CN103885576B - 力反馈装置和力反馈方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种力反馈装置和力反馈方法。所述力反馈装置包括：直线电机，包括定子和动子；轴承，用于固定所述直线电机的定子，并使所述直线电机能够以所述定子为中心旋转；多个电磁铁，分别被围绕所述直线电机布置在不同的位置，该多个电磁铁的任一个能够产生吸引力以使所述直线电机围绕所述轴承转动，并且在被碰撞时产生反馈力；控制单元，用于在需要产生反馈力时，基于该反馈力控制向多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加的电流，从而使得所述动子朝向电磁铁运动并发生碰撞，以产生所述反馈力。在本发明各个实施例的技术方案中，通过使直线电机中的动子朝向布置在其周围的电磁铁运动，能够产生不同方向的反馈力以提升用户的使用体验。

Description

力反馈装置和力反馈方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体地，涉及一种力反馈装置和用于该力反馈装置的力反馈方法。

背景技术

随着电子技术的发展，社会进入了计算机（PC）时代并发展为PC+时代。此时，有形交互成为人机交互的主要模式之一。例如，在玩冰球、开飞机等游戏时，用户通过物理对象与各种不同的数字系统进行有形交互。

在有形交互中，触觉反馈是增强用户体验的重要手段，其将用户体验由虚转实。因此，为了增强用户体验，通常将触觉反馈作为重要元素添加到现有的有形交互方案中，即在有形对象中再附加一个能产生较为逼真的可控触觉反馈的装置，从而在有形交互中为用户提供逼真的用户反馈。力反馈是所述触觉反馈的重要元素之一。在有形交互中，可以通过控制力反馈来有效地提高用户体验效果。

现有的有形交互中，通过用电机带动一个物体产生震动而产生力反馈，该力反馈的粒度大不够精细、而且不能表示力的方向。

因此，期望提供一种力反馈技术来产生特定方向的反馈力，从而提升用户的使用体验。

发明内容

本发明实施例提供了一种力反馈装置和用于该力反馈装置的力反馈方法，其能够产生不同方向的反馈力以提升用户的使用体验。

一方面，提供了一种力反馈装置，应用于电子设备，所述力反馈装置包括：直线电机，包括定子和动子；轴承，用于固定所述直线电机的定子，并使所述直线电机能够以所述定子为中心旋转；多个电磁铁，分别被围绕所述直线电机布置在不同的位置，该多个电磁铁的任一个能够产生吸引力以使所述直线电机围绕所述轴承转动，并且在被碰撞时产生反馈力；控制单元，用于在需要产生反馈力时，基于该反馈力控制向多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加的电流，从而使得所述动子朝向电磁铁运动并发生碰撞，以产生所述反馈力。

在所述力反馈装置中，在需要产生反馈力时，所述控制单元可以基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的至少一个特定电磁铁施加电流以使所述直线电机围绕所述轴承转动到与所述反馈力的方向对应的径向方向，然后向所述定子施加电流以使得所述动子在所述径向方向上远离所述定子运动，并发生碰撞以产生所述反馈力。

在所述力反馈装置中，所述控制单元可通过控制被施加到所述定子的电流的大小来控制所述反馈力的大小。

在所述力反馈装置中，在需要产生反馈力时，所述控制单元可基于所述反馈力的方向确定所述多个电磁铁中的要被施加电流的至少一个特定电磁铁；同时地向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流，从而所述动子在所述至少一个特定电磁铁和所述定子二者的作用力下发生碰撞以产生所述反馈力。

在所述力反馈装置中，所述控制单元可以基于所述反馈力的大小确定向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加的电流的大小，基于所确定的电流的大小来分别向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流，以产生所述反馈力。

