CN105246566B - 用于生成和伺服被实时定位的可移动元件的移位力的设备和系统 - Google Patents

用于生成和伺服被实时定位的可移动元件的移位力的设备和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105246566B
CN105246566B CN201480028815.9A CN201480028815A CN105246566B CN 105246566 B CN105246566 B CN 105246566B CN 201480028815 A CN201480028815 A CN 201480028815A CN 105246566 B CN105246566 B CN 105246566B
Authority
CN
China
Prior art keywords
displaceable element
control
equipment
displacement force
generating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480028815.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105246566A (zh
Inventor
L·沙班
V·勒菲弗
C·迪泰伊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ba Li Xingfeng
Original Assignee
Ba Li Xingfeng
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ba Li Xingfeng filed Critical Ba Li Xingfeng
Publication of CN105246566A publication Critical patent/CN105246566A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105246566B publication Critical patent/CN105246566B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/20—Input arrangements for video game devices
    • A63F13/23—Input arrangements for video game devices for interfacing with the game device, e.g. specific interfaces between game controller and console
    • A63F13/235—Input arrangements for video game devices for interfacing with the game device, e.g. specific interfaces between game controller and console using a wireless connection, e.g. infrared or piconet
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/039—Accessories therefor, e.g. mouse pads
    • G06F3/0393—Accessories for touch pads or touch screens, e.g. mechanical guides added to touch screens for drawing straight lines, hard keys overlaying touch screens or touch pads
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/20—Input arrangements for video game devices
    • A63F13/21—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types
    • A63F13/214—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types for locating contacts on a surface, e.g. floor mats or touch pads
    • A63F13/2145—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types for locating contacts on a surface, e.g. floor mats or touch pads the surface being also a display device, e.g. touch screens
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/25—Output arrangements for video game devices
    • A63F13/28—Output arrangements for video game devices responding to control signals received from the game device for affecting ambient conditions, e.g. for vibrating players' seats, activating scent dispensers or affecting temperature or light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/90—Constructional details or arrangements of video game devices not provided for in groups A63F13/20 or A63F13/25, e.g. housing, wiring, connections or cabinets
    • A63F13/98—Accessories, i.e. detachable arrangements optional for the use of the video game device, e.g. grip supports of game controllers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F3/00—Board games; Raffle games
    • A63F3/00643—Electric board games; Electric features of board games
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/046—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by electromagnetic means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F3/00—Board games; Raffle games
    • A63F3/00643—Electric board games; Electric features of board games
    • A63F2003/00662—Electric board games; Electric features of board games with an electric sensor for playing pieces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F3/00—Board games; Raffle games
    • A63F3/00643—Electric board games; Electric features of board games
    • A63F2003/00662—Electric board games; Electric features of board games with an electric sensor for playing pieces
    • A63F2003/00668—Electric board games; Electric features of board games with an electric sensor for playing pieces using hall effect
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F9/00—Games not otherwise provided for
    • A63F9/24—Electric games; Games using electronic circuits not otherwise provided for
    • A63F2009/2448—Output devices
    • A63F2009/2479—Other kinds of output
    • A63F2009/2482—Electromotor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F9/00—Games not otherwise provided for
    • A63F9/24—Electric games; Games using electronic circuits not otherwise provided for
    • A63F2009/2483—Other characteristics
    • A63F2009/2485—Other characteristics using a general-purpose personal computer
    • A63F2009/2486—Other characteristics using a general-purpose personal computer the computer being an accessory to a board game
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F9/00—Games not otherwise provided for
    • A63F9/24—Electric games; Games using electronic circuits not otherwise provided for
    • A63F2009/2483—Other characteristics
    • A63F2009/2488—Remotely playable
    • A63F2009/2489—Remotely playable by radio transmitters, e.g. using RFID

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

本发明尤其涉及生成并伺服实时定位的可移动元件的移位力。设备包括用于生成移位力的装置，所述装置可被控制以便在多个不同方向生成力。所述设备还包括：用于接收无线电信号的装置，用于发送电磁信号的装置，所述电磁信号是响应于激活信号被发送的并且使得能够实时定位包括所述设备的可移动元件，以及连接到所述接收装置并连接到所述用于发送电磁信号的装置的控制装置。控制装置被配置为用于响应于接收到的射频信号的控制信息而控制所述用于生成至少一个移位力的装置、以及响应于接收到的射频信号的同步信息而生成激活信号。

