一種智能終端的觸覺振動控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及觸覺反饋技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種智能終端的觸覺振動控制系統(tǒng)和方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多年W來，通信和媒體技術(shù)領(lǐng)域?qū)σ曈X和聽覺兩種信息的接收通道進(jìn)行了充分的 探索和利用，雖然觸覺在虛擬現(xiàn)實(shí)和游戲特效等領(lǐng)域有應(yīng)用，如應(yīng)用在遠(yuǎn)程或間接操控、利 用游戲手柄的振動模擬射擊、爆炸等場景，但直到近幾年，才開始進(jìn)一步挖掘觸覺的信息通 道。
[0003] 線性諧振致動器是一種質(zhì)量塊加載在彈黃上的電磁系統(tǒng)，存在固有或自然諧振頻 率，而且通常是高品質(zhì)因子系統(tǒng)，因此當(dāng)輸入的驅(qū)動電信號停止后，系統(tǒng)的震蕩響應(yīng)不會立 刻消失而是逐漸減弱，運(yùn)種殘余振動會持續(xù)一段時間，甚至?xí)ο乱淮蔚恼駝釉斐捎绊?，無 法實(shí)現(xiàn)期望的振動效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種智能終端的觸覺振動控制系統(tǒng)和方法，W有效 地抑制或消除線性諧振致動器的殘余振動。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種智能終端的觸覺振動控制系統(tǒng)，該觸覺振動控 制系統(tǒng)包括:命令生成器、濾波器、觸覺驅(qū)動器和線性諧振致動器；
[0007] 命令生成器根據(jù)輸入信號生成原始命令信號，并將原始命令信號發(fā)送給濾波器；
[0008] 濾波器對接收到的原始命令信號濾波，并將濾波后的命令信號發(fā)送給觸覺驅(qū)動 器;濾波后的命令信號的起始預(yù)定數(shù)目脈沖的幅值大于設(shè)定闊值，且末尾預(yù)定個數(shù)脈沖的 相位反轉(zhuǎn)；
[0009] 觸覺驅(qū)動器根據(jù)接收到的濾波后的命令信號生成驅(qū)動信號，并將生成的驅(qū)動信號 發(fā)送給線性諧振致動器；
[0010] 線性諧振致動器接收所述驅(qū)動信號，并在驅(qū)動信號的驅(qū)動下振動。
[0011] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種智能終端的觸覺振動控制方法，所述方法包 括：
[0012] 根據(jù)輸入信號生成原始命令信號；
[0013] 對原始命令信號濾波，使濾波后的命令信號的起始預(yù)定數(shù)目脈沖的幅值大于設(shè)定 闊值，且末尾預(yù)定個數(shù)脈沖的相位反轉(zhuǎn)；
[0014] 根據(jù)濾波后的命令信號生成驅(qū)動信號，使線性諧振致動器在驅(qū)動信號的驅(qū)動下振 動。
[0015] 本發(fā)明的有益效果為:針對線性諧振致動器在驅(qū)動信號停止驅(qū)動時還會出現(xiàn)拖尾 的殘余現(xiàn)象，本發(fā)明采用開環(huán)控制方式來控制線性諧振致動器，通過在開環(huán)控制中增設(shè)濾 波器，利用濾波器對命令生成器生成的原始命令信號進(jìn)行濾波處理，使得在通過后續(xù)生成 的驅(qū)動信號驅(qū)動線性諧振致動器振動時，快速的啟動響應(yīng)和制動響應(yīng)，弱化時間維度上間 隔較短的前后振動事件的重疊程度，提高前后振動事件時間維度上的區(qū)分度，實(shí)現(xiàn)快速啟 動和快速制動，從而保證得到期望的振動效果。
[0016] 在優(yōu)選方案中，本發(fā)明還通過設(shè)置多個能夠?qū)€性諧振致動器的振動狀態(tài)進(jìn)行監(jiān) 測或感應(yīng)的傳感器，將多個傳感器輸出的表征振動模式相關(guān)物理量的傳感信號融合為反饋 信號的反饋單元，和能夠根據(jù)反饋信號和輸入信號中的期望信號生成誤差信號的比較器來 實(shí)時控制線性諧振致動器振動的物理量，通過有效整合的方式來更加魯棒地估計線性諧振 致動器的狀態(tài)并施加控制，進(jìn)一步解決線性諧振致動器振動時出現(xiàn)拖尾的殘余現(xiàn)象。并且， 本方案能夠通過實(shí)時的反饋和調(diào)整，達(dá)到對致動器的振動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時調(diào)整的技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0017] 圖1為實(shí)施例一提供的智能終端的觸覺振動控制系統(tǒng)框圖；
[0018] 圖2為實(shí)施例一提供的開環(huán)觸覺振動控制系統(tǒng)工作過程示意圖；
[0019] 圖3a為實(shí)施例一提供的未經(jīng)濾波處理的命令信號示意圖；
[0020] 圖3b為實(shí)施例一提供的未經(jīng)濾波處理的線性諧振致動器振子位移圖；
[0021] 圖4a為實(shí)施例一提供的濾波處理后的命令信號示意圖；
[0022] 圖4b為實(shí)施例一提供的濾波處理后的線性諧振致動器振子位移圖；
[0023] 圖5為實(shí)施例二提供的智能終端的觸覺振動控制系統(tǒng)框圖；