在所述力反馈装置中，所述多个电磁铁可通过开关连接电源，所述控制单元可通过控制所述开关来使所述多个电磁铁中的至少一个特定电磁铁通电。

在所述力反馈装置中，所述多个电磁铁中的任一个的面向直线电机或背向直线电机的一侧可被布置有传动手柄，所述传送手柄可以在电磁铁被碰撞时将所产生的反馈力传送给用户。

在所述力反馈装置中，所述控制单元在碰撞发生之后，使所述特定电磁铁处于通电状态，以保证直线电机中的动子在所述力反馈装置移动的过程中不发生运动。

所述力反馈装置还可以包括：锤头，与所述动子刚性连接，用于代替动子与所述电磁铁碰撞以产生所述反馈力。

另一方面，提供了一种用于力反馈装置的力反馈方法，所述力反馈装置包括：直线电机，包括定子和动子；轴承，用于固定所述直线电机的定子，并使所述直线电机能够以所述定子为中心旋转；多个电磁铁，分别被围绕所述直线电机布置在不同的位置，该多个电磁铁的任一个能够产生吸引力以使所述直线电机围绕所述轴承转动，并且在被碰撞时产生反馈力，所述力反馈方法包括：确定是否需要产生反馈力；在需要产生反馈力时确定所述反馈力；基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加电流，从而使得所述动子向电磁铁运动并与发生碰撞，以产生所述反馈力。

在所述力反馈方法中，所述基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加电流的步骤可包括：基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的至少一个特定电磁铁施加电流，以使所述直线电机围绕所述轴承转动到与所述反馈力的方向对应的径向方向；在直线电机围绕所述轴承转动到所述径向方向之后，基于所述反馈力向所述定子施加电流，以使得所述动子在所述径向方向上远离所述定子运动，并发生碰撞以产生所述反馈力。

在所述力反馈方法中，所述基于所述反馈力向所述定子施加电流的步骤可包括：基于反馈力的大小来控制向所述定子施加的电流的大小。

在所述力反馈方法中，所述基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加电流的步骤可包括：基于所述反馈力的方向确定所述多个电磁铁中的要被施加电流的至少一个特定电磁铁；同时地向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流，从而所述动子在所述至少一个特定电磁铁和所述定子二者的作用力下发生碰撞以产生所述反馈力。

在所述力反馈方法中，所述同时地向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流的步骤可包括：基于所述反馈力的大小确定向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加的电流的大小；基于所确定的电流的大小来分别向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流，以产生所述反馈力。

在所述力反馈方法中，所述多个电磁铁可通过开关连接电源，所述基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加电流的步骤可包括：基于反馈力的方向确定所述多个电磁铁中的要被施加电流的至少一个特定电磁铁；通过控制所述开关来向所述至少一个特定电磁铁施加电流。

在所述力反馈方法中，所述多个电磁铁中的任一个的面向直线电机或背向直线电机的一侧可被布置有传动手柄，所述传送手柄可以在电磁铁被碰撞时将所产生的反馈力传送给用户。

所述力反馈方法还可包括：在碰撞发生之后，使所述特定电磁铁处于通电状态，以保证直线电机中的动子在所述力反馈装置移动的过程中不发生运动。

在所述力反馈方法中，所述力反馈装置还包括：锤头，与所述动子刚性连接，用于代替动子与所述电磁铁碰撞以产生所述反馈力。

本发明实施例提供了一种力反馈装置和用于该力反馈装置的力反馈方法，通过使直线电机中的动子朝向布置在其周围的电磁铁运动，能够产生不同方向的反馈力以提升用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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例，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获得其它的附图。

图1是示意性图示了根据本发明实施例的力反馈装置的框图；

图2(a)和图2(b)是图示了根据本发明实施例的力反馈装置中的电磁铁布置的示意图；

图3是图示了根据本发明实施例的力反馈装置的示意性实现；

图4是示意性图示了根据本发明实施例的用于力反馈装置的力反馈方法的流程图；

图5是示意性图示了根据本发明实施例的力反馈方法中的电流施加步骤的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1是示意性图示了根据本发明实施例的力反馈装置100的框图。该力反馈装置100可用于任何需要触觉反馈的电子设备，例如游戏机等，电子设备的类型不构成对本发明的限制。

