技术领域
[0001] 本
发明涉及
电子设备交互领域，尤指一种触觉反馈系统及方法。
背景技术
[0002] 随着社会的进步，电子设备与人类在交互方面的行为也越来越多，其交互方式主要通过语音反馈或
视觉反馈给予使用电子设备的用户予以提醒，帮助用户正确或快捷的操作其电子设备；应市场需要及科学的发展，触觉交互也开始慢慢进入人们的生活中；触觉作为人类感受外界重要的
感知方式，将其在电子设备交互上进行应用，明显具有较大扩展前景，为此该交互方式也成为业内的热
门领域。
[0003] 现有的触觉交互主要是通过
电阻式触控装置、光电式触控装置、
声波式触控装置、平面电容式触控装置和投射电容式触控装置进行交互，通过该些方式用户可通过手势、触摸等方式实现对电子设备的控制；该控制方式仅为对电子装置的单方面输入控制，为便于用户能够确认其控制是否被执行或被电子设备接收到，
现有技术中也存在通过内置
陀螺仪或
加速度
传感器这一类元件控制电子设备振动来反馈用户确认接收到输入指令。
[0004] 针对该些现有技术来讲，对电子设备的输入及电子设备的输出分别采用了不同的元器件来完成相关动作，导致电子设备的成本较高，且体积较大；同时，现有的触觉反馈方式也较为单一，当用户执行分别复杂操作时，无法根据单一的反馈振动获知当前的操作是否被电子设备正确接收。
[0005] 有基于此，如何给出一种结构简单，成本较低的触觉反馈方式成为业内亟需解决的一大技术问题。
发明内容
[0006] 本发明目的在于提供一种结构简单，成本较低，且触觉反馈精准，反馈方式多样化的触觉反馈系统。
[0007] 为达上述目的，本发明所提供的触觉反馈系统，具体包含触觉
定位反馈装置、控
制模块和操作面板；所述触觉定位反馈装置包含振动模块和
位置检测模块；其中，所述位置检测模块用于获取所述操作面板上的触碰位置；所述振动模块包含至少两个振动单元，所述振动单元分设于所述操作面板的非操作面，用于根据控制
信号产生振动；所述
控制模块分别与所述振动单元和所述位置检测模块相连，用于根据各振动单元与所述触碰位置之间的距离分别控制各振动单元的起振时间，使所述触碰位置处输出预置的振幅或
频率的振动反馈。
[0008] 在上述触觉反馈系统中，优选的，所述位置检测模块通过获得所述操作面板上因触碰产生的弹性波信号，并将所述弹性信号转化为
电压信号；根据所述电压信号获得所述触碰位置。
[0009] 在上述触觉反馈系统中，优选的，所述控制模块还包含计算单元，所述计算单元用于计算所述振动单元振动产生的
机械波的波峰到达所述触碰位置的时间，以及各振动单元振动产生的机械波到达所述触碰位置的时间差，根据所述时间差控制各振动单元的起振时间，使预定数量的振动单元振动产生的机械波的波峰在所述触碰位置处
叠加。
[0010] 在上述触觉反馈系统中，优选的，所述振动单元包含机械振动装置、线性谐振振动结构或压电型振动结构。
[0011] 在上述触觉反馈系统中，优选的，所述位置检测模块包含至少三个
压电传感器，所述压电传感器包含：压电陶瓷传感器、压电
薄膜传感器、压电晶体传感器或者其它具有
压电效应的传感器。
[0012] 在上述触觉反馈系统中，优选的，所述控制模块还包含测量模块，所述测量模块用于根据所述操作面板上因触碰产生的弹性波信号计算触碰所述操作面板时的触碰
力度，所述控制模块根据所述触碰力度控制所述振动单元于所述触碰位置输出预置的振动反馈振幅或频率。
[0013] 在上述触觉反馈系统中，优选的，所述操作面板还包含一个或多个预设区域；所述控制模块根据所述触碰位置与所述预设区域之间的距离，控制所述振动单元于所述触碰位置或所述预设区域输出预置的振动反馈振幅或频率。
[0014] 在上述触觉反馈系统中，优选的，所述控制模块还包含：当所述触碰位置与所述预设区域小于一预定
阈值时，获得与所述预设区域对应的预存振动反馈振幅值或频率值；根据所述距离和所述预存振动反馈振幅值或频率值，控制所述振动单元于所述触碰位置或所述预设区域输出对应的振幅或频率的振动反馈。
