CN102210933B - 驾驭类电子游戏设备 - Google Patents

Abstract

一种驾驭类电子游戏设备，执行一驾驭游戏并包含一方向操控器、一转向感应器、一控制模块及一马达，方向操控器轴设于一固定座，转向感应器感应方向操控器的操作转向，控制模块供预设对应多种驾驭对象的控制参数，各组控制参数还包含分别被设定以计算出一回复扭力值与一阻尼扭力值的一弹性系数模拟参数与一阻尼参数，以在方向操控器受操作时，依据所选择驾驭对象所对应的控制参数产生一回馈信号，使马达依据回馈信号驱动方向操控器产生一回馈动力，回馈动力包含依据回复扭力值产生的一回复扭力，以及一依据阻尼扭力值产生的阻尼扭力。

Description

驾驭类电子游戏设备

技术领域

本发明涉及一种驾驭类电子游戏设备，尤其涉及一种可配合游戏内容对方向盘提供电子式回馈力的驾驭类电子游戏设备。

背景技术

驾驭类电子游戏包含赛车、潜艇、赛马、宇宙飞船等，在大型游戏机台市场中，一向占有相当受欢迎的一席之地，其卖点在于通过视觉场景与硬件的设计去模拟驾驶的真实状况，借以提供玩家拟真竞速的快感与乐趣。以赛车类游戏为例，在现有技术中，驾驭类电子游戏设备常利用机构设计对游戏设备的方向盘提供一阻力，以使游戏设备的方向盘与真实世界的方向盘具有更相近的操纵手感。

请参阅图1A，其是现有技术中驾驭类电子游戏设备的局部机构示意图。同时，为了清楚显示主要的作动部位，请一并参阅图1B，图1B是图1A中圈A所显示的局部放大图。

如图1A所示，过去的驾驭类电子游戏设备是将一方向盘PA1的转轴PA11固设于一固定座PA2并枢接一偏心凸轮PA3，同时，如图1B的放大显示，在固定座PA2上设置一从动件PA4以受该偏心凸轮PA3的带动。从动件PA4的一固定端固定于固定座PA2，固定端以外的另一端则连接一弹簧PA5；该弹簧PA5与从动件PA4连接的一端以外的另一端固定于固定座PA2上。

当方向盘PA1受玩家转动时，转轴PA11带动偏心凸轮PA3转动而带动从动件PA4以固定端为轴心旋转，进而拉伸弹簧PA5，而使弹簧PA5产生一弹性阻力。借由此设置，可利用弹簧PA5适度阻滞该转轴PA11的转动，使玩家在转动方向盘PA1的同时，感受到一回馈阻力而体验到逼真的驾驶手感。当游戏结束后，此回馈阻力还可使方向盘自动回转至一初始位置。

然而，弹簧PA5在使用上具有一定的寿命限制，这样的机构设计也使游戏机台在结构组装上变得较为复杂。另外，在玩家对方向盘PA1施予一相同大小的操作力矩的情况下，弹簧PA5仅能以一定的弹性系数产生该回馈阻力，无法针对驾驭游戏中多种驾驭对象反应出不同大小的回馈阻力，降低驾驭游戏的拟真效果与乐趣。

发明内容

本发明的第一目的在于解决现有技术中，方向盘的动力机构结构过于复杂的问题，利用一转向感应器感应操纵者操纵方向操控器的一操作转向，并使一马达驱动方向操控器以产生一回馈动力，以电子式的方式取代现有技术中机械式的方式，简化机构的复杂度以降低组装成本。

本发明的第二目的在于解决现有技术中，方向盘的动力机构仅能提供固定回馈阻力的问题，利用一耦接于该转向感应器的控制模块预设多组控制参数，使该回馈动力可根据该多组控制参数套用不同的变化模式，达到更为精密而具有多变化的阻力回馈功能。

本发明的驾驭类电子游戏设备是利用于执行一驾驭游戏，并在一显示单元的游戏画面中显示多种驾驭对象以供任选其中之一加以控制，在本发明的一较佳实施例中，该驾驭游戏是为一赛车游戏，该多种驾驭对象是为多种赛车对象。