所述力反馈装置100包括：直线电机110，包括定子111和动子112；轴承120，用于固定所述直线电机110的定子111，并使所述直线电机110能够以所述定子111为中心旋转；多个电磁铁（EM）130，分别被围绕所述直线电机110布置在不同的位置，该多个电磁铁130的任一个能够产生吸引力以使所述直线电机110围绕所述轴承120转动，并且在被碰撞时产生反馈力；控制单元140，用于在需要产生反馈力时，基于该反馈力控制向多个电磁铁130中的特定电磁铁和所述定子111施加的电流，从而使得所述动子112朝向电磁铁运动并发生碰撞，以产生所述反馈力。

所述直线电机110是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。直线电机110中的定子111被施加交流电源时，便在直线电机110的气隙中产生行波磁场，直线电机110中的动子112在该行波磁场的切割下将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果定子111固定，则动子112在所述推力的作用下做直线运动，例如沿径向朝向定子111运动或远离所述定子111。可以采用现有的或将来出现的各种技术来实现所述直线电机，直线电机的实现方式不构成对本发明的限制。

当定子111被施加交流电源而推动动子112远离所述定子111运动时，动子112与布置在直线电机110周围的电磁铁130碰撞以产生反馈力。动子112与电磁铁130的碰撞强度越大，则所产生的反馈力越大；动子112与电磁铁130的碰撞强度越小，则所产生的反馈力越小。可通过改变动子112的质量和速度中的至少一个，改变所述碰撞强度。作为改变所述碰撞强度的示例，可以通过改变向定子111施加的电流的大小来改变对动子112产生的推力以改变动子112的速度；还可以通过改变所述动子112的质量来改变其与电磁铁130的碰撞强度，例如可通过改变动子的密度和/或体积来改变动子112的质量。替换地，还可以通过增加与动子112刚性连接的锤头来改变动子112与所述电磁铁130的碰撞强度，从而锤头代替动子112与所述电磁铁碰撞以产生所述反馈力。

此外，在所述定子111和动子112之间还可以布置弹簧，从而当动子112与电磁铁130碰撞之后，能够迅速返向定子111。

如图1所示，轴承120用于固定（或支撑）所述直线电机110的定子111，并降低直线电机110在传动过程中的机械负荷摩擦系数。这样，当所述直线电机110能够以所述定子111为中心旋转（即围绕轴承120）旋转时，具有较小的摩擦力。直线电机110在轴承120支撑下的转动可以使动子112与不同的电磁铁碰撞，从而产生不同方向的反馈力。该轴承120保证直线电机110在可触摸对象发生晃动或移动的过程中不产生位移，并且直线电机110的360度旋转能够保证直线电机110在电磁铁130的作用下发生扭转。

电磁铁（EM）130在被通电时产生电磁。对于每个电磁铁，当向其施加电流时具有磁性，当被断电时磁性消失，即磁性的有无可以用通电流、断电流控制；当向电磁铁施加的电流增大、电磁铁中的线圈的匝数变多、或电磁铁的电阻小时，电磁铁的磁性大，而当向电磁铁施加的电流降低、电磁铁中的线圈的匝数变少、或电磁铁的电阻大时，电磁铁的磁性小，即可利用电磁铁的电流、线圈的匝数和电阻中的至少一个来控制磁性大小。

所述多个电磁铁130中的任一个的面向直线电机或背向直线电机的一侧可被布置有传动手柄，所述传送手柄在电磁铁被碰撞时将所产生的反馈力传送给用户。当不同的电磁铁被直线电机110中的动子碰撞时，该传动手柄会向用户传送不同方向的反馈力。

图2(a)和图2(b)是图示了根据本发明实施例的力反馈装置中的电磁铁布置的示意图。

在图2（a）中，多个电磁铁（EM）130分别被围绕所述直线电机110布置在不同的位置，该多个电磁铁130的任一个能够产生吸引力以使所述直线电机110围绕所述轴承120转动。在电磁铁130的个数多的情况下，可以向一个电磁铁130施加电流，被施加电流的电磁铁对直线电机110中的动子112产生吸引力，从而直线电机110围绕轴承120转动以使动子112与所述被施加电流的电磁铁正对，并进而能够与该被施加电流的电磁铁碰撞以产生反馈力。在电磁铁所组成的圆周的半径固定的情况下，电磁铁130的个数越多，发生碰撞的方向并进而反馈力的方向越精细，从而提升用户的体验。

