本發(fā)明涉及用于機(jī)動(dòng)車輛的控制設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：

在過去幾年中，隨著新興技術(shù)(例如動(dòng)力轉(zhuǎn)向、abs、巡航控制、停車傳感器等)的出現(xiàn)，汽車變得更容易駕駛。但是，矛盾的是，在駕駛時(shí)要控制的功能數(shù)量也大大增加。這可能產(chǎn)生與不熟悉這些功能的使用及其多樣性相關(guān)的某種復(fù)雜性。汽車已變成名副其實(shí)的生活空間，其被視為具有例如mp3播放器、gps和到移動(dòng)電話的鏈接的互連的個(gè)人通信中心。

這些新功能的引入已導(dǎo)致汽車乘客艙的儀表板上的按鈕數(shù)量增加。但是，按鈕數(shù)量不能無限增加，尤其是因?yàn)樵黾訉?dǎo)致的復(fù)雜性、空間限制、可訪問性或認(rèn)知負(fù)荷。此外，駕駛員與汽車中的車載系統(tǒng)的交互可能產(chǎn)生注意力過載的情況，在這種情況下，駕駛員不能最佳地處理與駕駛?cè)蝿?wù)相關(guān)的所有信息，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤和過長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間。

一種可能性是通過用觸摸表面來代替按鈕以使按鈕集中化。這使得有可能繼續(xù)增加功能的數(shù)量，后者變?yōu)榭删幊痰暮涂芍匦屡渲玫?，并且取決于上下文或激活的功能而被暫時(shí)或永久顯示。因此，觸摸表面使得能夠?qū)崿F(xiàn)多功能性，同時(shí)使按鈕虛擬化并且可個(gè)性化。

但是，與推按按鈕的情況不同，當(dāng)駕駛員與觸摸表面交互時(shí)，除了手指對(duì)著表面按壓的簡(jiǎn)單接觸之外，他或她沒有接收到與他或她在界面上的動(dòng)作直接相關(guān)的反饋。

為了補(bǔ)償由于用觸摸表面代替常規(guī)機(jī)械界面而引起的信息丟失，做出了添加刺激(諸如觸覺刺激)的規(guī)定，以提供從系統(tǒng)到用戶的反饋。這種刺激使得有可能避免關(guān)于用戶的動(dòng)作是否已被系統(tǒng)記錄的不確定性，這種不確定性傾向于增加發(fā)生危險(xiǎn)情況的可能性。但是，也有必要避免已經(jīng)因駕駛?cè)蝿?wù)而有極大負(fù)擔(dān)的駕駛員的視覺和聽覺通道的超載。具體而言，機(jī)動(dòng)車輛中觸摸表面的使用必不可以使駕駛員分心。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供不干擾駕駛的控制設(shè)備，該控制設(shè)備易于被用戶感知和理解，并且可以與其它信號(hào)區(qū)分開來。

為此，本發(fā)明的一個(gè)主題是用于機(jī)動(dòng)車輛的控制設(shè)備，包括：

-旨在檢測(cè)用戶手指的接觸的觸摸表面；以及

-配置為使觸摸表面振動(dòng)的觸覺反饋模塊；

其特征在于，其包括被配置為驅(qū)動(dòng)觸覺反饋模塊以便響應(yīng)于在觸摸表面上的按壓而生成觸覺反饋的驅(qū)動(dòng)器單元，觸覺反饋包括：

-連續(xù)生成的、至少兩個(gè)相同個(gè)體觸覺模式的重復(fù)；以及

-插入在兩個(gè)連續(xù)的個(gè)體觸覺模式之間、沒有觸覺反饋的時(shí)段。

沒有觸覺反饋的時(shí)段(對(duì)于該時(shí)段沒有可感知的觸覺表面的移動(dòng))使得有可能產(chǎn)生特定的效果，諸如觸摸表面具有其中用戶應(yīng)該滑動(dòng)他或她的手指的方向的錯(cuò)覺、或者手指按下觸摸表面的錯(cuò)覺。

根據(jù)控制設(shè)備的特征中的一個(gè)或多個(gè)特征，或者單獨(dú)或者組合：

-控制設(shè)備包括位于觸摸表面下方以便通過觸摸表面顯示圖形元素的顯示設(shè)備、以及驅(qū)動(dòng)器單元被配置為驅(qū)動(dòng)觸覺反饋模塊，以便響應(yīng)于圖形元素的區(qū)域中的按壓而生成觸覺反饋；因此，用戶被提供關(guān)于可以通過與所觸摸的圖形元素的交互來啟用的功能的指示；