Description

用于生成和伺服被实时定位的可移动元件的移位力的设备和 系统
技术领域
本发明涉及用户与计算机系统之间的接口，尤其是在游戏领域，并且更具体而言涉及用于生成和伺服被实时定位的可移动元件的移位力的设备和系统。
背景技术
在各种情形之下，可能有必要与计算机系统相结合，手动地或自动地移动一个或多个可移动元件，其中计算机系统优选地能够检测那些可移动元件的位置和/或朝向。
因此，例如，在在游戏板上使用小人像的游戏中，为了使用户能够与由计算机系统模拟的虚拟玩家玩，在计算机系统上实现的应用必须知道游戏板上所有小人像的位置，尤其是被用户移动的那些，以计算其行动并且使得有可能执行或指示小人像的移位。
存在用于检测游戏板上实际对象的位置和/或朝向的解决办法，从而使得有可能使用那些对象作为用于计算机系统的接口。
因此，例如，电阻类型触摸屏可以被用作游戏板，以便在施加足够压力时检测诸如触控笔之类的对象的位置。但是，一般而言这种类型的屏幕只支持单次接触并且要求用户的恒定压力以便知道位置。换句话说，如果触控笔施加的压力减少，则不可能检测触控笔的位置。
基于通过导电体的电流泄漏的原理，还有可能使用电容类型触摸屏。但是，只有导电并且接地的对象使得能够检测其位置。因此，例如，塑料或木头对象的位置不能利用这种屏幕确定。
一般而言，基于触摸屏或触摸膜的解决办法只支持有限数目的同时或几乎同时触摸并且不能确定多数量的对象。
其它解决办法实施基于红外线的技术，尤其是是以平板的形式。因此，例如，以名称Surface(Surface是Microsoft的商标)、mTouch(mTouch是Merel Technologies的商标)和Entertaible(Entertaible是Philips的商标)已知的产品使用位于平板厚度内的红外线相机。但是，这些平板的所需厚度使它们笨重并且具有低运动性并且赋予它们某个刚度。此外，它们的价格实际上不允许家用。
最后，由本申请人开发的另一种解决办法使得多个可移动元件能够与计算机系统实时接口。在选定可移动元件中集成的至少一个定位模块之后，这个定位模块被顺序激活。然后，从这个被激活的定位模块接收信号并且关于包括那个被激活的定位模块的可移动元件的位置的信息根据接收到的信号被实时计算。定位模块被顺序激活，在给定的时间激活单个定位模块。
此外，存在用于从第一位置到第二位置自动移动可移动元件的解决办法。为了这些目的，可移动元件通常具有传感器并具有致动轮子的电机。在这里应当指出的是，用于致动轮子的电机的使用导致移动的一定精度。传感器不需要非常准确。
为了控制这些可移动元件的移位，PID(代表比例-积分-微分)类型调节器可以被使用。回想PID调节器使得能够实时计算可移动对象的实际路径与期望路径之间的差异，以便调节致动器的控制用于相应地修改该对象的方向。这些计算一般每秒钟被执行几次。
但是，虽然此类解决办法在某些条件下可以是令人满意的，但是它们仍然有许多缺陷。为了精确，它们的实现常常特别昂贵并且具有与机制(例如轮胎、齿轮系和轮轴)的磨损和堵塞关联的机械弱点。
发明内容
本发明使以上阐述的至少一个问题得以解决。
因此，本发明针对用于生成并伺服其位置和朝向被实时确定的可移动元件的移位力的设备，这种设备包括以下装置，
-用于生成至少一个移位力的装置，所述用于生成至少一个移位力的装置能够被控制以生成沿多个不同方向的力；
-接收装置，用于接收射频信号；
-用于发射电磁信号的发射装置，所述电磁信号是响应于激活信号而被发射的并使得能够实时定位包括所述设备的可移动元件；
-控制装置，连接到所述接收装置并连接到所述用于发射电磁信号的发射装置，所述控制装置被配置为用于
○响应于接收到的射频信号的控制信息而控制所述用于生成至少一个移位力的装置，和
○响应于来自接收到的射频信号的同步信息而生成激活信号。
由于其结构不涉及带轮子的零件，因此根据本发明的设备的可靠性提高了(不存在轮子、轮胎和诸如齿轮系的传动构件的磨损并且不存在轮轴的堵塞)。此外，诸如齿轮系的传动构件的缺少使得在设备移位过程中所发射的噪声得以限制。
根据特定的实施例，用于生成至少一个移位力的所述装置包括振动器类型的机械元件。因此，本发明可以通过利用其生产成本非常低的大批量生产零件来实现。此外，这种移位模式赋予移位虚幻和魔法般的方面。
所述机械元件尤其可以包括至少一个电机和被所述至少一个电机直接或间接驱动的至少一个偏心重块。设备还可以包括至少一个弹性和/或可移动挡块，所述至少一个挡块安装成使得它在所述至少一个重块的每次旋转(revolution)时被所述至少一个重块撞击。
根据特定的实施例，所述至少一个电机具有基本上与所述设备的移位平面垂直的旋转轴。
仍然根据特定的实施例，设备包括两个或四个振动器类型的机械元件。
仍然根据特定的实施例，所述用于接收射频信号的接收装置包括双端口存储器，所述双端口存储器被配置为可被射频信号并且被所述控制装置读和/或写访问。
仍然根据特定的实施例，所述用于接收射频信号的接收装置包括用于从接收到的射频信号识别同步信息和/或控制信息的识别装置以及用于将识别出的同步信息和/或识别出的控制信息发送到所述控制装置的发送装置。
根据特定的实施例，所述控制装置包括用于访问存储在所述双端口存储器中的值的装置，同步和/或控制信息是根据存储在所述双端口存储器中的值来识别的。
所述用于接收射频信号的接收装置，例如，符合RFID类型标准。
本发明还针对用于伺服其位置和朝向被实时确定的可移动元件的移位力的系统，这种系统包括以下装置：
-至少一个可移动元件，包括如上所述用于生成和伺服可移动元件的移位力的设备；及
-感测表面，包括：
○位置检测引航装置，用于顺序激活可移动元件的电磁发射；
○用于定位电磁信号的装置；及
○控制引航装置，用于发射控制信息，以使得能够控制所述用于生成所述至少一个可移动元件的所述设备的至少一个移位力的装置。
由于可移动元件的结构不涉及带轮子的部分，因此根据本发明的设备的可靠性提高了(不存在轮子、轮胎和诸如齿轮系的传动构件的磨损并且不存在轮轴的堵塞)。此外，诸如齿轮系的传动构件的缺少使得在设备移位过程中所发射的噪声得以限制。
根据特定的实施例，所述至少一个可移动元件的所述设备的所述至少一个移位力是响应于由所述定位装置确定的所述至少一个可移动元件的定位信息而确定的。
仍然根据特定的实施例，所述控制引航装置包括用于计算所述至少一个可移动元件的实际路径与所述至少一个可移动元件的期望路径之间的误差的装置。
所述控制引航装置包括，例如，PID类型调节器。
附图说明
本发明的其它优点、目标和特征将从以下具体描述显现，描述是关于附图作为非限制性例子给出的，其中：
图1用图示出了能够被用来实现本发明的体系架构的例子；
图2示出了用于确定可移动元件的位置和朝向的检测表面和关联逻辑的例子；
图3用图示出了螺线管与检测表面的导电环之间的感应耦合的物理原理；
图4用图示出了内插机制，从而使得有可能基于由诸如参考图2所述的系统获得的测量沿给定的轴计算位于检测表面上的螺线管的位置；
图5示出了可移动元件电子电路的特定例子，从而允许对其定位；
图6，包括图6a和6b，示出了包括定位和控制标记以及振动器类型的机械元件的可移动元件的体系架构的两个例子；
图7示出了在感测表面上由可移动元件沿着的路径的例子；
图8用图示出了由链接到感测表面的计算机系统的软件模块实现的控制可移动元件的移位力的某些步骤；及
图9，包括图9a至9c，表示能够被集成到可移动元件并且包括电机、被电机驱动的偏心重块以及弹性和/或可移动垂直挡块的振动器类型的机械元件。
具体实施方式
一般而言，本发明涉及可移动元件，其位置(横坐标、纵坐标、高度)和/或朝向(航向，俯仰和/或横摇)可以由检测表面确定并且包括机械元件，优选地是可以被独立激活的振动器类型的。检测表面能够顺序地确定一组可移动元件的位置和/或朝向。
为了这些目的，每个可移动元件在这里具有至少一个能够接收激活信号和控制信号的激活模块、定位模块以及用于生成移位力的模块。定位模块由激活模块接收的激活信号直接或间接地控制。类似地，用于生成移位力的模块由激活模块所接收的控制信号直接或间接地控制。已经观察到，激活信号可以是控制信号。
位置可以是在平面内的二维位置，或者是包括高度(或仰角)的三维位置。检测表面可以与屏幕组合，以提供例如背景或信息项。
通过说明，可移动元件的三维位置的感测可以通过电磁场进行。为了这些目的，使用由行/列电磁感测类型的网组成的、用于检测可移动元件的位置的检测表面。它与能够通过解复用来计算发射电磁场的定位模块的位置的电子模块关联。
因此，每个定位模块被顺序选择，例如根据特定于其的标识符，以便让它能够发射电磁场。为了这些目的，每个定位模块包括激活机制，使得，当其被激活时，发射能够被检测表面感测的电磁场。
