激励器及电子设备

申请号 CN202311070929.7 申请日 2023-08-23 公开(公告)号 CN117123464A 公开(公告)日 2023-11-28
申请人 歌尔股份有限公司; 发明人 丁海阳; 董宇航; 和宇庆朝邦;
摘要 本 发明 提供一种激励器及 电子 设备,激励器包括三个旋转组件,三个旋转组件分别位于第一平面、第二平面和第三平面,第一平面、第二平面和第三平面两两不平行设置;各旋转组件包括壳体和设置于壳体内的多个旋转驱动件,三个壳体相互连接,各旋转驱动件用于转动以撞击对应的壳体产生 力 感。通过三个旋转组件的组合,可以达成多个方向力感的组合,实现至少6个 自由度 的力感,即实现三维空间的直线力感和旋转力感。该激励器具有能够产生三维空间的直线力感和旋转方向力感的优点。
权利要求

1.一种激励器,其特征在于,包括:
三个旋转组件,分别位于第一平面、第二平面和第三平面,所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面两两不平行设置;
各所述旋转组件包括壳体和设置于所述壳体内的多个旋转驱动件,三个所述壳体相互连接,各所述旋转驱动件用于转动以撞击对应的所述壳体产生感。
2.根据权利要求1所述的激励器,其特征在于,所述旋转驱动件包括驱动部和旋转部,所述壳体具有安装腔,所述旋转部设置于所述安装腔内,所述驱动部用于驱动所述旋转部转动以撞击所述安装腔的腔壁产生力感。
3.根据权利要求2所述的激励器,其特征在于,所述旋转组件包括两个所述旋转驱动件,两个所述旋转部呈轴对称设置,两个所述驱动部分别驱动两个所述旋转部同步转动以同时撞击所述腔壁产生直线力感。
4.根据权利要求2所述的激励器,其特征在于,所述旋转组件包括两个所述旋转驱动件,两个所述旋转部呈中心对称设置,两个所述驱动部分别驱动两个所述旋转部同步转动以同时撞击所述腔壁产生旋转力感。
5.根据权利要求2所述的激励器,其特征在于,所述腔壁包括第一侧壁和第二侧壁,每一所述旋转组件包括呈阵列设置的第一旋转驱动件、第二旋转驱动件、第三旋转驱动件和第四旋转驱动件,所述第一旋转驱动件的所述旋转部和所述第三旋转驱动件的所述旋转部呈中心对称设置,所述第二旋转驱动件的所述旋转部和所述第四旋转驱动件的所述旋转部呈中心对称设置,四个所述旋转驱动件具有第一状态和第二状态:
在第一状态中,所述第一旋转驱动件的所述旋转部和第二旋转驱动件的所述旋转部同时撞击所述第一侧壁产生直线力感;或,所述第三旋转驱动件的所述旋转部和所述第四旋转驱动件的所述旋转部同时撞击所述第一侧壁产生直线力感;
在第二状态,所述第一旋转驱动件的所述旋转部和第三旋转驱动件的所述旋转部同时撞击所述第一侧壁产生旋转力感;或,所述第二旋转驱动件的所述旋转部和所述第四旋转驱动件的所述旋转部同时撞击所述第一侧壁产生旋转力感。
6.根据权利要求5所述的激励器,其特征在于,所述壳体包括两个相对且间隔设置的子壳,其中一个所述子壳内设置有所述第一旋转驱动件和所述第四旋转驱动件,另一所述子壳内设置有所述第二旋转驱动件和所述第三旋转驱动件。
7.根据权利要求6所述的激励器,其特征在于,所述子壳一相对的两个侧面形成有凹槽,所述子壳还形成有两个凸起,一所述旋转组件的所述子壳通过所述凸起与另一所述旋转组件的所述子壳的所述凹槽连接,且一所述旋转组件的所述子壳通过所述凹槽与剩余一所述旋转组件的所述子壳的所述凸起连接。
8.根据权利要求5所述的激励器,其特征在于,所述第一侧壁和所述第二侧壁呈垂直设置,四个所述旋转驱动件的最大旋转度均为90°。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的激励器,其特征在于,所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面两两垂直设置。
10.根据权利要求2~8中任一项所述的激励器,其特征在于,所述旋转组件还包括缓冲部,所述缓冲部设置于所述腔壁与所述旋转部的撞击处,和/或,所述缓冲部设置于所述旋转部上。
11.根据权利要求2~8中任一项所述的激励器,其特征在于,所述驱动部包括线圈,所述线圈安装于所述壳体上,所述旋转部为半圆柱形旋转部,所述旋转部包括本体、旋转轴和设置于所述本体的磁性件,所述本体设有轴孔,所述轴孔在所述旋转部上呈偏心设置,所述旋转轴穿设于所述轴孔内;所述线圈设置于靠近所述旋转部的弧面一侧且与所述弧面间隔设置。
