CN110647247B

CN110647247B - 输入设备的多模式滚轮

Info

Publication number: CN110647247B
Application number: CN201910560652.3A
Authority: CN
Inventors: 帕德里克·麦克洛克林; 阿诺·佩雷特-真蒂莱; 努诺·米格尔·佩雷拉·多斯·安霍斯·瓦尔韦德; 贾恩·斯特克兰; 拉尔斯·劳里森; 让-克劳德·迪南
Original assignee: Logitech Europe SA
Current assignee: Logitech Europe SA
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2023-08-01
Anticipated expiration: 2039-06-26
Also published as: US20200004352A1; US10996770B2; US11656694B2; US20210357041A1; CN116909417A; CN110647247A; DE102019117336A1

Abstract

本申请公开了输入设备的多模式滚轮。公开了计算机外围接口设备(例如计算机鼠标)，该计算机外围接口设备包括轮构件，轮构件被配置成在多种模式下围绕轴旋转，其中多种模式中的每种模式对应于相应的唯一摩擦力分布。多种操作模式包括飞轮模式和至少两种附加模式。所述至少两种附加模式包括两种或更多种不同的棘齿模式、两种或更多种不同的恒定摩擦模式、或至少一种恒定摩擦模式和至少一种棘齿模式。接口设备还包括致动器组件，该致动器组件被配置成将轮构件设置为多种操作模式中的每种操作模式。

Description

输入设备的多模式滚轮

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月27日提交的题目为“Electromagnetic Mode Change ofPeripheral Interface Wheel”的美国临时专利申请第62/690,591号的权益和优先权，出于所有目的，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本文公开的技术一般地涉及计算机外围接口设备，更具体地，涉及用于计算系统的用户可操纵的多模式输入设备。

背景技术

除非本文另外指出，否则该部分中描述的材料不是本申请的权利要求的现有技术，并且不因包括在该部分中而被认为是现有技术。

物理计算机外围接口设备可以包括能够用于使人和计算设备例如计算机接口的任何辅助设备。外围设备的一些示例包括键盘、鼠标、操纵杆、图像扫描仪、扬声器、麦克风、网络相机等。这些物理计算机外围接口设备中的一些可以包括用户可以操纵以便与计算设备接口的轮输入元件。例如，计算机鼠标可以包括滚轮，滚轮可以用于通过围绕轴旋转滚轮来平移由计算设备显示的图像或文档的观察窗口。在很多应用中，滚轮的更精确的滚动以及更灵活且灵敏的操纵将使得用户能够更精确和更方便地与计算设备交互，以改善计算设备和软件应用例如图像或视频编辑以及游戏程序和应用的用户体验。

发明内容

公开了一种计算机外围接口设备，该计算机外围接口设备包括轮构件，该轮构件被配置成在多种模式例如飞轮模式、一种或更多种棘齿模式以及一种或更多种摩擦模式的任何组合下围绕轴旋转。多种模式中的每种模式可以对应于一个或更多个摩擦力分布。对于特定的用户应用，可以手动或自动选择多种模式。在一些实施方式中，可以通过一个或更多个机械、电气、机电或电磁致动器来选择多种模式。本文描述了各种发明实施方式，包括设备、系统、方法、存储能够由一个或更多个处理器执行的程序、代码或指令的非暂态计算机可读存储介质等。

根据一些实施方式，计算机鼠标可以包括：位移传感器，其被配置成检测计算机鼠标相对于工作表面的移动；滚轮，其能够被配置成在多种操作模式下围绕轴旋转；致动器组件，其被配置成将滚轮设置为多种操作模式中的每种操作模式；以及摩擦力施加组件，其包括第一构件和第二构件。多种操作模式可以包括飞轮模式、恒定摩擦模式和棘齿模式。滚轮能够被配置成接收多种操作模式中的每种操作模式的相应的唯一摩擦力分布。摩擦力施加组件的第一构件可以耦接至滚轮或者被包括在滚轮中。摩擦力施加组件的第二构件可以耦接至致动器组件或者被包括在致动器组件中，并且摩擦力施加组件的第二构件能够被配置成：对于多种操作模式中的每种操作模式，机械地或电磁地施加相应的唯一摩擦力分布。

根据一些实施方式，接口设备可以包括：位移传感器，其被配置成检测接口设备相对于工作表面的移动；轮构件，其能够被配置成在多种操作模式下围绕轴旋转；以及致动器组件，其被配置成将轮构件设置为多种操作模式中的每种操作模式。每种操作模式可以与相应的唯一摩擦力分布相关联。多种操作模式可以包括飞轮模式和至少两种附加模式，其中至少两种附加模式可以包括两种或更多种不同的棘齿模式、两种或更多种不同的恒定摩擦模式、或者至少一种恒定摩擦模式和至少一种棘齿模式。在一些实施方式中，致动器组件可以包括直流马达、伺服马达、步进马达、螺线管、音圈马达或线性马达。

在接口设备的一些实施方式中，轮构件可以被配置成：在飞轮模式下以低于每秒500rpm的速率减速。在一些实施方式中，在飞轮模式下，轮构件可以每秒损失少于总旋转能量的30％。在一些实施方式中，轮构件可以被配置成：在飞轮模式下接收小于0.05毫牛顿米的制动转矩。

在一些实施方式中，在两种或更多种恒定摩擦模式中的每种恒定摩擦模式或至少一种恒定摩擦模式下，摩擦力施加组件可以向轮构件施加恒定的摩擦力。在飞轮模式下，摩擦力施加组件可以不向轮构件施加摩擦力。在两种或更多种棘齿模式中的每种棘齿模式或至少一种棘齿模式下，相应的唯一摩擦力分布可以包括多个周期性区段。在一些实施方式中，多个周期性区段可以包括50个或更多个周期性区段。在一些实施方式中，任何棘齿模式下的相应的唯一摩擦力分布可以包括三角波、抛物线、正弦波、方波、上升斜坡或下降斜坡。

在一些实施方式中，轮构件可以包括腔，腔的侧壁包括沿轮构件的轴向方向布置的两个或更多个区域。两个或更多个区域中的第一区域可以包括多个齿，并且两个或更多个区域中的第二区域可以包括圆形弯曲的平坦表面。致动器组件可以包括托架以及耦接至托架的两个臂，其中：托架可以被配置成沿轮构件的径向方向移动；两个臂中的第一臂可以被配置成：当托架处于第一位置时，接触第一区域；两个臂中的第二臂可以被配置成：当托架处于第二位置时，接触第二区域；当托架处于第三位置时，第一臂和第二臂可以分别与第一区域和第二区域不接触。在一些实施方式中，两个臂中的每个臂可以通过弹簧耦接至托架。在一些实施方式中，第二臂可以包括用于接触第二区域的摩擦垫，其中摩擦垫可以包括固体摩擦材料。在一些实施方式中，第一臂可以包括用于接触第一区域的接触球。

在一些实施方式中，轮构件可以在轮构件的侧表面上包括多个环形区域，其中多个环形区域可以沿轮构件的径向方向被布置。多个环形区域中的第一区域可以包括多个齿。多个环形区域中的第二区域可以具有平坦表面。致动器组件可以包括：滑动块，其被配置成在轮构件的径向方向上移动；以及接触球，其通过弹簧耦接至滑块。接触球可以被配置成：当滑块处于与第一区域对准的第一位置时，接触第一区域。接触球可以被配置成：当滑块处于与第二区域对准的第二位置时，接触第二区域。在一些实施方式中，多个环形区域中的第三区域可以具有比第二区域的平坦表面更低的表面，并且接触球可以被配置成：当滑块处于与第三区域对准的第三位置时，与第三区域分离。

在一些实施方式中，轮构件可以包括多个接触区域。致动器组件可以包括：筒形凸轮，其包括切口区域；从动件，其在切口区域中航进；以及臂，其耦接至从动件。当筒形凸轮旋转时，臂可以接触多个接触区域中的不同接触区域。在一些实施方式中，轮构件可以包括铁磁部件，并且致动器组件可以包括电永磁体。

在接口设备的一些实施方式中，轮构件可以包括腔，其中腔的侧壁可以包括多个齿。轴可以在轴与摩擦齿轮之间的接口处通过粘性材料层耦接至摩擦齿轮。致动器组件可以包括可旋转臂，其中可旋转臂可以包括接触头和锁定齿。接触头可以被配置成：当可旋转臂处于第一位置时，接触头接触侧壁。锁定齿可以被配置成：当可旋转臂处于第二位置时，锁定齿与摩擦齿轮接合并锁定摩擦齿轮。接触头和锁定齿可以被配置成：当可旋转臂处于第三位置时，接触头和锁定齿分别与侧壁和摩擦齿轮分离。在一些实施方式中，粘性材料层可以包括阻尼脂。

在接口设备的一些实施方式中，轴可以在轴与摩擦齿轮之间的接口处通过粘性材料层耦接至摩擦齿轮。致动器组件可以包括滑块，滑块包括锁。锁可以被配置成：当滑块处于第一位置时，锁与摩擦齿轮接合并锁定摩擦齿轮，以将轮构件设置为恒定摩擦模式。锁也可以被配置成：当滑块处于第二位置时，锁与摩擦齿轮脱离，使得摩擦齿轮可以在飞轮模式下与轮构件一起旋转。

