專利名稱：利用執(zhí)行器產(chǎn)生觸覺效果的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子接口設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及觸覺接口設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著基于計算機(jī)的系統(tǒng)、裝置、自動取款機(jī)(ATM)、銷售點(diǎn)終端等變得愈發(fā)普遍，使 用方便的入機(jī)接口變得越來越重要。這樣的接口應(yīng)該操作直觀并且需要很少或者不需要訓(xùn) 練就能使得幾乎任何人可以操作該接口。市場上存在多種傳統(tǒng)的用戶接口設(shè)備，比如鍵盤、 鼠標(biāo)、操縱桿以及觸摸屏。其中已知最直觀和最具有交互性的接口設(shè)備是觸摸面板，觸摸面 板可以是觸摸屏或觸摸板。觸摸屏包括通常是夾層結(jié)構(gòu)的觸摸感應(yīng)輸入面板和顯示設(shè)備，并且通過觸摸對用 戶觸摸敏感的面板并顯示用戶“觸摸”的內(nèi)容向用戶提供機(jī)器接口。傳統(tǒng)的觸摸板是小平面 矩形板，該平面矩形板可被安裝到顯示器附近、電腦上、汽車上、ATM機(jī)上等。傳統(tǒng)觸摸面板 的觸敏元件采用各種類型的觸摸感測技術(shù)，諸如電容傳感器、壓力傳感器以及本領(lǐng)域中熟 知用于檢測面板按壓位置的類似裝置。例如，用戶一般根據(jù)在面板后面的顯示設(shè)備上顯示 的圖形用指尖接觸觸摸屏的某一區(qū)域以模擬按鈕按壓和/或在面板上移動他或她的手指。與傳統(tǒng)觸摸敏感輸入面板相關(guān)聯(lián)的問題是延遲的觸知效果(tactile effect)。例 如，典型的執(zhí)行器一般需要一些時間才達(dá)到完全振動觸知效果。同樣地，傳統(tǒng)的執(zhí)行器一般 也需要一些時間來停止振動效果

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種適合多點(diǎn)觸摸的觸知觸摸面板的執(zhí)行器控制方法和裝置。該裝 置包括執(zhí)行器以及用于控制觸覺單元的控制器。根據(jù)所需的觸覺效果的特定類型以及系統(tǒng) 的阻尼特性，控制器可產(chǎn)生制動脈沖和/或其后跟著主脈沖的跳入(kick-in)脈沖以產(chǎn)生 加強(qiáng)的加速度響應(yīng)，和/或制動脈沖以提供矩機(jī)械式觸覺效果的阻尼效果。本發(fā)明的其他特征和益處將在以下闡述的詳細(xì)說明，附圖以及權(quán)利要求中變得顯 而易見。


從以下給出的詳細(xì)說明以及本發(fā)明各實(shí)施例的相應(yīng)附圖中將更充分地理解本發(fā) 明，然而詳細(xì)說明以及附圖不應(yīng)該將本發(fā)明限制到具體的實(shí)施例，而是僅用于解釋和理解 本發(fā)明。圖1例示了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的能夠利用執(zhí)行器提供波狀(crisp)觸 知反饋的觸覺接口或系統(tǒng)的例子；圖2例示了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的能夠利用中繼機(jī)構(gòu)產(chǎn)生波狀觸覺反 饋的執(zhí)行器；圖3-5例示了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的用于執(zhí)行器的跳入脈沖的圖示；
圖6(A-C)例示了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例闡述了用于執(zhí)行器的包括制動操 作的脈沖的圖示；圖7例示了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的振蕩執(zhí)行器響應(yīng)的圖示；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的持續(xù)振動操作實(shí)例的圖示；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的執(zhí)行器操作方法實(shí)例的流程圖。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的利用執(zhí)行器操作跳入脈沖的方法的 流程圖。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的利用執(zhí)行器操作制動脈沖的方法的 流程圖。