12.一种电子设备,其特征在于,包括设备主体和如权利要求1~11中任一项所述的激励器,所述设备主体具有安装空间,所述激励器设于所述安装空间内。

说明书全文

激励器及电子设备

技术领域

[0001] 本发明涉及激励器技术领域,尤其涉及一种激励器及电子设备。

背景技术

[0002] 传统的振动装置通过不断制造非对称振动,产生“仿佛朝向某一个方向”的作用的错觉。此类振动又被称为异向性振动。目前有两种实现该力感的手段:一种是向线性谐振器输入不对称信号并利用人类感官产生错觉的方法。此种方式原则上只能产生持续的定向力感,不能实现离散的振动输出。通过此种方式感受到的等效力较小,非对称信号也会产生多余的振动,因而难以获得清晰的方向感。另一种是通过旋转两个对称的偏重制动来产生力感。此种方法能生成非对称性较大的振动,并且有多余振动比例小,力感单独且清晰的特点。但此方法只能生成一个直线方向,或一个平面上的旋转方向的力感,无法形成三维空间的力感。
[0003] 鉴于此,有必要提供一种新的激励器及电子设备,以解决或至少缓解上述技术缺陷

发明内容

[0004] 本发明的主要目的是提供一种激励器及电子设备,旨在解决现有技术中的激励器无法形成三维空间的力感的技术问题。
[0005] 为实现上述目的,根据本发明的一个方面,本发明提供一种激励器,包括:
[0006] 三个旋转组件,分别位于第一平面、第二平面和第三平面,所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面两两不平行设置;
[0007] 各所述旋转组件包括壳体和设置于所述壳体内的多个旋转驱动件,三个所述壳体相互连接,各所述旋转驱动件用于转动以撞击对应的所述壳体产生力感。
[0008] 在一实施例中,所述旋转驱动件包括驱动部和旋转部,所述壳体具有安装腔,所述旋转部设置于所述安装腔内,所述驱动部用于驱动所述旋转部转动以撞击所述安装腔的腔壁产生力感。
[0009] 在一实施例中,所述旋转组件包括两个所述旋转驱动件,两个所述旋转部呈轴对称设置,两个所述驱动部分别驱动两个所述旋转部同步转动以同时撞击所述腔壁产生直线力感。
[0010] 在一实施例中,所述旋转组件包括两个所述旋转驱动件,两个所述旋转部呈中心对称设置,两个所述驱动部分别驱动两个所述旋转部同步转动以同时撞击所述腔壁产生旋转力感。
[0011] 在一实施例中,所述腔壁包括第一侧壁和第二侧壁,每一所述旋转组件包括呈阵列设置的第一旋转驱动件、第二旋转驱动件、第三旋转驱动件和第四旋转驱动件,所述第一旋转驱动件的所述旋转部和所述第三旋转驱动件的所述旋转部呈中心对称设置,所述第二旋转驱动件的所述旋转部和所述第四旋转驱动件的所述旋转部呈中心对称设置,四个所述旋转驱动件具有第一状态和第二状态:
[0012] 在第一状态中,所述第一旋转驱动件的所述旋转部和第二旋转驱动件的所述旋转部同时撞击所述第一侧壁产生直线力感;或,所述第三旋转驱动件的所述旋转部和所述第四旋转驱动件的所述旋转部同时撞击所述第一侧壁产生直线力感;
[0013] 在第二状态,所述第一旋转驱动件的所述旋转部和第三旋转驱动件的所述旋转部同时撞击所述第一侧壁产生旋转力感;或,所述第二旋转驱动件的所述旋转部和所述第四旋转驱动件的所述旋转部同时撞击所述第一侧壁产生旋转力感。
[0014] 在一实施例中,所述壳体包括两个相对且间隔设置的子壳,其中一个所述子壳内设置有所述第一旋转驱动件和所述第四旋转驱动件,另一所述子壳内设置有所述第二旋转驱动件和所述第三旋转驱动件。
[0015] 在一实施例中,所述子壳一相对的两个侧面形成有凹槽,所述子壳还形成有两个凸起,一所述旋转组件的所述子壳通过所述凸起与另一所述旋转组件的所述子壳的所述凹槽连接,且一所述旋转组件的所述子壳通过所述凹槽与剩余一所述旋转组件的所述子壳的所述凸起连接。
[0016] 在一实施例中,所述第一侧壁和所述第二侧壁呈垂直设置,四个所述旋转驱动件的最大旋转度均为90°。
[0017] 在一实施例中,所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面两两垂直设置。
[0018] 在一实施例中,所述旋转组件还包括缓冲部,所述缓冲部设置于所述腔壁与所述旋转部的撞击处,和/或,所述缓冲部设置于所述旋转部上。
[0019] 在一实施例中,所述驱动部包括线圈,所述线圈安装于所述壳体上,所述旋转部为半圆柱形旋转部,所述旋转部包括本体、旋转轴和设置于所述本体的磁性件,所述本体设有轴孔,所述轴孔在所述旋转部上呈偏心设置,所述旋转轴穿设于所述轴孔内;所述线圈设置于靠近所述旋转部的弧面一侧且与所述弧面间隔设置。