附图说明

通过参照附图描述示例，各种实施方式的各方面和特征将更加明显，在附图中，相同的附图标记在所有附图中指代相同的部件或部分。

图1示出了根据某些实施方式的利用输入设备的系统的示例。

图2是根据某些实施方式的用于操作输入设备的系统的示例的简化框图。

图3示出了根据某些实施方式的用于实现本文公开的外围输入设备的某些特征的系统。

图4A示出了根据某些实施方式的输入设备的飞轮模式的示例摩擦力分布。

图4B示出了根据某些实施方式的输入设备的摩擦模式的示例摩擦力分布。

图4C示出了根据某些实施方式的输入设备的棘齿模式的示例摩擦力分布。

图5A示出了根据某些实施方式的输入设备的示例的棘齿模式下的棘齿的数量。

图5B示出了根据某些实施方式的输入设备的示例的棘齿模式下的摩擦力转矩的范围。

图5C示出了根据某些实施方式的输入设备的各种棘齿模式摩擦力分布。

图6A示出了根据某些实施方式的在飞轮模式下操作的多模式输入设备的示例。

图6B示出了根据某些实施方式的在棘齿模式下操作的多模式输入设备的示例。

图6C示出了根据某些实施方式的在摩擦模式下操作的多模式输入设备的示例。

图7示出了根据某些实施方式的多模式输入设备的示例的立体图。

图8示出了根据某些实施方式的用于切换多模式输入设备的操作模式的致动器组件。

图9示出了根据某些实施方式的在棘齿模式下操作的多模式输入设备的示例。

图10示出了根据某些实施方式的在摩擦模式下操作的多模式输入设备的示例。

图11是根据某些实施方式的包括用于模式切换的线性致动器的示例多模式输入设备的立体图。

图12是根据某些实施方式的包括用于模式切换的线性致动器的示例多模式输入设备的剖视图。

图13是根据某些实施方式的包括用于模式切换的线性致动器的示例多模式输入设备的放大视图。

图14是根据某些实施方式的包括用于模式切换的线性致动器的示例多模式输入设备的横截面的放大视图。

图15示出了根据某些实施方式的包括用于模式切换的筒形凸轮致动器的示例多模式输入设备。

图16示出了根据某些实施方式的包括用于模式切换的筒形凸轮致动器的另一示例多模式输入设备。

图17示出了根据某些实施方式的使用湿式摩擦的多模式输入设备的示例。

图18示出了根据某些实施方式的使用湿式摩擦的多模式输入设备的另一示例。

图19是示出根据某些实施方式的用于操作多模式输入设备的内容自适应方法的示例的简化流程图。

图20是示出根据某些实施方式的在飞轮模式下操作的十二个滚轮样本的测试结果的图。

图21是示出根据某些实施方式的在飞轮模式下操作的一些滚轮样本的每秒旋转能量损失百分比随着旋转速度变化的图。

具体实施方式

本文公开的技术一般地涉及计算机外围接口设备，更具体地，涉及用于计算系统的用户可操纵的多模式输入设备。在很多计算系统中，期望可以针对不同的用户应用和性能要求以两种或更多种不同的操作模式操作并且包括用于在两种或更多种操作模式之间准确且鲁棒地切换的机制的紧凑设计的输入设备，以改善输入设备的用户体验和/或提高输入设备的生产率。在一种实施方式中，计算机外围接口设备可以包括轮构件(例如，滚轮)，其被配置成在多种操作模式例如飞轮模式、一种或更多种棘齿模式以及一种或更多种摩擦模式的任何组合下围绕轴旋转。多种操作模式中的每种操作模式可以对应于一个或更多个摩擦力分布。对于特定用户应用，可以手动或自动选择多种模式。在各种实施方式中，可以通过一个或更多个机械、电气、机电或电磁致动器来选择或切换多种操作模式。本文公开了可以用于改变施加到外围输入设备的轮的摩擦力分布的不同机制。每种机制可以提供不同的用电量、噪声、用户感觉和触摸以及致动时间特性。

在一些实施方式中，计算机外围接口设备的轮构件可以被设置成或切换成在棘齿模式下工作，在棘齿模式下，当在一个方向上旋转时，滚轮可能经历有限数量(例如，10至100)的相对高摩擦力的周期性区段。在一些实施方式中，每个周期性区段可以与可以包括不同水平的摩擦力设置的相同摩擦力分布相关联。在一些实施方式中，不同的周期性区段可以与不同的摩擦力分布相关联。摩擦力分布可以包括例如三角波、抛物线、正弦波、方波、线性斜坡等。可以使用不同的区段来在中从例如许多可用的画笔中选择许多可用的字体大小等。棘齿模式还可以使得用户能够在平移文档时具有更大的控制，原因是单个手指移动以旋转轮会导致视图的计量平移。在一些实施方式中，用户或计算机应用可以根据例如相应的计算机应用、预期用途或用户偏好选择性地启用滚轮的多个棘齿模式摩擦力分布中的摩擦力分布以改变滚轮在棘齿模式下的行为。

在一些实施方式中，计算机外围接口设备的轮构件可以被设置成或切换成在非棘齿模式例如飞轮模式或摩擦模式下工作。非棘齿模式可以用于模拟设置，模拟设置可以具有连续或大量设置(例如，>100)，例如从数百、数千或数百万可用颜色的范围中选择颜色、滚动条(例如，滚动100页以上的文档)、音频音量等。例如，在一些实施方式中，计算机外围接口设备的轮构件可以被设置或切换成在飞轮模式下工作，在飞轮模式下，滚轮与摩擦机构脱离，因此可以在基本上无摩擦的状态(例如，转矩小于0.05mNm，减速度低于500rpm/秒，或总旋转能量损失率小于每秒30％)和相对恒定的摩擦系数下围绕轴旋转，使得轮构件即使在外部施加的力被移除之后也可以继续以相当大的速度围绕轴旋转。在飞轮模式下，用户可以例如通过单个手指移动以旋转轮来快速平移文档上的视图。

在一些实施方式中，计算机外围接口设备的轮构件可以被设置或切换成在摩擦模式下工作，在摩擦模式下，滚轮可以具有比在飞轮模式下的摩擦力(或阻力)高得多的恒定摩擦力(或阻力)。摩擦模式可以使得滚轮能够复制在触摸板上滚动的感觉。与飞轮模式相比，摩擦模式可以允许更精确的控制。例如，当在飞轮模式下放大或缩小地图时，地图可能放大或缩小得太快。在这种情况下，摩擦模式可以允许更高水平的精确度。在一些实施方式中，可以使用允许在旋转轮时将摩擦力(干摩擦力或湿摩擦力)施加到轮的机制来产生摩擦模式。可以例如在力的作用下使用摩擦材料以提供对轮旋转的阻力来实现干摩擦力。例如，可以使用静止部件和旋转部件之间的阻尼脂以提供对旋转的阻力来实现湿摩擦力。

在各种实施方式中，轮构件能够被配置成在多种操作模式下工作，多种操作模式可以包括飞轮模式、一种或更多种恒定摩擦模式以及一种或更多种棘齿模式的任何组合。在一些实施方式中，轮构件可以仅在一些操作模式下在一个方向上滚动。例如，如果到达页面的底部，则可以将轮构件设置为操作模式，在操作模式下，轮构件只能向上滚动。

在一些实施方式中，可以通过例如电子开关(例如，诸如步进马达、伺服马达或DC马达的电动马达)、机械致动器(例如，滑动件机制或棘齿)、或电磁致动器(例如，螺线管或音圈马达)手动地选择计算机外围接口设备的轮构件的多种操作模式。在一些实施方式中，一个致动器可以用于选择多种操作模式中的任何操作模式。在一些实施方式中，可以组合使用两个或更多个致动器以在多种模式之间切换。例如，一个致动器可以用于在棘齿模式和飞轮模式之间切换(例如，使用DC马达)，并且另一个致动器可以用于在飞轮模式和摩擦模式之间切换。

在一些实施方式中，操作模式可以是用户特定的或应用特定的。例如，可以为不同的用户或应用定制操作模式的配置或设置。在一些实施方式中，可以由用户应用基于例如向用户显示的内容自动地切换操作模式。

在紧凑的计算机外围接口设备(例如，计算机鼠标、游戏控制器或虚拟现实控制器)中包括轮构件的多于两种不同的操作模式(或摩擦力分布)并且使用一个致动器在多于两种操作模式之间可靠且精确地切换可能是具有挑战性的。制造这种紧凑的计算机外围接口设备尤其是大批量地制造这种紧凑的计算机外围接口设备可能是困难和/或昂贵的。此外，可能难以设计和制造具有以下轮的接口设备，该轮可以在飞轮模式下工作但不会例如由于重量不平衡特别是当轮是垂直轮时而无意地旋转。

本文公开的各种实施方式可以用于以紧凑的设计实现轮构件的两种或更多种不同的操作模式(或摩擦力分布)，并且可以包括用于在两种或更多种操作模式(或摩擦力分布)之间精确且鲁棒地切换的机制，因此，可以显著改善计算机外围接口设备的用户体验和/或提高计算机外围接口设备的生产率。

虽然本文描述了某些实施方式，但这些实施方式仅以示例的方式呈现，并且不意在限制保护范围。本文描述的设备和系统可以以各种其他形式体现。此外，在不脱离保护范围的情况下，可以对本文描述的示例方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变。

图1示出了根据某些实施方式的在输入设备130(例如，计算机鼠标)上利用用户可操纵的元件(例如，滚轮160)的系统100的示例。系统100可以包括计算机110、显示器120、输入设备130和另一输入设备(例如，键盘140)。键盘140还可以包括用户可操纵的元件(例如，旋钮150)。如本领域普通技术人员将理解的，对于系统100，输入设备130和键盘140可以被配置成控制计算机110和显示器120的各方面。计算机110可以被称为“主计算机”或“主计算设备”。

计算机110可以包括机器可读介质(未示出)，该机器可读介质被配置成存储计算机代码例如驱动器软件或固件等，其中，计算机代码能够由计算机110的处理器执行以通过计算机110控制输入设备130和/或键盘140或者通过输入设备130和/或键盘140控制计算机110。本文描述的各种实施方式通常将输入设备130称为计算机鼠标或类似的输入设备。例如，输入设备130可以是包括位移传感器的计算机鼠标，该位移传感器被配置成检测输入设备130在工作表面例如桌面上的移动，以控制指示器等在显示器120上的移动。位移传感器可以包括光学传感器、机械传感器、光电机械传感器等。然而，应当理解，输入设备130可以是任何输入/输出(I/O)设备、用户接口设备、控制设备、输入单元等。因此，本文公开的技术可以在其他设备例如虚拟现实控制器、旋钮、操纵杆、节流阀控制器等中使用。

