CN106796455B - 提供对力觉感的改进控制的力觉接口 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种力觉接口，该力觉接口包括：按钮(1)，沿第一方向或沿第二方向运动；交互元件(12)，用于与磁流变流体交互，该流体的黏度根据磁场而改变；制动器，包括磁流变流体和用于按指令生成磁场的生成系统(6)；传感器(14)，用于检测按钮(1)的当前位置；用于确定按钮(1)的速度的装置，以及控制单元(UC)，配置为向用于生成磁场的所述系统发送命令，所述命令是根据按钮(1)的当前位置和按钮(1)的当前的驱动速度生成的。

Description

提供对力觉感的改进控制的力觉接口
技术领域
本发明涉及一种提供对力觉感的改进控制的力觉接口。
背景技术
力觉接口能够采用由用户操作的旋转按钮的形式，在这种情况下，该接口根据驱动按钮的角位置和用户所施加的运动来向用户反向施加一阻扭矩，由此使得能够限定用户在转动按钮时将感知到的力觉模型(motifs haptiques)。
阻力矩能够经由磁流变流体传送到按钮，通过施加磁场对磁流变流体的表观黏度进行修改以限定预定义的力觉模型。
一些力觉模型包括在相对受限的角区域内的许多阻力矩变量。在这种情况下，当按钮的驱动速度增加时，可以观察到用户所感知的力觉感减少。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种对力觉感的改进控制的力觉接口。
上述目的通过力觉接口来实现，该力觉接口包括用于与用户交互的元件、用于与流体交互的元件、用于生成可变刺激的装置、用于测量用于与用户交互的元件的当前位置的传感器以及用于根据所述用于与用户交互的元件的当前位置和所述用于与用户交互的元件的驱动速度对施加到流体的可变刺激进行调节的装置，流体的黏度根据控制刺激而改变，该两个交互元件至少以旋转方式或至少以平移方式进行固定。
借助于本发明，通过应用取决于用于与用户交互的元件的驱动速度的力觉模型，能够根据用于与用户交互的元件的驱动速度来调节(例如增强)力觉感。这种调节可以涉及对模型的振幅或形状的修改。因此，考虑到在选择力觉模型值时的驱动速度，改进了对力觉感的控制。例如，当驱动速度较高时防止力觉感的减弱。
特别有利地，使用了低速模型和高速模型，并且针对所测量的位置，在速度为零或较低时模型的值和速度较高时模型的值之间执行插值法。
在一个实施例中，使用了低速模型和高速模型并且设定了阈值，低于该阈值则认为交互元件的驱动速度较低，且超过该阈值则认为用于与用户交互的元件的驱动速度较高，并且根据驱动速度是高还是低来应用模型中的一种或另一种。
换言之，对于每个当前位置，可以设想施加至少两个刺激值，该刺激值的强度可选地是不同的以尽量考虑到用于与用户交互的元件的驱动速度，然而，在根据现有技术的力觉接口中，不管驱动速度如何，针对每个当前位置施加单个刺激值。有利地，根据预先确定的将速度作为输入参数的计算定律或算法来针对每个驱动速度值确定刺激值。
根据附加特征，可以设想使用用于在施加到用于与用户交互的元件上的运动被用户和位置测量传感器感知之前确定用户的意向动作的设备，以确定用户意图施加到用于与用户交互的元件上的运动的方向，这使得能够进一步改进力觉再现。
因此，本发明的主题是一种力觉接口，包括：
-用于与用户交互的元件，适于沿第一方向和第二方向运动，
-用于与流体交互的元件，该流体的黏度根据外部刺激而改变，该用于与流体交互的元件和用于与用户交互的元件至少以平移方式或至少以旋转方式固定在一起，
-制动器，包括流体以及生成系统，该流体的黏度根据外部刺激而改变，，该生成系统用于在流体中按指令生成所述刺激，该用于与流体交互的元件设置在流体中，
-用于确定用于与用户交互的元件的当前位置的装置，
-用于确定用于与用户交互的元件的速度的装置，
-控制单元，适于向用于生成所述刺激的所述生成系统发送命令，该控制单元包括用于根据用于与用户交互的元件的当前位置和用于与用户交互的元件的当前的驱动速度生成所述命令的装置。
特别有利地，该力觉接口能够包括用于确定用户在用于与用户交互的元件上的意向动作的装置。
例如，用于确定用户在用于与用户交互的元件上的意向动作的装置包括：
-用于检测由用户施加在用于与用户交互的元件上的扭矩的装置，在用于与用户交互的元件可旋转的情况下，为了确定扭矩的方向以及该扭矩是否大于给定方向上的给定值，至少在检测到用于与用户交互的元件的速度为零或较低时，控制单元基于所获得的有关扭矩的信息来控制用于生成所述刺激的系统，或者
-用于检测由用户施加在所述与用户交互的元件上的荷载的装置，在用于与用户交互的元件可平移的情况下，为了确定力的方向以及该力是否大于给定方向上的给定值，至少在检测到用于与用户交互的元件的速度为零或较低时，控制单元基于所获得的有关力的信息来控制用于生成所述刺激的系统。
用于检测由用户施加到用于与所述用户交互的元件上的扭矩或力的装置可以包括优选地以预应变方式安装的至少一个荷载传感器，或者由施加到力觉接口的元件之一上的扭矩或力引起的应变的至少一个传感器。
该力觉接口能够包括防护体，该防护体被设置成在由用户施加到用于与所述用户交互的元件上的扭矩或力的作用下应变，用于检测扭矩或力的装置与所述防护体相接触。优选地，防护体由使防护体的应变不被用户感知的材料制成。
在实施例的一个示例中，控制单元能够至少包括：
-第一数据库，当驱动速度的范数小于或等于第一给定值且不为零、并且用于与用户交互的元件沿第一方向运动时，该第一数据库包含第一力觉模型的值，
-第二数据库，当驱动速度的范数至少等于第二给定值、并且用于与用户交互的元件沿第一方向运动时，该第二数据库包含第二力觉模型的值，
-第三数据库，当驱动速度的范数小于或等于第三给定值且不为零、并且用于与用户交互的元件沿第二方向运动时，该第三数据库包含第三力觉模型的值，
-第四数据库，当驱动速度的范数至少等于第四给定值、并且用于与用户交互的元件沿第一方向运动时，该第四数据库包含第四力觉模型的值，以及