[0020] 根据本发明的一个方面,本发明提供一种电子设备,包括设备主体和如上述所述的激励器,所述设备主体具有安装空间,所述激励器设于所述安装空间内。
[0021] 上述方案中,激励器包括三个旋转组件,分别位于第一平面、第二平面和第三平面,第一平面、第二平面和第三平面两两不平行设置;各旋转组件包括壳体和设置于壳体内的多个旋转驱动件,三个壳体相互连接,各旋转驱动件用于转动以撞击对应的壳体产生力感。每一旋转组件均包括壳体和设置于壳体内的多个旋转驱动件,通过控制切换各个旋转驱动件的工作状态和旋转方向,可以使得旋转驱动件与其对应的壳体撞击产生力感,这里的工作状态包括旋转驱动件处于静止或转动状态,这里的力感包括直线力感和旋转力感,一个旋转组件可以在一个平面内产生直线力感或旋转力感。由于三个壳体相互连接的,因此一个壳体受到撞击会带动其他两个壳体一起振动,这样就使得整个激励器一同振动产生力感。第一平面、第二平面和第三平面两两不平行,指的是第一平面、第二平面和第三平面两两都不在同一平面上,三者在空间内呈三维设置。这样,通过三个旋转组件的组合,可以达成多个方向力感的组合,实现至少6个自由度的力感,即实现三维空间的直线力感和旋转力感。该发明具有能够产生三维空间的直线力感和旋转方向力感的优点。附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0023] 图1为本发明实施例激励器的立体结构示意图;
[0024] 图2为本发明实施例激励器的分解结构示意图;
[0025] 图3为本发明实施例激励器的壳体和旋转驱动件的分解结构示意图;
[0026] 图4为本发明实施例激励器的旋转部与第一侧壁碰撞的剖视图;
[0027] 图5为本发明实施例激励器的旋转部与第二侧壁碰撞的剖视图;
[0028] 图6为本发明实施例激励器的第一旋转驱动件和第二旋转驱动件产生直线力感状态的结构示意图;
[0029] 图7为本发明实施例激励器的第一旋转驱动件和第二旋转驱动件无直线力感状态的结构示意图;
[0030] 图8为本发明实施例激励器的第一旋转驱动件和第二旋转驱动件产生的力感的示意图;
[0031] 图9为本发明实施例激励器的第一旋转驱动件和第三旋转驱动件产生顺时针旋转力感状态的结构示意图;
[0032] 图10为本发明实施例激励器的第二旋转驱动件和第四旋转驱动件产生逆时针旋转力感状态的结构示意图;
[0033] 图11为本发明实施例激励器的单个旋转组件的结构示意图;
[0034] 图12为本发明实施例激励器的单个旋转组件的直线力感示意图;
[0035] 图13为本发明实施例激励器的单个旋转组件的旋转力感示意图;
[0036] 图14为本发明实施例激励器的三个旋转组件组合过程的结构示意图,以及产生的直线力感和旋转力感的组合示意图;
[0037] 图15为本发明实施例激励器的子壳的结构示意图;
[0038] 图16为本发明实施例激励器的直线力感的测量位置的示意图;
[0039] 图17为本发明实施例激励器的直线力感的一测量结果图;
[0040] 图18为本发明实施例激励器的直线力感的另一测量结果图;
[0041] 图19为本发明实施例激励器的直线力感的又一测量结果图;
[0042] 图20为本发明实施例激励器的旋转力感的测量位置的示意图;
[0043] 图21为本发明实施例激励器的旋转力感的一测量结果图;
[0044] 图22为本发明实施例激励器的旋转力感的另一测量结果图;
[0045] 图23为本发明实施例激励器的旋转力感的又一测量结果图。
[0046] 标号说明:
[0047] 1000、激励器;100、旋转组件;1、壳体;10、子壳;101、凹槽;102、凸起;11、安装腔;12、第一侧壁;13、第二侧壁;2、旋转驱动件;211、线圈;212、旋转轴;213、线圈支架;22、旋转部;221、本体;222、磁性件;201、第一旋转驱动件;202、第二旋转驱动件;203、第三旋转驱动件;204、第四旋转驱动件;3、缓冲部。
[0048] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0049] 下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
[0050] 需要说明,本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