在整个本公开内容中，用户可操纵的元件通常被描述为滚轮。然而，应当理解，如本领域普通技术人员将理解的，可以使用任何合适的用户可操纵的元件，例如按钮、旋钮、轨迹球、操纵杆、滑动件等。

在一些实施方式的描述中，系统100通常被称为台式或膝上型计算设备。然而，应当理解，系统100可以是任何合适的计算设备，还包括平板计算机、智能电话、虚拟现实或增强现实接口(例如，具有2D或3D显示器)、全息接口、用于仪器的控制器等。本领域普通技术人员将理解其许多变更、修改和替代实施方式。

图2示出了根据某些实施方式的用于操作输入设备(例如，输入设备130)的系统200。系统200可以包括(一个或多个)处理器210、存储器220、电力管理系统230、通信系统240和输入检测模块250。系统块220至250中的每一个可以与(一个或多个)处理器210(例如，通过总线系统)进行电通信。系统200还可以包括附加功能块，没有示出或讨论附加功能块以防止混淆本文描述的新颖特征。系统块220至250可以被实现为单独的模块，或者可替选地，多于一个的系统块可以在单个模块中被实现。在本文描述的上下文中，输入设备可以是具有滚轮的鼠标，例如如上面参照图1所述的具有滚轮160的输入设备130。

在某些实施方式中，(一个或多个)处理器210可以包括一个或更多个微处理器，并且可以被配置成控制系统200的操作。可替选地，如本领域普通技术人员将理解的，(一个或多个)处理器210可以包括具有支持硬件和/或固件(例如，存储器、可编程I/O等)的一个或更多个微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)等。(一个或多个)处理器210可以控制输入设备130(例如，系统块220至250)的操作的一些或所有方面。可替选地或另外地，系统块220至250中的一些可以包括可以与(一个或多个)处理器210一起工作的附加的专用处理器。本领域普通技术人员将理解其许多变更、修改和替代实施方式。

存储器220可以被配置成存储与输入设备130的一个或更多个操作配置有关的信息。如下面进一步讨论的，输入设备130的一个或更多个操作配置可以包括设置滚轮160的性能特性，如下面进一步讨论的，滚轮160的性能特性包括但不限于：滚轮的旋转阻力、滚轮的旋转输入分辨率(例如，旋转灵敏度)、基于可编辑参数的属性将棘齿或非棘齿操作模式设置到滚轮、可按压滚轮的功能、滚轮160上的一个或更多个触摸传感器的灵敏度、与滚轮160上的多个检测到的触摸(通过触摸传感器)相关联的功能、它们相应的位置等。

另外，存储器220可以存储要由处理器(例如，在(一个或多个)处理器210中)执行的一个或更多个软件程序。应当理解，“软件”可以指代指令序列，当由(一个或多个)处理单元(例如，处理器、处理设备等)执行指令序列时，使系统200执行软件程序的某些操作。指令可以被存储为驻留在只读存储器(ROM)中的固件和/或被存储在介质存储器中的应用，其可以被读入存储器中以由处理设备进行处理。软件可以被实现为单个程序或单独程序的集合，并且可以被存储在非易失性存储器中，并且在程序执行期间全部或部分地被复制到易失性工作存储器中。

电力管理系统230可以被配置成管理输入设备130的电力分配、再充电、电力效率等。在一些实施方式中，电力管理系统230可以包括电池(未示出)、用于电池(未示出)的基于USB的再充电系统和电力管理设备(例如，低压差电压调节器——未示出)。在某些实施方式中，由电力管理系统230提供的功能可以合并到(一个或多个)处理器210中。电源可以是可更换的电池、可再充电的能量存储设备(例如，超级电容器、锂聚合物电池、NiMH、NiCd)或有线电源。再充电系统可以是附加电缆(专用于再充电目的)，或者再充电系统也可以使用USB连接为电池再充电。

根据某些实施方式，通信系统240可以被配置成提供与计算机110或其他设备和/或外围设备的无线通信。通信系统240可以被配置成提供射频(RF)、红外(IR)、或其他合适的通信技术以与其他计算设备和/或外围设备进行通信。系统200可以可选地包括到计算机110的硬连线连接。例如，输入设备130可以被配置成接收通用串行总线(USB)电缆以实现与计算机110或其他外部设备的双向电子通信。一些实施方式可以利用不同类型的电缆或连接协议标准来与其他实体建立硬连线通信。

输入检测模块250可以控制与输入设备130上的输入元件的用户交互的检测。例如，输入检测模块250可以检测滚轮160上的用户输入，按压输入设备130的各种按钮或其他合适的输入元件或设备例如媒体控制按钮、触摸传感器(例如，触摸板)等。在一些实施方式中，输入检测模块250可以与存储器220协同工作以检测输入设备130上的输入并将各种功能与每个输入元件(例如，滚轮160)相关联。

如本领域普通技术人员将理解的，尽管可能没有明确地讨论某些系统，但是它们应该被视为系统200的一部分。例如，系统200可以包括总线系统，以将电力和/或数据传输到其中的不同系统以及从其中的不同系统传输电力和/或数据。

应当理解，系统200是说明性的，并且可以进行变更和修改。系统200可以具有本文未具体描述的其他能力。此外，虽然参考特定块描述了系统200，但是应当理解，这些块是为了便于描述而定义的，并不意在暗示部件部分的特定物理布置。此外，块不需要对应于物理上不同的部件。块可以被配置成例如通过对处理器进行编程或提供合适的控制电路来执行各种操作，并且根据如何获得初始配置，各种块可能是或可能不是可重新配置的。

可以在包括使用电路和软件的任何组合实现的电子设备的各种设备中实现本发明的实施方式。此外，系统200的方面和/或部分可以根据设计的要求与其他子系统组合或由其他子系统操作。例如，输入检测模块250和/或存储器220可以在(一个或多个)处理器210内操作，而不是用作单独的实体。另外，本文描述的发明构思还可以适用于旋钮、小键盘或其他类似的输入设备。例如，系统200的各方面可以适用于旋钮150。此外，系统200可以适用于本文中的实施方式中描述的输入设备中的任何输入设备，无论是明确地、参考地还是默认地描述的输入设备(例如，本领域普通技术人员已经知道可适用于特定输入设备)。前述实施方式并非意在进行限制，并且受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解种种应用和可能性。

图3示出了根据某些实施方式的用于实现本文公开的外围输入设备的某些特征的系统300。系统300可以用于实现本文讨论的任何主计算设备以及本文描述的或者在本公开内容的范围内但不一定明确地被描述的种种实施方式中的任何实施方式。系统300可以包括一个或更多个处理器302，所述一个或更多个处理器302可以经由总线子系统304与多个外围设备(例如，输入设备)进行通信。这些外围设备可以包括存储子系统306(包括存储器子系统308和文件存储子系统310)、用户接口输入设备314、用户接口输出设备316和网络接口子系统312。用户接口输入设备314可以是本文描述的输入设备类型中的任何输入设备类型(例如，键盘、计算机鼠标、遥控器等)。如本领域普通技术人员将理解的，用户接口输出设备316可以是任何类型的显示器，包括计算机监视器、手持设备(例如，智能电话、游戏系统)上的显示器等。可替选地或另外地，如本领域普通技术人员将理解的，显示器可以包括虚拟现实(VR)显示器、增强现实显示器、全息显示器等。

在一些示例中，内部总线子系统304可以提供用于使计算机系统300的各个部件和子系统按照预期彼此进行通信的机制。尽管内部总线子系统304被示意性地示出为单个总线，但总线子系统的替代实施方式可以使用多个总线。另外，网络接口子系统312可以用作用于在计算机系统300和其他计算机系统或网络之间传送数据的接口。网络接口子系统312的实施方式可以包括有线接口(例如，以太网、CAN、RS232、RS485等)或无线接口(例如，BLE、/>Wi-Fi、蜂窝协议等)。

在一些情况下，用户接口输入设备314可以包括计算机鼠标(例如输入设备130)、呈现器、指示设备(例如，鼠标、轨迹球、触摸板等)、合并到显示器中的触摸屏、音频输入设备(例如，语音识别系统、麦克风等)、人机接口(HMI)和其他类型的输入设备。通常，术语“输入设备”的使用意在包括用于将信息输入到计算机系统300中的所有可能类型的设备和机制。另外，用户接口输出设备316可以包括显示子系统、打印机或诸如音频输出设备的非视觉显示器等。显示子系统可以是任何已知类型的显示设备。通常，术语“输出设备”的使用意在包括用于从计算机系统300输出信息的所有可能类型的设备和机制。

存储子系统306可以包括存储器子系统308和文件存储子系统310。存储器子系统308和文件存储子系统310表示可以存储提供本公开内容的实施方式的功能的程序代码和/或数据的非暂态计算机可读存储介质。在一些实施方式中，存储器子系统308可以包括多个存储器，包括用于在程序执行期间存储指令和数据的主随机存取存储器(RAM)318和可以存储固定指令的只读存储器(ROM)320。文件存储子系统310可以为程序和数据文件提供持久(即，非易失性)存储，并且可以包括磁性或固态硬盘驱动器、光学驱动器以及相关联的可移除介质(例如，CD-ROM、DVD、蓝光光盘等)、基于可移除闪存的驱动器或卡、和/或本领域已知的其他类型的存储介质。