位置检测引航模块与检测表面关联，以便经由激活信号顺序激活定位模块的电磁发射或者控制这种顺序激活。这个模块与定位模块之间的激活信号有利地经由无线连接来传送。
激活信号可以选择性地涉及每个定位模块，例如根据它们的标识符，或者涉及一组定位模块，这些模块根据集成在那些模块中的延迟机制被顺序激活，从而在接收在激活信号之后预定时段之后启用激活。
此外，控制引航模块与检测表面关联，以便发射信号，使得能够控制模块生成属于可移动元件的一个或几个机械元件的移位力，其中机械元件优选地是振动器类型。控制信号的目的地可以在控制信号本身当中被指定。因此，控制信号尤其可以包括可移动元件标识符、定位模块标识符和/或可移动元件的机械元件的标识符，其中机械元件优选地是振动器类型。
控制引航模块可以被集成到位置检测引航模块中。以简化的形式，这个模块使用可移动元件的位置和朝向来控制集成到可移动元件中的机械元件(通过控制例如集成到那些机械元件中的电机的旋转方向和速度)，其中机械元件优选地是振动器类型。
可移动元件的朝向尤其可以通过使用可移动元件中的多个定位模块来获得。利用例如PID类型调节器的反馈回路，这些朝向和位置数据使得能够伺服控制位置(路径控制)。
根据特定的实施例，用于可移动元件的激活、定位和控制的电子器件至少部分地通过感应以供电，被用来捕捉能量的天线也被用来激活和同步可移动元件，即，启用定位表面与可移动元件之间的通信。实现感应耦合的、通过感应的供给可以使用特定的控制电路或标准电路，例如，符合RFID标准(RFID代表射频标识)或者符合(由“无线充电联盟”开发的)QI推荐的电路，诸如由德州仪器(Texas Instruments)公司开发的、带有参考BQ500110和BQ5101x的电路。
仍然参考特定的实施例，用于可移动元件的激活、定位和控制的电子器件至少部分地通过诸如电池或蓄电池组之类的电源以供电。这种电池组可以至少部分地通过感应来充电，尤其是通过利用被用来激活和同步可移动元件的天线的感应。如上所述，实现感应耦合的、通过感应的供给可以使用特定的控制电路或标准电路，例如，符合RFID标准或者符合QI推荐的电路。
在这里观察到，当激活和定位电子器件由电池或蓄电池组供给时，它可以使用仅无线电接收器。
位置检测表面是，例如，用于电磁接收的PCB类型板(PCB代表印制电路板)，它可以是柔性的或刚性的。它可以与屏幕关联，屏幕也可以是柔性的或刚性的、触摸敏感的或不是触摸敏感的，例如LCD类型屏幕(LCD代表液晶显示器)或OLED(有机发光二极管的缩写)，从而使可移动元件能够在交互式可视表面上移动。检测表面还可以与磁化表面关联，从而使可移动元件能够在倾斜、垂直或倒置(面朝下)或者遭受撞击的平面上移动，而不改变位置检测。
图1用图示出了能够被用来实现本发明的体系架构100的例子。
体系架构100在这里包括板105，例如游戏板，在其上部署可移动元件110，从而通过移位可移动元件110来使用户能够与和板关联的计算机系统交互，还有可能让这些可移动元件自主移位。虽然在这里只表示了五个可移动元件，但是有可能使用几十个可移动元件，或者甚至几百个。板105定义所实施的可移动元件的位置和/或朝向检测区。
板105在这里包括耦合到屏幕120的检测表面115和磁化表面125(检测表面115、屏幕120和磁化表面125在这里是基本平行的)。它还包括硬件模块130(或中央处理系统)，用于检测可移动元件110的位置并且，如果需要，还检测其朝向，以及实现用户与其交互的一个或多个应用并控制可移动元件的移位。
硬件模块130尤其负责管理可移动元件的位置和/或朝向的检测，即，一个接一个地识别位置模块，以激活它们，使得它们每个依次发射电磁场，以评估它们的位置并计算控制可移动元件移位的控制。
硬件模块130优选地插入具有板105的其它部件的壳体中。作为替代，它可以是集成在例如计算机或游戏控制台中的远程模块。它可以通过可再充电的电池组或者经由电源适配器供电并且在需要时具有一组常规连接135，例如用于电源适配器的电插头，和USB、以太网、VGA视频(VGA代表视频图形阵列)和/或HDMI(HDMI代表高清晰多媒体输入)端口，尤其是如果屏幕与检测区关联的话。此外，它还优选地包括无线通信模块，例如WIFI或蓝牙类型的无线通信模块，使得能够经由通信网络与另一计算机系统交互和/或访问数据。
硬件模块130通常包括计算模块、用于位置感测和检测引航模块以及控制引航模块，如以下具体描述的。计算模块在这里具有中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、存储实现本发明必需的程序和变量的存储器部件(RAM，代表随机存取存储器，ROM，代表只读存储器，和/或闪存类型的存储器)以及以例如芯片集形式的音频处理模块。
根据特定的实施例，硬件模块130不集成到板105中，而是与其链接。它是例如PC类型的便携式计算机或者诸如智能电话或连接到板105的平板电脑的设备。
用于位置感测和检测引航的模块优选通过无线电顺序激活每个要确定其位置的定位模块或者控制这种顺序激活。在激活之后，每个定位模块在这里发射由检测表面感测的电磁场。然后，检测表面向位置感测和检测模块发送信息，从而启用定位模块的位置，例如(x,y,z)类型，的计算。如下所述，当多个定位模块与同一个可移动设备关联时，基于那些定位模块的位置，有可能确定可移动设备的朝向参数，例如以角度的形式。然后，其位置和/或朝向要被确定的所有可移动元件的位置和/或朝向被发送到计算模块，计算模块使用它们来管理与所考虑的应用的交互性。
板105和关联的电子器件在以下描述中被称为感测表面。
图2示出了检测表面和关联的逻辑的例子。
检测表面115在这里是由构成导电网格的行和列形式的网构成的。导电网格沿两个正交的轴包括一组导电回路。每个回路是离散的传感器，从而使得有可能测量被辐射元件，通常是属于其位置和/或朝向要被计算的可移动元件的螺线管类型的，感应出的电流或电压的强度，其中螺线管在检测表面上定位。
作为说明，在这里假设螺线管放在位置200，即，位于其一端连接到地并且另一端连接到被用来计算位置的电子部件的回路205和210的交点。当位于位置200的螺线管被通电时，它在回路205和210中生成感应电流，该电流可以被分析并且与在其它回路中感应出的电流进行比较。因此，通过螺线管与网格之间的感应耦合并且通过感应电流的测量，有可能确定螺线管的位置。
多路复用器215和220连接到网格的两个轴当中每个轴的每个回路，即，在这里分别是垂直和水平回路当中每一个。来自多路复用器215和220的输出分别连接到硬件模块的位置感测和检测引航模块，在这里表示为130-1，的自动增益控制器(CAG)225和230。来自自动增益控制器225和230的输出信号分别在解调器235和240中首先被解调。解调产生与由交流(或AC)成分补足的原始正弦曲线成正比的直流(或DC)信号，该AC成分是由螺线管发射的固定频率的倍数。
根据常用配置，检测模块130的计算模块，在这里表示为130-2，驱动多路复用器215和220，以便顺序激活回路，即，在回路n之后激活回路n+1。当到达最后一个回路时，处理器启动新的循环并且控制第一个回路的激活。
带通滤波器有利地在每个自动增益控制器225和230中被采用，以消除来自解调信号的不期望谐波以及电磁本底噪声。这种滤波使得有可能精炼来自多路复用器215和220的信号的测量，该信号在解调器235和240中被解调，然后分别在模拟/数字转换器(DAC)245和250中被数字化。
所获得的数字值被发送到计算模块130-2的中央处理单元(CPU)255，以便被存储。如所说明的，中央处理单元225控制解调器235和240。
在值被存储之后，中央处理单元递增多路复用器的地址，以便执行来自后续回路的信号的数字化。当到达最后一个回路时，中央处理单元重新初始化对应于所考虑的轴的第一个回路的值的多路复用器的地址。
在循环结束时，中央处理单元在存储器中为每个轴存储了与接近螺线管位置的相邻回路相同数量的数字值。基于这些值，中央处理单元通过内插来计算螺线管的位置，如下所述。
在这里应当指出的是，回路的接地连接可以通过位于不同回路之间的金属条来提供，以便保护它们不受电磁干扰。备选方案在于在导电网络下面部署均匀的接地平面。
此外，在这里包括控制引航模块的、用于位置感测和检测的引航模块130-1集成了由计算模块130-2的中央处理单元255控制的发射器260，从而使可移动元件的定位模块能够被激活。
作为说明，中央处理单元255向发射器260发送要激活的定位模块的标识符。这个标识符被编码，然后以数字或模拟无线电信号的形式被发送。然后，接收到这个信号的每个定位模块可以将接收到的标识符与其自己的标识符进行比较并且如果标识符完全相同就激活其自己。作为替代，中央处理单元255向发射器260发送通用激活信号，该信号被编码，然后以数字或模拟无线电信号的形式被发送。