适于生成命令的装置，该生成命令的装置根据用于与用户交互的元件的驱动方向，使用第一和/或第二数据库或者第三和/或第四数据库以基于生成的命令来确定新的力觉模型的值。
在实施例的又一示例中，控制单元能够至少包括：
-第一数据库，当驱动速度的范数小于等于第一给定值并且用于与用户交互的元件沿第一方向运动时，该第一数据库包含第一力觉模型的值，
-第二数据库，当驱动速度的范数至少等于第二给定值并且用于与用户交互的元件沿第一方向运动时，该第二数据库包含第二力觉模型的值，
-第三数据库，当驱动速度的范数小于或等于第三给定值并且用于与用户交互的元件沿第二方向运动时，该第三数据库包含第三力觉模型的值，
-第四数据库，当驱动速度的范数至少等于第四给定值并且用于与用户交互的元件沿第一方向运动时，该第四数据库包含第四力觉模型的值，以及
适于生成命令的装置，该生成命令的装置根据用于与用户交互的元件的驱动方向，使用第一和/或第二数据库或者第三和/或第四数据库以基于生成的命令来确定新的力觉模型的值。
有利地，该生成命令的装置在第一数据库的值和第二数据库的值之间或者在第三数据库的值和第四数据库的值之间应用插值法，例如线性插值法。
例如，可以将第二给定速度定义为第一驱动方向上的最大驱动速度，并且将第四给定速度定义为第二驱动方向上的最大驱动速度。
在一个有利的实施例中，流体是磁流变流体，刺激是磁场并且所生成的命令是电流强度。
用于确定驱动速度的装置能够例如计算由用于确定当前位置的装置提供的信息的导数。
在实施例的一个示例中，用于与用户交互的元件可旋转并且固定到纵轴线的旋转轴上，用于与流体交互的元件以旋转方式固定到旋转轴上，用于测量角位置的装置是角位置传感器。
在实施例的另一示例中，用于与用户交互的元件是可平移的。
本发明的另一主题是一种用于控制根据本发明的力觉接口的方法，该方法包括以下步骤：
a)确定用于与用户交互的元件的当前位置，
b)确定用于与用户交互的元件的速度，
c)确定驱动方向，
d)针对所确定的驱动方向，确定用于所确定的驱动速度的力觉模型的值，
e)给用于生成所述刺激的生成系统生成命令。
在步骤d)中，力觉模型的值可以基于驱动速度小于第一给定值并且不等于零时力觉模型的第一值和驱动速度至少等于第二给定值时力觉模型的第二值来确定。
例如，步骤d)是用于通过阈值函数来计算用于所确定的驱动速度的力觉模型的所述值的步骤，用于所确定的驱动速度的力觉模型的值是驱动速度小于第一给定值时力觉模型的第一值、或者驱动速度至少等于第二给定值时力觉模型的第二值。
有利地，该方法可以包括在步骤d)之前的用于确定用户在用于与用户交互的元件上的意向动作的步骤。在步骤d)期间，力觉模型的值可以基于驱动速度小于或等于第一给定值、可选地等于零时力觉模型的第一值和驱动速度至少等于第二给定值时力觉模型的第二值来确定
步骤d)可以是通过插值法(例如线性插值法)来计算用于所确定的驱动速度的力觉模型的所述值的步骤。
附图说明
基于以下描述和附图将更清楚地理解本发明，在附图中，
-图1A为能够在本发明中使用的旋转力觉接口的实施例的示例的剖视图，
-图1B为根据本发明的旋转接口的示意图，
-图2为根据针对沿给定方向且针对给定速度的模型的用于与用户交互的元件的角位置通过磁流变制动器施加的制动荷载的变量的图形表示，
-图3为根据用于与用户交互的元件的驱动速度通过磁流变制动器施加的制动水平的图形表示，
-图4和图5示出了根据本发明的力觉接口的控制算法的示例，
-图6为图1中的接口沿平面A-A的横截面图，
-图7为图6的接口中所使用的防护体的实施例的一个示例的立体图，
-图8为可以在图6的接口中所使用的防护体的实施例的另一示例的立体图，
-图9为力觉接口的又一示例的侧视图，
-图10A至图10C为图9中的接口使用的防护体的不同视图，
-图11为能够在本发明中使用的线性力觉接口的示例的分解图，
-图12示出了根据本发明的力觉接口的控制算法的示例，
-图13和图14分别示出了在考虑到用户的意向动作的情况下图4和图5中的算法的替代性实施例。
具体实施方式
在下文的说明中，将详细地对有旋转按钮的力觉接口的示例进行描述，但是可以理解的是，本发明还可应用于游标类型线性运动的力觉接口。此外，所描述的接口使用了磁流变流体，即磁流变流体的表观黏度根据所施加的磁场而改变，但是电流变流体(即流体的表观黏度取决于所施加的电场)的使用也在本发明的范围内。
在图1A中，可以看到根据本发明的旋转力觉接口I1的实施例的一个示例的纵截面图。
力觉接口I1包括元件1以及抵抗轴2的旋转的阻性荷载生成设备4或磁流变制动器，元件1意在由用户操作并且在下文中被称为“按钮”，该按钮旋转固定到可绕轴线X旋转的轴2上。
制动器4包括流体和用于生成磁场的系统6，流体的特性可以通过磁场来修改，该系统6被容置在壳体8中。流体例如是磁流变流体。该包括壳体、流体和用于生成磁场的系统的总成形成磁流变制动器。
壳体8限定了包含磁流变流体的密封室9。该室的全部或部分受到系统6所生成的磁场的影响。壳体8包括侧壁8.1、底端8.2和顶端8.3。
轴2穿过顶端8.3、穿过室9并且穿过底端8.2。轴2的与支撑按钮1的端部相反的端部2.1容置在壳体8的底端并且借助于安装在底端8.2的支承件11来引导旋转。密封件13(例如O形环)确保轴和底端及顶端之间的密封性。
壳体8限定了封闭磁流变流体的密封室。
制动器4还包括元件12，该元件12被旋转固定到轴2上并且容置在密封室10中。该元件适于与磁流变流体交互，元件12的旋转或多或少根据磁流变流体的表观黏度受磁流变流体制动。
在所示示例中，元件12包括两个具有固定到端12.3处的圆形横截面的同心侧壁12.1、12.2，端12.3与轴旋转固定。
可替换地，元件12可以仅包括一个侧壁或者超过两个同心侧壁。还可替换地，元件12可以由圆盘形成。此外，交互元件可以包括槽和/或突出或中空部分，以增加对运动的阻碍。
在所示示例中，壳体8的底端8.2所具有的形状使得密封室9的内部容积具有与交互元件12的内部容积的形状对应的形状，这使得能够减小所需的流体的量。在所示示例中，具有固定到壳体上的圆形横截面的圆筒元件13被插在两个侧壁12.1、12.2之间，这有助于磁流变流体在侧壁12.1、12.2被旋转时的剪切效应。