[0024] 圖6為實(shí)施例二提供的一種閉環(huán)觸覺振動控制系統(tǒng)工作過程示意圖；
[0025] 圖7為實(shí)施例二提供的另一種閉環(huán)觸覺振動控制系統(tǒng)工作過程示意圖；
[0026] 圖8為實(shí)施例Ξ提供的智能終端的觸覺振動控制方法流程圖；
[0027] 圖9為實(shí)施例Ξ提供的智能終端的閉環(huán)觸覺振動控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0029] 觸覺作為人體的重要感覺模態(tài)，其具有視覺和聽覺無可替代的優(yōu)勢：
[0030] 1、相比于視聽器官，人體皮膚表面積較大，可W作為信息接收點(diǎn)的可選部位很多， 如指尖、手掌和手臂等部位；
[0031] 2、當(dāng)人體視聽器官不便于使用時，如視聽器官被占用時，可W利用皮膚受力或震 動來接收信息；
[0032] 3、觸覺通道的信息交流較為隱蔽，具有較高的安全性。
[0033] 針對觸覺的上述優(yōu)勢，基于觸覺的力反饋、振動反饋的技術(shù)逐漸應(yīng)用到消費(fèi)電子 和工業(yè)控制領(lǐng)域，成為人機(jī)交互界面的重要組成部分，廣泛見于手持設(shè)備、穿戴設(shè)備、家用 電器和工控設(shè)備中。
[0034] 觸覺振動系統(tǒng)的重要功能是傳遞信息，不同振動模式表示不同信息，因而要求能 夠?qū)χ聞悠鳎╝ C t U a 10 r)的振動頻率和振動幅度進(jìn)行精準(zhǔn)控制。偏屯、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量致動器 化ccentric Rotating Mass motor,ERM)和線性諧振致動器(Xinear Resonant Actuator, LRA)是兩種常見的致動器，偏屯、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量致動器的振動頻率和振動幅度不能獨(dú)立控制而且 會有噪聲伴隨產(chǎn)生；而線性諧振致動器不存在運(yùn)些問題，而且啟動和制動時間比偏屯、旋轉(zhuǎn) 質(zhì)量致動器短，因此應(yīng)用更加廣泛。
[0035] 線性諧振致動器是一種質(zhì)量塊加載在彈黃上的電磁系統(tǒng)，存在固有或自然諧振頻 率，而且通常是高品質(zhì)因子系統(tǒng)。因而線性諧振致動器在驅(qū)動信號停止驅(qū)動時還會出現(xiàn)拖 尾的殘余現(xiàn)象。
[0036] 本發(fā)明針對線性諧振致動器在驅(qū)動信號停止驅(qū)動時出現(xiàn)拖尾的殘余現(xiàn)象進(jìn)行分 析得到:該拖尾的殘余現(xiàn)象完全由驅(qū)動信號與線性諧振致動器沖激響應(yīng)的卷積決定，因而 本實(shí)施例通過對驅(qū)動信號進(jìn)行處理，W達(dá)到改變其與線性諧振致動器沖激響應(yīng)卷積后的輸 出。
[0037] 實(shí)施例一：
[0038] 圖1為本實(shí)施例提供的智能終端的觸覺振動控制系統(tǒng)框圖，本發(fā)明智能終端可W 為手持設(shè)備、可穿戴設(shè)備(如智能手表、智能手環(huán)）、工控設(shè)備。
[0039] 如圖1所示，圖1中的觸覺振動控制系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)，包括:命令生成器11、濾 波器12、觸覺驅(qū)動器13和線性諧振致動器14。
[0040] 如圖1所示，命令生成器11的輸出端連接至濾波器12的輸入端，濾波器12的輸出端 連接至觸覺驅(qū)動器13的輸入端，觸覺驅(qū)動器13的輸出端連接至線性諧振致動器14的輸入 玉山 乂而。
[0041] 命令生成器11根據(jù)輸入信號生成原始命令信號，并將原始命令信號發(fā)送給濾波器 12。本實(shí)施例中的輸入信號可W為包括表征線性諧振致動器振動模式的期望信號和選擇指 令，也可W為媒體流數(shù)據(jù)，媒體流數(shù)據(jù)可W為音頻流數(shù)據(jù)、視頻流數(shù)據(jù)等媒體流數(shù)據(jù)。
[0042] 如圖1所示，本實(shí)施例中的命令生成器11還與振動效果庫15連接，振動效果庫15中 的振動模式列表記錄有線性諧振致動器每種振動模式對應(yīng)的表征振動效果的物理量序列。
[0043] 當(dāng)輸入信號為包括表征線性諧振致動器振動模式的期望信號和選擇指令時，命令 生成器11讀取振動效果庫15的振動模式列表，并根據(jù)輸入信號中的選擇指令從該振動模式 列表中選擇相應(yīng)的物理量序列，將該物理量序列作為原始命令信號。
[0044] 當(dāng)輸入信號為媒體流數(shù)據(jù)時，命令生成器11從該媒體流數(shù)據(jù)中獲取媒體流數(shù)據(jù)衍 生出的表征振動效果的物理信號，將該物理信號作為原始命令信號。
[0045] 濾波器12,對接收到的原始命令信號濾波，并將濾波后的命令信號發(fā)送給觸覺驅(qū) 動器13;濾波后的命令信號的起始預(yù)定數(shù)目脈沖的幅值大于設(shè)定闊值，且末尾預(yù)定個數(shù)脈 沖的相位反轉(zhuǎn)。本實(shí)施例提供的開環(huán)控制方案中要求經(jīng)濾波器處理后的命令信號在初始時 段具有過驅(qū)動特點(diǎn)并且在末尾時段具有主動制動特點(diǎn)。
[0046] 需要說明的是，圖1中濾波器12優(yōu)選地作為命令生成器11的