在图2（b）中，四个电磁铁（EM）130分别被围绕所述直线电机110布置在不同的位置，四个电磁铁之间相互连接而形成圆环，可利用各种材料（诸如橡胶、与电磁铁类似的材料）来形成所述圆环。该四个电磁铁130的任一个与图2（a）中的相同，也能够产生吸引力以使所述直线电机110围绕所述轴承120转动。与图2（a）相比，图2（b）中的电磁铁的数目较少，使一个电磁铁通电仅仅能使动子112朝向所述四个电磁铁所位于的方向，为了对直线电机110中的动子112产生多个方向的吸引力，则需要其中的两个电磁铁同时产生吸引力。作为示例，为了在电磁铁130－1和电磁铁130－2之间的方向上吸引动子112，需要同时向电磁铁130－1和电磁铁130－2施加电流，当向电磁铁130－1和电磁铁130－2施加电流以对动子112产生相同的吸引力时，动子112会被吸引而朝向圆环的在电磁铁130－1和电磁铁130－2中间的位置；当电磁铁130－1所产生的吸引力大于和电磁铁130－2所产生的吸引力时，动子112会被吸引而朝向圆环的在电磁铁130－1和电磁铁130－2之间更偏向电磁铁130－1的位置。依次类推，可同时向电磁铁130－2和电磁铁130－3施加电流以吸引动子112朝向在电磁铁130－2与电磁铁130－3之间的方向；可同时向电磁铁130－3和电磁铁130－4施加电流以吸引动子112朝向在电磁铁130－3与电磁铁130－4之间的方向；可同时向电磁铁130－4和电磁铁130－1施加电流以吸引动子112朝向在电磁铁130－4与电磁铁130－1之间的方向。因此，可通过向所述四个电磁铁130中的一个或两个电磁铁施加电流、并控制所施加的电流的大小，来使动子112朝向四周的任一个位置。

在图2（a）的电磁铁分布中，所需要的电磁铁多，但是其控制相对简单，在图2（b）的电磁铁分布中，所需要的电磁铁少，但是其控制相对复杂，在实践中可以根据需要适当地选择。此外，还可以采取其它的方式来布置多个电磁铁，只要能够使动子112发生不同方向的碰撞即可。

所述控制单元140用于在需要产生反馈力时，基于该反馈力控制向多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加的电流，从而使得所述动子朝向电磁铁运动并发生碰撞，以产生所述反馈力。如结合图2(a)和图2（b）所描述的，如果所述电磁铁的个数和分布不同，则被施加电流的特定电磁铁以及数目也会发生变化。

作为所述控制单元140的第一控制示例，在需要产生反馈力时，所述控制单元140基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的至少一个特定电磁铁施加电流以使所述直线电机110围绕所述轴承120转动到与所述反馈力的方向对应的径向方向，然后向所述定子111施加电流以使得所述动子112在所述径向方向上远离所述定子111运动，并发生碰撞以产生所述反馈力。在此过程中，所述控制单元140可通过控制被施加到所述定子111的电流的大小来控制所述反馈力的大小。在该第一控制示例中，所述控制单元140先通过控制向电磁铁施加的电流来控制动子112与电磁铁的碰撞方向，然后控制动子112与电磁铁的碰撞强度。