[0015] 在上述触觉反馈系统中，优选的，所述控制模块还包含监控模块，所述监控模块用于监控所述触碰位置的移动轨迹，当所述触碰位置偏移所述预设区域并移动距离大于一预定阈值时，降低或加强所述触碰位置的振幅或频率的振动反馈。
[0016] 本发明还提供一种触觉反馈方法，所述方法包含：获取操作面板上的触碰位置；根据各振动单元与所述触碰位置之间的距离分别控制各振动单元的起振时间，使所述触碰位置处输出预置的振幅或频率的振动反馈。
[0017] 在上述触觉反馈方法中，优选的，所述获取所述操作面板上的触碰位置包含：通过获得所述操作面板上因触碰产生的弹性波信号，并将所述弹性信号转化为电压信号；根据所述电压信号获得所述触碰位置。
[0018] 在上述触觉反馈方法中，优选的，所述方法还包含：计算所述振动单元振动产生的机械波的波峰到达所述触碰位置的时间，以及各振动单元振动产生的机械波到达所述触碰位置的时间差，根据所述时间差控制各振动单元的起振时间，使预定数量的振动单元振动产生的机械波的波峰在所述触碰位置处叠加。
[0019] 在上述触觉反馈方法中，优选的，所述方法还包含：根据所述操作面板上因触碰产生的弹性波信号计算触碰所述操作面板时的触碰力度；根据所述触碰力度控制所述振动单元于所述触碰位置输出预置的振幅或频率的振动反馈。
[0020] 在上述触觉反馈方法中，优选的，所述方法还包含：于所述操作面板设置一个或多个预设区域；根据所述触碰位置与所述预设区域之间的距离，控制所述振动单元于所述触碰位置输出预置的振幅或频率的振动反馈。
[0021] 在上述触觉反馈方法中，优选的，所述方法还包含：当所述触碰位置与所述预设区域小于一预定阈值时，获得与所述预设区域对应的预存振动反馈振幅值或频率值；根据所述距离和所述预存振动反馈振幅值或频率值，控制所述振动单元于所述触碰位置输出对应的振幅或频率的振动反馈。
[0022] 在上述触觉反馈方法中，优选的，所述控制所述振动单元于所述触碰位置输出对应的振幅或频率的振动反馈包含：通过控制所述振动单元振动输出的机械波的
波形幅度或频率调整所述振幅或频率的振动反馈。
[0023] 在上述触觉反馈方法中，优选的，所述方法还包含：监控所述触碰位置的移动轨迹，当所述触碰位置偏移所述预设区域并移动距离大于一预定阈值时，降低或加强所述触碰位置的振幅或频率的振动反馈。
[0024] 本发明所提供的触觉反馈系统及方法能够准确且快速的识别用户输入信息，其元件较小，浪费空间较少，制造成本较低；同时，其更能提供多样化的反馈方式来针对用户的不同操作行为给予不同反馈，帮助用户更快确认当前的操作情况，有效提高用户对电子设备的使用效率及用户使用的舒适性。
附图说明
[0025] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本
申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
[0026] 图1为本发明提供触觉反馈系统的连接示意图；
[0027] 图2为本发明提供触觉反馈系统一
实施例的连接示意图；
[0028] 图3为本发明提供触觉反馈系统一实施例的连接示意图；
[0029] 图4为本发明提供触觉反馈方法的流程示意图。
具体实施方式
[0030] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0031] 在本
说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一具体实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
[0032] 请参考图1所示，本发明提供了一种触觉反馈系统，具体包含触觉定位反馈装置、控制模块和操作面板；所述触觉定位反馈装置包含振动模块和位置检测模块；其中，所述位置检测模块用于获取所述操作面板上的触碰位置；所述振动模块包含至少两个振动单元，所述振动单元分设于所述操作面板的非操作面，用于根据