该驾驭类电子游戏设备包含一固定座、一方向操控器、一转向感应器、一控制模块及一马达。该方向操控器借由一转轴固设于固定座，该转向感应器设置于该固定座以感应该方向操控器的一操作转向，且该马达通过一传动机构连接于该转轴。

其中，该方向操控器可为一圆型方向盘、一H形方向盘与转向控制杆中的其中之一；该转向感应器可为一可变磁阻(Variable Reluctance；VR)感应器；该马达可为一脉波宽度调整(Pulse Width Modulation；PWM)马达与一电压控制马达中的之一；该传动机构可为一皮带、一链条与一齿轮组中的至少之一。

控制模块包含一处理单元与一输入/出(input/output；I/O)单元，并耦接于该显示单元、该马达与该转向感应器。处理单元是执行该驾驭游戏并产生该游戏画面，输入/出单元是供预设多组对应该多种驾驭对象的控制参数，并耦接于处理单元、马达与转向感应器。其中，该多组控制参数中的每一组还包含一弹性系数模拟参数与一阻尼参数(Damping Parameter)，弹性系数模拟参数是被设定以计算出一回复扭力值，而阻尼参数是被设定以计算出一阻尼扭力值。

当方向操控器受一操作力操作以控制该驾驭对象时，控制模块是依据前述多组控制参数中与该驾驭对象对应者产生一回馈信号，使马达依据回馈信号驱动方向操控器产生一回馈动力。该回馈动力包含一与该操作转向的方向相反的回复扭力以及一阻尼扭力。该回复扭力是根据弹性系数模拟参数所计算出的回复扭力值而产生，并在释放该操作力时，该回复扭力可使该方向操控器回转至一初始位置。该阻尼扭力是根据阻尼参数所计算出的阻尼扭力值而产生，且与该回复扭力的方向相反。

相较于现有技术的驾驭类电子游戏设备通过机械式的方式产生回馈阻力，本发明的驾驭类电子游戏设备可利用转向感应器感应该方向操控器的操作转向，并通过控制模块依据不同控制参数驱动马达产生不同回馈动力，不仅简化硬件结构而降低组装成本，更可通过不同的弹性系数模拟参数产生不同的回复扭力以模拟不同种类的驾驭对象的驾驶特性，并且通过对应的阻尼参数所产生的阻尼扭力增加该方向操控器在转动过程中的稳定性。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A为现有技术中驾驭类电子游戏设备的局部机构示意图；

图1B为图1A中圈A所显示的局部放大图；

图2为本发明驾驭类电子游戏设备的立体外观图；

图3为本发明驾驭类电子游戏设备的内部机构放大示意图；

图4为本发明驾驭类电子游戏设备的内部机构放大示意图；

图5为本发明驾驭类电子游戏设备的功能方框图；

图6A为本发明驾驭类电子游戏设备的使用状态示意图；及

图6B为本发明驾驭类电子游戏设备的使用状态示意图。

其中，附图标记

100               驾驭类电子游戏设备

PA1               方向盘

PA2               固定座

PA3               偏心凸轮

PA4               从动件

PA5               弹簧

PA11              转轴

1                 方向操控器

2                 固定座

3                 转向感应器

4                 马达

5                 控制模块

6                 显示单元

7                 传动机构

11                转轴

51                处理单元

52                输入/出单元

61                游戏画面

71                马达齿轮

72                齿轮

73                皮带

521a，521b，521c  控制参数

611a，611b，611c  驾驭对象

I                 操作转向

RT                回复扭力

DT                阻尼扭力

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本发明的驾驭类电子游戏是利用于执行一驾驭游戏，以下列举一较佳实施例以兹所属技术领域技术人员据以实施。在本发明的较佳实施例中，该驾驭游戏是为一赛车游戏，但应注意的是，该驾驭游戏亦可为一赛马游戏、一潜艇游戏或一宇宙飞船驾驶游戏等，并不以本实施例为限。

请参阅图2，其是本发明的驾驭类电子游戏设备的立体外观图。如图所示，驾驭类电子游戏设备100在外观上可见一本体外壳(未标示)，与装设于该本体外壳的一方向操控器1与一显示单元6。该方向操控器1可为一圆型方向盘、一H形方向盘与转向控制杆中的至少之一，在本实施例中，方向操控器1为圆型方向盘。