具體實(shí)施例方式此處在用于多點(diǎn)觸摸的觸知觸摸面板的執(zhí)行器控制方法、系統(tǒng)和裝置的上下文中 描述了本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到如下關(guān)于本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述僅僅 是用于說明本發(fā)明而不是要對本發(fā)明做任何限制。本發(fā)明的其他實(shí)施例將很容易地給受益 于此公開的技術(shù)人員提供啟示。將對如附圖例示地本發(fā)明示例性實(shí)施例中的具體實(shí)施方式
進(jìn)行引用。貫穿各附圖 以及下面的詳細(xì)描述使用相同的參考標(biāo)記指代相同或類似部件。為了清楚，在此并沒有示出和描述的各實(shí)施方式的所有標(biāo)準(zhǔn)硬件和常規(guī)特征。當(dāng) 然能夠理解在任何實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過程中，需要做出許多特定于實(shí)施方式的決定以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者 的特定目標(biāo)，諸如應(yīng)用和商用相關(guān)的限制，并且這些特定的目標(biāo)會根據(jù)實(shí)施方式以及開發(fā) 者的不同而改變。另外，可以理解這樣一種開發(fā)努力將會是復(fù)雜和耗時的，但是對于那些受 益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說不過是例行的常規(guī)工程。本發(fā)明的示例性實(shí)施例公開了適合多點(diǎn)觸摸執(zhí)行器觸摸面板的執(zhí)行器以產(chǎn)生寬 范圍(wide rage)的觸覺反饋效果。在這些效果中，可產(chǎn)生波狀(crisp)觸覺反饋，該波狀 觸覺反饋是一種增強(qiáng)的獨(dú)特觸覺反饋，它例如能夠更快地達(dá)到完全觸覺能力或者更突然地 停止觸覺效果。例如，當(dāng)啟用了觸覺效果時，具有傳感器的接口設(shè)備(例如，觸敏表面，觸摸 面板等)能同時響應(yīng)于多個接觸來提供多個觸覺反饋。這些經(jīng)由觸敏表面的觸覺反饋也可 稱為觸知效果、觸知反饋，觸覺效果(haptic effect)，力反饋或者振動觸知反饋。觸知觸摸 面板也可稱為觸覺觸摸板，振動觸知觸摸面板，力反饋觸摸面板，觸覺觸摸面板等等。在一個實(shí)施例中，執(zhí)行器可由線圈、中心物體(例如，金屬)和彈簧組成。線圈環(huán) 繞在金屬上(線圈和金屬部分可一并稱為“螺線管”)，并且當(dāng)線圈產(chǎn)生磁場時(例如，當(dāng)電 流穿過線圈終端時)金屬發(fā)生移動。當(dāng)移除線圈上的電流時，彈簧可用于將移動的金屬或 其他中心物體帶回靜止位置。例如，當(dāng)執(zhí)行器由單向電流和/或電壓供電或控制時，彈簧能夠在移除供電(例 如，單向電壓)時使得金屬移動部分返回到靜止位置。、響應(yīng)時間、帶寬及其他執(zhí)行器特征 可以取決于螺線管和彈簧常數(shù)產(chǎn)生的力。例如，產(chǎn)生觸覺提示的中繼系統(tǒng)可以具有產(chǎn)生相 對較高的力連同相對較小位移(例如，中心物體位移小于約0.5mm)的特性。此外，固有諧 振頻率可以與執(zhí)行器和物理特性(例如，中心物體質(zhì)量，彈簧特性等)相關(guān)聯(lián)。對于觸覺應(yīng)用，可以利用各種不同類型的執(zhí)行器，諸如像“關(guān)閉(closing) ”執(zhí)行器