应当理解，计算机系统300是说明性的而并非意在限制本公开内容的实施方式。具有比系统300更多或更少部件的很多其他配置是可行的。各种实施方式还可以在各种各样的操作环境中实现，在一些情况下，操作环境可以包括可以用于操作多个应用中的任何应用的一个或更多个用户计算机、计算设备或处理设备。用户或客户端设备可以包括许多通用个人计算机例如运行标准或非标准操作系统的台式计算机或膝上型计算机以及运行移动软件并且能够支持许多联网和消息接发协议的蜂窝设备、无线设备和手持设备中的任何一个。这样的系统还可以包括运行各种商业上可用的操作系统和用于诸如开发和数据库管理的目的的其他已知应用中的任何一个的许多工作站。这些设备还可以包括其他电子设备，例如虚拟终端、瘦客户端、游戏系统以及能够通过网络进行通信的其他设备。

大多数实施方式利用本领域技术人员熟悉的至少一种网络来支持使用各种商业上可用的协议例如TCP/IP、UDP、OSI、FTP、UPnP、NFS、CIFS等中的任何协议进行的通信。网络可以是例如局域网、广域网、虚拟专用网、因特网、内联网、外联网、公共交换电话网、红外网络、无线网络以及其任何组合。

在利用网络服务器的实施方式中，网络服务器可以运行各种服务器或中间层应用中的任何一种，包括HTTP服务器、FTP服务器、CGI服务器、数据服务器、Java服务器和业务应用服务器。(一个或多个)服务器还能够例如通过执行可以被实现为以任何编程语言包括但不限于C、C#或C++或诸如Perl、Python或TCL的任何脚本语言及其组合编写的一个或更多个脚本或程序的一个或更多个应用来响应于来自用户设备的请求而执行程序或脚本。(一个或多个)服务器还可以包括数据库服务器，包括但不限于商业上可从和/>获得的数据库服务器。

这样的设备还可以包括计算机可读存储介质读取器、通信设备(例如，调制解调器、网卡(无线或有线)、红外通信设备等)以及如上所述的工作存储器。计算机可读存储介质读取器可以与非暂态计算机可读存储介质连接或被配置成接收非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质表示远程、本地、固定和/或可移除存储设备以及用于临时和/或更永久地包含、存储、传输和检索计算机可读信息的存储介质。系统和各种设备通常还包括位于至少一个工作存储器设备内的许多软件应用、模块、服务或其他元素，包括操作系统以及诸如客户端应用或浏览器的应用程序。应当理解，替代实施方式可以具有上述实施方式的很多变型。例如，也可以使用定制的硬件和/或可以以硬件、软件(包括便携式软件，例如小应用程序)或两者实现特定元件。此外，可以采用与诸如网络输入/输出设备的其他计算设备的连接。

如上所述，被用作用户与诸如计算机鼠标、游戏控制器或VR控制器的计算设备之间的接口的外围输入设备可以包括作为物理控制元件的轮构件。用户可以旋转轮构件以使相应的命令被发送到计算设备。这种轮构件的示例是滚轮，滚轮可以位于外围输入设备(例如，鼠标)上的左按钮和右按钮之间。滚轮可以用于平移计算机显示器的视场。例如，用户可以使用滚轮来滚动显示在计算机屏幕上的文档的视图或者放大或缩小图像或3D对象。

在很多应用中，滚轮的更精确的滚动和更通用且灵敏的操纵可以使得用户能够更精确且更方便地与计算设备进行交互，以改善用计算设备和软件应用例如图像或视频编辑和游戏的用户体验。为了提供灵活性、精确性和便利性，可能需要可以手动或自动切换的多种操作模式，其中可以使用不同的操作模式来提供不同的摩擦力水平或摩擦力分布，然后可以针对特定的用户应用将不同的摩擦力水平或摩擦力分布转换为不同的命令。

根据某些实施方式，计算机外围接口设备可以包括轮构件，该轮构件被配置成以多种模式例如飞轮模式、一种或更多种棘齿模式以及一种或更多种摩擦模式的任何组合围绕轴旋转，对于特定的用户应用，可以手动或自动选择模式。多种模式中的每种模式可以对应于一个或更多个摩擦力分布。

图4A示出了根据某些实施方式的输入设备上的滚轮405的飞轮模式的示例摩擦力分布410。在飞轮模式下，滚轮405可以快速旋转，并且很小的阻力(或摩擦力)或没有阻力(或摩擦力)可以被克服以便旋转滚轮405。一旦旋转，即使在滚轮405上面没有施加外力，滚轮405也可以继续旋转。通过使滚轮405与人造摩擦机构分离，可以将滚轮405设置为飞轮模式，使得滚轮405可以在具有很小的阻力(或摩擦力)或没有阻力(或摩擦力)的情况下围绕轴旋转。

图4B示出了根据某些实施方式的用于滚轮405的摩擦模式的示例摩擦力分布420。在摩擦模式下，滚轮405可以具有比在飞轮模式下的摩擦力(或阻力)高得多的恒定摩擦力(或阻力)。与飞轮模式相比，摩擦模式可以允许更精确的体验。例如，当在飞轮模式下放大或缩小地图时，地图可能放大或缩小得太快，而摩擦模式可以在这种情况下允许更高水平的准确度。在一些实施方式中，可以使用允许干摩擦力或湿摩擦力被施加到轮的机制来产生摩擦模式。例如，可以通过将具有摩擦材料的部件压靠在另一个部件上来将滚轮405设置为摩擦模式，以提供所需水平的对轮旋转的阻力。可以通过改变摩擦材料和/或压力来改变阻力水平或摩擦力水平。在另一种实施方式中，可以通过锁定部件以使部件静止并且在静止部件和滚轮405之间使用阻尼脂以提供对旋转的阻力来将滚轮405设置为摩擦模式。

图4C示出了根据某些实施方式的用于滚轮405的棘齿模式的示例摩擦力分布430。摩擦力分布430可以包括多个区段432，例如大约10个至大约100个区段。每个区段432可以对应于不同的摩擦力水平或阻力水平。因此，通过转动滚轮405，可以选择多个离散设置。摩擦力分布430可以包括任何期望的分布，其中区段432的摩擦力水平或阻力水平可以是摩擦力水平的任何组合。

图5A示出了根据一些实施方式的输入设备中的示例滚轮的棘齿模式下的棘齿的数量。示例滚轮可以具有许多数量的棘齿(例如，凹口或齿)，例如24个棘齿。在各种实施方式中，滚轮可以具有例如约10个至约100个棘齿。

图5B示出了根据一些实施方式的输入设备中的示例滚轮的棘齿模式下的力的范围。如所示，示例滚轮可以提供绝对值在约0.3毫牛顿米(mNm)和约3.7毫牛顿米之间的转矩。在各种实施方式中，滚轮可以提供绝对值在约0毫牛顿米至约10毫牛顿米范围内的转矩。

图5C示出了根据一些实施方式的输入设备中的滚轮的棘齿模式摩擦力分布的各种示例。例如，滚轮的摩擦力分布可以为以下形状：具有上升斜坡和下降斜坡的三角波、抛物线、正弦波、正方形、线性斜坡等。当滚轮被旋转时，滚轮的摩擦力水平可以根据摩擦力分布而改变。

如上所述，在输入设备中包括滚轮的两种或更多种不同操作模式(或摩擦力分布)并使用一个致动器在两种或更多种操作模式之间可靠且精确地切换可能是具有挑战性的。根据一些实施方式，托架结构可以用于实现多种操作模式以及多种操作模式之间的切换。

图6A至图6C示出了根据一些实施方式的包括托架602的示例多模式输入设备600。图6A示出了根据一些实施方式的以飞轮模式操作的多模式输入设备600。多模式输入设备600可以包括托架602以及两个可旋转臂604和610，可旋转臂604和610通过铰链606和612或其他枢轴结构耦接至托架602。可旋转臂604可以包括摩擦垫608，该摩擦垫608包括摩擦材料，例如橡胶、金属或陶瓷材料。可旋转臂610可以包括可以部分地嵌入可旋转臂610中的接触球614。例如当切向力被施加到接触球614时，接触球614可以相对于可旋转臂610被固定，或者可以相对于可旋转臂610可旋转。多模式输入设备600还可以包括两个接触构件616和618。接触构件616和618或托架602可以连接至滚轮的一部分或者可以是滚轮的一部分。例如，接触构件616和618可以是滚轮的部分，例如滚轮侧面上的不同径向部分或滚轮内腔的不同轴向区域。托架602可以被移动到不同的位置以与接触构件616和618接合或从接触构件616和618脱离。在飞轮模式下，托架602以及两个可旋转臂604和610可以从接触构件616和618脱离。由于在任何可旋转臂和任何接触构件之间没有接触，因此在任何可旋转臂和任何接触构件之间没有摩擦力，使得滚轮可能不会经历由任何可旋转臂与任何接触构件之间通过摩擦垫或接触球接触而引起的额外摩擦力。

图6B示出了根据一些实施方式的以棘齿模式操作的示例多模式输入设备600。多模式输入设备600可以通过以下操作被设置为棘齿模式：例如使用DC马达或步进马达将托架602线性平移到第一预定位置，使得接触球614可以与接触构件616接触并且可以以一定的力按压接触构件616。可旋转臂610会由于接触而围绕铰链612旋转，并且接触力可以由例如连接到可旋转臂610并将可旋转臂610保持在适当位置的弹簧的变形引起。接触构件616可以包括不平坦表面，使得接触球614和接触构件616之间的摩擦力可以根据如上所述的预定摩擦力分布而在接触构件616的不同区域处变化。