显示单元6是配合驾驭游戏显示一游戏画面61，游戏画面61中包含各式各样不同种类的多种驾驭对象611a、611b与611c，以供操控者由该多种驾驭对象611a、611b与611c中任选之一，作为接下来驾驭游戏进行时驾驭操控的标的。其中，在本实施例中，该多种驾驭对象611a、611b与611c是为多种赛车对象。

请参阅图3，其是本发明的驾驭类电子游戏设备的内部机构放大示意图。如图，驾驭类电子游戏设备100除了方向操控器1与显示单元6(未显示)，在本体外壳中还包含一固定座2、一转向感应器3与一马达4。

固定座2固定设置于本体外壳(未显示)的内部。方向操控器1借由一转轴11固设于该固定座2上，当操控者对方向操控器1施予一操作力矩，使方向操控器1沿一操作转向I转动而带动转轴11转动。

转向感应器3可为一可变磁阻(Variable Reluctance；VR)感应器，是设置于固定座2上邻近于转轴11的位置，以感应该转轴11的转向，借此检测方向操控器1的操作转向I。

马达4可为一脉波宽度调整(Pulse Width Modulation；PWM)马达与一电压控制马达中的之一，是借由一传动机构连接于该转轴11，其中该传动机构可为一皮带、一链条与一齿轮组中的至少之一。

请参阅图4，其是本发明的驾驭类电子游戏设备的内部机构放大示意图。如图所示，在本实施例中，传动机构7具有一马达齿轮71、一转轴齿轮72与一皮带73，皮带73连接马达齿轮71与转轴齿轮72，以使马达4所产生的动力通过皮带73驱动转轴11。

接着，请参阅图5，其是本发明的驾驭类电子游戏设备的功能方框图。如图，驾驭类电子游戏设备100除了方向操控器1、显示单元6、转向感应器3与马达4，还包含一控制模块5。控制模块5供预设对应该多种驾驭对象611a、611b与611c的多组控制参数521a、521b与521c，并耦接于显示单元6、转向感应器3与马达4。较佳者，可通过在控制模块5内预设人机界面、预植芯片或预写运算程序等方式，利用人为输入、预先写入或参数运算等方式，预设该多组控制参数521a、521b与521c。

该控制模块5包含一处理单元51与一输入/出(input/output；I/O)单元52。处理单元51可为处理器或是具有处理器等相关电子组件的控制机板，是用以执行驾驭游戏并产生游戏画面61。输入/出单元52为一固件，是用以设定上述多组控制参数521a、521b与521c，并耦接于处理单元51、马达4与转向感应器3。

该多组控制参数521a、521b与521c中的每一组还包含一弹性系数模拟参数与一阻尼参数(Damping Parameter)。弹性系数模拟参数是被设定以计算出一回复扭力值，该阻尼参数是被设定以计算一阻尼扭力值。

接着，请参阅图3，并同时一并参阅图5。驾驭类电子游戏设备100是利用处理单元51执行驾驭游戏，并产生对应的游戏画面61。该游戏画面61包含多种驾驭对象611a、611b与611c并显示于显示单元6，操控者可在该多种具有不同驾驶特性的驾驭对象611a、611b与611c中任选其中一驾驭对象611a，并施予方向操控器1一操作力以输入一操控信号加以操控。

方向操控器1转动会带动转轴11转动，转向感应器3感应方向操控器1的操作转向I并将之传输至输入/出单元52。输入/出单元52依据操作转向I搭配上述多组控制参数521a、521b与521c中与所选择的驾驭对象611a相对应者，产生一回馈信号，并将回馈信号传输至马达4。马达4依据回馈信号通过传动机构7驱动转轴11带动方向操控器1产生一回馈动力。其中，回馈动力包含一与操作转向I的方向相反的一回复扭力RT，以及一阻尼扭力DT(Damping Torque)。

请参阅图6A，其是本发明驾驭类电子游戏设备的使用状态示意图。操控者沿操作转向I转动方向操控器1，输入/出单元52依据该操作转向I搭配弹性系数模拟参数计算出回复扭力值，使马达4根据该回复扭力值产生与操作转向I反方向的回复扭力RT。此时，操控者会再操控过程中感受到一股阻力。若是操控者放掉该操作力，该回复扭力RT可使该方向操控器1回转至一初始位置，达到回正的效果。