以类似的方式，利用模块控制命令，中央处理单元255向发射器260发送可移动元件、定位模块和/或优选地是振动器类型的机械元件的至少一个标识符，以生成用于优选地是振动器类型的一个或多个机械元件的移位力。这个或者这些标识符以及这个控制优选地被编码，然后以数字或模拟无线电信号的形式被发送。然后，接收到这个信号的每个定位模块可以基于接收到的一个或多个标识符确定接收到的控制是否与其有关。
发射器260链接到天线265，从而允许在这里被可移动元件用作能量源的激活和控制信号的发送，以激活定位模块并生成优选地是振动器类型的一个或多个机械元件的移位力。天线265有利地放在检测表面115上，例如在回路205和210周围。根据特定的实施例，回路205和210还可以被用来形成天线265。为了这些目的，开关被用来确定回路205和210的发射或接收功能(然后，根据开关的位置，这些回路205和210被链接到多路复用器215和220或者链接到发射器260)。
如下所述，发射器260尤其可以包括RFID类型的阅读器。
因此，为了估计一组定位模块的位置，有必要顺序激活每个定位模块并且，对于这些激活当中每一个，根据这里所描述的实施例，对每组回路执行循环。
多个检测表面可以彼此组合，结果得到的检测表面的面积是组合的检测表面的面积之和。为了这些目的，一个检测表面被看作“主”，而其它的被看作从。可移动元件的顺序激活由主检测表面管理，该主检测表面优选地接收由与每个从检测表面关联的硬件模块计算的位置并且通过产生包含定位模块的坐标和自由度的表来整合它们。
图3用图示出了螺线管与检测表面的导电回路之间的感应耦合的物理原理。
其位置和/或朝向要被计算的每个可移动元件包括至少一个螺线管，该螺线管的轴优选地朝向检测表面。
螺线管300被交流电通过并且发射朝检测表面，在这个例子中特别是朝回路210，传播的电磁场。接收来自螺线管300的电磁场的回路210与螺线管300耦合。于是，有可能在那个回路的表示为305的端子处测量交流信号。
螺线管300与回路210之间的耦合可以按以下关系的形式表示，
其中
E表示位于螺线管300端子处的电压，R表示在接收回路210的端子305处接收到的信号的电压，D是螺线管300与接收回路210之间的距离并且k是与包括螺线管和接收回路的系统的内在因素，尤其是螺线管的匝数和回路的尺寸，关联的常数。
图4用图示出了内插机制，从而使得有可能基于由诸如参考图2所述的系统获得的测量根据给定轴计算放在检测表面上的螺线管的位置。
在这里假设螺线管位于根据横坐标X3、X4和X5定位的垂直回路B3、B4和B5附近，在回路的端子处测出的电压分别表示为V3、V4和V5。螺线管在这里被发现处于沿x轴表示为XS的位置。
坐标X3、X4和X5可以由中央处理单元从对应回路的标识符获得(这些值是根据检测表面的路由图预定义的并且，优选地，存储在非易失性存储器中)。
从由回路B3、B4和B5测出的值外推，图4中表示的曲线400的部分根据与螺线管耦合的回路的位置示出了用于螺线管的位置XS的电压变化。这可以被相似到抛物线类型的二次函数。这种局部近似在实践当中对应于螺线管与导电网格的回路之间的电磁耦合现象。
以下关系示出了这个属性。
V3＝a(X3-XS)2+b
V4＝a(X4-XS)2+b
V5＝a(X5-XS)2+b
其中a和b是常量，a是小于零的常量(a<0)。
此外，给定二次函数的假设，x坐标X3、X4和X5之间的关系可以按以下形式表示，
X4-X3＝X5-X4＝ΔX
X5-X3＝2ΔX
(ΔX代表x坐标X3与X4之间和x坐标X4与X5之间的距离)。
因此，有可能根据以下公式内插螺线管的位置：
还有可能根据相同的逻辑确定沿y轴的螺线管的位置。
此外，螺线管与回路之间的距离(即，螺线管相对于检测表面的高度)可以根据以下关系定义，
因此，距离D是代表被认为是检测表面的回路的端子处的电压的值R的函数。这可以从所进行的测量外推。应当指出的是，这种距离计算的准确性尤其关联到由螺线管发射的信号E的稳定性，其中信号E的值应当随时间的推移尽可能恒定，这需要定位模块中稳定的供给，不能在电池放电时下降。这可以通过定位模块的稳压器来确保。
如前面所指出的，用于可移动元件的激活、定位和控制的电子器件可以通过感应来供电，被用来捕捉能量的天线还被用来激活、同步和控制可移动元件。根据特定的实施例，用于可移动元件的定位和控制的模块的供电是由RFID类型电路的远程供电模块进行的。因此，RFID类型技术的使用可以被用来供给并激活定位模块以及供给并控制模块生成优选地是振动器类型的一个或多个机械元件的移位力。
为了这些目的，图2中所表示的发射器260(或者更一般地说是位置检测引航模块和控制引航模块)使用RFID阅读器类型的阅读器，从而允许经由RFID技术的定位模块的通信和同步模式。于是，通信可以通过由可移动元件携带的RFID类型电路的非易失性存储器中的读和写操作来进行。这种存储器有利地可以被感测表面通过RFID类型的访问以及被可移动元件中携带的微控制器通过直接电连接来访问。同步尤其可以通过RFID载波的振幅的特定调制来进行。
因此，根据特定的实施例，感测表面的电子器件包括RFID类型的阅读器，即，使得能够读或写访问位于感测表面附近的RFID类型部件，或RFID标签，的系统。这些电子器件在这里包括至少一个覆盖感测表面的整个或部分的导电线圈，其中导电线圈被用作RFID发射器/接收器天线。
由感测表面的RFID天线发射的平均磁功率具有使得通过紧邻RFID天线的可移动元件的电子器件的磁感应进行远程供电的水平。
在这里应当指出的是，RFID阅读器和可移动元件可以采用众多RFID标准及其派生物之一，诸如标准ISO/IEC 15693、ISO 18000-3、ISO 18000-4、ISO 18000-7、ISO/IEC14443、ISO/IEC 18092(更以NFC的名字而闻名，代表近场通信)、ISO/IEC 21481(也以NFC的名字被知晓)。
被用来控制感测表面的中央处理单元，例如中央处理单元255，在这里还被用来控制RFID阅读器。它还可以与公共同步信号的持续时间T1的循环同相地临时控制用于远程供电的电磁场产生的激活和停用。
根据特定的实施例，至少一些可移动元件包含非易失性双端口存储器。双端口存储器在这里可以被RFID类型的阅读器经由无线通信访问，也可以被本地微控制器经由有线连接访问，例如，根据I2C总线标准的连接(I2C代表inter integrated circuit(两线式串行总线))。虽然这种双端口存储器可以被用来触发可移动元件的激活并且因此进行其定位，但是，通过提供用于可移动元件与感测表面之间的特定通信装置，它也可以被用于其它目的，尤其是用于控制模块生成优选地是振动器类型的一个或多个机械元件的移位力。
有利地，可移动元件的双端口存储器可以被感测表面的RFID类型阅读器读和写访问。它形成感测表面的逻辑与可移动元件中携带的微控制器之间的通信装置。微控制器优选地被警报经由无线通信协议接收的每个读和写请求。接收到请求接收的指示，微控制器可以询问那个存储器，以确定这种请求是否指向其、访问类型(写或读访问)和访问请求所涉及的存储器地址。
此外，每个可移动元件在非易失性存储器中包含唯一标识符，该标识符以例如64位存储。根据特定的实施例，这个唯一标识符以利用RFID类型阅读器可访问的电子部件的UID(代表唯一标识符)的名字被知晓。这种标识符尤其可以符合诸如ISO 15693、ISO18000-3和ISO14443标准的标准。因此，RFID类型阅读器使得链接到感测表面的计算机系统有可能检测新可移动元件的到来并且通过它们的标识符以唯一的方式识别它们。
如下所述，与感测表面关联的逻辑可以确定并向每个检测到的定位模块分配延时值。延时值在这里代表定位模块应当在同步信号检测之后发射定位信号的时间段。分配给新检测到的定位模块的延时值可以是(之前分配给不再被检测到的定位模块的)空闲延时值。
为了这些目的，RFID类型阅读器可以在写请求中将所确定的延时值写在定位模块的双端口存储器。作为说明，与感测表面关联的计算机系统可以询问本地或远程数据库，以定位模块的标识符作为访问关键字。这种数据库有利地使得有可能获得可移动元件的功能特性的列表。因此，例如，这个数据库可以被用来确定包括所考虑的定位模块的可移动元件是否具有电机、致动器、显示设备、声音产生设备、传感器和/或开关。所获得的功能列表尤其可以被用来确定在计算机系统与可移动元件之间交换有可能的命令和数据的属性。
被用来存储定位模块标识符的双端口存储器和非易失性存储器优选地和远程供电模块集成在相同部件中。这种部件是可自由使用的。因此，例如，ST Micro Electronics公司制造出了参考号M24LR16E的提供双端口存储、无线接口和能量恢复功能的部件。