5和“釋放”執(zhí)行器。在關(guān)閉執(zhí)行器中，螺線管產(chǎn)生的力高于彈簧完全壓縮時儲存的力。當(dāng)這 種執(zhí)行器達(dá)到其完全能力并產(chǎn)生碰撞時產(chǎn)生部分的觸覺效果，這種碰撞通常在執(zhí)行器中產(chǎn) 生最大的加速度值。在釋放執(zhí)行器中，螺線管產(chǎn)生的力小于或等于彈簧完全壓縮時積累的 力。在此，螺線管可用于壓縮彈簧，當(dāng)釋放彈簧時可產(chǎn)生所需的觸覺效果。在一個實(shí)施例中，配置執(zhí)行器用于產(chǎn)生波狀(crisp)觸覺反饋的觸覺過程被配置 為監(jiān)視與接觸相關(guān)的輸入脈沖。例如，所述接觸在用戶手指按壓觸知觸摸板時產(chǎn)生。在檢 測到輸入脈沖后，所述過程響應(yīng)于輸入脈沖啟動執(zhí)行器。在根據(jù)輸入脈沖產(chǎn)生用于生成觸 覺反饋的輸出脈沖后，觸覺過程產(chǎn)生跳入脈沖，該跳入脈沖能夠提高峰-峰加速度值以增 強(qiáng)觸覺反饋的感覺?？蛇x擇地，觸覺過程可進(jìn)一步產(chǎn)生制動脈沖以助于停止執(zhí)行器的振動。圖1例示了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的利用一個或多個執(zhí)行器提供波狀觸 知反饋的觸覺接口或系統(tǒng)100的例子。系統(tǒng)100包括觸敏面板或觸摸面板102、顯示面板 104以及殼體106。在一例中，觸敏面板102由基本透明的材料制成，并且能夠透過光線，因 此可以透過觸敏面板102看見顯示在顯示器104中的物體或圖像。觸敏面板102包括絕緣 層以及可獨(dú)立控制的觸覺單元120的陣列或格柵，其中觸覺單元120被邊界124分隔開。 顯示器104可以是任何類型的顯示面板，諸如陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、等離子 顯示器、平板顯示器、柔性顯示器等。觸敏面板102和顯示器104 二者都可一起安裝在殼體 106中和/或集成到同一單元或設(shè)備中。在某些應(yīng)用中，當(dāng)沒有必要顯示圖像時，可以將顯 示器104從系統(tǒng)100中移除。例如，由于不需要顯示圖像，用于筆記本電腦或汽車儀表板上 的觸摸板可以是不透明的。應(yīng)該進(jìn)一步的注意到如果一個或多個模塊(電路或?qū)?加入到 系統(tǒng)100或從系統(tǒng)100中移除，本發(fā)明示例性實(shí)施例的基本概念不會改變。圖2例示了根據(jù)本發(fā)明一個或多個示例性實(shí)施例的能夠使用執(zhí)行器產(chǎn)生波狀觸 覺反饋的執(zhí)行器300的例子。執(zhí)行器300包括兩個L型極片310，312、第一和第二結(jié)構(gòu)元 件302，304，以及第一和第二偏置元件306，308。極片310，312可由具有高磁導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)磁 性鋼或其他合適的鐵磁材料構(gòu)成，諸如具有高磁導(dǎo)率的軟磁材料(例如鐵，鎳，磁性合金)。 極片310，312不需要由相同材料構(gòu)成，它們被進(jìn)一步耦合到線圈314a，314b形成電磁器件 (“磁性器件”)。在另一個實(shí)施例中，只要其中一個極片由鐵磁材料構(gòu)成，則該極片不需要 包括線圈。執(zhí)行器300包括結(jié)構(gòu)元件302，304連同第一和第二偏置元件306，308以形成執(zhí)行 器300的框架。圖2所示的第一結(jié)構(gòu)元件302包括孔320，322，這些孔用于耦合或固定到外 殼、顯示器或觸敏面板。類似地，結(jié)構(gòu)元件304也包括孔324，326用于類似的耦合。偏置元 件306，308由彈性或能在預(yù)定范圍內(nèi)壓縮和/或延伸的相對柔性材料構(gòu)成，并且以是彈簧、 彎曲彈簧、柔性葉片、柔性構(gòu)件、彈性組件、泡沫組件等。再次參考圖2，極片310和312分別耦合到結(jié)構(gòu)元件302和304。極片310鄰近于 極片312放置，帶有極片310和312之間的三個電磁間隙340，342和344。在一個實(shí)施例 中，間隙340，342的寬度在約0. 25至約0. 75mm之間的范圍。氣袋330，332可以是任何形 狀用于為極片310，312提供移動的空間。