图6C示出了根据一些实施方式的以摩擦模式操作的示例多模式输入设备600。多模式输入设备600可以通过以下操作被设置为摩擦模式：例如使用DC马达或步进马达将托架602线性平移到第二预定位置，使得摩擦垫608可以与接触构件618接触并以一定的力按压接触构件618。可旋转臂604会由于接触而围绕铰链606旋转，并且接触力可以由例如连接到可旋转臂604并将可旋转臂604保持在适当位置的弹簧的变形引起。接触构件618可以具有基本上平坦的表面。因此，当摩擦垫608和接触构件618这两者由于滚轮的旋转而相对于彼此移动时，摩擦垫608和接触构件618之间会存在基本上恒定的摩擦力。可以通过改变摩擦垫608的摩擦材料或通过改变摩擦垫608和接触构件618之间的力来改变摩擦力或转矩。以这种方式，可以通过线性且精确地平移托架602(以及因此可旋转臂)以与接触构件616或618接合或从接触构件616或618脱离来将滚轮切换到三种或更多种模式中的一种。

在一些实施方式中，在如图6B所示的棘齿模式下和/或在如图6C所示的恒定摩擦模式下，可以微调托架的位置，使得可以调节接触力并因此可以调节摩擦力。

图7示出了根据一些实施方式的包括托架结构的多模式输入设备700的示例的立体图。多模式输入设备700可以包括滚轮710和致动器组件，致动器组件可以包括马达720、托架730和引导件740。滚轮710可以在至少一侧上包括腔。腔的侧壁可以在轴向方向上包括多个区域，其中多个区域中的每个区域可以对应于一种操作模式。例如，最外区域712可以用于提供用于棘齿模式的摩擦力(在下文中被称为“棘齿模式区域”)。马达720可以包括例如DC马达、伺服马达、步进马达、线性马达、螺线管(例如，三稳态螺线管)或音圈马达(VCM)。马达720可以用于沿着引导件740移动托架730。致动器组件还可以包括通过两个铰链732和738连接到托架730的两个可旋转臂。每个可旋转臂可以围绕相应的铰链旋转。两个可旋转臂可以具有不同的长度，因此可以延伸到腔的不同深度。

可旋转臂中的一个是可旋转臂734，该可旋转臂734包括部分地嵌入可旋转臂734中的接触球736。可旋转臂734可以以与侧壁的棘齿模式区域对应的深度延伸到腔中。因此，当由马达720将托架730沿着引导件740远离马达720移动到第一位置时，可旋转臂734上的接触球736可以与侧壁的棘齿模式区域接触。侧壁的棘齿模式区域可以包括预定图案或高度分布，以在不同区域提供不同的摩擦力。因此，当滚轮710被用户旋转时，接触球736可以与棘齿模式区域的不同区域接触，因此用户和滚轮可以经历不同大小的摩擦力。在一些实施方式中，马达720可以将托架730沿着引导件740远离马达720移动到两个或更多个不同位置，同时保持接触球736和棘齿模式区域之间的接触(但具有不同的接触力)，使得滚轮710可以在具有不同摩擦力分布的两种或更多种不同棘齿模式下操作。

两个可旋转臂的第二可旋转臂(图7中未示出)可以以与侧壁的用于提供基本上恒定的摩擦力的区域(在下文中被称为“摩擦模式区域”)对应的深度延伸到腔中。第二可旋转臂可以在头部处包括摩擦垫。当由马达720将托架730沿着引导件740朝向马达720移动到第二位置时，第二可旋转臂上的摩擦垫可以与侧壁的摩擦模式区域接触。侧壁的摩擦模式区域可以包括平坦表面，其中平坦表面上的所有点可以位于距滚轮710的轴相等距离处。因此，摩擦垫与摩擦模式区域的不同区域之间的摩擦力可能基本上相等。因此，当滚轮710旋转时，第二可旋转臂的摩擦垫与摩擦模式区域的不同区域之间可能存在基本上恒定的摩擦力。

当由马达720将托架730沿着引导件740移动到第一位置和第二位置之间的位置时，可旋转臂734的接触球736和第二可旋转臂的摩擦垫都不与滚轮710直接接触。因此，滚轮710可以以飞轮模式操作，并且可以经历非常低或基本上为零的摩擦力。因此，通过由马达线性平移托架730，滚轮可以在棘齿模式、摩擦模式和飞轮模式之间切换。

图8示出了根据一些实施方式的用于切换多模式输入设备700的操作模式的致动器组件的各个部件。如所示，致动器组件可以包括托架730，如上面参照图7描述的，托架730可以由马达沿着引导件740被移动。如上所述，两个可旋转臂734和830可以通过铰链(或枢轴)耦接至托架730。可旋转臂734可以包括部分嵌入可旋转臂734中的接触球736。第一弹簧810可以被定位在托架730的鼻部840和可旋转臂734之间，以将可旋转臂734保持在适当位置。当移动托架730使其远离马达以引起接触球736和棘齿模式区域之间的接触时，第一弹簧810可以将可旋转臂734(以及因此接触球736)压靠在滚轮710上的腔的侧壁的棘齿模式区域上，以引起棘齿模式的不同摩擦力水平。摩擦力的大小可以取决于第一弹簧810的强度和托架730的位置。

图8还示出了可旋转地连接到托架730的第二可旋转臂830。第二弹簧820(或相同的弹簧810)可以被定位在托架730的鼻部840和可旋转臂830之间，以将可旋转臂830保持在适当的位置。可旋转臂830可以包括头部832，头部832可以附接有摩擦垫(图8中未示出)。当朝向马达移动托架730以引起摩擦垫和摩擦模式区域之间的接触时，第二弹簧820可以将可旋转臂830(以及因此摩擦垫)压靠在滚轮710上的腔的侧壁的摩擦模式区域上以引起基本上恒定的摩擦力。摩擦力的大小可以取决于第二弹簧820的强度和托架730的位置。

图9示出了根据一些实施方式的以棘齿模式操作的多模式输入设备700。在图9中，托架730可以被移动到最左位置，在最左位置处，左端940或托架730可以与多模式输入设备700的主体上的左止挡件920接触并且左止挡件920使其停止。当托架730位于最左位置时，可旋转臂734上的接触球736可以被第一弹簧810压缩紧靠在滚轮710上的腔950的侧壁上的棘齿模式区域。因此，当滚轮710围绕其轴旋转时，接触球736可以与棘齿模式区域的不同区域接触，来为棘齿模式提供所需的摩擦力分布。

图10示出了根据一些实施方式的以摩擦模式操作的多模式输入设备700。在图10中，托架730可以被移动到最右位置，在最右位置处，托架730的右端942可以与多模式输入设备700的主体上的右止动件930接触并且右止动件930使其停止。当托架730位于最右位置时，可旋转臂830的头部832上的摩擦垫910可以被第二弹簧820压缩紧靠在滚轮710上的腔950的侧壁上的摩擦模式区域。因此，当滚轮710围绕其轴旋转时，摩擦垫910可以与摩擦模式区域接触，来为摩擦模式操作提供基本上恒定的摩擦力。摩擦力的大小可以取决于第二弹簧820的强度和托架730的位置。

在上述实施方式中，托架组件的线性平移可以用于实现多种操作模式并选择所需的操作模式。滚轮的与不同操作模式对应的不同区域可以沿着滚轮的轴向方向被布置。在一些其他实施方式中，滚轮的与不同操作模式对应的不同区域可以位于滚轮的一侧上，并且可以沿着滚轮的径向方向被布置。由于滚轮的半径通常可以大于滚轮的一侧上的腔的深度，所以可以使用沿滚轮的径向方向布置的区域来实现更多操作模式。

图11是根据一些实施方式的使用用于模式切换的线性致动器的示例多模式输入设备1100的立体图。多模式输入设备1100可以包括滚轮1110和支承件1120，该支承件1120在滚轮1110的轴处支承滚轮1110。滚轮1110可以包括沿滚轮1110的径向方向布置的多个环形区域(具有不同直径的环形)，例如一个或更多个棘齿模式区域1112、一个或更多个摩擦模式区域1114以及飞轮区域1116。多模式输入设备1100还可以包括致动器组件，该致动器组件包括一个或更多个滑块1130。马达可以将滑块1130沿着引导件1140移动到滚轮1110的不同轴向位置，以与滚轮1110上的不同区域对准。例如，滑块1130可以被移动到位置A、B和C，位置A、B和C可以分别与棘齿模式区域1112、摩擦模式区域1114和飞轮区域1116对准。插入件1132可以通过适配器1134耦接至每个滑块1130。插入件1132可以包括接触头(例如，包括接触球)，当滑块1130沿着引导件1140被移动时，接触头可以与多个区域中的不同区域接触。

图12是根据一些实施方式的多模式输入设备1100的剖视图。图12示出了插入件1132可以包括接触球1210，接触球1210部分地嵌入插入件1132中的腔中。当滑块1130沿着引导件1140被移动到某个位置并与环形区域中的一个区域对准时，接触球1210可以与该区域接触(或在飞轮模式下没有接触)，来为操作模式提供所需的摩擦力分布。

图13是根据一些实施方式的多模式输入设备1100的放大的剖视图。如图13所示，棘齿模式区域1112、摩擦模式区域1114和飞轮区域1116的表面可以在轴向方向上具有不同的深度或高度。例如，飞轮区域1116的表面可以具有最高深度或最低高度，因此当滑块1130与飞轮区域1116对准时，接触球1210可以不接触飞轮区域1116的表面。棘齿模式区域1112的表面可以包括预定图案或高度分布，例如在不同区域处具有不同高度和/或宽度的齿。因此，当滚轮1110旋转时，接触球1210可以在不同位置处与齿相互作用以引起不同的摩擦力水平。摩擦模式区域1114的表面可以高于飞轮区域1116的表面，并且可以高于或低于棘齿模式区域1112的表面的平均高度，这取决于摩擦模式下所需的摩擦力水平。

图14是根据一些实施方式的多模式输入设备1100的一部分的放大的截面图。图14示出了插入件1132通过适配器1134耦接至滑块1130。适配器1134可以包括与滑块1130上的腔对准的孔。弹簧1410可以被定位在腔中，穿过适配器1134中的孔，并且接触插入件1132(或接触球1210)，以在插入件1132(或接触球1210)上施加力，使得接触球1210可以接触棘齿模式区域1112的表面。当滚轮1110旋转时，弹簧1410还可以响应于棘齿模式区域1112的表面的高度变化使得接触球1210在滚轮的轴向方向上的位置能够被改变。

在一些实施方式中，筒形凸轮可以用于在多模式输入设备中实现多种模式以及滚轮的不同操作模式之间的切换。筒形凸轮或柱形凸轮可以包括圆筒或中空圆筒，圆筒或中空圆筒包括至少一个连续切口区域，其中从动件可以在切口区域中航进并且在圆筒被马达旋转时移动。

图15示出了根据一些实施方式的包括用于模式切换的筒形凸轮致动器的多模式输入设备1500的示例。多模式输入设备1500可以包括滚轮1510、可以包括筒形凸轮1520和致动器臂1530的致动器组件、以及用于在滚轮1510的轴1514处支承滚轮1510的支承结构1540。如在多模式输入设备700中，滚轮1510可以在至少一侧上包括腔。腔的侧壁可以在轴向方向上包括多个区域，其中多个区域中的每个区域可以对应于一种操作模式。例如，最外区域1512可以是用于为棘齿模式提供摩擦力的棘齿模式区域。致动器臂1530可以包括接触头1532，接触头1532可以包括接触球1534。当筒形凸轮1520被马达(图15中未示出)旋转时，连接到致动器臂1530的筒形凸轮从动件可以使致动器臂1530沿着滚轮1510的轴向方向和/或径向方向移动，这又可以使接触球1534与腔的侧壁上的不同区域接触(处于棘齿模式或摩擦模式)或者与腔的侧壁不接触(处于飞轮模式)。使用筒形凸轮来选择操作模式可以减小致动器臂1530的加速度，并且减少声音噪声或振动。筒形凸轮上的切口区域可以具有所需的分布，以实现致动器臂1530的所需平移分布，并将从动件(以及因此致动器臂)锁定到特定位置。例如，切口区域可以包括一个或更多个缺口，缺口可以将从动件锁定在某些位置。

图16示出了根据一些实施方式的包括用于模式切换的筒形凸轮致动器的多模式输入设备1600的另一示例。多模式输入设备1600可以包括：滚轮1610、用于支承滚轮1610的支承结构1650、以及可以包括马达1620、筒形凸轮1630、致动器臂1640的致动器组件。如在多模式输入设备1100中，滚轮1610可以包括沿滚轮1610的径向方向布置的多个环形区域，例如一个或更多个棘齿模式区域1612、一个或更多个摩擦模式区域和/或飞轮模式区域。马达1620可以使筒形凸轮1630旋转，这又可以使从动件1632沿筒形凸轮1630的轴向方向和/或径向方向移动。从动件1632的运动可以使连接到从动件1632的致动器臂1640在筒形凸轮1630的轴向方向和/或径向方向上(以及因此在滚轮1610的轴向方向和/或径向方向上)移动。照此，致动器臂1640上的接触头1642可以远离滚轮1610移动以使滚轮1610处于飞轮模式，或者可以朝向滚轮1610移动以与滚轮1610上的区域的表面接触，以将滚轮1610设置为相应的棘齿模式或摩擦模式。如上面关于筒形凸轮1520描述的，筒形凸轮1630的切口区域可以具有被设计成引起致动器臂的所需平移分布并将从动件(以及因此致动器臂)锁定到某些位置的形状。

在上述一些实施方式中，可以通过两个固体物体或表面之间例如在平坦或不平坦表面与接触球或摩擦垫之间的摩擦力(被称为“干摩擦力”)来实现摩擦力分布。两个固体物体之间的摩擦力可以导致两个固体物体中的至少一个在一段时间之后磨损。在一些实施方式中，如上所述，可以通过在两个固体物体之间使用例如阻尼脂来实现所需的摩擦力大小，从而使固体物体的磨损最小化。

图17示出了根据一些实施方式的多模式输入设备1700的示例。多模式输入设备1700可以包括滚轮1710、致动器臂1720和摩擦齿轮1730。滚轮1710可以在至少一侧上包括腔。腔的侧壁1712可以包括不同高度和/或宽度的齿，所述齿基于棘齿模式下的所需摩擦力分布来设计。可以例如手动地或通过旋转马达(例如，DC马达、伺服马达、步进马达等)或机电致动器(例如，螺线管或VCM)围绕枢轴1722旋转致动器臂1720。在可以手动地旋转致动器臂1720的一些实施方式中，可以使用锁定机制将致动器臂1720锁定到多个位置中的一个位置。致动器臂1720可以包括延伸到滚轮1710的腔中的接触头1724。接触头1724可以包括接触球。当致动器臂1720被旋转到最右位置时，接触球可以与侧壁1712接触，因此滚轮1710可以被切换到棘齿模式。旋转滚轮1710可以使接触球与腔的侧壁1712的不同区域接触，这些不同区域可以具有高度和/或宽度不同的齿，从而为棘齿模式提供不同的摩擦力。

摩擦齿轮1730可以包括中心处的孔，并且可以通过孔与滚轮1710的轴1740耦接。轴1740的直径可以略小于孔的直径。一层粘性材料例如阻尼脂可以被涂敷在轴1740的外表面与摩擦齿轮1730中的孔的内表面之间的接口处。当摩擦齿轮1730的旋转不受限制时，粘性材料可以使摩擦齿轮1730随着轴1740旋转。因此，当致动器臂1720旋转到中间位置使得接触头1724上的接触球远离(并且因此没有接触)侧壁1712移动时，如果摩擦齿轮1730的旋转也不受限制，则滚轮1710可以在飞轮模式下操作。

如图17所示，致动器臂1720还可以包括锁定齿1726。当致动器臂1720被旋转到最左位置时，锁定齿1726可以与摩擦齿轮1730接合以锁定摩擦齿轮1730。因此，当滚轮1710被旋转时，可能在轴1740的外表面与摩擦齿轮1730(其被锁定到固定位置)的内表面之间存在相对运动(例如，旋转)，并且粘性材料例如被涂敷在轴1740的外表面与摩擦齿轮1730的孔的内表面之间的接口处的阻尼脂可以引起轴1740(以及因此滚轮1710)上的基本上恒定的摩擦力(这可以被称为“湿摩擦力”)。因此，当致动器臂1720被旋转到最左位置时，滚轮1710可以被切换到摩擦模式。

图18示出了根据一些实施方式的多模式输入设备1800的另一示例。作为多模式输入设备1700，多模式输入设备1800还可以在摩擦模式下使用“湿摩擦力”。多模式输入设备1800可以包括滚轮1810以及包围并支承滚轮1810的外壳1820。如所示，滚轮1810可以在滚轮1810的侧表面上包括棘齿模式区域1812。滚轮1810的轴1850可以通过摩擦齿轮1860上的孔与摩擦齿轮1860耦接。轴1850的直径可以略小于孔的直径。一层粘性材料1852例如阻尼脂可以被施加在轴1850的外表面和摩擦齿轮1860的孔的内表面之间的接口处。当摩擦齿轮1860的旋转不受限制时，粘性材料可以使摩擦齿轮1860随着轴1850旋转。多模式输入设备1800还可以包括引导件1830和滑块1840，可以手动地或者通过致动器例如可旋转马达(例如，DC马达、伺服马达、步进马达等)或机电致动器(例如，螺线管或VCM)沿着引导件1830滑动滑块1840。滑块1840可以包括锁1842，锁1842可以包括与摩擦齿轮1860上的齿匹配的一个或更多个齿。

为了将滚轮1810设置为飞轮模式，滑块1840可以远离滚轮1810移动，使得锁1842可以不与摩擦齿轮1860接合并且限制摩擦齿轮1860的旋转。同时，可以移开接触臂并将接触臂与棘齿模式区域1812分离。因此，滚轮1810可以在具有很小摩擦或没有摩擦的情况下自由地旋转。

为了将滚轮1810设置为棘齿模式，可以使用如上所述的机制使接触臂朝向滚轮1810移动以接触棘齿模式区域1812。例如，在一些实施方式中，如上面例如参照图14描述的，接触臂可以包括接触球和弹簧，弹簧可以在接触球上施加力。弹簧可以延伸或者可以由接触球压缩。当滚轮1810被旋转时，由于弹簧施加到接触球的力和棘齿模式区域施加到接触球的压缩力，接触球可以相对于接触臂移动。接触球和棘齿模式区域之间的压缩力以及因此被施加到滚轮1810的摩擦力可以取决于棘齿模式区域的表面形状，该表面形状可以被设计成实现所需的摩擦力分布。

为了将滚轮1810设置为摩擦模式，滑块1840可以朝向滚轮1810移动，使得锁1842可以与摩擦齿轮1860接合并限制摩擦齿轮1860的旋转。照此，当滚轮1810被旋转时，轴1850和摩擦齿轮1860(其可以通过锁1842被锁定在固定位置处)之间可以存在相对运动(旋转)，并且在轴1850的外表面与摩擦齿轮1860的孔的内表面之间的接口处施加的粘性材料(例如，阻尼脂)可以引起轴1850(以及因此滚轮1810)上的基本上恒定的摩擦力。

在一些实施方式中，可以使用其他技术通过在滚轮上选择性地施加不同的摩擦力分布来实现多种操作模式。例如，如题为“Electromagnetic Mode Change of PeripheralInterface Wheel”的美国临时专利申请第62/690,591号中描述的，该美国临时专利申请出于所有目的通过引用并入本文中，可以使用磁力而不是机械力在滚轮上施加摩擦力分布。在一个实施方式中，滚轮可以包括铁磁部件，并且致动器可以包括电永磁体(EPM)。EPM可以被控制成在致动器和滚轮之间选择性地施加不同量的磁力。

在一些实施方式中，可以以任何合理的方式组合上述各种结构和切换技术，以提供具有多种操作模式的滚轮。另外，滚轮能够被配置成以多于一种棘齿模式或多于一种摩擦模式工作，以便提供例如多于50个、多于80个或多于100个棘齿或者多于一个恒定的摩擦力水平。在各种实施方式中，可以使用马达例如如上所述的DC马达、伺服马达、步进马达、线性马达、螺线管或VCM来执行不同操作模式之间的切换。

在一些实施方式中，基于向用户显示的应用和/或交互式内容，滚轮可以被自动切换到适当的操作模式。在高抽象级别处，在主计算设备上操作的软件(例如，由处理器302执行)可以管理映射功能(例如，将与交互式元素相关联的可重新配置参数映射到输入设备上的用户可操纵元素(例如，滚轮)的操作参数，如下面进一步讨论的)以及在主计算设备上运行的计算机软件(例如，)与所连接的输入设备(例如，滚轮)之间的接口。可替选地或另外地，可以部分地通过相应输入设备的各方面(例如，处理器210)来执行一些管理。从用户的角度来看，用户可操纵元素可以与最接近显示器上的光标的图形元素相关联。例如，当用户朝向第一图形元素(例如，可选择的控制元素)移动光标时，滚轮可以动态地被编程成控制与该图形元素相关联的可编辑参数(例如，字体类型)。类似地，当用户朝向第二可选择控制元素移动光标时，滚轮可以被自动且动态地编程成控制与第二可选择控制元素相关联的可编辑参数(例如，音量)。可替选地或另外地，将用户可操纵对象与可选择控制元素的可编辑参数相关联可以基于除了光标位置之外的其他标准。例如，可选择控制元素可以基于历史使用被选择成与用户可操纵的对象相关联。因此，可以选择“最常用”的可选择控制元素而不管光标的位置。如本领域普通技术人员所理解的，其他选择方法也是可以的。例如，如上所述，可以基于软件事件、输入设备的当前状态(例如，到达页面的底部)或显示的内容(例如，文本的密度或者某些对象的大小)来确定或触发模式选择。以下实施方式仅描述了落入本公开内容的范围内的许多实施方式中的一些实施方式。

图19是示出了根据一些实施方式的用于操作多模式输入设备的内容自适应方法的示例的简化流程图1900。流程图1900中的操作可以由处理逻辑执行，处理逻辑可以包括硬件(电路系统、专用逻辑等)、在适当的硬件(例如，通用计算系统或专用机器)上操作的软件、固件(嵌入式软件)或其任何组合。如上面参照图2和图3示出和描述的，在某些实施方式中，流程图1900中的操作可以由系统200的(一个或多个)处理器210或者系统300的(一个或多个)处理器302执行。

在框1910处，一个或更多个处理器例如系统200的(一个或多个)处理器210或系统300的(一个或多个)处理器302可以检测用户接口上的交互式元素。用户接口可以是图形窗口、虚拟桌面、应用或用户可以与之交互的显示器(例如，显示器120)上的任何图像。用户接口也可以是音频输入和/或输出设备，例如麦克风或扬声器。在一些实施方式中，用户接口可以包括可以检测或生成运动、振动或触摸感觉的触觉用户接口。交互式元素可以包括可以由用户控制的任何用户接口元素。例如，一些交互式元素可以包括基于桌面或窗口的可选择图标、滚动条、任务栏元素、标签、文本、媒体播放器、媒体播放器控件(例如，音量、声像(pan)、低音/高音、媒体传输控件等)、超链接等。本领域普通技术人员将理解可以在用户接口上可选择的许多可能类型的交互式元素。在一些实施方式中，某些交互式元素可能不是从当前视图“可选择”的，而是可以被嵌套在各种下拉菜单或界面中。例如，媒体播放器可以包括具有掩埋在嵌套菜单中的可选择的皮肤列表(即，交互式元素)的不同皮肤(例如，背景图像)。在这种情况下，交互式元素不能在当前视图中(在相应的菜单栏之外)立即可选择，但是仍然可以由诸如计算机110的主计算设备来检测。在某些实施方式中，配置输入设备的软件可以访问在主计算设备上操作的特定软件以确定特定窗口中包括哪些元素。例如，如本领域普通技术人员将理解的，可以访问演示软件以确定每个特定幻灯片中包括的内容(例如，嵌入的超链接、电子表、图像等)，其可以容易地获得并且可以容易地访问。类似地，可以访问照片编辑软件(例如，)以确定什么可选择控制元素(例如，图标、菜单等)是可用的。应当理解，如本领域普通技术人员将理解的，识别关于图19描述的元素的各种方法可以适用于本文描述的任何附图、实施方式、系统或方法等。

在框1920处，一个或更多个处理器可以确定交互式元素的可重新配置参数。可重新配置参数可以是与交互式元素相关联的任何可调整值、设置、操作模式等。例如，交互式元素可以是字母数字文本，并且可重新配置参数可以包括字体大小、字体类型、字体颜色、文本位置(例如，文本可以在显示器上沿x和y方向移动)等。在另一示例中，媒体播放器可以是交互式元素，并且可重新配置参数可以包括音量、声像、低音/高音设置、媒体传输控件等。在又一个示例中，照片或图像帧可以是交互式元素，并且可重新配置参数可以包括缩放(放大)、声像控制、亮度、对比度、滤波器选择等。本领域普通技术人员将理解可能的交互式元素和可重新配置参数的许多变更、修改和替代实施方式。

在框1930处，一个或更多个处理器可以将输入设备上的用户可操纵元素的操作参数与交互式元素的可重新配置参数相关联。如本领域普通技术人员将理解的，用户可操纵元素可以包括例如旋钮、按钮、滚轮、轨迹球、操纵杆、滑动件等。输入设备可以包括例如鼠标、键盘、游戏控件或虚拟现实控制器。操作参数可以包括例如滚轮的旋转阻力(或摩擦力)、旋转速度或旋转灵敏度。将用户可操纵元素的操作参数与交互式元素的可重新配置参数相关联的一个示例可以包括：将字母数字文本的字体大小选择、图像的颜色、图像的亮度或在显示器上显示图像的比例与计算机鼠标上的滚轮的摩擦力水平或摩擦力分布相关联。本文提供的示例通常可以描述将交互式元素的可重新配置参数与单个用户可操纵元素的操作参数相关联。在一些情况下，用于交互式元素的相同的可重新配置参数可以基于某些上下文与不同的用户可操纵元素相关联。例如，媒体播放器上的音量控件可以在典型使用期间与滚轮的摩擦力相关联，但是当滚轮用于其他目的时可以选择与滑动件或触摸传感器相关联。

在框1940处，一个或更多个处理器可以向输入设备发送控制信号以设置用户可操纵元素的操作模式。控制信号可以用于例如将计算机鼠标的滚轮设置为如上所述的一种或更多种棘齿模式、一种或更多种摩擦模式和飞轮模式中之一。如本领域普通技术人员将理解的，控制信号可以是能够控制例如计算机鼠标的滚轮的任何合适的格式。一个或更多个处理器可以基于可重新配置参数例如所需的灵敏度、准确度或分辨率的属性生成控制信号。本领域普通技术人员将理解其许多变更、修改和替代实施方式。在一些实施方式中，可以在单个步骤中执行框1930和1940处的操作，以生成并发送控制信号，以将可重新配置参数与用户可操纵元素两者相关联，并且设置用户可操纵元素的操作模式。

在框1950处，一个或更多个处理器可以接收所检测到的用户可操纵元素的操作参数的值作为用户可操纵元素的用户操纵的结果。例如，当计算机鼠标的滚轮被设置为棘齿模式时，可以检测由旋转滚轮的用户在对滚轮的操作期间的滚轮的摩擦力水平并将其发送到一个或更多个处理器。作为另一示例，当滚轮被设置为飞轮模式或摩擦模式时，可以将指示用户操纵或滚轮的旋转速度的数据发送到一个或更多个处理器。

在框1960处，一个或更多个处理器则可以基于所接收到的用户可操纵元素的操作参数的值来改变交互式元素的可重新配置参数。例如，当用户操纵用户可操纵元素(例如，滚动滚轮)时，可以基于所接收到的操作参数的值(例如，摩擦力)来重新配置或修改字体大小、显示尺寸、颜色、亮度、图像的视角、扬声器的音量等。以这种方式，用户可以通过操纵输入设备来配置交互式元素的可重新配置参数。

应当理解，关于图19描述的特定操作提供了根据一些实施方式的用于将功能分配给输入设备上的用户可操纵元素的特定方法。还可以根据替代实施方式来执行其他操作序列。例如，替代实施方式可以以不同的顺序执行上面概述的操作。此外，图19中示出的单独块可以包括多个子块，可以适当地以各种顺序来执行所述多个子块。此外，可以根据特定应用添加或移除附加操作。

图20是示出了根据一些实施方式的以飞轮模式操作的十二个滚轮样本的测试结果的图2000。测试结果示出了在外部施加的力被去除之后每个样本随时间变化的角速度。图2000的x轴对应于外部施加的力被去除之后的运行时间。图2000的y轴对应于测量时间点下的角速度(以rad/s为单位)。每个点对应于数据点。每条细线2010示出了每个相应样本的角速度损失随时间变化的趋势。线2020示出了12个样本的平均角速度损失随时间变化的趋势。线2030示出了飞轮模式的示例规范。

在图20所示的测试中，外部施加的力被去除之后的初始角速度是大约1500rpm或大约157rad/s。基于测试结果，可以确定十二个滚轮样本在飞轮模式下的角减速度。最小角减速度约为56rpm/s(或约5.9rad/s²)，最大角减速度约为115rpm/s(或约11.8rad/s²)，以及平均角减速度约为75rpm/s(或约7.7rad/s²)。滚轮样本在飞轮模式下的减速规范可以被设置为例如约250rpm/s(或约26.2rad/s²)或约500rpm/s(或约52rad/s²)。