作为所述控制单元140的第二控制示例，在需要产生反馈力时，所述控制单元140可基于所述反馈力的方向确定所述多个电磁铁中的要被施加电流的至少一个特定电磁铁；同时地向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流，从而所述动子在所述至少一个特定电磁铁和所述定子二者的作用力下发生碰撞以产生所述反馈力。在此过程中，所述控制单元140可以基于所述反馈力的大小确定向所述至少一个特定电磁铁和所述定子111施加的电流的大小，基于所确定的电流的大小来分别向所述至少一个特定电磁铁和所述定子111施加电流，以产生所述反馈力。在该第二控制示例中，所述动子112在特定电磁铁的吸引力和所述定子的推力的合成力的作用力下发生碰撞以产生所述反馈力。与上述的第一控制示例相比，在该第二控制示例中的利用合成力产生的反馈力的方向和大小的精细度都更高，从而能够很好地提升用户的使用体验，但是其控制的复杂也更大，从而需要增强控制单元140的处理能力。

在实践中，可以根据需要采取上述的第一控制示例或第二控制示例中的控制方式进行控制，也可以采取其它的控制方式进行控制，具体的控制方式不构成对本发明实施例的限制。

对于所述电磁铁的通断控制，可以利用开关来实现。具体地，所述多个电磁铁130可通过开关连接电源，所述控制单元通过控制所述开关来使所述多个电磁铁中的至少一个特定电磁铁通电。例如，在具有N个电磁铁的情况中，可以利用1×N开关来连接电源和N个电磁铁，并控制所述1×N开关来控制向特定的一个电磁铁施加电流并断开其它电磁铁的电流，类似地可以使用2×N开关、3×N开关…等来实现同时向两个或更多电磁铁施加电流。替换地，还可以利用N个1对1开关来将N个电磁铁分别连接到电源，并通过分别地控制所述N个1对1开关来独立地控制N个电磁铁的通断。在利用N个1对1开关来连接N个电磁铁的情况中，可以同时向两个或更多的电磁铁施加电流，增加了控制的灵活性。此外，还可以通过控制电源所输出的电流的大小来控制向电磁铁施加的电流的大小和是否施加电流。可以采取现有的或将来出现的各种技术来控制向电磁铁施加的电流的大小和是否施加电流，具体的控制方式不构成对本发明的限制。

所述控制单元140在碰撞发生之后，还可以使所述特定电磁铁处于通电状态，以保证直线电机110中的动子112在所述力反馈装置100移动的过程中不发生运动。这样，当不进行力反馈时，即使力反馈装置100移动，其中的直线电机也可以保持相对稳定，从而不会产生不必要的反馈力。

在本发明实施例的上述力反馈装置中，通过使直线电机中的动子朝向布置在其周围的电磁铁运动，能够产生不同方向的反馈力以提升用户的使用体验。

图3是图示了根据本发明实施例的力反馈装置的示意性实现。图3中的力反馈装置包括：直线电机110，包括定子111和动子112；轴承120，用于固定所述直线电机110的定子111，并使所述直线电机110能够以所述定子111为中心旋转；多个电磁铁（EM）130，分别被围绕所述直线电机110布置在不同的位置，该多个电磁铁130的任一个能够产生吸引力以使所述直线电机110围绕所述轴承120转动，并且在被碰撞时产生反馈力；锤头150，与所述动子112刚性连接，用于代替动子112与所述电磁铁130碰撞以产生所述反馈力；开关160，用于将电源连接到多个电磁铁130，并且在控制单元的控制下进行通断；控制单元140，用于在需要产生反馈力时，基于该反馈力通过开关控制向多个电磁铁130中的特定电磁铁和所述定子111施加的电流，从而使得所述动子112朝向电磁铁运动并发生碰撞，以产生所述反馈力。

图3中的力反馈装置与图1的力反馈装置的区别在于还包括：锤头150和开关160，其余的部分与图1中的组成部件相同，并采用了相同的名称和附图标记。以电磁铁130的分布如图2（a）所示为例，在不需要产生反馈力时，与锤头150正对的电磁铁处于接通状态，用于保证直线电机110不会在力反馈装置发生移动的过程中自由转动；当需要产生反馈力时，与锤头150正对的电磁铁被断开，与所述反馈力的方向对应的特定方向的特定电磁铁被接通，吸引直线电机110向该特定电磁铁偏转并通过直线电机110中的动子的直线运动产生所需的碰撞。