因?yàn)殚g隙340，342遠(yuǎn)小于間隙344，所以在間隙 340,342的磁吸力強(qiáng)于穿越間隙344的任何吸力。在操作時，如果沒有電流流經(jīng)線圈314，偏置元件306，308提供最小的力，執(zhí)行器 (因此)處于放松狀態(tài)。在這種無供電的情況下，執(zhí)行器處于如同圖2所示的第一平衡位置。當(dāng)對一個或多個線圈314a，314b施加電力時，輸入電流流經(jīng)一個或多個線圈，以在極片 310，312和間隙340，342中形成磁通線350。在線圈纏繞使得電磁效應(yīng)不彼此抵消情況下， 這一過程在極片310，312之間產(chǎn)生吸力或磁吸力。術(shù)語“吸力”和“磁吸力”在此可以互換 使用。磁吸力作用于偏置單元306，308并將極片310，312在間隙340，342處拉近。根據(jù)圖 2所示的實(shí)施例，在磁吸力的作用下，由于結(jié)構(gòu)元件302固定，極片312從右向左(如箭頭 338所示)移向極片310。在該實(shí)施例中，極片310被扣住或固定于結(jié)構(gòu)單元302，結(jié)構(gòu)元 件302則進(jìn)一步固定于外殼、觸敏面板或顯示設(shè)備。當(dāng)其中一個極片310，312在間隙340， 342之間移動足夠距離時，隨著偏置元件306，308提供反方向彈力的增加，執(zhí)行器達(dá)到第二 平衡位置。當(dāng)電力隨后被減小或移除時，偏置元件306，308驅(qū)使極片310，312恢復(fù)到初始 的無電力位置，就是已知的在前描述的第一平衡位置。在此描述的技術(shù)可用于控制執(zhí)行器 產(chǎn)生觸覺效果，以及結(jié)合其他技術(shù)來產(chǎn)生其他觸覺效果。在特定的示例性實(shí)施例中，“跳入”脈沖是在主脈沖之前提供的脈沖，并且能夠增 強(qiáng)所得的峰-峰加速度值。可選擇地，根據(jù)應(yīng)用，也可在輸入脈沖之后施加該跳入脈沖。參 考附圖3-5，示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于執(zhí)行器的跳入脈沖例子的圖示。此外， 當(dāng)采用執(zhí)行器例子描述特定實(shí)施例時，在某些情況下也可使用其他類型的執(zhí)行器(例如， 壓電執(zhí)行器)。在圖3，示出了單一控制信號脈沖502以及關(guān)聯(lián)輸出加速度504。例如，信號脈沖 502可從約OV的低電平上升到約24V的高電平(例如，驅(qū)動電壓)，并且在高電平維持約 5ms后放電。此外，信號脈沖502的占空比大約為50%，其后跟隨著擴(kuò)展的低電位。由此從 執(zhí)行器關(guān)閉(當(dāng)信號502是高電位時)以及釋放(當(dāng)信號502是低電位時)得到輸出504 中的特定量值的力或加速度。如圖4所示，從兩個連續(xù)脈沖可以得到更強(qiáng)的效果。在此，執(zhí)行器控制信號506連 續(xù)脈沖兩次(跳入脈沖后跟主脈沖)以給出所示的輸出信號加速度508。例如，控制信號 506中的每一個脈沖可從約OV的低電位上升到約24V的高電位，并且在高電平維持大約 5ms后放電。此外，每一個脈沖周期的占空比大約為50%并且周期大約為10ms，其后跟隨著 擴(kuò)展的低電位。然而，在特定實(shí)施例中可以調(diào)整具有任何合適的低電位，高電位和/或占空 比。圖5示出了輸出508的峰-峰加速度的比較(由跳入脈沖加上主脈沖得到)，其大于輸 出504的相應(yīng)峰-峰加速度(由單一脈沖產(chǎn)生)。根據(jù)所需的特定觸覺效果，執(zhí)行器可以使用一個，兩個或兩個以上的控制信號脈 沖。相對于短的或波狀機(jī)械型的感覺，使用兩個以上的脈沖能夠?qū)崿F(xiàn)更清楚、更持續(xù)、更長 的觸覺感覺或多種不同的感覺。在特定實(shí)施例中，如圖4所示，通過兩個控制信號脈沖，能 獲得實(shí)質(zhì)上復(fù)制機(jī)械按鈕觸感的相對清晰(sharp)的觸覺效果。同樣如所討論的，執(zhí)行器 控制信號可使用不同的占空比，電壓電平，和/或波形以提供不同的觸覺效果。在操作時，控制信號脈沖可使得執(zhí)行器關(guān)閉和釋放，并由此提供力。特定實(shí)施例可 以驅(qū)動兩個具有實(shí)質(zhì)上相同諧振頻率的脈沖(例如，圖4中的控制脈沖506)。在關(guān)聯(lián)執(zhí)行 器中諧振頻率與彈簧質(zhì)量有關(guān)。相對于不在共振頻率下操作的較大量值的脈沖，在此諧振 頻率上的控制信號脈沖能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的加速度。本質(zhì)上，控制信號的第一脈沖使金屬質(zhì)量 在執(zhí)行器中移動，并且隨后該質(zhì)量開始返回至靜止位置。可以在該質(zhì)量完全恢復(fù)到靜止位 置之前激活第二脈沖以增加該質(zhì)量的加速度。