-沒有觸覺反饋的時(shí)段的持續(xù)時(shí)間在10到240毫秒之間；

-個(gè)體觸覺模式的加速度的峰峰值在0.5g和15g之間；

-個(gè)體觸覺模式的頻率在60hz和400hz之間；

-只要手指與觸摸表面接觸就生成觸覺反饋。有可能只要手指與顯示設(shè)備的圖形元素接觸就使用該效果，以模擬在圍繞屏幕移動(dòng)圖形元素的同時(shí)保持(holding)圖形元素。

根據(jù)一種示例性實(shí)施例：

-個(gè)體觸覺模式的持續(xù)時(shí)間在20和250毫秒之間；

-個(gè)體觸覺模式的加速度的峰峰值在1g和4g之間；以及

-生成個(gè)體觸覺模式的控制信號(hào)的開始和后續(xù)控制信號(hào)的開始之間的命令間持續(xù)時(shí)間在20和150毫秒之間。

還可以對(duì)以下做出規(guī)定：

-個(gè)體觸覺模式要重復(fù)最少三次；以及

-要在長(zhǎng)于或等于50毫秒的預(yù)定義持續(xù)時(shí)間內(nèi)生成觸覺反饋。

這些觸覺反饋特性使得有可能提供按下觸摸表面(沿著z)的感覺。用戶的印象是他或她的手指比實(shí)際完成的小物理移動(dòng)更進(jìn)入觸摸表面中。有可能使用該效果來模擬與長(zhǎng)按壓動(dòng)作對(duì)應(yīng)的推按按鈕(push-button)的致動(dòng)(actuation)。

根據(jù)另一種示例性實(shí)施例：

-個(gè)體觸覺模式被重復(fù)3至10次；

-個(gè)體觸覺模式的加速度的峰峰值在3g和10g之間；

-生成個(gè)體觸覺模式的控制信號(hào)的開始和后續(xù)控制信號(hào)的開始之間的命令間持續(xù)時(shí)間大于或等于20毫秒；以及

-在長(zhǎng)于或等于50毫秒的預(yù)定義持續(xù)時(shí)間內(nèi)生成觸覺反饋。

這使得有可能向用戶指示他或她正在執(zhí)行禁止的交互、正在做出錯(cuò)誤或者正在執(zhí)行不可能的動(dòng)作。

本發(fā)明的另一個(gè)主題是用于控制如上所述的設(shè)備的控制方法，其中響應(yīng)于按壓觸摸表面，生成使控制設(shè)備的觸摸表面振動(dòng)的觸覺反饋，觸覺反饋包括：

-連續(xù)生成的、至少兩個(gè)相同的個(gè)體觸覺模式的重復(fù)；以及

-在兩個(gè)連續(xù)的個(gè)體觸覺模式之間插入的、沒有觸覺反饋的時(shí)段。根據(jù)控制方法的一個(gè)或多個(gè)特征，或者單獨(dú)或者組合：

-圖形元素通過觸摸表面來顯示，并且觸覺反饋響應(yīng)于圖形元素的區(qū)域中的按壓而生成；

-沒有觸覺反饋的時(shí)段的持續(xù)時(shí)間在10和240毫秒之間；

-個(gè)體觸覺模式的加速度的峰峰值在0.5g和15g之間；

-個(gè)體觸覺模式的頻率在60hz和400hz之間；

-只要手指與觸摸表面接觸就生成觸覺反饋。

附圖說明

當(dāng)閱讀本發(fā)明的描述后、以及在示出本發(fā)明的非限制性示例性實(shí)施例的附圖中，其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見，其中：

-圖1示出了用于機(jī)動(dòng)車輛的示例性控制設(shè)備；以及

-圖2示出了表示作為觸覺反饋的示例的時(shí)間函數(shù)的觸摸表面的加速度的曲線。

在這些圖中，相同的元素具有相同的參考標(biāo)號(hào)。

具體實(shí)施方式

圖1示出了用于機(jī)動(dòng)車輛的控制設(shè)備1，該控制設(shè)備1例如安裝在車輛的儀表盤或中央控制臺(tái)中，用于控制車輛的車載系統(tǒng)，諸如空調(diào)、收音機(jī)、音樂、電話、通風(fēng)或?qū)Ш较到y(tǒng)。