控制信号产生振动；所述控制模块分别与所述振动单元和所述位置检测模块相连，用于根据各振动单元与所述触碰位置之间的距离分别控制各振动单元的起振时间，使所述触碰位置处输出预置的振幅或频率的振动反馈。在上述实施例中，所述操作面板为可通过触碰、敲击等碰撞产生弹性波信号的硬质材质，例如现有的
触摸屏或简单的玻璃、木板或金属板等，工作人员可根据实际需要选择使用，同时因本发明所采集的触碰信号也可依据碰撞所产生的弹性波信号，例如：所述位置检测模块通过获得所述操作面板上因触碰产生的弹性波信号，并将所述弹性信号转化为电压信号；根据所述电压信号获得所述触碰位置的方式来确定触碰位置；为此对所述操作面板的形状并无太多要求，现有的平面、曲面、球面或带空洞的面板结构都可作为上述实施例所指出的操作面板，本发明在此对其并不做任何限制。
[0033] 在上述实施例中，所述位置检测模块可与所述振动模块同设置于所述操作面板的非操作面，所述振动单元可包含机械振动装置、线性谐振振动结构或压电型振动结构中一种或多种方式的结合；所述位置检测模块包含至少三个压电传感器，所述压电传感器包含：压电陶瓷传感器、压电薄膜传感器、压电晶体传感器或者其它具有压电效应的传感器；在实际工作中为便于缩小所述触觉反馈系统的占用体积以及制造成本，所述振动单元与所述位置检测模块均可为一压电传感器，亦即所述触觉定位反馈装置主要通过一压电传感器实现触碰时的位置检测及后续通过振动反馈用户的操作，以此有效减低元件使用成本，
电路复杂程度和占用空间。其中，所述位置检测模块和所述振动单元可设置于所述操作面板
外延按需要排布设置，其具体数量也可根据实际需要设定，本发明在此并不做过多限制。以此，通过上述结构可使得本发明所提供的触觉反馈系统根据用户实际触碰时产生的弹性波信号确认其具体触碰位置及产生相应的振动反馈，该方式结构简单，成本较低，便于使用推广。
[0034] 请参考图2所示，在本发明一实施例中，所述控制模块还包含计算单元，所述计算单元用于计算所述振动单元振动产生的机械波的波峰到达所述触碰位置的时间，以及各振动单元振动产生的机械波到达所述触碰位置的时间差，根据所述时间差控制各振动单元的起振时间，使预定数量的振动单元振动产生的机械波的波峰在所述触碰位置处叠加。在该实施例中，主要根据振动单元所产生的机械波的振幅和频率等条件以及振动单元与触碰位置之间的距离调整所述振动单元的输出，使得所述机械波的波峰在所述触碰位置处的以叠加，同时通过该种叠加的方式也可有效调节触觉反馈时的振幅和频率，针对不同的位置可给予不同的振幅或频率，帮助用户通过触觉了解当前触碰情况；在实际工作中，可于所述操作面板上设置不同区域，针对不同区域的触碰给予不同的反馈，以此用户则可根据不同的反馈情况确认当前触碰的具体位置，该方式有助于用户回到熟悉的触碰习惯中，便于用户尽快适应采用所述触觉反馈系统的相关电子装置的操作；例如在现有的
鼠标上设置所述触觉反馈系统，针对其鼠标左右键分别反馈不同的振幅和/或频率，以此用户在实际使用时则可根据
手指感受到的振动情况判断当前是否对其操作成功；进一步的，在通过手机等设备玩儿游戏时，因很多虚拟按键在用户玩游戏中因图像遮挡、手指遮挡等问题导致无法准确看清时，则可对该些虚拟按键分别设置不同的反馈方式，例如游戏中的A、B、C、D控制按键就可以以不同数量的波峰叠加的方式进行区别；以此在用户玩游戏过程中可仅通过手指所感受到的反馈情况确认当前操作，无需将注意力专注在按键位置上，极大提高了现有虚拟按键的操作方式的适用性。
[0035] 在本发明一实施例中，所述控制模块还包含测量模块，所述测量模块用于根据所述操作面板上因触碰产生的弹性波信号计算触碰所述操作面板时的触碰力度，所述控制模块根据所述触碰力度控制所述振动单元于所述触碰位置输出预置的振幅或频率的振动反馈。其中根据所述弹性波信号计算触碰所述操作面板时的触碰力度可通过所述弹性波信号所转化的电压信号来确认，具体的，根据所述电压信号计算获得所述电压信号的
波动变化值，根据所述波动变化值计算获得触碰产生的触碰力度；也可根据所述电压信号计算获得所述电压信号的波动变化值，根据所述波动变化值和产生所述弹性波信号的触碰位置计算获得触碰产生的触碰力度。以此，进一步引入距离值，根据该距离值进一步降低弹性波信号在传播过程中存在的衰减误差，当然实际过程中，因操作面板的面积较小，当对力度要求
精度不高的情况下，该误差也可忽略，本发明在此并不做限定；在该实施例中，计算触碰力度的方法主要是通过电压信号的波动变化值确定，当该波动变化值超出基准数据太多，则表明触碰力度较大，如超出较小，则表明触碰力度较小；例如，当通过一个或多个压电传感器C1至Cn将各自接收到的弹性波信号分别转化为与其接收到的弹性波信号频率一致的电压信号D1至Dn，再根据各电压信号D1至Dn的波动变化值分别计算各电压信号的
能量值E1至En，最后再将能量值E1至En中一个或多个值的累加，获得最终的弹性波总体能量值，此时该弹性波总体能量值即可反应
基板在触碰状态下所述产生的压力信息，由此获得实际力度信息；值得说明的是，在上述过程中，根据电压信号计算能量值的方法主要可通过以下公式计算：
[0036] 或
[0037] 在上式中，m为采集的信号点数；n为根据实际情况选择预定长度的电压信号
波长确定的信号点数，本领域相关技术人员可根据实际需要选择设置，本发明在此并不做进一步限制；E为电压信号的能量值。
[0038] 在上述实施例中，所述预置的振幅或频率的振动反馈可根据用户的触碰力度大学给予不同的反馈，例如当用户触碰力度较小，此时反馈的振幅或频率就较小；当用户触碰力度较大，则反馈的振幅或频率就较大，以此提供用户更明显的触觉感受，有效提高其操作的舒适性。
[0039] 请参考图3所示，在本发明一实施例中，所述操作面板还包含一个或多个预设区域；所述控制模块根据所述触碰位置与所述预设区域之间的距离，控制所述振动单元于所述触碰位置或所述预设区域输出预置的振幅或频率的振动反馈。在该实施例中，当用户操作时，手指远离预设区域时即可反馈低频率或低振幅的振动；当手指触碰位置接近预设区域时调高振幅或频率，以此用户可根据手指感受到的振动变化，尽快找到预设区域，帮助其完成相应操作。例如：操作触摸式
键盘等电子设备时，因该些电子设备并不具有实体按键，用户在使用时容易出现手指偏移，按键不准的情况；通过上述实施例，可将预定几个按键位置设置为预设区域，当用户打字输入时，即可由手指的振动感受确认当前按键位置，防止偏移导致的错误输入的情况发生。
[0040] 在本发明一实施例中，所述控制模块还包含：当所述触碰位置与所述预设区域小于一预定阈值时，获得与所述预设区域对应的预存振动反馈振幅值或频率值；根据所述距离和所述预存振动反馈振幅值或频率值，控制所述振动单元于所述触碰位置或所述预设区域输出对应的振幅或频率的振动反馈。在该实施例中，可根据触碰位置与预设区域之间的距离判断用户手指与该预设区域的相接程度，其后根据该相接程度调取预存的所述预设区域对应的一预存振动反馈振幅值或频率值，其后再该预设区域或该触碰位置输出与所述预存振动反馈振幅值或频率值对应的振幅或频率的振动反馈提醒用户指示触碰位置并不准确，帮助用户即使调整触碰，例如设一中心点为预设区域，该中心点周围1厘米为预定阈值，此刻当用户触碰至该中心点四周时反馈一较低的振幅值或频率值，而正确触碰到中心点后，即反馈一较大的振幅值或频率值，以此帮助用户更快通过触觉确认操作位置。当然，在上述实施例中对于各预设区域及其周围的反馈方式设置可根据实际情况选择设置，本发明在此并不做过多限制。
[0041] 在本发明一实施例中，所述控制模块还包含监控模块，所述监控模块用于监控所述触碰位置的移动轨迹，当所述触碰位置偏移所述预设区域并移动距离大于一预定阈值时，降低或加强所述触碰位置的振幅或频率的振动反馈。以此，通过所述监控模块监测触碰位置的变化情况，在用户执行个别操作时，及时提醒用户可能存在的操作偏移等情况，使用户长时间准确的完成触控输入。