元件12的侧壁12.1、12.2可以由磁性材料或非磁性材料制成。
在所示示例中，用于生成可变磁场的系统6包括线圈和电流源(未示出)，线圈安装在壳体上并设置在交互元件12内侧，电流源由控制单元根据对按钮的操作和预记录的模型来进行控制。
该接口还包括位置传感器14，在所示示例中，该位置传感器14位于壳体外侧并且部分地固定到轴2上。位置传感器14可以测量按钮的当前位置，该当前位置在该示例中由当前角位置来表示。位置传感器14可以例如包括增量式光学编码器。
该力觉接口还包括框架16，框架16中设置有壳体8。框架16包括第一和第二端法兰18、20以及固定到两个法兰18、20上的侧壁22，第一法兰18被旋转轴穿过。位置传感器14安装在框架的第一法兰上。
制动器意图施加抵抗用于与用户交互的元件的运动的阻性荷载。该阻性荷载根据待重现的力觉再现、基于预定义的力觉接口来确定，这些模型被记录在数据库中。
模型通过待施加的制动荷载来限定，该制动荷载取决于以下数据：
-按钮当前的角位置，
-按钮当前的旋转方向，
-按钮的旋转速度。
因此，力觉模型是待施加到按钮上的一组制动荷载值，即一组定义模型的值，力觉模型的每个值与按钮的给定的角位置及按钮的旋转方向相关联。该制动荷载值与表观黏度值对应，表观黏度值与磁场值对应，磁场值与向生成磁场的系统(例如线圈)供电的电流强度对应。
很显然，相同的模型值能够针对不同的角位置、或者在线性接口的情况下的多个不同的线性位置进行分配。
在图2中，示出了任何力觉模型的图形表示。图中示出了由制动器根据角位置(以θ度表示)施加的制动荷载CF。每个角度值具有对应的制动荷载值。
力觉接口包括控制单元UC，该控制单元UC配置成给用于生成磁场的所述系统生成命令以使所述系统应用待重现的模型的值。在图1B中，示出了接口I1的示意图。
根据本发明，除了运动方向之外，控制单元UC还考虑了按钮的驱动速度的值，以给用于生成磁场的系统生成命令。
为此，限定了四种模型：
-针对按钮的被认为是正向的驱动方向以及低转速来限定的模型MPL；
-针对按钮的正驱动方向以及高转速来限定的模型MPR；
-针对按钮的被认为是负向的驱动方向以及低转速来限定的模型MNL；
-针对按钮的负驱动方向以及高转速来限定的模型MNR。
低速度是值小于或等于给定阈值但不为零的速度。
高速度被认为是按钮能够被驱动的最大速度。沿正向的高速度可以等于或不同于沿负向的高速度。
基于位置传感器所提供的信息来有利地对驱动速度进行近似，这使得能够提供紧凑的系统。然而，也可以使用与位置传感器不同的任何其它设备来确定转速。
在图4中，示出了用于选择待考虑的模型值的选项的第一算法。
在第一步骤100期间，基于当前的位置传感器所提供的信息来确定按钮的位置、驱动速度(速度变量)和驱动方向(方向变量)。方向变量能够取值+1(认为运动方向为正)、值-1(认为运动方向为负)或者值0(当速度为零时)。
如果方向变量等于+1，则：
-将在低速正模型数据库BPL中运行对模型值VPL的搜索(步骤102)，以及
-将在高速正模型数据库BPR中运行对模型值VPR的搜索(步骤104)。
步骤102和步骤104可以同时进行或按顺序进行。
否则，如果方向变量等于-1或0，则：
-将在低速负模型数据库BNL中运行对模型值VNL的搜索(步骤106)，以及
-将在高速负模型数据库BNR中运行对模型值VNR的搜索(步骤108)。
在第一算法流程的最后，获得两个模型值VPL和VPR、或者VNL和VNR。
在图5中，示出了适于确定制动荷载或电流强度的第二算法的有利示例，电流强度被认为是成比例地施加到用于生成磁场的系统上。
在第一步骤200期间，检查方向变量是否等于0，如果方向变量等于0，则在该示例中，控制单元向制动器生成命令以不将任何荷载施加到按钮上，即不向流体施加磁场。该算法完成。可替换地，可以决定保留最后施加的磁场。这个步骤可以在步骤102之前发生。
如果方向变量不为0，即如果方向变量等于+1或-1，则在下一步骤202期间，计算系数ALPHA，其等于：(abs(VITESSE)–V_MIN)/(V_MAX–V-MIN)。
其中，abs(VITESSE)是速度(VITESSE)变量的绝对值，
其中，V_MAX是一组最大驱动速度的值，该值例如被设置为通常的最大转速，当用户使接口进行快速粗略的运动时，用户通常采用该最大转速驱动按钮。
其中，V_MIN是一组最小驱动速度的值，该值例如被设置为通常的最小转速，当用户使接口进行缓慢精确的运动时，用户通常采用该最小转速驱动按钮。
V_MAX与高速度对应，在高速度处建立模型MPR和MNR而不校正。
V_MIN与低速度对应，在低速度处建立模型MPL和MNL而不校正。
在步骤204期间，将系数ALPHA有利地限制在0和1之间以防止异常的计算结果，事实上可以例外地发现，按钮在速度大于最大驱动速度组时被驱动，即对值ALPHA的计算给出了大于1的结果，这是由于没有任何因素机械地限制驱动速度。类似地，可以例外地发现，按钮在速度小于最小速度组时被驱动，即对ALPHA值的计算给出了小于0的结果，这是由于能够给V_MIN选择不为0的值。
在下一步骤206期间，基于由第一算法选择的模型值，使用线性插值法来计算MOTIF_COURANT(当前模型)变量。
○如果驱动方向为正，则MOTIF_COURANT＝(1-ALPHA)×VPL+ALPHA×VPR，或者
○如果驱动方向为负，则MOTIF_COURANT＝(1-ALPHA)×VNL+ALPHA×VNR。
在步骤208期间，将MOTIF_COURANT变量施加到制动器上。
在图5中的算法中，基于线性插值法来计算MOTIF_COURANT。在图3中，示出了在沿正向驱动的情况下根据驱动速度对该模型的表示。
可以使用例如二次插值法的任何其他插值法。
还可以设想使用阈值函数，MOTIF_COURANT为小于或等于阈值的速度取一个值并且为大于阈值的速度取另一个值。
在图5中的算法中，在选择VPR>VPL(或对于其它驱动方向，VNR>VNL)的情况下，制动荷载随驱动速度的增大而增加。