[0051] 另外,在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0052] 并且,本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
[0053] 参照图1和图2,图1为本发明实施例激励器的立体结构示意图;图2为本发明实施例激励器的分解结构示意图,图2示出了位于三个不同平面的旋转组件100,根据本发明的一个方面,本发明提供一种激励器1000,包括:三个旋转组件100,分别位于第一平面、第二平面和第三平面,第一平面、第二平面和第三平面两两不平行设置;各旋转组件100包括壳体1和设置于壳体1内的多个旋转驱动件2,三个壳体1相互连接,各旋转驱动件2用于转动以撞击对应的壳体1产生力感。
[0054] 上述实施例中,每一旋转组件100均包括壳体1和设置于壳体1内的多个旋转驱动件2,通过控制切换各个旋转驱动件2的工作状态和旋转方向,可以使得旋转驱动件2与其对应的壳体1撞击产生力感,这里的工作状态包括旋转驱动件2处于静止或转动状态,这里的力感包括直线力感和旋转力感。一个旋转组件100可以在一个平面内产生直线力感或旋转力感。由于三个壳体1相互连接的,因此一个壳体1受到撞击会带动其他两个壳体1一起振动,这样就使得整个激励器1000一同振动产生力感。第一平面、第二平面和第三平面两两不平行,指的是第一平面、第二平面和第三平面两两都不在同一平面上,三者在空间内呈三维空间设置。这样,通过三个旋转组件100的组合,可以达成多个方向力感的组合,实现至少6个自由度的力感,即实现三维空间的直线力感和旋转力感。该实施例具有能够产生三维空间的直线力感和旋转方向力感的优点。
[0055] 参照图2,在一实施例中,第一平面、第二平面和第三平面两两垂直设置。三个平面呈相互垂直设置,构成了一个XYZ的三维坐标平面,可以获得三维范围内的任意方向的直线力感和旋转力感,并且制作过程更加方便。如图2所示,三个旋转组件可以分别位于XZ平面、YZ平面和XY平面上。
[0056] 参照图3~图5,在一实施例中,旋转驱动件2包括驱动部和旋转部22,壳体1具有安装腔11,旋转部22设置于安装腔11内,驱动部用于驱动旋转部22转动以撞击安装腔11的腔壁产生力感。驱动部与旋转部22传动连接,驱动部用于驱动旋转部22旋转,驱动部可以为电机转子或者其他能够驱动旋转部22旋转的部件,旋转部22设置于安装腔11内,旋转部22转动到某一位置时,会与安装腔11的腔壁发生碰撞撞击到壳体1,使得壳体1受力,外部表现为激励器1000产生力感。
[0057] 参照图3~图5,在一实施例中,驱动部包括线圈211,线圈211安装于壳体1上,旋转部22为半圆柱形的旋转部22,旋转部22包括本体221、旋转轴212和设置于本体221的磁性件222,本体221设有轴孔,轴孔在旋转部22上呈偏心设置,旋转轴212穿设于轴孔内;线圈211设置于靠近旋转部22弧面的一侧且与弧面间隔设置。当然,驱动部还可以包括线圈支架
213,线圈211安装于线圈支架213上。本实施例采用的旋转部22是偏心旋转部,偏心指旋转部22的旋转中心和旋转部22的质心不重合,偏心旋转部22产生的多余振动较小,可以产生较清晰的方向感。本体221可以为质量块,一般采用重量较大金属如钨制成,用于增强振感。
磁性件222可以是磁磁铁的数量可以为两块,线圈211设置于靠近旋转部22弧面的一侧是为了增近线圈211与磁铁的距离,增强安培力的作用。具体地,可以给磁性件222充磁,然后给线圈211充电,根据安培定律,磁性件222受力会使旋转部22产生顺时针或逆时针方向的扭矩。线圈211设置于半圆柱形的旋转部22的弧面一侧且与弧面间隔设置,这样既能够驱动旋转部22转动,也不会对旋转部22与腔壁的碰撞造成干涉。需要说明的是,通过给磁性件
222充磁和线圈211充电驱动旋转部22转动属于现有技术,在此不再赘述。
[0058] 参照图4和图5,在一实施例中,旋转组件100还包括缓冲部3,缓冲部3设置于腔壁与旋转部22的撞击处,和/或,缓冲部3设置于旋转部22上。这里的缓冲部3主要起到缓冲冲击力和保护作用,减缓在反复多次的撞击中对旋转部22或腔壁造成较大的破坏。缓冲部3可以由具有弹性的材质制成,如可以是胶或者橡胶材料,也可以是泡。缓冲部3可以设置在旋转部22上,也可以设置在腔壁与旋转部22的撞击位置,具体可以是旋转部22与第一侧壁12或第二侧壁13的撞击位置。
[0059] 具体地,通过设置不同数量和不同位置关系的旋转驱动件2,激励器1000可以有以下至少三种具体的实施方式:
[0060] 参照图6~图8,图6为本发明实施例激励器的第一旋转驱动件和第二旋转驱动件产生直线力感状态的结构示意图;图6表示两个旋转部同时与第一侧壁碰撞,图6中箭头示出了激励器的壳体所受力的方向;图7为本发明实施例激励器的第一旋转驱动件和第二旋转驱动件不产生直线力感状态的结构示意图;图7表示两个旋转部同时与第二侧壁碰撞,图7中箭头示出了激励器的壳体所受力的方向,两个力大小相等,方向相反,相互抵消,表现为无力感;参照图8,图8为本发明实施例激励器的第一旋转驱动件和第二旋转驱动件同时与第一侧壁或第二侧壁碰撞所产生的力感的示意图。在第一种实施例中,可以获得三维的直线力感。具体地,旋转组件100包括两个旋转驱动件2,两个旋转部22呈轴对称设置,两个驱动部分别驱动两个旋转部22同步转动以同时撞击腔壁产生直线力感。这里两个旋转部22呈轴对称设置的轴可以是两个旋转部22的两个旋转中心的连线的中垂线,同时腔壁包括第一侧壁12和第二侧壁13,两个第一侧壁12也关于中垂线轴对称,两个第二侧壁13也关于中垂线轴对称,可以控制两个旋转部22反向旋转,即一个旋转部22顺时针转动,另一个旋转部22逆时针转动,并且两个旋转部22会同时与各自对应的第一侧壁12碰撞或同时与各自对应的第二侧壁13碰撞。这里可以设置两个旋转部22的形状和结构相同,并且转速的大小也相同。
当两个旋转部22同步转动到与各自对应的第一侧壁12碰撞时,产生的两个制动力的方向均向上,此时旋转组件100所受的合力向上,产生向上的直线力感。当两个旋转部22同步转动到与各自对应的第二侧壁13碰撞时,产生的两个制动力的大小相等,方向相反,且位于同一条直线上,相互抵消,感觉不到力感或者力感很小。由于激励器1000包括位于不同平面的三个旋转组件100,三个旋转组件100可以产生分别位于三个不同平面的直线力感,通过控制单个旋转组件100运动可以获得单向的直线力感,或通过控制两个旋转组件100运动可以获得一个平面内的直线力感,或通过控制三个旋转组件100同时运动,就可以获得三维空间的直线力感。
[0061] 参照图9和图10,图9为本发明实施例激励器的第一旋转驱动件和第三旋转驱动件产生顺时针旋转力感状态的结构示意图;图9中箭头示出了激励器的壳体所受力的方向;图10为本发明实施例激励器的第二旋转驱动件和第四旋转驱动件产生逆时针旋转力感状态的结构示意图,图10中箭头示出了激励器的壳体所受力的方向。在第二种实施例中,可以获得三维空间的旋转力感。具体地,旋转组件100包括两个旋转驱动件2,两个旋转部22呈中心对称设置,两个驱动部分别驱动两个旋转部22同步转动以同时撞击腔壁产生旋转力感。这里中心对称的对称中心可以是两个旋转部22的旋转中心连线的中点,对称中心如图9或图
10中箭头Y所指。同时腔壁包括第一侧壁12和第二侧壁13,两个第一侧壁12也关于对称中心呈中心对称,两个第二侧壁13也关于对称中心呈中心对称设置,可以控制两个旋转部22同向旋转,这里的同向旋转指两个旋转部22同时顺时针旋转或同时逆时针旋转,并且两个旋转部22会同时与各自对应的第一侧壁12碰撞或同时与各自对应的第二侧壁13碰撞。这里可以设置两个旋转部22的形状和结构相同,并且转速的大小也相同。当两个旋转部22同步转动到与各自对应的第一侧壁12碰撞时,产生的两个制动力产生的两个制动力的大小相等,方向相反,但不是位于同一条直线上,两个制动力距离对称中心的力臂相同,产生顺时针方向或逆时针方向的旋转力感。当两个旋转部22同步转动到与各自对应的第二侧壁13碰撞时,产生的两个制动力的大小相等,方向相反,且基本位于同一条直线上,两个制动力可以相互抵消或者距离对称中心的力臂很小,感官上感觉不到旋转力感或者旋转力感很小。由于激励器1000包括位于不同平面的三个旋转组件100,三个旋转组件100可以产生分别位于三个不同平面的旋转力感,通过控制单个旋转组件100运动可以获得一个平面内的旋转力感,或通过控制两个旋转组件100运动可以获得两个平面内的旋转力感,或通过控制三个旋转组件100同时运动,就可以获得三维空间的旋转力感。