在可移动元件中，这种电路有利地通过I2C类型总线链接到微控制器。
此外，每个可移动元件包括一个或多个振荡电路以及至少一个开关，以允许定位信号的发射。开关有利地由微控制器控制，微控制器触发振荡或振荡的停止，从而允许对应定位模块的定位。在这里应当指出的是，两个振荡电路的使用使可移动元件能够被定位并且确定其朝向。如果仅仅要确定可移动元件的位置，则可以使用单个振荡电路。作为替代，可以使用多于两个振荡电路，尤其是改进可移动元件的位置和/或朝向的估计。
图5示出了可移动元件的电子电路500的特定例子。如所示出的，电路500包括通过集成被称为RFID部件(或芯片)的双端口存储器、微控制器510以及两个振荡电路515-1和515-2，统称为515，来提供RFID类型功能的标准部件505。电路500还包括适于电路505的特性的RFID类型的天线520。天线520通常是经由被称为AC0和AC1(AC代表天线线圈)的两条链路链接到电路505的线圈。
根据这种实施例，两个振荡电路被顺序操作，以使得能够确定可移动元件的位置和朝向。换句话说，在这里可移动元件包括两个定位模块，这些定位模块具有公共的部分(基本上包括RFID电路、RFID天线和微控制器)和不同的部分(基本上包括振荡电路)。
RFID电路505在这里通过I2C类型的总线连接到微控制器510，该总线包括用于被称为SCL(代表串行时钟)的时钟信号的串行链路和用于发送被称为SDA(代表串行数据)的数据的串行链路。微控制器510的供电端子，在这里表示为Vcc，就像振荡电路515-1和515-2的供电端子一样，连接到RFID电路的端子505，该端子输送电压，在这里表示为Vout。以常规方式，RFID电路505的输送电压的端子通过电容链接到表示为Vss的参考端子，从而使得电气峰值能够被吸收。
此外，微控制器的同步信号连接到RFID的状态端子，在这里表示为state，其中同步信号被用来控制振荡的触发和停止(使能够对可移动元件定位)。
由于RFID电路505链接到RFID天线520，因此它可以从RFID阅读器接收电能并且根据读和写请求与阅读器交换数据，尤其是用于更新其存储器。由于RFID电路505的输出Vout链接到微控制器510以及振荡电路515-1和515-2的供给端子Vcc，因此这些电路可以被供电并使用。
根据特定的例子，RFID电路505的状态端子state通过第一逻辑状态指示例如值1，表示RFID电路接收和处理读或写请求，或者更一般地说，执行预定任务。在相反的情况下，RFID电路505的状态端子state处于第二逻辑状态，例如值0。因此，由于微控制器510的同步端子连接到RFID电路505的状态端子state，因此振荡电路515-1和515-2之一可以根据RFID电路505的状态立即或者延迟地被微控制器510激活。换句话说，当RFID电路505的状态端子state处于第一逻辑状态时，振荡并且因此电磁发射被触发(在可以为零的预定延时之后)，并且当RFID电路505的状态端子state处于第二逻辑状态时被停止(也在可以为零的预定延时之后)。换句话说，RFID电路505具有控制振荡的触发或停止的作用(使得能够对可移动元件定位)。
在这里应当指出的是，振荡电路的激活可以例如根据预定的时间偏移量被顺序执行(其中一个振荡电路可以在同步信号之后第一预定延迟之后被激活并且另一个振荡电路可以同步信号之后第二预定延迟之后被激活)。
电路502至520的组及其连接构成定位和控制标记525。
此外，微控制器510经由用于接收控制和机械元件控制的电路530连接到用于生成移位力的模块535。如下所述，模块535通常包括2或4个机械元件，优选地是振动器类型。根据所述实施例，用于接收控制并用于机械元件控制的电路530包括接收PWM类型(PWM代表脉宽调制)的控制信号Vctrl和电力供给Vcc的H桥。如所说明的，用于接收控制并用于机械元件控制的电路530的输出是控制模块535的可变电力供给Vv(在这里每个机械元件由单独的可变电力供给，即，被其自己的H桥，控制)。因此，用于接收控制并用于机械元件控制的电路530使得有可能控制电机的旋转方向和速度。
模块535的机械元件包括例如电机和偏心安装在电机轴上(或者由电机致动的轴上)的重块，以便当电机旋转时使得在与旋转轴垂直的平面内生成力。电机的旋转方向可以优选地被控制。这种元件通常使得对于小于一克的电机能够生成1G的加速度。
有利地，弹性和/或可移动垂直挡块被放在重块的路径上，使得每次重块旋转都被挡块撞击。在重块碰撞到垂直挡块上时产生的瞬间力使得在特定方向生成移位力。
这些机械元件还可以基于压电技术，压电石英提供振动并且，通过关联，提供移位力。
根据另一实施例，使用与可移动元件的内表面齐平的两个轮子，其中内表面优选地是光滑的。这些单独受控的轮子有利地在构成可移动元件对角线的相同轴上对准并且离其中心处于相等的距离。因此有可能自旋可移动元件(通过在不同的方向控制轮子)并且使其沿着任一条路径。这些轮子当中每一个可以被电机控制，电机本身又被包括如上所述H桥的电路控制。可以使用多于两个轮子。
根据另一实施例，微控制器的同步由RFID电路的输出Vout实现。因此，当RFID阅读器向可移动元件提供能量时，来自RFID电路的输出Vout提供控制电压，该电压在微控制器的输入Sync处。这个控制电压代表第一逻辑状态。相反，当RFID阅读器不再向可移动元件供给能量时，输出Vout变成高阻抗时，由于拉低到接地的电阻器并且由于防止电流返回的二极管，微控制器的输入状态Sync变成0伏，代表第二逻辑状态。第一和第二逻辑状态使得微控制器能够同步。根据这种实施例，在RFID阅读器上运行的软件具有生成远程供电信号并且在期望同步可移动元件的微控制器时激活那个信号的作用。
根据另一实施例，微控制器的同步经由，例如在I2C总线上同步位的读取来执行，该同步位的状态改变使得同步被激活。这种同步位有利地具有预定的地址。
在RFID阅读器上运行的软件具有在RFID电路的存储器中生成同步位的状态改变的作用。
每个可移动元件在这里包括至少一个与电容器并行关联的螺线管，以构成至少一个具有发射定位信号的作用的振荡电路。这种振荡电路在这里是由嵌在可移动元件中的微控制器激励的。
根据特定的实施例，位于可移动元件中的微控制器通过其一个输出激励振荡电路，该输出被配置为以接近振荡电路的固有频率的频率生成脉宽调制周期信号。占空比(cyclic ratio)的控制导致调制由定位模块发射的功率。
最近的微控制器具有使得能够生成脉宽调制信号的电路。这种硬件功能的使用使得微控制器能够在信号生成过程中自由地执行软件代码的指令。因此，微控制器可以实现其它功能并且执行计算，而不干扰脉宽调制信号的定时。
在这里观察到，由定位模块的振荡电路发射的功率的调制使得有可能编码对应于要传送到链接到定位表面的计算机系统的数据的位流。已知对应于定位信号的低状态的振幅A1和对应于高状态的振幅A2，有可能使用NRZ类型调制(NRZ代表不返回到零)，这种调制使得感测表面能够从由于可能在接收功率中产生相对慢变化(包括尤其是可移动元件与感测表面之间距离的变化以及可移动元件的供给电压的变化)的所有原因造成的振幅变化中区分与数据传送关联的振幅变化。
虽然定位模块的激活可以利用诸如图5所示的RFID电路执行，但是还有其它解决办法。特别地，如上所述，定位模块的激活可以关联到在激活信号中接收的标识符与存储在定位模块中的或与其关联的标识符的比较。
图6，包括图6a和6b，示出了可移动元件的两个体系架构的例子，包括位置和控制标记以及振动器类型的机械元件。
更具体而言，图6a表示可移动元件110’，包括位置和控制标记525’以及标记为535’-1至535’-4的四个振动器类型的机械元件。
为了让可移动元件110’的重力中心接近其几何中心，机械元件535’-1至535’-4在这里关于其周界均匀地分布，位置和控制标记525’位于其几何中心附近。此外，机械元件535’-1至535’-4分别经由可变电力供给Vctrl1至Vctrl4链接到位置和控制标记525’。
每个机械元件可以在至少一个方向中生成移位力。
因此，例如，如图6a中所示，当接收到电流时，机械元件535’-1可以表现出向上的移位力。类似地，当接收到电流时，机械元件535’-2至535’-4可以分别向右、下和左生成移位力。
自然，根据机械元件的性质，所产生的移位力的方向可以不同。还有可能配置这些机械元件，以便让它们能够在两个或更多个方向生成移位力。
图6b表示可移动元件110”，包括位置和控制标记525”以及标记为535”-1和535”-2的仅两个振动器类型的机械元件。
在这种配置中，为了让可移动元件110”的重力中心接近其几何中心，机械元件535”-1和535”-2被放在其几何中心附近，就像位置和控制标记525”。再次，机械元件535”-1和535”-2经由可变电力供给Vctrl1和Vctrl2(未示出)链接到位置和控制标记525”。