另一方面，可以设想制动荷载减小而驱动速度增加或者MOTIF COURANT和速度之间的关系不是单调的。
上述算法完全适用于线性力觉接口，则位置传感器将确定纵向位置而不是角位置。
在一个特别有利的实施例中，可以设想使用用于确定用户的意向动作的系统来进一步改进接口的总体的力觉再现。
在施加到按钮的运动被用户和位置传感器感知到之前，用于确定用户的意向动作的系统在旋转接口的情况下检测由用户施加到按钮上的扭矩、或者在线性接口的情况下检测由用户施加到按钮上的力。
在图1A和图6所示的示例中，使用了上述系统，该系统包括防护体26，其中，将采用荷载传感器对由用户施加的扭矩引起的应变进行检测。图7中单独示出了防护体。防护体26通过纵向端26.1固定到框架16上并且通过另一纵向端26.2固定到磁流变制动器，即固定到示例中所述的壳体8上。荷载传感器在防护体的固定到壳体8上的纵向端26.2处与该防护体相接触。
在图1和图6所示的示例中，防护体26包括圆筒形状的主体，该主体具有圆形横截面、在纵向端26.2处通过底部28封闭。环形卡箍30在另一纵向端26.1处径向朝外延伸。
防护体的内径对应于壳体8的外径加上功能间隙。防护体的底部设置在壳体和框架16的第二法兰20之间。
防护体借助于至少一个通过法兰18和卡箍30的螺丝32固定到框架上。在所示示例中，螺丝32还用来将法兰18连接到侧壁28。
防护体的底部28通过至少一个螺丝34固定到壳体8。
防护体26还包括从该防护体的纵向端26.2在与壳体接触的相反侧突起的元件36。元件36容置在形成于框架的法兰20中的腔38内。
在所示示例中，突起元件36具有以纵轴为中心的角形部分的形状。角形部分36由两个面36.1、36.2限定。腔38具有与角形部分36的形状对应的形状并且由两个面38.1、38.2限定，每个面38.1、38.2面向角形部分36的一个面36.1、36.2。荷载传感器40.1安装在腔的与角形部分的面36.1接触的面38.1上，并且荷载传感器40.2安装在腔的与角形部分36的面36.2接触的面38.2上。点型机械触头设置在每个荷载传感器40.1、40.2和防护体26之间。荷载传感器40.1、40.2有利地以预应变方式进行安装。
因此，当扭矩施加到按钮上时，按钮经由与流体交互的壳体8导致防护体26的扭转应变，流体与交互元件12交互，交互元件12被连接到轴2。根据按钮的旋转方向，该应变被一个或另一个荷载传感器40.1、40.2检测到。
防护体例如由诸如ABS之类的塑料材料制成。
防护体的材料和几何特性可以根据所施加的最小扭矩和最大扭矩、荷载传感器的灵敏度以及所寻求的检测阈值来确定。此外，防护体的应变使得不会被用户感知。例如，可以认为几微米的应变不会被用户感知。
可替换地，可以直接在壳体8或旋转轴上测量荷载，为此将使用扭矩传感器。然而，相较力觉传感器而言，扭矩传感器成本高且体积大。此外，扭矩传感器提供了精确且已校准的扭矩值，然而这个信息在本发明的范围内并没有益处。
荷载传感器例如使用以惠斯通电桥形式组装的压阻元件来实现，这些压阻元件允许具有每牛顿几十mV量级的灵敏度以及足够高的硬度以在满载时将运动限制到几十微米。可替换地，荷载传感器可以用一个或多个例如由直接施加到防护体上的应变仪形成的应变传感器替代以来检测防护体的应变。
在图8中，示出了防护体126的另一示例，该防护体的大体形状与防护体26相同，但是还包括在防护体126的侧壁中的纵向槽127。优选地，槽127以规则的方式成角度分布。在该实施例中，防护体展现出更大的应变能力。该防护体例如由铝合金制成。
相对于纵轴倾斜和/或具有除直线以外的形状(例如弯曲形状)的槽在本发明的范围内。此外，槽不一定全部具有相同的大小。
有利地，能够设想用于在轴向扭转应变下放大防护体的应变、同时减小在本发明的范围内不相关的任何其他应变(诸如例如，由用户寄生地施加到按钮上的径向应变)的防护体应变的装置。因而提高了检测的灵敏度，并且能够消除干扰或错误检测。
图1A、图6至图8中的防护体的示例使得能够通过将传感器布置在尽可能大的直径上来增加测量设备的灵敏度。
在所示示例中并且有利地，突起元件的壁36.1和36.2相对于彼此成90°布置。与荷载传感器40.1和40.2处的点触头相关联的该定位使得能够破坏防护体的变形应变，并且优先考虑沿框架16的平面中的两个正交分量上的荷载的灵敏度。因此，例如，垂直于框架16的平面施加的寄生荷载的灵敏度显著降低。此外，对有关由传感器40.1和40.2测量的正交力的分量的计算或算法处理，诸如例如在具有荷载预应力的传感器的优选总成的情况下基于由两个传感器的公共测量分量加权的两个传感器之间的测量差的计算，使得能够在一定程度上降低对与框架16的平面平行的所施加的寄生荷载的灵敏度。
现在将对确定用户的意向动作的设备的操作的示例进行描述。
用户绕按钮的轴线沿第一旋转方向转动按钮并将按钮置于被定义为停止的角位置。将磁场施加到磁流变流体，以使磁流变流体的表观黏度的变化在用于与流体交互的元件处生成扭矩、沿第一旋转方向模拟按钮处的停止。
如果用户在第一旋转方向上保持按钮上的荷载，则防护体26会经由壳体受到扭力矩的作用，壳体与流体交互，流体与交互元件12交互，交互元件被连接到轴2。
上述应变通过沿第一旋转方向设置在下游的力觉传感器进行测量。知道哪一个力觉传感器被驱动使得能够确定用户意图转动按钮的方向。优选地，可以将来自以荷载预应变方式组装的两个力觉传感器的测量值相结合来确定用户意图转动按钮的方向。检测最小扭矩可以确认用户确实想要转动按钮。可以推出，用户意图使按钮保持在停止处。保持磁场不变以经由黏性磁流变流体来抵抗用于交互元件12的运动的荷载。
如果用户意图沿与第一方向相反的第二方向转动按钮，则沿第一旋转方向设置在上游的荷载传感器将被驱动。优选地，可以将来自以荷载预应变方式组装的两个力觉传感器进行的测量值相结合以确定用户意图转动按钮的新的方向。由此可以推断出用户的意图，该意图可以通过检测最小扭矩来确认。在这种情况下，磁场被取消，流体的表观黏度大大减小，交互元件因而可以沿第二方向旋转而不会发生粘连效应。因此，可以通过本发明重现对自由轮的操作。
