CN107982913A - 一种游戏手柄和获取游戏手柄控制方向的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种游戏手柄和获取游戏手柄控制方向的方法，该游戏手柄包括控制面板和手柄主体，控制面板上设置有滚球，滚球内部设置有方向感应模块，手柄主体内部设置有电路主控制区，方向感应模块与电路主控制区无线连接；方向感应模块，被配置为采集并处理滚球的滚动方向信号，并将处理后的滚球的滚动方向信号无线发射给电路主控制区；电路主控制区，被配置为接收处理后的滚球的滚动方向信号，分析处理处理后的滚球的滚动方向信号得到滚球的滚动方向，将滚球的滚动方向作为游戏手柄的控制方向。该游戏手柄克服了按键式和摇杆式的操作弊端，操作方便快捷，用户体验较好。

Description

一种游戏手柄和获取游戏手柄控制方向的方法
技术领域
本发明涉及游戏设备领域，特别涉及一种游戏手柄和获取游戏手柄控制方向的方法。
背景技术
游戏手柄是一种常见电子游戏机的部件，通过操纵其按钮等，实现对游戏虚拟角色的控制。现有的游戏手柄，左手方向键共有两种形式：按键式和摇杆式，如图1所示，图1为两种现有游戏手柄示意图，其中左图为按键式游戏手柄，右图为摇杆式游戏手柄。在使用如图1左图所示的左手方向键为按键式的手柄时，当需要快速切换方向键的时候如玩拳皇游戏需要短时间快速依次按几个方向键才能配合右手按键共同实现游戏预先设定的功能。这样再进行连续游戏时，必然会引起左手拇指的灼烧疼痛感，如果长时间打游戏，左手拇指还会被磨起泡，严重影响游戏体验。在使用如图1右图所示方向键为遥杆式的手柄时，由于摇动遥杆的时候摇杆有回弹力作用在拇指上，所以按键式方向键的弊端只能被削弱但不会被消除，同时由于摇杆要高出手柄表面一定高度，在用拇指转动摇杆时拇指会被迫抬起，不符合人体工程设计要求。
发明内容
本发明提供的一种游戏手柄和获取游戏手柄控制方向的方法，以解决或部分解决上述的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种游戏手柄，该游戏手柄包括控制面板和手柄主体，所述控制面板设置有滚球，所述滚球内部设置有方向感应模块，所述手柄主体内部设置有电路主控制区，所述方向感应模块与所述电路主控制区无线连接；
所述方向感应模块，被配置为采集并处理所述滚球的滚动方向信号，并将处理后的所述滚球的滚动方向信号无线发射给所述电路主控制区；
所述电路主控制区，被配置为接收处理后的所述滚球的滚动方向信号，分析处理处理后的所述滚球的滚动方向信号得到所述滚球的滚动方向，将所述滚球的滚动方向作为所述游戏手柄的控制方向。
本发明还公开了一种获取游戏手柄控制方向的方法，该方法包括：
在所述游戏手柄的控制面板上设置滚球，在所述滚球内部设置方向感应模块，在所述游戏手柄的手柄主体内部设置电路主控制区，使所述方向感应模块与所述电路主控制区无线连接；
利用所述方向感应模块采集并处理所述滚球的滚动方向信号，并将处理后的所述滚球的滚动方向信号无线发射给所述电路主控制区；
利用所述电路主控制区接收处理后的所述滚球的滚动方向信号，分析处理处理后的所述滚球的滚动方向信号得到所述滚球的滚动方向，将所述滚球的滚动方向作为所述游戏手柄的控制方向。
本发明实施例的有益效果是：本发明通过在游戏手柄控制面板上设置滚球，在滚球内部设置方向感应模块，在手柄主体内部设置电路主控制区，通过方向感应模块采集并处理滚球的滚动方向信号，采用无线方式发送给电路主控制区，由电路主控制区对处理后的滚球的滚动方向信号进行分析处理得到滚球的滚动方向，将滚球的滚动方向作为游戏手柄的控制方向，从而用户只需滚动滚球即可控制游戏中的动作方向。因滚球光滑灵活，不会出现为完成游戏预先设定的功能需要短时间快速转换方向时使用按键式手柄引起的左手拇指的灼烧疼痛感，甚至被磨起泡，严重影响游戏体验的问题，也不会出现使用摇杆式手柄时因摇杆有回弹力作用在拇指上而造成手指受伤，以及由于摇杆要高出手柄表面一定高度，在用拇指转动摇杆时拇指会被迫抬起，用户体验差的问题，克服了按键式和摇杆式的操作弊端，操作方便快捷，用户体验较好。