每个机械元件可以在至少两个方向中生成移位力。
因此，例如，如图6b中所示，当接收到电流时，机械元件535”-1可以表现出向上或向下的移位力，而机械元件535”-2在接收到电流时可以向左或向右表现出移位力。由机械元件生成的移位力的方向变化可以例如通过电机的旋转方向的变化来获得。
自然，根据机械元件的性质，所产生的移位力的方向可以不同。还有可能配置这些机械元件，以便让它们能够在多于两个方向生成移位力。
如上所述，可移动元件的路径控制，即，其机械元件的伺服，有利地是由与所使用的感测表面关联的控制引航模块执行的，优选地实现为PID类型控制器。根据特定的实施例，控制被指向必须每秒移动几十次的可移动元件。
图7示出了在感测表面上由可移动元件沿着的路径的例子。
如所示出的，放在板105的位置P的可移动元件在这里可以沿着路径T，路径T是预定义的或者由采用感测表面和一个或多个可移动元件的应用动态计算。
优选地是规格化正交的方位标R1O,i,j与感测表面(例如，板105)关联，并且优选地也是规格化正交的方位标R2P,u,v与所考虑的可移动元件关联。在向量i和u之间形成的角度表示为α。
在这里考虑的可移动元件生成在方位标R1中生成具有坐标(x1,y1)并在方位标R2中具有坐标(x2,y2)的移位力F。
根据特定的实施例，感测表面实时地确定所考虑的可移动元件的位置P和朝向α(几乎等于常量)，例如每秒50次(20毫秒的循环时间)。位置P和这个旋转α在方位标R1中表示(这个方位标与感测表面关联)。
这些数据被发送到所使用的计算机系统，例如PC类型的便携式计算机、接入感测表面的通信端口的智能电话或平板电脑。
所使用的计算机系统处理接收到的信号，以便将它们与给定的路径进行比较并且生成发送到所考虑的可移动元件的控制，以便控制器机械元件(通常是振动器类型)。
为了这些目的，计算机系统运行软件模块，该软件模块比较在方位标R1中表示的移动对象必须沿着的路径T与也在方位标R1中表示的位置P和朝向α。因此计算移动对象的当前位置与路径T的期望位置之间的误差。
标准伺服算法的使用使计算机系统的软件模块能够计算被发送到所考虑的可移动元件并且使得能够生成移位力F的控制。
由于被用来在可移动元件中生成移位力的机械元件刚性链接到其，因此，在链接到感测表面(x1,y1)的方位标R1中计算之后，移位力F的坐标根据以下关系利用朝向α在链接到可移动元件(x2,y2)的方位标R2中表示：
x2＝x1.cos(α)+y1.sin(α)
y2＝y1.cos(α)-x1.sin(α)
图8用图示出了由链接到感测表面的计算机系统的软件模块实现的用于控制可移动元件的移位力的某些步骤。
在这里第一步(步骤800)在于获得所考虑的可移动元件在链接到感测表面的方位标(R1)中的当前位置Pt、前一位置Pt-1和朝向α。位置Pt在这里是通过可移动元件的激活来获得的，其中可移动元件如上所述发射电磁场。它有利地被存储以便随后被用作前一位置。
在下一步(步骤805)中，计算由当前时间与前一时间之间的位置和位置变化表示的期望路径(预定路径或动态确定的路径)与实际路径之间的差异。然后，这种路径差异被用来根据朝向α计算(步骤810)在链接到可移动元件的方位标(R2)内的移位以及因此移位力，这被用来利用PID类型的控制器计算(步骤815)用于可移动元件的机械元件(例如，振动器)的控制。
然后，计算出的控制被发送到可移动元件，以便应用到机械元件(步骤820)。
如利用虚线表示的，步骤800至820根据需要被重复许多次。
在这里观察到，虽然参考图8所述的步骤在这里是在链接到感测表面的计算机系统的软件模块中实现的，但是它们作为替代可以至少部分地在可移动元件中实现。
图9，包括图9a至9c，表示能够被集成到可移动元件中并且包括电机、被电机驱动的偏心重块以及弹性和/或可移动垂直挡块的振动器类型的机械元件。
如所示出的，机械元件900包括电机905，其旋转速度并且，优选地，旋转方向可以被控制。重块910偏心安装在电机的轴915上。作为替代，重块910可以偏心安装在被电机的轴驱动的轴上。机械元件900还包括垂直挡块920，其一端可移动紧固到机械元件并且另一端可以在重块910旋转时被重块910撞击。
作为替代，或者以补充的方式，垂直挡块920是弹性的。在这种情况下，它可以刚性紧固到机械元件900。
因此，弹性和/或可移动垂直挡块被放在重块的路径上，使得其在每次转动都被撞击。
图9a示出了在垂直挡块的两次撞击之间重块的位置，而图9b和9c分别示出了在撞击开始和结束时重块的位置。
在这里应当指出的是，当可移动元件相对于感测表面不移动并且关于可移动元件的移位是动态的时，感测表面与可移动元件之间接触的本质和状态形成静态摩擦力，直接影响对于产生和维护可移动元件的运动所必需的移位力。
因此，在重块撞击到垂直挡块时产生的瞬时力和由重块在由可移动元件剩余部分构成的系统上产生的瞬时力向量(在重块撞击到垂直挡块上的时刻之外)应当根据感测表面与可移动元件之间的摩擦力(静态，然后动态)来确定。
为了产生运动，在重块撞击到垂直挡块上的时刻之外由重块在可移动元件上产生的瞬时力向量，沿着与接触表面平行的轴，应当保持小于可移动元件在感测表面上的摩擦力，而在重块撞击到垂直挡块上时产生的瞬时力应当超过这个与可移动元件运动相反的摩擦力。
在这里扭矩，优选地基本上是恒定的，由电机施加到其轴上并且以基本上恒定的加速度驱动重块。由于可移动元件与感测表面之间的静态摩擦力，可移动元件在重块旋转的大部分时间内(相对于感测表面)不移动。
就在重块与弹性和/或可移动垂直挡块撞击之前，可移动元件在重块中存储了一定量的动量(如图9中由箭头所指示的)，但是可移动元件不移位。
由于可移动元件的动量守恒，当重块与弹性和/或可移动垂直挡块撞击时，可移动元件具有向左移动的趋势，从而导致重块被挡块急剧减慢。如果起作用的参数，尤其是电机的旋转速度、重块的质量和垂直挡块对重块撞击的阻力，被调整，以便让由于重块在垂直挡块上撞击所生成的力大于静态摩擦力，则可移动元件向左移动。
通过逆转重块的旋转方向，可移动元件向右移动。
通过在可移动元件中集成多个优选地具有彼此水平和垂直旋转轴的振动器类型的机械元件，诸如参考图9所描述的，通过调制相对速度并控制电机的旋转方向，可移动元件可以被指向任何方向。
作为替代，或者以补充的方式，电机的旋转可以被控制，使得，经小于电机回转时间的时间，其轴的正或负加速度产生非零的动量量并且因此产生移位力。
在这里观察到，如果诸如参考图9所述的机械元件的机械元件可以被用来移动可移动元件，则它们也可以被用来产生特定效果，例如跳动。为了这些目的，尤其有可能使用弹性和/或可移动的水平挡块。弹性和/或可移动倾斜挡块的实现使得有可能结合可移动元件的移位与诸如跳动的移位的特定效果。
虽然被集成到可移动元件中的振动器类型的机械元件使得能够对可移动元件移位，但是它们也可以被用来在玩家尝试将可移动元件持在手中时生成加速度和/或振动。
由于当可移动元件在感测表面附近时其位置和朝向是被实时知晓的，因此有可能不仅触发振动效果而且在期望的方向生成加速度(并且因此生成力)，即，基于链接到感测表面的方位标在特定方向指向的触觉力。
应当指出的是，如今操纵杆或控制杆类型的设备一般配备振动器但是这些不是定向的。所产生的效果是模拟例如在碎石上的车辆向前移动或者触摸网球的动作的简单振动。
作为例子，在这里假设可移动元件被用来指导2D或3D视频游戏中的人物。如果人物被某个方向中的射击触及，则有可能让玩家感到射击来的方向。
为了这些目的，优选地是规格化正交的第一方位标R1O,i,j与感测表面(例如，板105)关联，并且优选地也是规格化正交的第二方位标R2P,u,v与所考虑的可移动元件关联。在向量与之间形成的角度表示为α。角度α的值是实时获得的，通常利用以上所述的获得可移动元件的位置和朝向的算法。
在这里假设要在所考虑的可移动元件中生成的力F在方位标R1中具有坐标(x1,y1)并在方位标R2中具有坐标(x2,y2)。因此，力F在方位标R2中的坐标可以按以下形式表示：
x2＝x1.cos(α)+y1.sin(α)
y2＝y1.cos(α)-x1.sin(α)
因此，基于力F在链接到感测表面的方位标中的、由联系感测表面实现的应用确定的坐标，有可能实现其在可移动元件的方位标中坐标的实时计算。当后者坐标被计算时，适于相应地控制可移动元件的振动器类型机械元件(通常包括两个或四个振动器，诸如参考图9所描述的那些)。要在可移动元件中生成的力基于可移动元件的位置被伺服。为了这些目的，这是根据可移动元件的位置被实时计算的。
自然，为了满足具体需求，本发明领域的技术人员将能够对前面的描述进行修改。特别地，虽然为了说明，本发明可以特别地参考RFID协议来描述，但是本发明不限于其实现。