控制設(shè)備1包括觸摸表面2和被配置為使觸摸表面2振動(dòng)的觸覺反饋模塊4。術(shù)語“觸覺”是指觸摸的反饋。因此，觸覺反饋是振動(dòng)或觸感振動(dòng)(vibrotactile)信號(hào)。

觸摸表面2旨在檢測(cè)具有例如修改后的或所選擇的命令、通過用戶的手指或用戶的任何其它激活裝置(例如，觸控筆)在觸摸表面2上的接觸。

控制設(shè)備1可以包括位于觸摸表面2下方以便通過觸摸表面2顯示圖形元素的顯示設(shè)備3，然后觸摸表面2是透明的，從而形成例如觸摸屏。

觸摸屏是使得系統(tǒng)的用戶能夠借助觸摸與之交互的輸入外圍設(shè)備。它允許用戶直接與他或她想要選擇的區(qū)域進(jìn)行交互，用于各種目的諸如，例如，選擇目的地地址或目錄中的名稱、設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)、激活專用功能、從列表中選擇音軌、或者，一般地，滾動(dòng)選項(xiàng)、選擇、驗(yàn)證和錯(cuò)誤的列表。

觸摸表面2包括承載用于檢測(cè)用戶的手指或觸控筆的推壓或移動(dòng)的接觸傳感器的板。

接觸傳感器是例如壓力傳感器，諸如使用fsr(力感測(cè)電阻器)技術(shù)(即使用壓敏電阻器)的壓力傳感器。fsr技術(shù)展現(xiàn)出非常高水平的強(qiáng)度和魯棒性(robustness)，同時(shí)具有高分辨率。此外，它具有高反應(yīng)性和準(zhǔn)確性，同時(shí)隨著時(shí)間的推移相對(duì)穩(wěn)定。它可以具有相當(dāng)長(zhǎng)的壽命，并且可以以相對(duì)低的成本與任何類型的激活裝置一起使用。

根據(jù)一種fsr技術(shù)設(shè)計(jì)，傳感器通過使兩個(gè)導(dǎo)電層接觸(例如通過手指的動(dòng)作)來操作。其中一種實(shí)施例包括用一層導(dǎo)電油墨覆蓋玻璃板，其上疊加柔性聚酯片(polyester)，該柔性聚酯片本身由一層導(dǎo)電油墨覆蓋在其內(nèi)面(innerface)上。透明的絕緣塊使板絕緣于聚酯片。觸摸表面上的激活導(dǎo)致聚酯層的輕微按下(depression)，其繼而與玻璃板的導(dǎo)電層接觸。兩個(gè)導(dǎo)電層的局部(local)接觸導(dǎo)致對(duì)應(yīng)于電壓梯度、施加到板的電流(electricalcurrent)的變化。

根據(jù)另一個(gè)示例，接觸傳感器包括夾在例如導(dǎo)電層和電阻層之間的柔性半導(dǎo)體層。通過在fsr層上施加壓力或拖拉動(dòng)作，其歐姆電阻降低，從而使得有可能通過施加合適的電壓來測(cè)量施加的壓力、和/或施加壓力的點(diǎn)的位置。

根據(jù)另一個(gè)示例，接觸傳感器是基于電容技術(shù)。

觸覺反饋模塊4包括至少一個(gè)致動(dòng)器，其鏈接到觸摸表面2的板，以便生成觸覺反饋?zhàn)鳛閬碜越佑|傳感器的信號(hào)的函數(shù)。觸覺反饋是振動(dòng)信號(hào)，諸如由正弦控制信號(hào)、或由包括發(fā)送到致動(dòng)器的脈沖或一連串脈沖的控制信號(hào)s1、s2、s3...sn產(chǎn)生的振動(dòng)。振動(dòng)例如沿著觸摸表面2的平面、或垂直于觸摸表面2的平面，在z方向?qū)?、或者甚至沿著這兩個(gè)方向的組合導(dǎo)向。

在多個(gè)致動(dòng)器的情況下，這些致動(dòng)器在各種位置(在中心處或到一側(cè))或以各種朝向(在表面上按壓的方向或沿著另一軸)布置在觸摸表面2下方。