附图说明
图1为两种现有游戏手柄外观示意图；
图2为本发明实施例提供的一种游戏手柄外观示意图；
图3为本发明实施例提供的一种游戏手柄透视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的方向感应模块和电路主控制区的结构示意图；
图5为MEMS陀螺仪的工作原理示意图；
图6为本发明实施例提供的一种获取游戏手柄控制方向的方法流程图。
具体实施方式
本发明的技术构思为：通过在游戏手柄控制面板上设置滚球，在滚球内部设置方向感应模块来采集处理滚球滚动的方向信号，将该信号通过无线方式发送给位于游戏手柄主体内部的电流主控制区，由电路主控制区上的微控制单元处理接收过来的信号，得到滚球滚动的方向，作为游戏手柄的控制方向，可以代替传统的按键或摇杆，实现传统按键或摇杆的功能的同时，因滚球光滑灵活，手指快速操作时不会对手指造成伤害；滚球内部设置方向感应模块，便于采集滚球滚动的方向信号；以无线方式将获取的滚球的滚动方向发射给电路主控制区，获得游戏手柄的控制方向，无需布线，节省游戏手柄内部的布局空间。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
图2为本发明实施例提供的一种游戏手柄外观结构示意图，如图2所示，该游戏手柄包括控制面板1和手柄主体2，在手柄主体2与手握侧相对的外部侧壁上设置有若干功能按键3；左图为左手柄，右图为右手柄，一般在左手柄的控制主板1中间位置设置滚球4。
图3为本发明实施例提供的一种游戏手柄透视结构示意图，如图3所示，在滚球4内部设置有方向感应模块5，在手柄主体2内部设置有电路主控制区6，以及与功能按键3配合使用的功能按键电子元件7，其中方向感应模块5与电路主控制区6无线连接，
方向感应模块5，被配置为采集并处理滚球的滚动方向信号，并将处理后的滚球的滚动方向信号无线发射给电路主控制区；
电路主控制区6，被配置为接收处理后的滚球的滚动方向信号，分析处理处理后的滚球的滚动方向信号得到滚球的滚动方向，将滚球的滚动方向作为游戏手柄的控制方向。
关于方向感应模块5和电路主控制区6，图4为本发明实施例提供的一种方向感应模块和电路主控制区的结构示意图，上图为方向感应模块，下图为电路主控制区，如图4所示，方向感应模块5包括集成信号处理器的第一MEMS陀螺仪8、无线发射器9、第一电源10、第一PCB板11，第一电源10用于为第一MEMS(Micro Electro Mechanical systems)陀螺仪8和无线发射器9供电，第一PCB板11用于承载第一MEMS陀螺仪8、无线发射器9和第一电源10；其中第一MEMS陀螺仪8，被配置为采集并处理滚球的滚动方向信号；无线发射器9，被配置为将处理后的滚球的滚动方向信号无线发射给电路主控制区6。电路主控制区6包括：无线接收器12、微控制单元13、第二电源14和第二PCB板15，其中第二电源14用于为无线接收器12和微控制单元13供电，第二PCB板15用于承载无线接收器12、微控制单元13和第二电源14；无线接收器12，被配置为接收方向感应模块5无线发射的处理后的滚球的滚动方向信号；微控制单元13，被配置为分析处理处理后的滚球的滚动方向信号得到滚球的滚动方向，将滚球的滚动方向作为游戏手柄的控制方向。在一些实施例中，电路主控制区6还包括承载在第二PCB板15上的差动方向补偿模块16，差动方向补偿模块16包括集成信号处理器的第二MEMS陀螺仪17，差动方向补偿模块16由第二电源14供电并电连接微控制单元13，其中第二MEMS陀螺仪17，被配置为采集并处理手柄主体2的运动方向信号；微控制单元13，进一步被配置为从第二MEMS陀螺仪17获取处理后的游戏手柄的运动方向信号，根据处理后的滚球的滚动方向信号和处理后的游戏手柄的运动方向信号之差，得到滚球差动方向补偿之后的滚动方向，将滚球差动方向补偿之后的滚动方向作为游戏手柄的控制方向。
