裝置包括第一止動件、第二止動件和彈性部件；與用于旋轉(zhuǎn)的裝置的第二工作模式相關(guān)的頻率范圍包括一個比一個取自于與用于旋轉(zhuǎn)的裝置的第一工作模式相關(guān)的頻率范圍中的頻率更大的頻率；以及包括諧振頻率的、與用于旋轉(zhuǎn)的裝置的第二工作模式相關(guān)的頻率范圍是有效諧振頻率范圍，該有效諧振頻率范圍至少部分由第一止動件的形狀和第二止動件的形狀來確定。
20.一種觸覺裝置，包括第一旋轉(zhuǎn)促動器，該第一旋轉(zhuǎn)促動器有它自身的軸，該第一旋轉(zhuǎn)促動器與基座彈性連接；以及偏心塊，該偏心塊與第一旋轉(zhuǎn)促動器連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的觸覺裝置，還包括第一齒輪，該第一齒輪與第一旋轉(zhuǎn)促動器的軸連接；以及第二齒輪，該第二齒輪與它自身的軸連接以及與第一齒輪連接，偏心塊與第二齒輪連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的觸覺裝置，還包括一彈簧，該第一旋轉(zhuǎn)促動器通過彈簧與基座彈性連接。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的觸覺裝置，還包括托架，該托架有樞軸部分，第一旋轉(zhuǎn)促動器通過托架與基座彈性連接，該托架的樞軸部分確定了樞軸軸線，該樞軸軸線基本垂直于由第一旋轉(zhuǎn)促動器確定的軸線。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的觸覺裝置，還包括第二旋轉(zhuǎn)促動器，該第二旋轉(zhuǎn)促動器有它自身的軸，該第二旋轉(zhuǎn)促動器的軸與第一旋轉(zhuǎn)促動器的軸連接，偏心塊與在第一旋轉(zhuǎn)促動器的軸和第二旋轉(zhuǎn)促動器的軸中的至少一個連接。
25.一種裝置，包括塊；以及促動器，該促動器與塊連接，該促動器和塊一起設(shè)置成有第一工作模式和第二工作模式，該第一工作模式與一定頻率范圍相關(guān)，而該第二工作模式的相關(guān)頻率范圍與第一工作模式的相關(guān)頻率范圍不同。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的觸覺裝置，其中促動器和塊一起設(shè)置成有第三工作模式，該第三工作模式包括第一工作模式和第二工作模式的疊加。
全文摘要
一種觸覺裝置包括促動器(110)和塊(130)。促動器有軸(115)。該促動器與該塊(130)和/或基座彈性連接。
文檔編號G09G5/08GK1795488SQ03809339
公開日2006年6月28日 申請日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月25日
發(fā)明者戴維·F·貝利, 達尼·格蘭特, 亞歷克斯·亞索, 肯·馬丁, 埃里克·沙霍伊安, 科林·鐵耶林格, 史蒂文·瓦薩洛 申請人:英默森公司