图4是示意性图示了根据本发明实施例的用于力反馈装置的力反馈方法400的流程图。所述力反馈装置包括：直线电机，包括定子和动子；轴承，用于固定所述直线电机的定子，并使所述直线电机能够以所述定子为中心旋转；多个电磁铁，分别被围绕所述直线电机布置在不同的位置，该多个电磁铁的任一个能够产生吸引力以使所述直线电机围绕所述轴承转动，并且在被碰撞时产生反馈力。该力反馈装置的框图可以参见图1的图示和结合图1进行的描述，力反馈装置中的电磁铁布局可以见图2的图示和结合图2进行的描述。这里不再详述。

所述力反馈方法包括：确定是否需要产生反馈力（S410）；在需要产生反馈力时确定所述反馈力（S420）；基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加电流，从而使得所述动子向电磁铁运动并与发生碰撞，以产生所述反馈力（S430）。

在S410中启动力反馈装置的工作。作为示例，可通过利用力反馈装置的控制单元接收启动信息来确定需要产生反馈力，以启动力反馈；还可以通过控制向力反馈装置供电的电源来启动力反馈。具体的确定是否需要产生反馈力的方式不构成对本发明的限制。

在S420中，在需要产生反馈力时确定所述反馈力。具体地，确定所述反馈力的大小和方向中的至少一个。当仅仅需要力反馈装置提供不同方向的反馈力而不在意反馈力的大小时，可以仅仅确定反馈力的方向，并提供均衡大小的反馈力；当需要力反馈装置提供不同方向且不同大小的反馈力时，要确定反馈力的方向和大小二者。如结合图1所描述的，可通过控制动子与布置在其周围电磁铁的哪个部分碰撞来产生有方向的反馈力，并通过控制所产生的动子与所述电磁铁的碰撞强度来产生不同大小的反馈力。

为了产生不同方向的反馈力，在图2（a）所示的电磁铁分布中，可以通过向电磁铁之一施加电流以使动子与其碰撞从而产生所需方向的反馈力；在图2（b）所示的电磁铁分布中，则可通过向所述四个电磁铁之一或者相邻的两个电磁铁施加电流来使动子朝向电磁铁或电磁铁的连接部分运动并碰撞从而产生所需方向的反馈力。

在S430中，基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加电流，从而使得所述动子向电磁铁运动并与发生碰撞，以产生所述反馈力。在锤头与所述动子刚性连接的情况下，该锤头可以代替动子与所述电磁铁碰撞以产生所述反馈力。

在S430的第一实现中，可首先基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的至少一个特定电磁铁施加电流，以使所述直线电机围绕所述轴承转动到与所述反馈力的方向对应的径向方向；在直线电机围绕所述轴承转动到所述径向方向之后，基于所述反馈力向所述定子施加电流，以使得所述动子在所述径向方向上远离所述定子运动，并发生碰撞以产生所述反馈力。进一步地，在基于所述反馈力向所述定子施加电流的步骤中，可以基于反馈力的大小来控制向所述定子施加的电流的大小；或者也可以调整向所述特定电磁铁施加的电流的大小以改变特定电磁铁对动子的吸引力，从而控制碰撞的强度以控制反馈力的大小。在该第一实现中，先通过控制向电磁铁施加的电流来控制动子与电磁铁的碰撞方向，然后控制动子与电磁铁的碰撞强度。

在S430的第二实现中，所述动子并没有先转动到碰撞的径向方向，而是在特定电磁铁的吸引力和所述定子的推力的合成力的作用力下同时控制碰撞方向和碰撞强度以产生所述反馈力。图5是示意性图示了根据本发明实施例的力反馈方法中的电流施加步骤的流程图。在图5中，基于所述反馈力的方向确定所述多个电磁铁中的要被施加电流的至少一个特定电磁铁（S510）；基于所述反馈力的大小确定向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加的电流的大小（S520）；基于所确定的电流的大小来分别向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流，以产生所述反馈力（S530）。S520和S530给出了同时地向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流的一个示例性实现，所述动子在所述至少一个特定电磁铁和所述定子二者的作用力下发生碰撞以产生所述反馈力。