在一些实施例中，关于集成信号处理器的第一MEMS陀螺仪和集成信号处理器的第二MEMS陀螺仪，具体加工工艺为采用MEMS微加工工艺将MEMS陀螺仪集成到芯片上，芯片上同时集成信号处理器；关于电源，第一电源和第二电源可以为电池，或者，在第一PCB板上设置无线充电接收线圈，第二PCB板上设置无线充电发射线圈，游戏手柄在连接外部电源为电路主控制区的第二电源充电时，通过无线充电发射线圈和无线充电接收线圈的电磁能转化配合，为方向感应模块的第一电源充电。
左手滚球式方向键利用MEMS陀螺仪来实现当滚球朝不同方向转动时，通过MEMS陀螺仪来感应此时滚球的滚动方向，其工作原理如图5所示，图5为MEMS陀螺仪的工作原理示意图，传统的陀螺仪主要是利用角动量守恒原理，而MEMS陀螺仪是利用科里奥利力(旋转物体在有径向运动时所受到的切向力)，如果物体在圆盘上没有径向运动，科里奥利力就不会产生。因此，在MEMS陀螺仪的设计上，物体被驱动，不停地来回在驱动振动方向做径向运动或者在传感震荡方向震荡，与此对应的科里奥利力就是不停地在横向来回变化，并有可能使物体在横向作微小震荡，相位正好与驱动力差90度。MEMS陀螺仪通常有驱动振动方向和传感震荡方向两个方向的可移动电容板，径向的电容板加震荡电压迫使物体作径向运动(有点像加速度计中的自测试模式)，横向的电容板测量由于横向科里奥利运动带来的电容变化(就像加速度计测量加速度)。旋转中的MEMS陀螺仪可对各种形式的直线运动产生反应，因为科里奥利力正比于角速度，由电容的变化可以计算出角速度，所以通过记录陀螺仪部件收到的科里奥利力可以进行运动的测量与控制。
整体来讲，当用户操作滚球时，滚球内部的第一MEMS陀螺仪采集并处理滚球的滚动方向信号，无线发射器将处理后的滚球的滚动方向信号发射给无线接收器，无线接收器将处理后的滚球的滚动方向信号传输给微控制单元，同时，差动方向补偿模块中的第二MEMS陀螺仪采集并处理手柄主体的运动方向信号，并将处理后的游戏手柄的运动方向信号传输给微控制单元，微控制单元对处理后的滚球的滚动方向信号和处理后的游戏手柄的运动方向信号进行处理，排除掉相同的运动信号部分，得到滚球滚动的方向，实现传统方向按键和摇杆的功能。
图6为本发明实施例提供的一种获取游戏手柄控制方向的方法流程图，如图6所示，该方法包括：
步骤S61：在游戏手柄的控制面板上设置滚球，在滚球内部设置方向感应模块，在游戏手柄的手柄主体内部设置电路主控制区，使方向感应模块与电路主控制区无线连接；
步骤S62：利用方向感应模块采集并处理滚球的滚动方向信号，并将处理后的滚球的滚动方向信号无线发射给电路主控制区，具体为方向感应模块包括集成信号处理器的第一MEMS陀螺仪和无线发射器，通过第一MEMS陀螺仪采集并处理滚球的滚动方向信号，通过无线发射器将处理后的滚球的滚动方向信号无线发射给电路主控制区；
步骤S63：利用电路主控制区接收处理后的滚球的滚动方向信号，分析处理处理后的滚球的滚动方向信号得到滚球的滚动方向，将滚球的滚动方向作为游戏手柄的控制方向，具体为在电路主控制区中设置无线接收器和微控制单元，通过无线接收器接收方向感应模块无线发射的处理后的滚球的滚动方向信号，通过微控制单元分析处理处理后的滚球的滚动方向信号得到滚球的滚动方向，将滚球的滚动方向作为游戏手柄的控制方向。
该方法还包括：在电路主控制区设置差动方向补偿模块；利用差动方向补偿模块采集并处理所述手柄主体的运动方向信号；电路主控制区根据处理后的滚球的滚动方向信号和处理后的手柄主体的运动方向信号之差，得到滚球差动方向补偿之后的滚动方向，将滚球差动方向补偿之后的滚动方向作为游戏手柄的控制方向。其中差动方向补偿模块包括集成信号处理器的第二MEMS陀螺仪，利用第二MEMS陀螺仪采集并处理手柄主体的运动方向信号，通过电路主控制区中的微控制单元从第二MEMS陀螺仪获取处理后的游戏手柄的运动方向信号，以及根据处理后的滚球的滚动方向信号和处理后的游戏手柄的运动方向信号之差，得到滚球差动方向补偿之后的滚动方向，将滚球差动方向补偿之后的滚动方向作为游戏手柄的控制方向。
该方法还包括：在手柄主体与手握侧相对的外部侧壁上设置若干功能按键，在手柄主体的内部设置与功能按键配合使用的功能按键电子元件。
在一些实施例中，MEMS陀螺仪还可以用其他传感器代替来采集滚球滚动的方向信号，例如，MEMS位移传感器、MEMS加速度传感器。当滚球滚动时，MEMS位移传感器(MEMS加速度传感器)获取滚球各个滚动方向的位移(加速度)信号，微处理单元根据传送过来的信号确定滚球各个滚动方向位移(加速度)值的大小，并确定主要滚动方向和次要滚动方向，根据两个方向上测得的位移(加速度)值可以拟合出一个最终的位移(加速度)方向，即为滚球实际滚动的方向。
本发明技术方案在游戏手柄控制面板上设置内部设置有方向感应模块的滚球，在手柄主体内部设置电路主控制区，通过方向感应模块采集并处理滚球的滚动方向信号，将处理后的滚球的滚动方向信号通过无线方式发送给电路主控制区，不需要布线，节省了手柄内部空间，电路主控制区中设置差动方向补偿模块，对滚球滚动的方向进行方向补偿，使得到的滚球滚动方向更加准确，从而提高了游戏手柄的控制方向的准确度，另外因滚球光滑灵活，不会出现当需要短时间快速转换方向以配合右手柄完成游戏预先设定的功能时造成手指受伤的问题，克服了按键式和摇杆式的操作弊端，操作方便快捷，用户体验较好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种游戏手柄，其特征在于，所述游戏手柄包括控制面板和手柄主体，所述控制面板上设置有滚球，所述滚球内部设置有方向感应模块，所述手柄主体内部设置有电路主控制区，所述方向感应模块与所述电路主控制区无线连接；
所述方向感应模块，被配置为采集并处理所述滚球的滚动方向信号，并将处理后的所述滚球的滚动方向信号无线发射给所述电路主控制区；
所述电路主控制区，被配置为接收处理后的所述滚球的滚动方向信号，分析处理处理后的所述滚球的滚动方向信号得到所述滚球的滚动方向，将所述滚球的滚动方向作为所述游戏手柄的控制方向。
2.如权利要求1所述的游戏手柄，其特征在于，所述方向感应模块包括集成信号处理器的第一MEMS陀螺仪，所述第一MEMS陀螺仪被配置为采集并处理所述滚球的滚动方向信号。
3.如权利要求2所述的游戏手柄，其特征在于，所述方向感应模块还包括：无线发射器、第一电源、第一PCB板，所述第一电源用于为所述第一MEMS陀螺仪和所述无线发射器供电，所述第一PCB板用于承载所述第一MEMS陀螺仪、所述无线发射器和所述第一电源，
所述无线发射器，被配置为将处理后的所述滚球的滚动方向信号无线发射给所述电路主控制区。
4.如权利要求1所述的游戏手柄，其特征在于，所述电路主控制区包括差动方向补偿模块，所述差动方向补偿模块被配置为采集并处理所述手柄主体的运动方向信号；
所述电路主控制区被配置为根据处理后的所述滚球的滚动方向信号和处理后的所述手柄主体的运动方向信号之差，得到所述滚球差动方向补偿之后的滚动方向，将所述滚球差动方向补偿之后的滚动方向作为所述游戏手柄的控制方向。
5.如权利要求4所述的游戏手柄，其特征在于，所述差动方向补偿模块包括集成信号处理器的第二MEMS陀螺仪。