Claims (11)

1.一种用于生成并伺服可移动元件的移位力的设备，所述可移动元件的位置和朝向被实时确定，所述设备的特征在于包括以下装置：
用于生成至少一个移位力的装置，所述用于生成至少一个移位力的装置能够被控制以生成沿多个不同方向的力；
接收装置，用于接收射频信号；
用于发射电磁信号的发射装置，所述电磁信号是响应于激活信号而被发射的并使得能够实时定位包括所述设备的可移动元件；
控制装置，连接到所述接收装置并连接到所述用于发射电磁信号的发射装置，所述控制装置被配置为用于：
响应于接收到的射频信号的控制信息而控制所述用于生成至少一个移位力的装置，和
响应于接收到的射频信号的同步信息而生成激活信号，
其中所述用于生成至少一个移位力的装置包括振动器类型的机械元件，所述机械元件包括至少一个电机和被所述至少一个电机直接或间接驱动的至少一个偏心重块，
还包括至少一个弹性和/或可移动挡块，所述至少一个挡块被安装以使得所述至少一个挡块在所述至少一个重块的每次旋转时被所述至少一个重块撞击。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述至少一个电机具有与所述设备的移位平面基本上垂直的旋转轴。
3.如权利要求1或2所述的设备，包括两个或四个振动器类型的机械元件。
4.如权利要求1或2所述的设备，其中用于接收射频信号的所述接收装置包括双端口存储器，所述双端口存储器被配置为能够通过由射频信号和所述控制装置读和/或写而被访问。
5.如权利要求1或2所述的设备，其中用于接收射频信号的所述接收装置包括用于从接收到的射频信号识别同步信息和/或控制信息的识别装置以及用于将识别出的同步信息和/或识别出的控制信息发送到所述控制装置的发送装置。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述控制装置包括用于访问存储在所述双端口存储器中的值的装置，同步和/或控制信息是根据存储在所述双端口存储器中的值来识别的。
7.如权利要求1或2所述的设备，其中用于接收射频信号的所述接收装置符合RFID类型标准。
8.一种用于伺服可移动元件的移位力的系统，所述可移动元件的位置和朝向被实时确定，所述系统的特征在于包括以下装置：
至少一个可移动元件，包括如权利要求1至7中任何一项所述用于生成和伺服可移动元件的移位力的设备；和
感测表面，包括：
位置检测引航装置，用于顺序激活可移动元件的电磁发射；
用于定位电磁信号的装置；及
控制引航装置，用于发射控制信息，以使得能够控制所述用于生成所述至少一个可移动元件的所述设备的至少一个移位力的装置。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述至少一个可移动元件的所述设备的所述至少一个移位力是响应于由所述定位装置确定的所述至少一个可移动元件的位置信息而确定的。
10.如权利要求8所述的系统，其中所述控制引航装置包括用于计算所述至少一个可移动元件的实际路径与所述至少一个可移动元件的期望路径之间的误差的装置。
11.如权利要求8所述的系统，其中所述控制引航装置包括PID类型调节器。
CN201480028815.9A 2013-04-08 2014-04-04 用于生成和伺服被实时定位的可移动元件的移位力的设备和系统 Active CN105246566B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1353137A FR3004267B1 (fr) 2013-04-08 2013-04-08 Dispositif et systeme pour generer et asservir une force de deplacement d'un element mobile localise en temps reel
FR1353137 2013-04-08
PCT/FR2014/050820 WO2014167229A1 (fr) 2013-04-08 2014-04-04 Dispositif et système pour générer et asservir une force de déplacement d'un élément mobile localisé en temps réel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105246566A CN105246566A (zh) 2016-01-13
CN105246566B true CN105246566B (zh) 2019-10-11