[0062] 参照图11~图14,图11为本发明实施例激励器的单个旋转组件的结构示意图;图12为本发明实施例激励器的单个旋转组件的直线力感示意图;图13为本发明实施例激励器的单个旋转组件的旋转力感示意图。在第三种实施例中,可以获得三维空间直线力感和旋转力感。腔壁包括第一侧壁12和第二侧壁13,每一旋转组件100包括呈阵列设置的第一旋转驱动件201、第二旋转驱动件202、第三旋转驱动件203和第四旋转驱动件204,第一旋转驱动件201、第二旋转驱动件202、第三旋转驱动件203和第四旋转驱动件204的结构可以相同,第一旋转驱动件201、第二旋转驱动件202、第三旋转驱动件203和第四旋转驱动件204绕顺时针方向排布,第一旋转驱动件201的旋转部22和第三旋转驱动件203的旋转部22呈中心对称设置,第二旋转驱动件202的旋转部22和第四旋转驱动件204的旋转部22呈中心对称设置,四个旋转驱动件2具有第一状态和第二状态。
[0063] 结合参照图6~图8,在第一状态中,第一旋转驱动件201的旋转部22和第二旋转驱动件202的旋转部22同时撞击第一侧壁12产生直线力感;或,第三旋转驱动件203的旋转部22和第四旋转驱动件204的旋转部22同时撞击第一侧壁12产生直线力感。
[0064] 结合参照图9和图10,在第二状态,第一旋转驱动件201的旋转部22和第三旋转驱动件203的旋转部22同时撞击第一侧壁13产生旋转力感;或,第二旋转驱动件202的旋转部22和第四旋转驱动件204的旋转部22同时撞击第一侧壁13产生旋转力感。
[0065] 此时,旋转驱动件2的数量为四个,四个旋转驱动件2呈方形设置,可以是长方形或正方形设置,也可以说是呈阵列设置。具体地,每一旋转组件100包括呈阵列设置的第一旋转驱动件201、第二旋转驱动件202、第三旋转驱动件203和第四旋转驱动件204,第一旋转驱动件201的旋转部22和第三旋转驱动件203的旋转部22呈中心对称设置,第二旋转驱动件202的旋转部22和第四旋转驱动件204的旋转部22呈中心对称设置;且第一旋转驱动件201和第二旋转驱动件202呈轴对称设置,第三旋转驱动件203和第四旋转驱动件204呈轴对称设置。
[0066] 这里第一旋转驱动件201和第二旋转驱动件202呈轴对称设置呈轴对称设置的轴可以是第一旋转驱动件201和第二旋转驱动件202的两个旋转中心的连线的中垂线,第三旋转驱动件203和第四旋转驱动件204呈轴对称设置可以是第三旋转驱动件203和第四旋转驱动件204的两个旋转中心的连线的中垂线,也可以说是他们的旋转部22的旋转中心连线的中垂线,两个中垂线可以重合设置。第一旋转驱动件201的旋转部22和第三旋转驱动件203的旋转部22呈中心对称设置,这里中心对称的对称中心可以是两个旋转部22的旋转中心连线的中点;第二旋转驱动件202的旋转部22和第四旋转驱动件204的旋转部22呈中心对称设置,这里中心对称的对称中心可以是两个旋转部22的旋转中心连线的中点,两个对称中心可以重合设置。同时腔壁包括第一侧壁12和第二侧壁13,第一旋转驱动件201和第二旋转驱动件202对应的两个第一侧壁12和第二侧壁13也关于中垂线轴对称,第三旋转驱动件203和第四旋转驱动件204对应的两个第一侧壁12和第二侧壁13也关于中垂线轴对称,并且两个中垂线重合。同时,第一旋转驱动件201和第三旋转驱动件203对应的两个第一侧壁12关于对称中心呈中心对称,两个第二侧壁13也关于对称中心呈中心对称,第二旋转驱动件202和第四旋转驱动件204对应的两个第一侧壁12关于对称中心呈中心对称设置,两个第二侧壁13也关于对称中心呈中心对称设置,并且两个对称中心重合。
[0067] 结合参照图6~图8,当第一旋转驱动件201的旋转部22和第二旋转驱动件202的旋转部22同步转动到与各自对应的第一侧壁12碰撞时,产生的两个制动力的方向相同且均向上,此时旋转组件100所受的合力向上,产生向上的直线力感。当第一旋转驱动件201的旋转部22和第二旋转驱动件202的旋转部22同时转动到与各自对应的第二侧壁13碰撞时,产生的两个制动力的大小相等,方向相反,且位于同一条直线上,相互抵消,感觉不到力感或者力感很小。同理,当第三旋转驱动件203的旋转部22和第四旋转驱动件204的旋转部22同步转动到与各自对应的第三腔壁碰撞时,产生的两个制动力的方向相同且均向下,此时旋转组件100所受的合力向下,产生向下的直线力感。当第三旋转驱动件203的旋转部22和第四旋转驱动件204的旋转部22同步转动到与各自对应的第四腔壁碰撞时,产生的两个制动力的大小相等,方向相反,且位于同一条直线上,相互抵消,感觉不到力感或者力感很小。具体地,参照图16,图16为本发明实施例激励器的直线力感的测量位置的示意图,示出了分别在G1、G2和G3点测量加速度以及XYZ坐标系,图17为本发明实施例激励器的直线力感的一测量结果图;图18为本发明实施例激励器的直线力感的另一测量结果图,图19为本发明实施例激励器的直线力感的又一测量结果图,图17~19中,G1曲线表示X方向的加速度变化示意图,G2曲线表示Y方向的加速度变化示意图,G3曲线表示Z方向的加速度变化示意图,线A表示控制信号的输入方向,A1表示正转信号,A2表示反转信号。G1、G2和G3对应的曲线的纵坐标代表的是加速度,横坐标对应的是时间。参照图17,以G2点位置测量为例,当G2点对应的旋转组件100的控制信号由正转信号过渡到反转信号的节点上时,代表第一旋转驱动件201和第二旋转驱动件202的驱动部同时与各自对应的第一侧壁12碰撞,产生Y方向单向的直线力感,G2对应的曲线加速度数值在此点波动较大。当控制信号由反转信号过渡到正转信号的节点上时,代表第一旋转驱动件201和第二旋转驱动件202的驱动部同时与各自对应的第二侧壁13碰撞,感觉不到力感或者力感很小。同时,在未碰撞的旋转过程中,曲线较为平稳,加速度小,感觉不到力感或者力感很小。同理,参照图18,当G3点对应的旋转组件100的控制信号由正转信号过渡到反转信号的节点上时,代表第一旋转驱动件201和第二旋转驱动件202的驱动部同时与各自对应的第一侧壁12碰撞,产生Z方向单向的直线力感,其它状态下感觉不到力感或者力感很小。参照图19,当G1点对应的旋转组件100的控制信号由正转信号过渡到反转信号的节点上时,代表第一旋转驱动件201和第二旋转驱动件202的驱动部同时与各自对应的第一侧壁12碰撞,产生X方向单向的直线力感,其它状态下感觉不到力感或者力感很小。
[0068] 参照图14,图14为本发明实施例激励器的三个旋转组件组合过程的结构示意图和产生的直线力感和旋转力感的组合示意图。由于激励器1000包括位于不同平面的三个旋转组件100,三个旋转组件100可以产生分别位于三个不同平面的直线力感,通过控制单个旋转组件100运动可以获得的直线力感,或通过控制两个旋转组件100运动可以获得一个平面内的直线力感,或通过控制三个旋转组件100同时运动,就可以获得三维空间的直线力感。
[0069] 此外,当第一旋转驱动件201的旋转部22和第三旋转驱动件203的旋转部22同步转动到与各自对应的第一侧壁12碰撞时,产生的两个制动力产生的两个制动力的大小相等,方向相反,但不是位于同一条直线上,两个制动力距离对称中点的力臂相同,产生顺时针方向的旋转力感。当第一旋转驱动件201的旋转部22和第三旋转驱动件203的旋转部22同步转动到与各自对应的第二侧壁13碰撞时,产生的两个制动力的大小相等,方向相反,且基本位于同一条直线上,两个制动力可以相互抵消或者距离中点的力臂很小,感官上感觉不到旋转力感或者旋转力感很小。当第二旋转驱动件的旋转部22和第三旋转驱动件203的旋转部22同步转动到与各自对应的第一侧壁12碰撞时,产生的两个制动力产生的两个制动力的大小相等,方向相反,但不是位于同一条直线上,两个制动力距离对称中点的力臂相同,产生逆时针方向的旋转力感。当第二旋转驱动件202的旋转部22和第三旋转驱动件203的旋转部
22同步转动到与各自对应的第二侧壁13碰撞时,产生的两个制动力的大小相等,方向相反,且基本位于同一条直线上,两个制动力可以相互抵消或者距离中点的力臂很小,感官上感觉不到旋转力感或者旋转力感很小。参照图14,由于激励器1000包括位于不同平面的三个旋转组件100,三个旋转组件100可以产生分别位于三个不同平面的旋转力感,通过控制单个旋转组件100运动可以获得一个平面内的旋转力感,或通过控制两个旋转组件100运动可以获得两个平面内的旋转力感,或通过控制三个旋转组件100同时运动,就可以获得三维空间的旋转力感。具体地,图20为本发明实施例激励器的旋转力感的测量位置的示意图,示出了分别在G1、G2和G3点测量加速度以及XYZ坐标系;图21为本发明实施例激励器的旋转力感的一测量结果图,壳体有明显在XY平面上,围绕Z轴方向旋转力感;图22为本发明实施例激励器的旋转力感的另一测量结果图,壳体有明显在YZ平面上,围绕X轴方向旋转力感;图23为本发明实施例激励器的旋转力感的又一测量结果图,壳体有明显在XZ平面上,围绕Y轴方向旋转触感。图21~图23中,图21~23中,G1曲线表示X方向的加速度变化示意图,G2曲线表示Y方向的加速度变化示意图,G3曲线表示Z方向的加速度变化示意图,线A表示控制信号的输入方向,A1表示正转信号,A2表示反转信号。G1、G2和G3对应的曲线的纵坐标代表的是加速度,横坐标对应的是时间。当G3点对应的旋转组件100的控制信号由正转信号过渡到反转信号的节点上时,代表第一旋转驱动件201和第三旋转驱动件203的驱动部同时与各自对应的第一侧壁12碰撞,产生XY平面,绕Z轴方向的旋转力感。当控制信号由反转信号过渡到正转信号的节点上时,代表第一旋转驱动件201和第二旋转驱动件202的驱动部同时与各自对应的第二侧壁13碰撞,感觉不到旋转力感或者旋转力感很小。同理,参照图22,当G2点对应的旋转组件100的控制信号由正转信号过渡到反转信号的节点上时,代表第一旋转驱动件