另外，确定十二个滚轮样本在飞轮模式下的制动转矩。最小制动转矩约为0.007mNm，最大制动转矩约为0.014mNm，以及平均制动转矩约为0.009mNm。滚轮样本在飞轮模式下的制动转矩规范可以被设置为例如约0.03mNm或约0.05mNm。

还测量了十二个滚轮样本在飞轮模式下的旋转能量损失特性。表1示出了样本在不同角速度下的旋转能量、从初始角速度(例如，157.1rad/s)达到不同角速度所花费的时间、以及以J/s为单位的旋转能量损失速率。表2示出了以％/s为单位的旋转能量损失速率。表2中的结果指示平均旋转能量损失速率为约每秒10％，其中旋转能量损失速率规范可以被设置为例如约每秒30％或约每秒60％。

表1动能损失速率

ωi

157.1

130.9

104.7

78.5

52.4

0.0

[rad/s]

旋转能量

1.45E-02

1.00E-02

6.43E-03

3.62E-03

1.61E-03

0.00E+00

[J]

Δti规范

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

6.0

[s]

Δti平均

0.0

2.8

6.0

9.6

13.9

20.3

[s]

Δti样本(最小)

0.0

4.0

7.8

12.8

18.2

26.6

[s]

Δti样本(最大)

0.0

1.7

3.7

5.8

9.0

13.3

[s]

P_{损失_规范}

-4.42E-03

-4.02E-03

-3.62E-03

-3.21E-03

-2.41E-03

[J/s]

P_{损失_平均}

-1.58E-03

-1.34E03

-1.13E-03

-9.22E-04

-7.12E-04

[J/s]

P_{最小损失_样本}

-1.10E-03

-1.03E-03

-8.50E-04

-7.05E-04

-5.43E-04

[J/s]

P_{最大损失_样本}

-2.56E-03

-2.15E-03

-1.88E-03

-1.42E-03

-1.09E-03

[J/s]

表2每秒旋转能量损失百分比

本文阐述了许多具体细节以提供对所要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践所要求保护的主题。在其他情况下，没有详细描述普通技术人员已知的方法、装置或系统，以免模糊所要求保护的主题。示出和描述的各种实施方式仅作为示例被提供，以说明权利要求的各种特征。然而，关于任何给定实施方式示出和描述的特征不一定限于相关联的实施方式，并且可以与示出和描述的其他实施方式一起使用或组合。此外，权利要求不意在受任何一个示例实施方式的限制。

尽管已经关于本发明的具体实施方式详细描述了本主题，但是应当理解，本领域技术人员在获得对前述内容的理解之后可以容易地产生这样的实施方式的变更、变化和等同物。因此，应当理解，如本领域普通技术人员将容易显而易见的，本公开内容是出于示例而非限制的目的而呈现的，并且不排除包括对本主题的这些修改、变化和/或添加。实际上，本文中描述的方法和系统可以以各种其他形式来体现；此外，在不脱离本公开内容的精神的情况下，可以对本文中描述的方法和系统的形式进行各种省略、替代和改变。所附权利要求及其等同物意在覆盖落入本公开内容的范围和精神内的这些形式或修改。

尽管本公开内容提供了某些示例实施方式和应用，但是对于本领域普通技术人员而言显而易见的其他实施方式，包括不提供本文中阐述的所有特征和优点的实施方式，也在本公开内容的范围内。因此，本公开内容的范围意在仅通过参考所附权利要求来限定。

除非另有明确说明，否则应当理解，在整个说明书中，利用诸如“处理”、“计算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定”和“识别”等术语的讨论指的是计算设备例如一个或更多个计算机或类似的一个或多个电子计算设备的动作或处理，所述计算设备操纵或转换在计算平台的存储器、寄存器或其他信息存储设备、传输设备或显示设备内被表示为物理电子量或磁量的数据。

本文中讨论的一个或多个系统不限于任何特定的硬件架构或配置。计算设备可以包括任何合适的部件布置，其提供以一个或更多个输入为条件的结果。合适的计算设备包括访问存储的软件的基于多功能微处理器的计算机系统，该存储的软件将计算系统从通用计算设备编程或配置成实现本主题的一个或更多个实施方式的专用计算设备。可以使用任何合适的编程、脚本或其他类型的语言或语言的组合来在用于编程或配置计算设备的软件中实现本文包含的教导。

可以在这样的计算设备的操作中执行本文中公开的方法的实施方式。上面示例中呈现的块的顺序可以变化——例如，可以将块重新排序、组合和/或分成子块。某些块或过程可以并行执行。

除非另外特别说明，否则本文使用的条件语言例如除了别的以外“能够”、“可能”、“可以(might)”、“可以(may)”、“例如”等或者在上下文中以其他方式被理解为所使用的，通常意在表达某些示例包括某些特征、要素和/或步骤而其他示例不包括某些特征、要素和/或步骤。因此，这样的条件语言通常不意在暗示：一个或更多个示例以任何方式需要特征、要素和/或步骤，或者一个或更多个示例必须包括用于在有或没有作者输入或提示的情况下决定这些特征、要素和/或步骤是否被包括在任何特定示例中或者要在任何特定示例中被执行的逻辑。

术语“包括(comprising)”、“包括(including)”、“具有”等是同义的并且以开放式方式包含地被使用，并且不排除另外的要素、特征、动作、操作等。此外，术语“或”在其包含意义上被使用(而不是在其排他意义上被使用)，使得当被使用时，例如为了连接要素的列表，术语“或”表示列表中的要素中的一个、一些或全部。本文中“适于”或“被配置成”的使用意味着开放和包含性的语言，其不排除适于或被配置成执行附加任务或步骤的设备。另外，“基于”的使用意味着开放和包含性，原因是“基于”一个或更多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作可能实际上基于除了所述的这些以外的附加条件或值。类似地，“至少部分地基于”的使用意味着开放和包容性，原因是“至少部分地基于”一个或更多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作可能实际上基于除了所述的这些之外的附加条件或值。本文中包括的标题、列表和编号仅是为了便于说明而并不意味着进行限制。

上述各种特征和过程可以彼此独立地被使用，或者可以以各种方式组合被使用。所有可能的组合和子组合都意在落入本公开内容的范围内。另外，在一些实施方式中，可以省略某些方法或过程框。本文描述的方法和过程也不限于任何特定序列，并且与其相关的块或状态可以以适当的其他顺序被执行。例如，所描述的块或状态可以以与具体公开的顺序不同的顺序被执行，或者多个块或状态可以以单个块或状态被组合。示例块或状态可以串行地、并行地或以某种其他方式被执行。可以将块或状态添加到所公开的示例或从所公开的示例中移除块或状态。类似地，本文中描述的示例系统和部件可以与所描述的不同地被配置。例如，与所公开的示例相比，可以添加、移除或重新布置要素。

Claims

1.一种接口设备，包括：

位移传感器，其被配置成检测所述接口设备相对于工作表面的移动；

轮构件，其能够被配置成在多种操作模式下围绕轴旋转，每种操作模式与相应的唯一摩擦力分布相关联；

其中，所述轮构件在所述轮构件的侧表面上包括多个环形区域，所述多个环形区域沿所述轮构件的径向方向被布置，其中：

所述多个环形区域中的第一区域包括多个齿；以及

所述多个环形区域中的第二区域具有平坦表面；以及

致动器组件，其被配置成将所述轮构件设置为所述多种操作模式中的每种操作模式，其中，所述致动器组件包括：

滑块，其被配置成在所述轮构件的径向方向上移动；以及

接触球，其通过弹簧耦接至所述滑块，其中所述接触球被配置成当所述滑块处于与所述第一区域对准的第一位置时，接触所述第一区域，并且其中所述接触球被配置成当所述滑块处于与所述第二区域对准的第二位置时，接触所述第二区域，

其中，所述多种操作模式包括飞轮模式和至少两种附加模式，所述至少两种附加模式包括：

两种或更多种不同的棘齿模式；

两种或更多种不同的恒定摩擦模式；或者

至少一种恒定摩擦模式和至少一种棘齿模式。

2.根据权利要求1所述的接口设备，其中，在所述飞轮模式下，所述轮构件被配置成以低于每秒500rpm的速率减速。

3.根据权利要求1所述的接口设备，其中，在所述飞轮模式下，所述轮构件被配置成每秒损失少于总旋转能量的30％。

4.根据权利要求1所述的接口设备，其中，在所述飞轮模式下，所述轮构件被配置成接收小于0.05毫牛顿米的制动转矩。

5.根据权利要求1所述的接口设备，其中：

在所述两种或更多种恒定摩擦模式中的每种恒定摩擦模式或所述至少一种恒定摩擦模式下，摩擦力施加组件向所述轮构件施加恒定的摩擦力；

在所述飞轮模式下，所述摩擦力施加组件不向所述轮构件施加摩擦力；以及

在所述两种或更多种棘齿模式中的每种棘齿模式或所述至少一种棘齿模式下，所述相应的唯一摩擦力分布包括多个周期性区段。

6.根据权利要求5所述的接口设备，其中，在所述两种或更多种棘齿模式中的一种棘齿模式或所述至少一种棘齿模式下，所述多个周期性区段包括50个或更多个周期性区段。

7.根据权利要求5所述的接口设备，其中，在所述两种或更多种棘齿模式中的每种棘齿模式或所述至少一种棘齿模式下，所述相应的唯一摩擦力分布包括三角波、抛物线、正弦波、方波、上升斜坡或下降斜坡。

8.根据权利要求1所述的接口设备，其中，所述致动器组件包括直流马达、伺服马达、步进马达、螺线管、音圈马达或线性马达。

9.根据权利要求1所述的接口设备，其中：

所述多个环形区域中的第三区域具有比所述第二区域的平坦表面更低的表面；以及

所述接触球被配置成：当所述滑块处于与所述第三区域对准的第三位置时，与所述第三区域分离。