在图9和图10A至图10C中，示出了根据本发明的接口12的实施例的又一示例，接口12包括框架216、制动器204、具有车轮形状的防护体226和用于与用户交互的元件201，用于与流体交互的元件未示出。
车轮包括轮毂228、外圈232和将轮毂228连接到外圈232的轮辐230。
在该示例中，轮毂228例如通过径向地穿过轮毂228的螺丝被固定到接口的壳体上，外圈232例如通过径向地穿过外圈的螺丝被固定到框架上。
两个荷载传感器240.1、240.2被布置成每个荷载传感器支承轮辐230并且相对于轮辐布置成使得当沿一个旋转方向驱动防护体226时，仅有一个传感器被驱动。荷载传感器安装在框架216上并且支承轮辐230的一个面。可替换地，荷载传感器能够以荷载预应变方式组装，或者如上所述由设置在防护体上并在扭力矩的作用下检测例如轮辐的应变的伸长计代替。更一般地，荷载传感器可以由应变传感器代替。
对该设备的操作与对上述图1A中的设备的操作相似。
有利地，可以添加用于将机械应力施加到防护体的装置，诸如旋转或平移引导装置，该装置使得能够通过以荷载预应变方式组装力觉传感器来减少力觉传感器的数量。
电子系统对从这些力觉或应变传感器获得的数据进行处理，以确定用户施加到接口上的扭矩是否超过预先确定的阈值。同样确定扭矩符号并且由此能够确定用户意图转动按钮的方向。
如上所述，不需要扭力矩的实际值，知道扭力的方向就足够了。因此，只要在接口不进行任何旋转的情况下传感器足够灵敏以检测作用在接口上的最小扭矩，就能够使用适于至少检测荷载或应变的二进制阈值或单调函数的低成本传感器，而不需要任何线性、动态、分辨率的类型规格。该传感器还使得能够保持最大荷载不降低。
在图11中，可以看到根据本发明的线性力觉接口的示例的示意性示出的分解图。
该设备包括安装了轴302的壳体308和用于生成可变磁场的装置306，轴302适于沿该轴302的轴线X径向运动，轴302配置成在其至少一个纵端的水平上支撑用于与用户交互的元件(未示出)，装置306设置在壳体中。壳体限定了密封室，该密封室包含磁流变流体并且被轴302穿过。密封件313确保轴在室中密封滑动。
接口还包括位置传感器(未示出)，该位置传感器适于测量轴302的当前的纵向位置。
接口还包括用于检测用户的意向动作的装置，这些装置因此在施加到轴的运动被用户和位置传感器感知之前检测用户施加到轴上的平移力。这些装置包括防护体(未示出)，防护体的应变通过一个或多个力觉或应变传感器来测量，防护体一方面被安装在壳体和框架上(未示出)。如果用户意图沿平移的第一方向使轴运动，则防护体经由壳体受到剪切力、然后与流体交互、再与交互元件交互、最后被连接到轴302。
现在我们将根据本发明并考虑到用户的意向动作对用于操作力觉接口的算法进行描述。
在现有情况下，我们将特别关注按钮的转速为零或至少小于一值，在小于该值时，按钮的运动被认为是不可察觉的。
控制电子装置联合使用角位置传感器的信息和荷载位置传感器的信息来确定待由制动器4生成的阻力矩。
应用图12中所示的算法来确定按钮被转动或者用户意图转动按钮的旋转方向。
使用对扭力矩的估算的扭力(TORSION)变量。不需要知道扭力的精确值。基于力觉传感器所提供的信息来获得该估算，力觉传感器通过图1A、图6至图8中实施例的示例中的防护体来驱动。对扭力矩的估算使得能够在考虑施加扭力矩的方向时确定扭力矩是否大于或小于阈值。
在第一步骤400期间，计算按钮的运动速度。获得速度(VITESSE)变量。
当速度小于给定的实际值时，认为该速度为零，因而以频率Te进行采样的角度传感器所提供的信息的导数的近似值返回零值。
在下一步骤402期间，基于荷载传感器所提供的信息来计算用户所施加的扭力矩的估算函数，该函数为扭力变量。
在下一步骤404期间，检查速度变量是否为零，如果速度变量不为零，则将速度的符号分配给方向(DIRECTION)变量(步骤406)。
如果速度变量为零，则使用扭力变量。
在下一步骤408中，检查扭力变量是否大于所谓的“正阈值”，如果扭力变量大于“正阈值”，则将+1分配给方向变量(步骤410)。
否则，在下一步骤412中，检查扭力变量是否小于所谓的“负阈值”，如果扭力变量小于“负阈值”，则将-1分配给方向变量(步骤414)。
否则，即如果速度为零并且扭力矩大于负阈值且小于正阈值，则在下一步骤316期间，方向变量取零值。系统认为没有扭矩被施加到按钮上，可以例如由此推断出用户松开了按钮。
借助于该算法，能够在按钮的运动速度为零的情况下确定用户意图使按钮运动而按钮没有明显运动的方向。
实际上，即使按钮没有明显的运动，也能够通过仅由力觉或应变传感器提供的信息来确定扭力矩被施加的方向，因而决定用户意图使按钮运动的方向，并基于此控制用于因此生成可变磁场的系统。
然后，应用图4中的算法的变型实施例。
在该替代性实施例中，限定了以下四种模型：
-针对按钮的被认为是正向的驱动方向以及为零或较低的转速来限定的模型MPL'；
-针对按钮的正驱动方向以及高转速来限定的模型MPR'；
-针对按钮的被认为是负向的驱动方向以及为零或较低的转速来限定的模型MNL'；
-针对按钮的负驱动方向以及高转速来限定的模型MNR'。
零速或低速度是值小于或等于给定阈值的速度。由于确定了用户的意向动作，所以能够限定沿正向方向的零速度以及沿负向的零速度。实际上，用户不可以使按钮运动，速度变量等于0但是沿一个方向或另一方向施加的扭矩可以不为零。当变量DIRECTION＝0(方向＝0)时，没有用户的意向动作被给出。
如上所述，高速度被认为是按钮能够被驱动的最大速度。沿正向的高速度可以等于或不同于沿负向的高速度。
在图13中，示出了图4中的用于选择待考虑的模型值的算法的替代性实施例。
在第一步骤100'之间，检查方向变量是否等于+1，如果方向变量等于+1，则：
-将在低速正模型数据库BPL'中运行对模型值VPL'的搜索(步骤102')，以及
-将在高速正模型数据库BPR'中运行对模型值VPR'的搜索(步骤104')。
步骤102'和步骤104'可以同时进行或按顺序进行。
否则，即如果方向变量等于0或-1，则：
-将在低速负模型数据库BNL'中运行对模型值VNL'的搜索(步骤106)，以及
-将在高速负模型数据库BNR'中运行对模型值VNR'的搜索(步骤108)。
在第一算法流程的最后，获得两个模型值VPL'和VPR'、或者VNL'和VNR'。
然后，应用图14中示出的图5中的算法的变型以有效地确定待施加的制动荷载(即待施加的磁场)的值，并因此确定给用于生成磁场的系统供电的电流强度。
在第一步骤200'期间，检查方向变量是否等于0，如果方向变量等于0，则控制单元向制动器生成命令以不将任何荷载施加到按钮上，即不向流体施加磁场。该算法完成。在该算法中，DIRECTION＝0意味着确定了用户不会沿一个方向或沿另一方向驱动按钮。可以例如由此推出，用户松开了按钮。这个步骤可以在步骤102'之前发生。
如果方向变量不为0，即如果方向变量等于+1或-1，则在下一步骤202'期间，计算系数ALPHA，其等于：abs(VITESSE)/V_MAX。
其中，abs(VITESSE)是当前的速度变量的绝对值，
其中，参数V_MAX是一组最大驱动速度的值。
在下一步骤204'期间，有利地将系数ALPHA限制在0和1之间以防止计算错误，事实上例外地可以发现，按钮在速度大于最大速度组时被驱动，即ALPHA大于1，这是由于没有任何因素机械地限制驱动速度。
在下一步骤206'期间，基于由第一算法选择的模型值，使用线性插值法来计算MOTIF_COURANT(当前模型)变量。
○如果驱动方向为正，则MOTIF_COURANT＝(1-ALPHA)×VPL'+ALPHA×VPR'，或者
○如果驱动方向为负，则MOTIF_COURANT＝(1-ALPHA)×VNL'+ALPHA×VNR'。
在下一步骤208'期间，将MOTIF_COURANT变量施加到制动器上。
对于图5中的算法，MOTIF_COURANT能够采用任何其它插值法来计算，例如可以使用二次插值法。还可以设想使用阈值函数。
上述算法完全适用于线性力觉接口，则位置传感器将确定纵向位置而不是角位置。
知道没有用户意图使得能够例如关闭生成磁场的系统的电流源，同时确定用户不再意图使按钮运动，这改进了力觉再现。另一方面，不需要知道上述情况，在用户已经将扭矩施加到按钮上而未被系统感知到之前，电流可以被随机切断。
根据本发明的力觉接口特别适用于在机动车辆中的应用，例如适用于形成辅助机动车司机的车载力觉接口。该力觉接口能够辅助用户与诸如GPS(全球定位系统)、无线电、空调等各种车辆设备或附件进行交互。

Claims (29)

1.一种力觉接口，其特征在于，所述力觉接口包括：
-用于与用户交互的用户交互元件(1)，适于沿第一方向和第二方向运动，
-用于与流体交互的流体交互元件(12)，所述流体的黏度根据外部刺激而改变，所述流体交互元件(12)至少以平移方式或至少以旋转方式与所述用户交互元件(1)固定在一起，
-制动器，包括流体以及生成系统(6)，所述流体的黏度根据外部刺激而改变，所述生成系统用于在所述流体中按指令生成所述刺激，所述流体交互元件(12)设置在所述流体中，
-用于确定所述用户交互元件(1)的当前位置的装置，
-用于确定所述用户交互元件(1)的速度的装置，
-控制单元，配置成向用于生成所述刺激的所述生成系统发送命令，所述控制单元包括用于根据所述用户交互元件的当前位置和所述用户交互元件的当前的驱动速度生成所述命令的装置，
其中，所述控制单元至少包括：
-第一数据库，当所述驱动速度的范数小于或等于第一给定值且不为零、并且所述用户交互元件沿第一方向运动时，所述第一数据库包含第一力觉模型的值，
-第二数据库，当所述驱动速度的范数至少等于第二给定值、并且所述用户交互元件沿第一方向运动时，所述第二数据库包含第二力觉模型的值，
-第三数据库，当所述驱动速度的范数小于或等于第三给定值且不为零、并且所述用户交互元件沿第二方向运动时，所述第三数据库包含第三力觉模型的值，
-第四数据库，当所述驱动速度的范数至少等于第四给定值、并且所述用户交互元件沿第二方向运动时，所述第四数据库包含第四力觉模型的值，以及
其中，适于生成命令的装置根据所述用户交互元件的驱动方向，使用所述第一数据库和/或所述第二数据库或者所述第三数据库和/或所述第四数据库以基于生成的命令来确定新的力觉模型的值。
2.根据权利要求1所述的力觉接口，其中，所述适于生成命令的装置在所述第一数据库的值和所述第二数据库的值之间或者在所述第三数据库的值和所述第四数据库的值之间应用插值法。
3.根据权利要求2所述的力觉接口，其中，所述插值法为线性插值法。
4.根据权利要求1所述的力觉接口，其中，所述适于生成命令的装置在所述第一数据库的值和所述第二数据库的值或者所述第三数据库的值和所述第四数据库的值之间应用线性插值法。
5.根据权利要求1所述的力觉接口，其中，所述第二给定值被定义为第一驱动方向上的最大驱动速度，并且所述第四给定值被定义为第二驱动方向上的最大驱动速度。
6.根据权利要求1所述的力觉接口，其中，所述流体是磁流变流体，所述刺激是磁场，并且其中，所生成的命令是电流强度。
7.根据权利要求1所述的力觉接口，其中，用于确定所述驱动速度的装置计算由用于确定当前位置的装置提供的信息的导数。
8.根据权利要求1所述的力觉接口，其中，所述用户交互元件(1)可旋转并且固定到纵轴线(X)的旋转轴(2)上，所述流体交互元件(12)以旋转方式固定到所述旋转轴上，所述用于测量当前位置的装置为角位置传感器。
9.根据权利要求1所述的力觉接口，其中，所述用户交互元件(1)可平移。
10.一种力觉接口，其特征在于，所述力觉接口包括：
-用于与用户交互的用户交互元件(1)，适于沿第一方向和第二方向运动，
-用于与流体交互的流体交互元件(12)，所述流体的黏度根据外部刺激而改变，所述流体交互元件(12)至少以平移方式或至少以旋转方式与所述用户交互元件固定在一起，
-制动器，包括流体以及生成系统(6)，所述流体的黏度根据外部刺激而改变，所述生成系统用于在所述流体中按指令生成所述刺激，所述流体交互元件(12)设置在所述流体中，
-用于确定所述用户交互元件(1)的当前位置的装置，
-用于确定所述用户交互元件(1)的速度的装置，
-控制单元，配置成向用于生成所述刺激的所述生成系统发送命令，所述控制单元包括用于根据所述用户交互元件的当前位置和所述用户交互元件的当前的驱动速度生成所述命令的装置，
-用于确定用户在所述用户交互元件上的意向动作的装置，包括：用于检测由用户施加到所述用户交互元件(1)上的扭矩的装置，在所述用户交互元件可旋转的情况下，为了确定所述扭矩的方向以及所述扭矩是否大于给定方向上的给定值，至少在检测到所述用户交互元件(1)的速度为零或较低时，所述控制单元基于所获得的有关所述扭矩的信息来控制用于生成所述刺激的所述生成系统(6)；或者用于检测由用户施加到所述用户交互元件(1)上的荷载的装置，在所述用户交互元件可平移的情况下，为了确定力的方向以及所述力是否大于给定方向上的给定值，至少在检测到所述用户交互元件(1)的速度为零或较低时，所述控制单元基于所获得的有关所述力的信息来控制用于生成所述刺激的所述生成系统(6)，
其中，所述控制单元至少包括：
-第一数据库，当所述驱动速度的范数小于或等于第一给定值并且所述用户交互元件沿第一方向运动时，所述第一数据库包含第一力觉模型的值，
-第二数据库，当所述驱动速度的范数至少等于第二给定值并且所述用户交互元件沿第一方向运动时，所述第二数据库包含第二力觉模型的值，
-第三数据库，当所述驱动速度的范数小于或等于第三给定值并且所述用户交互元件沿第二方向运动时，所述第三数据库包含第三力觉模型的值，
-第四数据库，当所述驱动速度的范数至少等于第四给定值并且所述用户交互元件沿第二方向运动时，所述第四数据库包含第四力觉模型的值，以及
其中，适于生成命令的装置根据所述用户交互元件的驱动方向，使用所述第一数据库和/或所述第二数据库或者所述第三数据库和/或所述第四数据库以基于生成的命令来确定新的力觉模型的值。
11.根据权利要求10所述的力觉接口，其中，用于检测由所述用户施加到所述用户交互元件上的扭矩或力的装置包括优选地以预应变方式安装的至少一个荷载传感器、或者由施加到所述力觉接口的元件之一上的所述扭矩或力引起的应变的至少一个传感器。
12.根据权利要求11所述的力觉接口，其中，所述至少一个荷载传感器以预应变方式进行安装。
13.根据权利要求10或11所述的力觉接口，包括防护体，所述防护体被设置成在由所述用户施加到所述用户交互元件(1)上的所述扭矩或力的作用下应变，用于检测扭矩或力的装置与所述防护体接触。
14.根据权利要求13所述的力觉接口，其中，所述防护体由使所述防护体的应变不被用户感知的材料制成。
15.根据权利要求10或11所述的力觉接口，其中，所述适于生成命令的装置在所述第一数据库的值和所述第二数据库的值之间或者在所述第三数据库的值和所述第四数据库的值之间应用插值法。
16.根据权利要求15所述的力觉接口，其中，所述插值法为线性插值法。
17.根据权利要求10或11所述的力觉接口，其中，所述适于生成命令的装置在所述第一数据库的值和所述第二数据库的值或者所述第三数据库的值和所述第四数据库的值之间应用线性插值法。
18.根据权利要求10或11所述的力觉接口，其中，所述第二给定值被定义为第一驱动方向上的最大驱动速度，并且所述第四给定值被定义为第二驱动方向上的最大驱动速度。
19.根据权利要求10或11所述的力觉接口，其中，所述流体是磁流变流体，所述刺激是磁场，并且其中，所生成的命令是电流强度。
20.根据权利要求10或11所述的力觉接口，其中，用于确定所述驱动速度的装置计算由用于确定当前位置的装置提供的信息的导数。
21.根据权利要求10或11所述的力觉接口，其中，所述用户交互元件(1)可旋转并且固定到纵轴线(X)的旋转轴(2)上，所述流体交互元件(12)以旋转方式固定到所述旋转轴上，所述用于测量当前位置的装置为角位置传感器。
22.根据权利要求10或11所述的力觉接口，其中，所述用户交互元件(1)可平移。
23.一种用于控制根据权利要求1所述的力觉接口的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
a)确定用户交互元件的当前位置，
b)确定用户交互元件的速度，
c)确定驱动方向，
d)针对所确定的驱动方向，确定用于所确定的驱动速度的力觉模型的值，力觉模型的所述值基于驱动速度小于第一给定值并且不为零时力觉模型的第一值和驱动速度至少等于第二给定值时力觉模型的第二值来确定，
e)为用于生成所述刺激的生成系统生成命令。
24.根据权利要求23所述的控制方法，其中，步骤d)是用于通过阈值函数对用于所确定的驱动速度的力觉模型的所述值进行计算的步骤，用于所确定的驱动速度的力觉模型的所述值是驱动速度小于第一给定值时力觉模型的第一值、或者驱动速度至少等于第二给定值时力觉模型的第二值。
25.根据权利要求23或24所述的控制方法，其中，步骤d)是通过插值法来计算用于所确定的驱动速度的力觉模型的所述值的步骤。
26.根据权利要求25所述的控制方法，其中，所述插值法为线性插值法。
27.一种用于控制根据权利要求10至13中任一项所述的力觉接口的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
a)确定用户交互元件的当前位置，
b)确定用户交互元件的速度，
c)确定驱动方向，
d)针对所确定的驱动方向，确定用于所确定的驱动速度的力觉模型的值，
e)为用于生成所述刺激的生成系统生成命令，所述方法包括在步骤d)之前的用于确定用户在所述用户交互元件上的意向动作的步骤，并且其中，在步骤d)期间，力觉模型的所述值可以基于驱动速度小于或等于第一给定值、可选地等于零时力觉模型的第一值和驱动速度至少等于第二给定值时力觉模型的第二值来确定。
28.根据权利要求27所述的控制方法，其中，步骤d)是通过插值法来计算用于所确定的驱动速度的力觉模型的所述值的步骤。
29.根据权利要求28所述的控制方法，其中，所述插值法为线性插值法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR3010547B1 (fr) * 2013-09-09 2016-12-23 Dav Interface de commande a retour haptique
US10234960B1 (en) 2017-04-18 2019-03-19 Apple Inc. Variable response key and keyboard
CN108836765B (zh) * 2018-07-11 2021-03-26 国家康复辅具研究中心 智能助行装置以及用于控制其提供助行的方法
CN110822008B (zh) * 2019-11-21 2021-04-30 山东大学 一种基于磁流变液的驱动器
DE102019219437A1 (de) * 2019-12-12 2021-06-17 Zf Friedrichshafen Ag Bedienvorrichtung, Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs
CN111731253B (zh) * 2020-06-08 2022-05-24 南京航空航天大学 集成式电子液压制动系统制动力控制装置及其控制方法
DE102021120630A1 (de) * 2021-04-21 2022-10-27 Inventus Engineering Gmbh Bediensystem mit wenigstens einer Bedieneinrichtung und mit wenigstens einer Schnittstelleneinrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Bediensystems
GB2607922A (en) * 2021-06-16 2022-12-21 Daimler Ag Haptic control module for a vehicle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101642908A (zh) * 2009-09-01 2010-02-10 东南大学 用于实现遥操作机器人控制的人机接口装置的被动力/力矩反馈驱动器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3686686B2 (ja) 1993-05-11 2005-08-24 松下電器産業株式会社 力覚呈示デバイス、データ入力装置、及びデータ入力デバイス装置
JP2003150261A (ja) * 2001-11-15 2003-05-23 Alps Electric Co Ltd ダンパー力付与操作制御装置
US7982711B2 (en) 2003-12-19 2011-07-19 Immersion Corporation Haptic profiling system and method
US8174512B2 (en) 2006-06-02 2012-05-08 Immersion Corporation Hybrid haptic device utilizing mechanical and programmable haptic effects
US8621348B2 (en) 2007-05-25 2013-12-31 Immersion Corporation Customizing haptic effects on an end user device
FR2930655B1 (fr) * 2008-04-29 2013-02-08 Commissariat Energie Atomique Interface a retour d'effort a sensation amelioree
FR2930654B1 (fr) * 2008-04-29 2013-02-08 Commissariat Energie Atomique Interface haptique a effort de freinage augmente
JP2010250421A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Tokai Rika Co Ltd 操作装置
JP5471393B2 (ja) * 2009-12-11 2014-04-16 株式会社日本自動車部品総合研究所 入力装置
EP2518591B1 (en) * 2011-04-25 2018-05-30 LS Automotive Technologies Co., Ltd. Haptic steering wheel switch apparatus and haptic steering wheel switch system including the same
JP2013222399A (ja) 2012-04-18 2013-10-28 Sony Corp 操作方法、制御装置及びプログラム
FR3010547B1 (fr) 2013-09-09 2016-12-23 Dav Interface de commande a retour haptique
FR3026553B1 (fr) * 2014-09-29 2021-03-19 Commissariat Energie Atomique Interface haptique prenant en compte l'intention d'action de l'utilisateur

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101642908A (zh) * 2009-09-01 2010-02-10 东南大学 用于实现遥操作机器人控制的人机接口装置的被动力/力矩反馈驱动器

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