201和第三旋转驱动件203的驱动部同时与各自对应的第一侧壁12碰撞,产生YZ平面,绕X轴方向的旋转力感。当控制信号由反转信号过渡到正转信号的节点上时,代表第一旋转驱动件201和第二旋转驱动件202的驱动部同时与各自对应的第二侧壁13碰撞,感觉不到旋转力感或者旋转力感很小。参照图23,当G1点对应的旋转组件100的控制信号由正转信号过渡到反转信号的节点上时,代表第一旋转驱动件201和第三旋转驱动件203的驱动部同时与各自对应的第一侧壁12碰撞,产生XZ平面,绕Y轴方向的旋转力感。当控制信号由反转信号过渡到正转信号的节点上时,代表第一旋转驱动件201和第二旋转驱动件202的驱动部同时与各自对应的第二侧壁13碰撞,感觉不到旋转力感或者旋转力感很小。由此可产生三个平面内的旋转力感。
[0070] 因此,本发明的该实施中,通过在每一旋转组件100中设置包括呈阵列设置的第一旋转驱动件201、第二旋转驱动件202、第三旋转驱动件203和第四旋转驱动件204,使得激励器1000可以获得三维方向的直线力感或旋转力感。
[0071] 参照图11,在一实施例中,壳体1包括两个相对且间隔设置的子壳10,其中一个子壳10内设置有第一旋转驱动件201和第四旋转驱动件204,另一子壳10内设置有第二旋转驱动件202和第三旋转驱动件203。该实施例中,旋转组件100并不是一个整体,而是由两部分构成,每一子壳10内设置有两个轴对称设置的两个旋转驱动件2,这样设计拆卸和安装都十分方便,更有利于将三个旋转组件100完成拼接起来形成一个激励器1000。
[0072] 参照图15,在一实施例中,子壳10一相对的两个侧面形成有凹槽101,子壳10还形成有两个凸起102,一旋转组件100的子壳10通过凸起102与另一旋转组件100的子壳10的凹槽101连接,且一旋转组件100的子壳10通过凹槽101与剩余一旋转组件100的子壳10的凸起102连接。三个旋转组件100总共有六个子壳10,每个旋转组件100的两个子壳10相对设置,每一子壳10形成有凹槽101和凸起102,凸起102与另一旋转组件100的子壳10的凹槽101连接,凹槽101与剩余一旋转组件100的子壳10的凸起102连接,这样六个子壳10相互拼接形成一个整体,形成类似鲁班的结构,这样设计不仅连接紧密,而且拆装方便。具体地,还可以在凹槽101或凸起102内设置螺纹孔,通过螺纹固件将子壳10进一步牢固的连接在一起。
[0073] 在一实施例中,第一侧壁12和第二侧壁13呈垂直设置,四个旋转驱动件2的最大旋转角度均为90°。最大旋转角度为90°指每一旋转驱动件2的旋转角度范围均为0度~90度,这样能够在旋转部22与第一侧壁12或第二侧壁13时产生刚好同向或刚好反向的最大力感,并且方便控制各旋转驱动件2的同步运动。
[0074] 根据本发明的一个方面,本发明提供一种电子设备,包括设备主体和如上述的激励器,设备主体具有安装空间,激励器设于安装空间内。由于电子设备包括了上述的激励器所有实施例的全部技术方案,因此具有上述全部技术方案带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。上述电子设备可以是手机或游戏手柄等。
[0075] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,并非因此限制本发明的专利范围;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:在本发明的技术构思下,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;或直接/间接运用在其他相关的技术领域,而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本申请的权利要求说明书的范围当中。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
QQ群二维码
意见反馈