在特定實(shí)施例中，在某些情況下執(zhí)行器控制信號可利用多個電壓源。例如，第一 (跳入)脈沖可具有24V的幅度，而第二(主)脈沖在相對短的時間周期里(例如，從大概 Ims至3ms)可以具有在約30V至約50V的范圍之間的最大幅度，或者更具體的具有約40V 的最大幅度，然后從約第5ms到第IOms電壓減少到約24V。在這個特定示例中，沒有必要使 用系統(tǒng)共振用以產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)的更清晰觸覺效果。圖6 (A-C)示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于執(zhí)行器中制動操作的脈沖例子 的圖示。執(zhí)行器并且由此某些欠阻尼系統(tǒng)可能具有，用相對較小的阻尼來阻止振蕩輸出的 共振響應(yīng)。結(jié)果，當(dāng)控制信號輸入已從執(zhí)行器移除后(例如，使控制信號602降低)，系統(tǒng)加 速度響應(yīng)(例如，圖6A中的輸出604)可以繼續(xù)振蕩一段時間(例如，約100ms)。為了使得 這種類型的執(zhí)行器產(chǎn)生清晰的單一機(jī)械點(diǎn)擊效果，應(yīng)恰當(dāng)?shù)厮p或阻止持續(xù)振蕩響應(yīng)。如圖6B所示，正如控制信號606所示，控制信號脈沖后跟隨著“制動”脈沖部分。 因此如所示加速度響應(yīng)608在初始振蕩之后沒有包括振蕩(例如，持續(xù)時間少于20ms)。附 圖6C示出第一脈沖壓縮執(zhí)行器彈簧并且在不采用制動效果(例如控制信號602)的情況 下，彈簧可在脈沖移除時(信號602放電)釋放，從而產(chǎn)生振蕩(例如，輸出加速度604)，當(dāng) 釋放彈簧時自然發(fā)現(xiàn)該振蕩。然而，當(dāng)執(zhí)行器控制信號輸入利用制動脈沖部分時(例如，控 制信號606)，彈簧就能夠在其被允許返回到原始或靜止位置之前釋放。以這種方式，制動脈 沖可實(shí)質(zhì)上保持彈簧，由此吸收振蕩。控制信號606的最后傾斜向下的信號部分可使執(zhí)行器彈簧相對緩慢地返回至靜 止位置。例如，控制信號606在傾斜向下(例如，轉(zhuǎn)換速率從約0. 2V/ms到約0. 3V/ms，諸如 約0. 24V/ms)之前在約12V電位保特約50ms。結(jié)果，可以生成相對短(例如，約20ms)且清 晰的觸覺效果的單一振蕩(例如，輸出加速度608)。此外，當(dāng)使用執(zhí)行器例子描述特定實(shí)施 例時，在某些情況下也可使用其他類型的執(zhí)行器(例如，LRA)。同樣其他的形式和/或轉(zhuǎn)換 速率，以及電壓電平和其持續(xù)時間可用于控制信號606。在特定實(shí)施例中，這樣的制動效果 可用來移除由其他觸覺效果產(chǎn)生的任何合適的無尼或欠阻尼響應(yīng)。例如，該制動效果可結(jié) 合上述如圖3-5描述的跳入方法產(chǎn)生具有相對較高峰_峰加速度的相對較短、清晰且有阻 尼的輸出。執(zhí)行器設(shè)備應(yīng)被關(guān)閉以獲得相對清晰的加速度，并且使用該制動方法，該裝置于 是被相對慢地釋放以提供清晰的觸覺效果。完全的觸覺效果(例如，來自于輸出加速度 608)生成相對短(例如，持續(xù)時間約20ms)的機(jī)械脈沖或點(diǎn)擊以提供機(jī)械感的效果，而不是 長時間的“蜂鳴”感覺(例如，輸出加速度604約100ms)。例如，輸入控制信號脈沖606在 約24V的高量值持續(xù)約5ms后關(guān)閉執(zhí)行器，然后執(zhí)行器慢慢地釋放(例如，通過減小電位至 約12V，然后是傾斜向下部分)以充分避免長時間的蜂鳴觸覺效果。