请参阅图6B，其是本发明驾驭类电子游戏设备的使用状态示意图；当操控者释放操作力，使方向操控器1借由回复扭力RT自动回正时，输入/出单元52还依据回复扭力RT的转向，搭配所对应的阻尼参数计算出阻尼扭力值，使马达4根据该阻尼扭力值产生与回复扭力RT反方向的阻尼扭力DT，达到缓冲与提高稳定性的效果。同时，阻尼扭力DT也可在游戏过程中发挥避免震荡的功能，加强驾驶状况的稳定度。

相较于现有技术，本发明的驾驭类电子游戏设备100可利用转向感应器3感应该方向操控器1的操作转向I，并通过控制模块5依据控制参数521a、521b与521c驱动马达4产生不同回馈动力，不仅简化硬件结构降低组装成本，还可通过不同的弹性系数模拟参数产生不同的回复扭力RT以模拟不同的驾驭对象611a、611b与611c的特性，并且通过对应的阻尼参数所产生的阻尼扭力DT增加该方向操控器1转动时的稳定度，避免方向操控器1产生不必要的晃动。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种驾驭类电子游戏设备，利用于执行一驾驭游戏，并在一显示单元的游戏画面中显示多种驾驭对象以供任选其中之一加以控制，其特征在于，该驾驭类电子游戏设备包含：

一固定座；

一方向操控器，借由一转轴固设于该固定座，并供一操作力操作以控制该驾驭对象；

一转向感应器，设置于该固定座以感应该方向操控器的一操作转向；

一控制模块，耦接于该转向感应器，可供预设分别对应该多种驾驭对象的多组控制参数；及

一马达，耦接于该控制模块，并借由一传动机构连接于该转轴；

其中，当该方向操控器受该操作力操作以控制该多种驾驭对象中的其中之一者，该控制模块依据所选择的该多种驾驭对象的其中之一所对应的该多组控制参数中的其中之一而产生一回馈信号，以使该马达依据该回馈信号驱动该转轴，使该方向操控器产生一回馈动力。

2.根据权利要求1所述的驾驭类电子游戏设备，其特征在于，该回馈动力包含一与该操作转向的方向相反的回复扭力。

3.根据权利要求2所述的驾驭类电子游戏设备，其特征在于，该多组控制参数中的每一组包含一弹性系数模拟参数，该弹性系数模拟参数被设定以计算出一回复扭力值，借以使该马达依据该回复扭力值提供该回复扭力，并在释放该操作力时，该回复扭力使该方向操控器回转至一初始位置。

4.根据权利要求3所述的驾驭类电子游戏设备，其特征在于，该回馈动力包含一与该回复扭力的方向相反的阻尼扭力。

5.根据权利要求4所述的驾驭类电子游戏设备，其特征在于，该多组控制参数中的每一组包含一阻尼参数，该阻尼参数是被设定以计算出一阻尼扭力值，借以使该马达依据该阻尼扭力值提供该阻尼扭力。

6.根据权利要求1所述的驾驭类电子游戏设备，其特征在于，该方向操控器为一圆型方向盘、一H形方向盘与转向控制杆中的其中之一。

7.根据权利要求1所述的驾驭类电子游戏设备，其特征在于，该控制模块包含：

一处理单元，用以执行该驾驭游戏并产生该游戏画面；以及

一输入/出单元，用以设定该多组控制参数，并耦接于该处理单元、该马达与该转向感应器。

8.根据权利要求1所述的驾驭类电子游戏设备，其特征在于，该传动机构为一皮带、一链条与一齿轮组中的至少之一。

9.根据权利要求1所述的驾驭类电子游戏设备，其特征在于，该马达为一脉波宽度调整马达与一电压控制马达中的之一，且该转向感应器为一可变磁阻感应器。

10.根据权利要求1所述的驾驭类电子游戏设备，其特征在于，该驾驭游戏为一赛车游戏，该多种驾驭对象为多种赛车对象。

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