与S430的第一实现相比，在S430的第二实现中的利用合成力产生的反馈力的方向和大小的精细度都更高，从而能够很好地提升用户的使用体验，但是其控制的复杂也更大，并且需要协调向特定电磁铁和定子施加的电流以在特定电磁铁的吸引力和所述定子的推力的共同作用下进行碰撞，以产生所述大小和方向的反馈力。在实践中，还可以采取除了上述的第一和第二实现之外的其它控制方式进行控制，具体的控制方式不构成对本发明实施例的限制。

附带地，所述多个电磁铁中的任一个的面向直线电机或背向直线电机的一侧可被布置有传动手柄，所述传送手柄在电磁铁被碰撞时将所产生的反馈力传送给用户，从而实现了最终的力反馈。

此外，如图4中的虚线方框所示，图4所示的力反馈方法400还可包括：在碰撞发生之后（即不需要产生反馈力时），使所述特定电磁铁处于通电状态，以保证直线电机中的动子在所述力反馈装置移动的过程中不发生运动（S440）。这样，当不进行力反馈时，即使力反馈装置移动，该力反馈方法400也可以使力反馈装置中的直线电机保持相对稳定，从而不会产生不必要的反馈力。当再次需要产生反馈力时，所述特定电磁铁被断开，与所述反馈力的方向对应的特定方向的电磁铁被接通，吸引直线电机向其偏转并通过直线电机中的动子的直线运动产生所需的碰撞。

在力反馈装置为如图3所示还包括用于将电源连接到多个电磁铁的开关的情况下，在该S430中可包括：基于反馈力的方向确定所述多个电磁铁中的要被施加电流的至少一个特定电磁铁；通过控制所述开关来向所述至少一个特定电磁铁施加电流。

在本发明实施例的上述力反馈方法中，通过使直线电机中的动子朝向布置在其周围的电磁铁运动，能够产生不同方向的反馈力以提升用户的使用体验。此外，还可以通过控制向电磁铁或直线电机中的定子施加的电流中的至少一个来控制产生不同大小的反馈力，以进一步提升用户的使用体验。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的力反馈方法所应用于的力反馈装置的具体实现，可以参考前述装置实施例中的图示和操作，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如特定单元的一些特征可以忽略，或不执行。此外，上述方法实施例中的部分步骤可以进行重新组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种力反馈装置，应用于电子设备，所述力反馈装置包括：

直线电机，包括定子和动子；

轴承，用于固定所述直线电机的定子，并使所述直线电机能够以所述定子为中心旋转；

多个电磁铁，分别围绕所述直线电机布置在不同的位置，该多个电磁铁的任一个能够产生吸引力以使所述直线电机围绕所述轴承转动，并且在被碰撞时产生反馈力；

控制单元，用于在需要产生反馈力时，基于该反馈力控制向多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加的电流，从而使得所述动子朝向所述特定电磁铁运动并发生碰撞，以产生所述反馈力。

2.根据权利要求1所述的力反馈装置，其中，在需要产生反馈力时，所述控制单元基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的至少一个特定电磁铁施加电流以使所述直线电机围绕所述轴承转动到与所述反馈力的方向对应的径向方向，然后向所述定子施加电流以使得所述动子在所述径向方向上远离所述定子运动，并发生碰撞以产生所述反馈力。

3.根据权利要求2所述的力反馈装置，其中，所述控制单元通过控制被施加到所述定子的电流的大小来控制所述反馈力的大小。

4.根据权利要求1所述的力反馈装置，其中，在需要产生反馈力时，所述控制单元基于所述反馈力的方向确定所述多个电磁铁中的要被施加电流的至少一个特定电磁铁；同时地向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流，从而所述动子在所述至少一个特定电磁铁和所述定子二者的作用力下发生碰撞以产生所述反馈力。