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的振蕩執(zhí)行器響應(yīng)示例的圖示。在該例中，在共振 系統(tǒng)中輸出加速度704隨著具有不止一個振蕩的輸入控制信號702而增大。因此，該系統(tǒng) 隨時間不斷增加動量以將加速度信號增大到預(yù)定限度(例如，約+/-1G)。因此在圖7中，隨 著越來越多的振蕩(脈沖)輸入至該系統(tǒng)，振動控制信號輸入(702)的系統(tǒng)響應(yīng)(704)隨 時間不斷增大。同樣如所示，從控制信號702的第一個脈沖到第二個脈沖，輸出加速度704 增大，這與上述參考圖4中討論的響應(yīng)相類似(主脈沖之前為一跳入脈沖)，。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的持續(xù)振動操作示例的圖示。一般來說，在“最大”
8電壓(例如，約24V)和50%周期信號占空比時，執(zhí)行器的固有單向驅(qū)動特征不易產(chǎn)生持續(xù) 振動。這是因?yàn)閳?zhí)行器達(dá)到一個彈簧不能足夠快速恢復(fù)的狀態(tài)，于是保存執(zhí)行器基本處于 關(guān)閉位置，并且彈簧處于負(fù)載狀態(tài)。如圖8所示的例子，減小輸入802驅(qū)動高電位電壓(例 如，至約12V)直到系統(tǒng)達(dá)到平衡使得彈簧來(螺線管壓縮彈簧)回(卸載)移動以產(chǎn)生所 需的振動和頻率(例如，相應(yīng)的輸出信號804)。在另一個產(chǎn)生持續(xù)振動的例子中，減小控制 信號(例如，輸入信號806)的占空比(例如，至約為33%)以及驅(qū)動電壓(例如，減小到約 18V)以給出相應(yīng)的輸出加速度808。占空比可以適當(dāng)變化以給出不同的觸覺效果。特定實(shí)施例包括各種處理步驟，如下將描述這些步驟的示例。這些步驟可以具體 化為機(jī)器或計算機(jī)可執(zhí)行指令。這些指令可用于產(chǎn)生通用或?qū)Ｓ孟到y(tǒng)，該系統(tǒng)用指令編程 以執(zhí)行特定實(shí)施例的各個步驟。作為替換，特定實(shí)施例的步驟可由包括用來執(zhí)行步驟的硬 布線邏輯的具體硬件組件完成，或由編程計算機(jī)組件和定制硬件組件的任何結(jié)合完成。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的執(zhí)行器操作方法示例的流程圖900。流程開始 (902)，并且確定觸覺單元產(chǎn)生的所需觸覺效果的類型(904)。例如，可能需要相對短的機(jī) 械按鈕或點(diǎn)擊效果類型。當(dāng)所需的觸覺效果與加速響應(yīng)有關(guān)時，為執(zhí)行器產(chǎn)生控制信號的 第一脈沖和第二脈沖(906)。例如，第一脈沖和第二脈沖可以處于基本上相同的諧振頻率， 以及當(dāng)金屬物體返回到靜止位置時，第二脈沖可以在執(zhí)行器中的金屬物體返回之前發(fā)出 (assert)。當(dāng)所需的觸覺效果為清晰的機(jī)械響應(yīng)時(或者當(dāng)需要阻尼時)，可以產(chǎn)生控制信 號的上升沿，緊跟著控制信號的制動脈沖用于在金屬物體自然返回靜止位置之前停止執(zhí)行 器中的金屬物體(908)，于是流程結(jié)束(910)。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用執(zhí)行器操作跳入脈沖的方法示例的流程圖 1000。在框1004，能操作跳入脈沖的過程監(jiān)視與接觸相關(guān)的輸入脈沖。該接觸是由用戶進(jìn) 行的輸入。例如，當(dāng)用戶的手指按壓觸覺觸摸屏?xí)r，該過程能檢測到接觸。在框1006，該過程響應(yīng)于輸入脈沖啟動執(zhí)行器。在一例中，該過程能斷定由執(zhí)行器 產(chǎn)生的脈沖頻率是否與預(yù)定脈沖頻率(例如，由另一執(zhí)行器產(chǎn)生)相匹配。在框1008，該過程根據(jù)輸入脈沖產(chǎn)生輸出脈沖以驅(qū)動觸覺反饋。例如，該過程能根 據(jù)輸入脈沖激活執(zhí)行器。