[0042] 请参考图4所示，本发明还提供一种触觉反馈方法，所述方法包含：S101获取操作面板上的触碰位置；S102根据各振动单元与所述触碰位置之间的距离分别控制各振动单元的起振时间，使所述触碰位置处输出预置的振幅或频率的振动反馈。其中，所述获取所述操作面板上的触碰位置可通过获得所述操作面板上因触碰产生的弹性波信号，并将所述弹性信号转化为电压信号；根据所述电压信号获得所述触碰位置。在上述实施例中，为便于节约功耗，使用户在操作面板各位置都有较好的反馈体验，所述方法还可包含：计算所述振动单元振动产生的机械波的波峰到达所述触碰位置的时间，以及各振动单元振动产生的机械波到达所述触碰位置的时间差，根据所述时间差控制各振动单元的起振时间，使预定数量的振动单元振动产生的机械波的波峰在所述触碰位置处叠加。以此，即可通过控制所振动单元的数量控制用户调节用户接收到的反馈强度，提供用户更多样化的选择设置方案。
[0043] 在上述本发明一实施例中还提供其他触觉反馈方式来辅助用户准确的完成需要执行的操作，具体可包含：根据所述操作面板上因触碰产生的弹性波信号计算触碰所述操作面板时的触碰力度；根据所述触碰力度控制所述振动单元于所述触碰位置输出预置的振幅或频率的振动反馈。或者，于所述操作面板设置一个或多个预设区域；根据所述触碰位置与所述预设区域之间的距离，控制所述振动单元于所述触碰位置输出预置的振幅或频率的振动反馈。或者，当所述触碰位置与所述预设区域小于一预定阈值时，获得与所述预设区域对应的预存振动反馈振幅值或频率值；根据所述距离和所述预存振动反馈振幅值或频率值，控制所述振动单元于所述触碰位置输出对应的振幅或频率的振动反馈。其中，所述控制所述振动单元于所述触碰位置输出对应的振幅或频率的振动反馈包含：通过控制所述振动单元振动输出的机械波的波形幅度或频率调整所述振幅或频率的振动反馈。在实际工作中，工作人员可根据实际需要选择适合的反馈方式帮助用户更方便且高效的完成触控操作。
[0044] 在上述本发明另一实施例中，所述方法还可包含：监控所述触碰位置的移动轨迹，当所述触碰位置偏移所述预设区域并移动距离大于一预定阈值时，降低或加强所述触碰位置的振幅或频率的振动反馈。在该实施例中，当用户手指从预设区域离开至非预设区域至一预设距离时，可通过改变所述触碰位置的振幅或频率的振动反馈来帮助用户及时提醒用户当前偏移行为，便于用户
锁定触碰位置进行一些特定操作。
[0045] 本发明所提供的触觉反馈系统及方法能够准确且快速的识别用户输入信息，其元件较小，浪费空间较少，制造成本较低；同时，其更能提供多样化的反馈方式来针对用户的不同操作行为给予不同反馈，帮助用户更快确认当前的操作情况，有效提高用户对电子设备的使用效率及用户使用的舒适性。
[0046] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或
计算机程序产品。因此，本发明可采用完全
硬件实施例、完全
软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘
存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0047] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的
流程图和/或方
框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程
数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中
指定的功能的装置。
[0048] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0049] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0050] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