5.根据权利要求4所述的力反馈装置，其中，所述控制单元基于所述反馈力的大小确定向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加的电流的大小，基于所确定的电流的大小来分别向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流，以产生所述反馈力。

6.根据权利要求1所述的力反馈装置，其中，所述多个电磁铁通过开关连接电源，所述控制单元通过控制所述开关来使所述多个电磁铁中的至少一个特定电磁铁通电。

7.根据权利要求1所述的力反馈装置，其中，所述多个电磁铁中的任一个的面向直线电机或背向直线电机的一侧被布置有传动手柄，所述传动手柄在电磁铁被碰撞时将所产生的反馈力传送给用户。

8.根据权利要求1所述的力反馈装置，其中，所述控制单元在碰撞发生之后，使所述特定电磁铁处于通电状态，以保证直线电机中的动子在所述力反馈装置移动的过程中不发生运动。

9.根据权利要求1所述的力反馈装置，还包括：

锤头，与所述动子刚性连接，用于代替动子与所述特定电磁铁碰撞以产生所述反馈力。

10.一种用于力反馈装置的力反馈方法，所述力反馈装置包括：直线电机，包括定子和动子；轴承，用于固定所述直线电机的定子，并使所述直线电机能够以所述定子为中心旋转；多个电磁铁，分别围绕所述直线电机布置在不同的位置，该多个电磁铁的任一个能够产生吸引力以使所述直线电机围绕所述轴承转动，并且在被碰撞时产生反馈力，所述力反馈方法包括：

确定是否需要产生反馈力；

在需要产生反馈力时确定所述反馈力；

基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加电流，从而使得所述动子向所述特定电磁铁运动并与发生碰撞，以产生所述反馈力。

11.根据权利要求10所述的力反馈方法，其中，所述基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加电流的步骤包括：

基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的至少一个特定电磁铁施加电流，以使所述直线电机围绕所述轴承转动到与所述反馈力的方向对应的径向方向；

在直线电机围绕所述轴承转动到所述径向方向之后，基于所述反馈力向所述定子施加电流，以使得所述动子在所述径向方向上远离所述定子运动，并发生碰撞以产生所述反馈力。

12.根据权利要求11所述的力反馈方法，其中，所述基于所述反馈力向所述定子施加电流的步骤包括：

基于反馈力的大小来控制向所述定子施加的电流的大小。

13.根据权利要求10所述的力反馈方法，其中，所述基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加电流的步骤包括：

基于所述反馈力的方向确定所述多个电磁铁中的要被施加电流的至少一个特定电磁铁；

同时地向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流，从而所述动子在所述至少一个特定电磁铁和所述定子二者的作用力下发生碰撞以产生所述反馈力。

14.根据权利要求13所述的力反馈方法，其中，所述同时地向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流的步骤包括：

基于所述反馈力的大小确定向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加的电流的大小；

基于所确定的电流的大小来分别向所述至少一个特定电磁铁和所述定子施加电流，以产生所述反馈力。

15.根据权利要求10所述的力反馈方法，其中，所述多个电磁铁通过开关连接电源，所述基于所述反馈力向所述多个电磁铁中的特定电磁铁和所述定子施加电流的步骤包括：

基于反馈力的方向确定所述多个电磁铁中的要被施加电流的至少一个特定电磁铁；

通过控制所述开关来向所述至少一个特定电磁铁施加电流。

16.根据权利要求10所述的力反馈方法，其中，所述多个电磁铁中的任一个的面向直线电机或背向直线电机的一侧被布置有传动手柄，所述传动手柄在电磁铁被碰撞时将所产生的反馈力传送给用户。

17.根据权利要求10所述的力反馈方法，还包括：

在碰撞发生之后，使所述特定电磁铁处于通电状态，以保证直线电机中的动子在所述力反馈装置移动的过程中不发生运动。

18.根据权利要求10所述的力反馈方法，所述力反馈装置还包括：锤头，与所述动子刚性连接，用于代替动子与所述特定电磁铁碰撞以产生所述反馈力。