根據(jù)一種示例性實(shí)施例，致動(dòng)器是基于類似于揚(yáng)聲器(音圈)技術(shù)的技術(shù)。它包括固定部分、和能夠在例如200μm量級(jí)的固定部分的空氣間隙內(nèi)、在第一位置和第二位置之間、平行于移動(dòng)部分的縱軸平移(translationally)移動(dòng)的部分。移動(dòng)部分例如由在固定線圈內(nèi)部滑動(dòng)的移動(dòng)磁體、或由圍繞固定磁體滑動(dòng)的移動(dòng)線圈形成，移動(dòng)部分和固定部分通過電磁效應(yīng)交互。移動(dòng)部分以這樣的方式鏈接到板，所述方式即，移動(dòng)部分的移動(dòng)產(chǎn)生板的平移移動(dòng)，以便生成提供給用戶的手指的觸覺反饋。該技術(shù)容易控制，并且允許像屏幕那樣的大質(zhì)量以各種頻率移動(dòng)并且滿足機(jī)動(dòng)車輛非常嚴(yán)格的約束，所述約束即，低成本、對(duì)大溫度變化的高忍耐性、以及易于安裝。

控制設(shè)備1附加地包括被配置為驅(qū)動(dòng)觸覺反饋模塊4以便響應(yīng)于對(duì)觸摸表面2的按壓而生成觸覺反饋的驅(qū)動(dòng)器單元5。

只要手指保持與觸摸表面2接觸，觸摸表面2就正在被按壓。當(dāng)用戶移除他或她的手指并且然后再次按壓觸摸表面2時(shí)，重新生成觸覺反饋。因此，為每次按壓生成觸覺反饋。

觸覺反饋包括連續(xù)生成的、至少兩個(gè)相同的個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn的重復(fù)，以及插入在兩個(gè)連續(xù)的個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn之間沒有觸覺反饋的時(shí)段b1、b2。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)器單元5將控制信號(hào)s1、s2、s3...sn發(fā)送到觸覺反饋模塊4，包括，例如，例如以正方形、三角形或正弦波的形式發(fā)送到致動(dòng)器的控制脈沖。

每個(gè)控制信號(hào)s1、s2、s3...sn生成一個(gè)個(gè)體觸覺模式。

圖2示出了觸覺反饋的示例，其是通過沿著z、在平行于手指在觸摸表面2上按壓方向的方向上的觸摸表面2的加速度的測(cè)量圖示出來的。針對(duì)個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn測(cè)得的加速度值通常采取阻尼正弦波的形式。可以通過測(cè)量觸摸表面2沿著z的移動(dòng)來獲得相同的圖示。

個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn是相同的、或基本相同的。換句話說，個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn可以在其中差異不可感知(即個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3被用戶感知為相同)的容差容限內(nèi)彼此稍微不同。個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn的標(biāo)識(shí)特別地涉及外觀(aspect)(諸如采取阻尼正弦波的形式)、頻率、相移、振幅和持續(xù)時(shí)間。外觀可以例如通過達(dá)到100％最大振幅所需的響應(yīng)時(shí)間來識(shí)別。容差范圍例如應(yīng)用于這些參數(shù)。作為示例，個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn包括達(dá)到100％最大振幅所花的相同響應(yīng)時(shí)間+/-5毫秒、一個(gè)且相同的頻率+/-15％、對(duì)于在0.5g和7g之間的加速度振幅一個(gè)且相同的加速度振幅+/-1g、對(duì)于在7g和15g之間的加速度振幅的一個(gè)且相同的加速度振幅+/-2g、對(duì)于在20毫秒和100毫秒之間的持續(xù)時(shí)間的一個(gè)且相同的持續(xù)時(shí)間+/-15毫秒、和/或?qū)τ谠?00毫秒和250毫秒之間的持續(xù)時(shí)間的一個(gè)且相同的持續(xù)時(shí)間+/-30毫秒。

個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn的加速度a的峰峰值例如在0.5g和15g之間。

個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn的頻率例如在60hz和400hz之間。

在觸摸面2的加速度和/或移動(dòng)結(jié)束時(shí)，例如，當(dāng)加速度a的峰峰值低于1g時(shí)，開始沒有觸覺反饋的時(shí)段b1，在此期間沒有可感知的觸摸表面2的移動(dòng)。