6.如权利要求4所述的游戏手柄，其特征在于，所述电路主控制区还包括：无线接收器、微控制单元、第二电源和第二PCB板，所述第二电源用于为所述差动方向补偿模块、所述无线接收器和所述微控制单元供电，所述第二PCB板用于承载所述差动方向补偿模块、所述无线接收器、所述微控制单元和所述第二电源，
所述无线接收器，被配置为接收所述方向感应模块无线发射的处理后的所述手柄主体的运动方向信号；
所述微控制单元，被配置为从所述第二MEMS陀螺仪获取所述处理后的手柄主体的运动方向信号，根据处理后的所述滚球的滚动方向信号和处理后的所述手柄主体的运动方向信号之差，得到所述滚球差动方向补偿之后的滚动方向，将所述滚球差动方向补偿之后的滚动方向作为所述游戏手柄的控制方向。
7.如权利要求1所述的游戏手柄，其特征在于，所述手柄主体与手握侧相对的外部侧壁上设置有若干功能按键，所述手柄主体的内部设置有与所述功能按键配合使用的功能按键电子元件。
8.一种获取游戏手柄控制方向的方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述游戏手柄的控制面板上设置滚球，在所述滚球内部设置方向感应模块，在所述游戏手柄的手柄主体内部设置电路主控制区，使所述方向感应模块与所述电路主控制区无线连接；
利用所述方向感应模块采集并处理所述滚球的滚动方向信号，并将处理后的所述滚球的滚动方向信号无线发射给所述电路主控制区；
利用所述电路主控制区接收处理后的所述滚球的滚动方向信号，分析处理处理后的所述滚球的滚动方向信号得到所述滚球的滚动方向，将所述滚球的滚动方向作为所述游戏手柄的控制方向。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用所述方向感应模块采集并处理所述滚球的滚动方向信号，并将处理后的所述滚球的滚动方向信号无线发射给所述电路主控制区包括：
所述方向感应模块包括集成信号处理器的第一MEMS陀螺仪和无线发射器，通过所述第一MEMS陀螺仪采集并处理所述滚球的滚动方向信号，通过所述无线发射器将处理后的所述滚球的滚动方向信号无线发射给所述电路主控制区。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用所述电路主控制区接收处理后的所述滚球的滚动方向信号，分析处理处理后的所述滚球的滚动方向信号得到所述滚球的滚动方向，将所述滚球的滚动方向作为所述游戏手柄的控制方向包括：
在所述电路主控制区中设置无线接收器和微控制单元，通过所述无线接收器接收所述方向感应模块无线发射的所述处理后的滚动方向信号，通过所述微控制单元分析处理所述处理后的滚动方向信号得到所述滚球的滚动方向，将所述滚球的滚动方向作为所述游戏手柄的控制方向。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述利用所述电路主控制区接收处理后的所述滚球的滚动方向信号，分析处理处理后的所述滚球的滚动方向信号得到所述滚球的滚动方向，将所述滚球的滚动方向作为所述游戏手柄的控制方向包括：
在所述电路主控制区设置差动方向补偿模块；
利用所述差动方向补偿模块采集并处理所述手柄主体的运动方向信号；
所述电路主控制区根据处理后的所述滚球的滚动方向信号和处理后的所述手柄主体的运动方向信号之差，得到所述滚球差动方向补偿之后的滚动方向，将所述滚球差动方向补偿之后的滚动方向作为所述游戏手柄的控制方向。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述差动方向补偿模块利用集成信号处理器的第二MEMS陀螺仪采集并处理所述手柄主体的运动方向信号。
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