在框1010，該過程產(chǎn)生能夠增加峰-峰加速度值的跳入脈沖以產(chǎn)生波狀觸覺反 饋。例如，一旦檢測到觸知觸摸板上的按壓，就響應(yīng)于按壓產(chǎn)生輸入脈沖。該過程還能增加 觸覺加速度的動量。應(yīng)該注意到該過程可以響應(yīng)于前面有跳入脈沖的輸入脈沖而提供波狀 觸知感覺。作為替換，該過程可以響應(yīng)于后面跟隨有跳入脈沖的輸入脈沖提供波狀觸知感覺。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用執(zhí)行器操作制動脈沖的方法示例的流程圖 1100。在框1104中，能提供制動脈沖的過程監(jiān)視用來驅(qū)動執(zhí)行器的輸入脈沖。在框1106，該過程根據(jù)輸入脈沖產(chǎn)生觸覺反饋。例如，該過程能根據(jù)輸入脈沖激活 執(zhí)行器以產(chǎn)生預(yù)定觸覺反饋。在框1108，該過程能檢測輸入脈沖從執(zhí)行器移除。例如，去激活輸入脈沖。在框1110，該過程響應(yīng)于移除輸入脈沖啟動執(zhí)行器。在一個實(shí)施例中，該過程斷定 由該執(zhí)行器產(chǎn)生的脈沖頻率與由一執(zhí)行器產(chǎn)生的脈沖頻率相類似。在框1112，該過程產(chǎn)生制動脈沖用以減少由執(zhí)行器產(chǎn)生的觸覺反饋的阻尼效果。該過程還能檢測觸覺觸摸板上的按壓并產(chǎn)生響應(yīng)于該按壓的輸入脈沖。例如，一旦檢測到 的觸覺觸摸板上的按壓，該過程還包括檢測手指和觸覺觸摸屏之間的接觸。在一個實(shí)施例 中，該過程也可緩慢釋放執(zhí)行器以減少阻尼感覺。 雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，然而對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而 易見的是，可以基于本文教導(dǎo)做出改變或修改而不背離本發(fā)明及其更寬方面。因此，所附權(quán) 利要求旨在涵蓋在本發(fā)明真正精神和范圍內(nèi)的所有改變和修改。
權(quán)利要求
一種產(chǎn)生觸覺反饋的方法，包括監(jiān)視被配置用于驅(qū)動執(zhí)行器的輸入脈沖；根據(jù)該輸入脈沖產(chǎn)生觸覺反饋；檢測該輸入脈沖從執(zhí)行器移除；響應(yīng)于該輸入脈沖的移除啟動執(zhí)行器；以及產(chǎn)生制動脈沖以減少由執(zhí)行器產(chǎn)生的觸覺反饋的阻尼效果。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括檢測觸知觸摸表面上的按壓以及響應(yīng)于該按壓產(chǎn) 生輸入脈沖。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中檢測觸知觸摸板上的按壓還包括檢測手指和觸覺觸 摸屏之間的接觸。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)該輸入脈沖產(chǎn)生觸覺反饋包括激活執(zhí)行器以響 應(yīng)于該輸入脈沖產(chǎn)生預(yù)定觸覺反饋。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中啟動執(zhí)行器包括斷定由該執(zhí)行器產(chǎn)生的脈沖頻率與 由一執(zhí)行器產(chǎn)生的脈沖頻率相類似。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中檢測該輸入脈沖從執(zhí)行器移除還包括去激活該輸入 脈沖。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生制動脈沖以減少由執(zhí)行器產(chǎn)生的觸覺反饋的阻 尼效果還包括緩慢釋放執(zhí)行器以減少阻尼感覺。
8.一種設(shè)備，包括耦合至觸覺單元的執(zhí)行器；以及被配置為發(fā)出用于該執(zhí)行器的控制信號以使觸覺單元產(chǎn)生觸覺效果的控制器，其中該 控制器被配置成產(chǎn)生用于移動執(zhí)行器一部分的控制信號的上升沿；以及在中心物體自然返回靜止位置之前，產(chǎn)生用于停止執(zhí)行器一部分的控制信號脈沖的制 動脈沖。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述控制信號的上升沿具有在0伏和30伏之間的范圍。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述觸覺效果產(chǎn)生模擬機(jī)械點(diǎn)擊的觸覺感覺。
11.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述制動脈沖包括控制信號部分放電至第一電壓 電平并持續(xù)第一持續(xù)時間。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述制動脈沖還包括在第一持續(xù)時間之后傾斜向 下的控制信號。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述傾斜向下包括0.24伏每毫秒(“V/ms”)的轉(zhuǎn)換速率。
14.一種控制用于觸覺單元的執(zhí)行器的方法，該方法包括 確定由觸覺單元產(chǎn)生的所需觸覺效果的類型；當(dāng)所需觸覺效果與加速響應(yīng)有關(guān)時，為所述執(zhí)行器產(chǎn)生控制信號的第一脈沖和第二脈 沖，其中所述第一脈沖和所述第二脈沖基本處于共振頻率，并且其中所述第二脈沖在執(zhí)行 器中的金屬物體返回到靜止位置之前發(fā)出；以及當(dāng)所需觸覺效果為清晰機(jī)械響應(yīng)時，產(chǎn)生控制信號的上升沿，其后緊跟著控制信號的 制動脈沖用于在金屬物體自然返回到靜止位置之前停止執(zhí)行器中的金屬物體。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中產(chǎn)生制動脈沖包括部分減少控制信號的電壓電平 至第一電壓電平并持續(xù)第一持續(xù)時間，其后跟隨著控制信號傾斜向下的電壓電平。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括當(dāng)所需的觸覺效果為持續(xù)振動時重復(fù)第一脈沖 和第二脈沖。
17.一種用于產(chǎn)生觸覺反饋的設(shè)備，包括用于監(jiān)視被配置用于驅(qū)動執(zhí)行器的輸入脈沖的裝置；用于根據(jù)該輸入脈沖產(chǎn)生觸覺反饋的裝置；用于檢測該輸入脈沖從執(zhí)行器移除的裝置；用于響應(yīng)于該輸入脈沖的移除啟動執(zhí)行器的裝置；以及用于產(chǎn)生制動脈沖以減少由執(zhí)行器產(chǎn)生的觸覺反饋的阻尼效果的裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，還包括用于檢測觸知觸摸表面上的按壓以及響應(yīng)于該 按壓產(chǎn)生輸入脈沖的裝置。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中用于根據(jù)該輸入脈沖產(chǎn)生觸覺反饋的裝置包括用 于激活執(zhí)行器以響應(yīng)于該輸入脈沖產(chǎn)生預(yù)定觸覺反饋的裝置。
20.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中用于啟動執(zhí)行器的裝置包括用于斷定由該執(zhí)行器 產(chǎn)生的脈沖頻率與由一執(zhí)行器產(chǎn)生的脈沖頻率相類似的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于觸覺效果的執(zhí)行器控制機(jī)制的方法和裝置。該裝置包括執(zhí)行器以及用于控制觸覺單元的控制器。取決于期望的觸覺效果的類型以及系統(tǒng)的阻尼特性，控制器可產(chǎn)生其后跟著主脈沖的跳入脈沖以產(chǎn)生加強(qiáng)的加速度響應(yīng)，和/或者制動脈沖以提供短觸覺效果的機(jī)械式阻尼效果。
文檔編號G06F3/041GK101980114SQ201010242580
公開日2011年2月23日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者D·A·格蘭特, J·M·克魯茲-埃爾南德斯, R·W·休貝爾 申請人:英默森公司