沒有觸覺反饋的時(shí)段b1、b2是由于觸摸表面2的加速度或移動(dòng)為零或小于移動(dòng)車輛的振動(dòng)而沒有感知到觸摸表面2的加速度或移動(dòng)的時(shí)段。例如，它是小于1g的加速度。

沒有觸覺反饋的時(shí)段b1、b2的持續(xù)時(shí)間例如在10和240毫秒之間。在個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn之間重復(fù)的沒有觸覺反饋的時(shí)段b1、b2可以相同或者也可以不相同。

根據(jù)一種示例性實(shí)施例，通過控制在生成個(gè)體觸覺模式m1的控制信號(hào)s1的開始和后續(xù)控制信號(hào)s2的開始之間的命令間持續(xù)時(shí)間soa來管理沒有觸覺反饋的時(shí)段b1、b2的結(jié)束。

根據(jù)另一個(gè)示例，沒有觸覺反饋的時(shí)段b1、b2的持續(xù)時(shí)間通過例如測(cè)量從中測(cè)得的加速度小于預(yù)定閾值的持續(xù)時(shí)間來確定。

沒有觸覺反饋的時(shí)段b1、b2(對(duì)于該時(shí)段沒有可感知的觸覺表面2的移動(dòng))使得有可能產(chǎn)生特定的效果，諸如觸摸表面2具有其中用戶應(yīng)該滑動(dòng)他或她的手指的方向的錯(cuò)覺、或者手指按下觸摸表面2的錯(cuò)覺。

觸覺反饋可以在預(yù)定義的持續(xù)時(shí)間d內(nèi)生成，或者只要手指與觸摸表面2接觸就生成。

例如并且如圖2所示：

-個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn被重復(fù)最少三次；

-生成連續(xù)的個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn的預(yù)定義持續(xù)時(shí)間d大于或等于50毫秒；

-個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn的持續(xù)時(shí)間ds在20和250毫秒之間；

-個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn的加速度a的峰峰值在1g和4g之間；以及

-控制信號(hào)s1的開始和后續(xù)控制信號(hào)s2的開始之間的指令間持續(xù)時(shí)間soa在20和150毫秒之間。

這些觸覺反饋特性使得有可能提供按下觸摸表面2(沿著z)的感覺。用戶的印象是他或她的手指比實(shí)際完成的小物理移動(dòng)更進(jìn)入觸摸表面2中。有可能使用該效果來模擬與長(zhǎng)按壓動(dòng)作對(duì)應(yīng)的推按按鈕的致動(dòng)。

根據(jù)另一種示例性應(yīng)用：

-只要手指與觸摸表面2接觸就重復(fù)個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn；

-生成個(gè)體觸覺模式的控制信號(hào)s1、s2的持續(xù)時(shí)間在20和60毫秒之間；以及

-控制信號(hào)s1的開始和后續(xù)控制信號(hào)s2的開始之間的指令間持續(xù)時(shí)間soa在50和150毫秒之間。

還可以做出規(guī)定，例如，使其有可能使用手指圍繞顯示設(shè)備3移動(dòng)圖形元素(小部件(widget))。還可以做出規(guī)定，使驅(qū)動(dòng)單元5被配置為驅(qū)動(dòng)觸覺反饋模塊4，以便響應(yīng)于在圖形元素的區(qū)域中的按壓而生成觸覺反饋。因此，觸覺反饋使得有可能模擬在圍繞屏幕移動(dòng)圖形元素的同時(shí)用手指保持圖形元素。

根據(jù)另一種示例性應(yīng)用：

-個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn被重復(fù)3到10次；

-個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn的加速度a的峰峰值在3g和10g之間；

-生成個(gè)體觸覺模式的控制信號(hào)s1的開始與后續(xù)控制信號(hào)s2的開始之間的指令間持續(xù)時(shí)間soa長(zhǎng)于或等于20毫秒，諸如在50至150毫秒之間；

-在長(zhǎng)于或等于50毫秒的預(yù)定義持續(xù)時(shí)間d內(nèi)生成觸覺反饋；以及

-個(gè)體觸覺模式m1、m2、m3...mn的頻率例如在60hz和400hz之間，諸如在60和200hz之間。

這使得有可能向用戶指示他或她正在執(zhí)行禁止的交互、正在做出錯(cuò)誤或者正在執(zhí)行不可能的動(dòng)作。