Family

ID=48856812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480028815.9A Active CN105246566B (zh) 2013-04-08 2014-04-04 用于生成和伺服被实时定位的可移动元件的移位力的设备和系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10213684B2 (zh)
EP (1) EP2983802B1 (zh)
JP (1) JP6377719B2 (zh)
CN (1) CN105246566B (zh)
FR (1) FR3004267B1 (zh)
WO (1) WO2014167229A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9614475B2 (en) * 2014-11-14 2017-04-04 Regal Beloit America, Inc. External antenna for communicating with a motor and method of using same
US10187002B2 (en) * 2014-11-14 2019-01-22 Regal Beloit America, Inc. Antenna for communicating with a motor
DE102016120638B4 (de) * 2016-10-28 2018-10-18 Preh Gmbh Eingabegerät mit Betätigungsteil und magnetischem Messfeld zur Ermittlung eines Positionsparameters des Betätigungsteils
FR3077504A1 (fr) * 2018-02-02 2019-08-09 Wizama Systeme et un procede de jeu de societe interactif
FR3078424B1 (fr) * 2018-02-27 2021-04-09 St Microelectronics Grenoble 2 Generation d'un signal pwm
IT202100020747A1 (it) * 2021-08-02 2023-02-02 Sprama Game Labs S R L Dispositivo hardware per gioco, kit per gioco da tavolo e relativo metodo di controllo

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004037366A1 (es) * 2002-10-22 2004-05-06 Winkler International, Sa Sistema y metodo de control para vehiculos electricos de juguete
WO2004076131A1 (en) * 2003-02-26 2004-09-10 Silverbrook Research Pty Ltd A marking robot
WO2005060065A3 (en) * 2003-12-10 2005-09-15 Mitch Randall Systems and methods for providing electric power to mobile and arbitrarily positioned devices
WO2011038274A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Innovation First, Inc. Vehicle, in particular, a toy robot with vibrating motor and elastic nose
WO2012028827A1 (fr) * 2010-09-03 2012-03-08 Epawn Procède et dispositifs pour interfacer en temps réel une pluralité d'éléments mobiles avec un system informatique

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68901599D1 (de) * 1989-10-25 1992-06-25 Saitek Ltd Elektronisches spielgeraet.
CA2196048A1 (en) * 1994-07-28 1996-02-08 Pinhas Gilboa Computerized game board
JPH09741A (ja) * 1995-06-15 1997-01-07 Tokai Tsushin Kogyo Kk ゲーム操作スイッチ
WO2003088204A1 (en) * 2002-04-12 2003-10-23 Obermeyer Henry K Multi-axis joystick and transducer means therefore
FR2848871B1 (fr) * 2002-12-18 2009-09-18 Sylvius Element pour jeu, tel qu'un pion, et systeme de jeu associe
JP4344259B2 (ja) * 2004-02-26 2009-10-14 晃生 山本 ゲーム機
JP5290577B2 (ja) * 2004-09-21 2013-09-18 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ボードゲームを行うためのゲームボード、ポーン、シール及びシステム
JP2006122439A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Tomy Co Ltd Ｒｆｉｄシステム及び玩具
FR2878758B1 (fr) * 2004-12-06 2007-08-24 Sylvius Sarl Ensemble de jeu electronique avec objets physiques identifiables ou localisables par le jeu
GB0512503D0 (en) * 2005-06-18 2005-07-27 Jkid Ltd A portable device
US9459632B2 (en) * 2005-06-27 2016-10-04 Coactive Drive Corporation Synchronized array of vibration actuators in a network topology
US8981682B2 (en) * 2005-06-27 2015-03-17 Coactive Drive Corporation Asymmetric and general vibration waveforms from multiple synchronized vibration actuators
US20140163664A1 (en) * 2006-11-21 2014-06-12 David S. Goldsmith Integrated system for the ballistic and nonballistic infixion and retrieval of implants with or without drug targeting
WO2008120200A2 (en) * 2007-03-29 2008-10-09 N-Trig Ltd. System and method for multiple object detection on a digitizer system
JP4999660B2 (ja) * 2007-11-27 2012-08-15 有限会社擬人機工藝 振動移動装置
US8905813B2 (en) * 2009-09-25 2014-12-09 Innovation First, Inc. Vibration powered toy
JP5475629B2 (ja) * 2010-01-12 2014-04-16 本田技研工業株式会社 軌道計画方法、軌道計画システム及びロボット
US9178369B2 (en) * 2011-01-18 2015-11-03 Mojo Mobility, Inc. Systems and methods for providing positioning freedom, and support of different voltages, protocols, and power levels in a wireless power system
US10333047B2 (en) * 2011-03-30 2019-06-25 Ambatrue, Inc. Electrical, mechanical, computing/ and/or other devices formed of extremely low resistance materials
US8894465B2 (en) * 2011-04-28 2014-11-25 Kids Ii, Inc. Eccentric motion toy
US20140107390A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Elekta Ab (Publ) Implementation and experimental results of real-time 4d tumor tracking using multi-leaf collimator (mlc), and/or mlc-carriage (mlc-bank), and/or treatment table (couch)
US9322653B2 (en) * 2013-01-16 2016-04-26 Disney Enterprises, Inc. Video-based motion capture and adaptation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004037366A1 (es) * 2002-10-22 2004-05-06 Winkler International, Sa Sistema y metodo de control para vehiculos electricos de juguete
WO2004076131A1 (en) * 2003-02-26 2004-09-10 Silverbrook Research Pty Ltd A marking robot
WO2005060065A3 (en) * 2003-12-10 2005-09-15 Mitch Randall Systems and methods for providing electric power to mobile and arbitrarily positioned devices
WO2011038274A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Innovation First, Inc. Vehicle, in particular, a toy robot with vibrating motor and elastic nose
WO2012028827A1 (fr) * 2010-09-03 2012-03-08 Epawn Procède et dispositifs pour interfacer en temps réel une pluralité d'éléments mobiles avec un system informatique

Also Published As

Publication number Publication date
FR3004267A1 (fr) 2014-10-10
WO2014167229A1 (fr) 2014-10-16
CN105246566A (zh) 2016-01-13
JP6377719B2 (ja) 2018-08-22
US20160038832A1 (en) 2016-02-11
EP2983802A1 (fr) 2016-02-17
JP2016524200A (ja) 2016-08-12
US10213684B2 (en) 2019-02-26
FR3004267B1 (fr) 2015-04-17
EP2983802B1 (fr) 2020-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105246566B (zh) 用于生成和伺服被实时定位的可移动元件的移位力的设备和系统
CN104364802B (zh) 辅助对自供电移动元件的实时定位的设备
US9746982B2 (en) Determination of the interaction surface of a mobile device with a host device
JP5824048B2 (ja) 複数の移動要素をコンピュータシステムとリアルタイムでインターフェイスさせる方法及びシステム
US8325138B2 (en) Wireless hand-held electronic device for manipulating an object on a display
US10678421B2 (en) Control of a host station through movement of a moving device
US11583784B2 (en) Play system and method for detecting toys
US20180071626A1 (en) Tag reader and system comprising a tag reader
CN104914987A (zh) 用于触觉启用的投影用户界面的系统和方法
EP3740842A1 (en) Interactive systems and methods
US10088925B2 (en) Control of a remote device by a host device for mobile devices
CN110837295A (zh) 一种手持控制设备及其追踪定位的方法、设备与系统
CN210006135U (zh) 无人零售设备
AU5441899A (en) Method and system for measuring the distance from a piezoelectric element
US20240096030A1 (en) Interactive augmented reality trophy system
Singh HIGH-DEFINITION WIRELESS PERSONAL AREA TRACKING USING AC MAGNETIC FIELD
CN110448901A (zh) 游戏中虚拟对象的移动控制方法及装置
Benatan et al. Multimedia Mobile Motion

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: France

Applicant after: Paris star wind

Address before: France

Applicant before: EPAWN

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant