CN111084982A - 一种操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种操纵装置，包括摇杆、支撑部、磁性组件和线圈组件，所述摇杆能沿所述支撑部旋转；所述线圈组件与所述摇杆相对设置，所述磁性组件设置于所述摇杆靠近所述线圈组件的一端；所述磁性组件包括中心磁铁和至少一个边磁铁。本发明通过在所述摇杆靠近所述线圈组件的一端设置所述磁性组件，借助所述磁性组件和所述线圈组件之间的相互作用力来调节所述摇杆旋转的动力，而且通过所述线圈组件的电流大小调节可以进一步调节所述磁性组件和所述线圈组件之间的作用力，改善使用者的操纵体验。

Description

一种操纵装置

技术领域

本发明属于机械操作装置技术领域，具体地，本发明涉及一种操纵装置。

背景技术

游戏手柄是一种常见的电子游戏设备部件，通过操纵游戏手柄的摇杆或者按钮等，就可以实现对游戏虚拟角色的控制。早期的游戏手柄主要通过十字方向键进行方向控制，通过功能按键发出动作指令。

随着游戏设备硬件的升级换代，现代游戏手柄又增加了类比摇杆(可以同时控制方向和视角)，类比摇杆能够通过摇杆的晃动输入控制信号，输出信号可以实现360°可控，特别是在AR或VR游戏中，类比摇杆可以提供给用户便捷的操纵体验。

但现有摇杆也存在各种各样的问题，比如摇杆在摇动时，摇杆摇动的力度控制主要通过用户手臂带来的力度区完成，由于用户手臂力度的不可控以及摇杆本身的摇动阻力，会带给用户较差的使用体验。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种操纵装置。

根据本发明的第一方面，提供了一种操纵装置，包括：

摇杆，所述摇杆的一端为操纵端，所述摇杆的另一端设置有磁性组件，所述摇杆被配置为能转动；

线圈组件，所述线圈组件与所述摇杆相对设置，且靠近所述磁性组件；

所述磁性组件包括中心磁铁和至少一个边磁铁，所述线圈组件被配置为能通入电信号，所述线圈组件与所述磁性组件之间产生相互作用力。

可选地，所述中心磁铁呈柱状，柱状所述中心磁铁的一端与所述摇杆固定连接。

可选地，柱状所述中心磁铁的另一端呈球形面设置。

可选地，所述中心磁铁的充磁方向平行于所述柱状的轴向，所述边磁铁的充磁方向垂直于所述柱状的轴向。

可选地，还包括支撑部，所述摇杆能沿所述支撑部转动。

可选地，还包括壳体，所述支撑部和所述线圈组件均与所述壳体固定连接。

可选地，还包括配合部，所述配合部为磁铁，所述磁铁位于所述线圈组件的中部。

可选地，还包括配合部，所述配合部为铁芯，所述铁芯位于所述线圈组件的中部。

可选地，所述线圈组件的中心轴穿过所述摇杆转动的中心。

可选地，所述摇杆沿A-A面对称设置。

与现有技术相比，本发明的一个技术效果在于：

本发明公开了一种操纵装置，包括摇杆、磁性组件和线圈组件，所述摇杆的一端为操纵端，所述摇杆的另一端设置有磁性组件，所述摇杆能转动；所述线圈组件与所述摇杆相对设置，且靠近所述磁性组件；所述磁性组件包括中心磁铁和至少一个边磁铁。本发明借助所述磁性组件和所述线圈组件之间的相互作用力来调节所述摇杆旋转的动力，改善使用者的操纵体验。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明一种操纵装置在平衡位置的结构示意图；

图2为本发明一种操纵装置在某一旋转位置的结构示意图；

图3为本发明一种操纵装置的磁性组件结构示意图；

图4为本发明一种操纵装置的磁性组件结构示意图，其中图4a为磁性组件的正视图，图4b为磁性组件的俯视图；

图5为本发明一种操纵装置的磁性组件剖面示意图；

图6为本发明一种操纵装置的磁性组件充磁方向示意图，其中图6a为磁性组件中心磁铁的充磁方向示意图，图6b为磁性组件边磁铁的充磁方向示意图；

图7为本发明一种操纵装置的磁性组件磁场方向示意图，其中图7a为磁性组件剖面的充磁方向示意图，图7b为磁性组件俯视面的充磁方向示意图。

其中：1-摇杆；2-支撑部；3-磁性组件；31-中心磁铁；32-边磁铁；4-线圈组件；5-配合部。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参照图1和图3，本发明公开了一种操纵装置，包括：

摇杆1、支撑部2、磁性组件3和线圈组件4，所述摇杆1能沿所述支撑部2旋转；所述线圈组件4与所述摇杆1相对设置，所述磁性组件3设置于所述摇杆1靠近所述线圈组件4的一端；

所述磁性组件3包括中心磁铁31和至少一个边磁铁32，所述线圈组件4被配置为能通入电信号，所述线圈组件4与所述磁性组件3之间产生相互作用力。

所述支撑部2可以是转轴，所述摇杆1沿所述支撑部2的轴线旋转；所述支撑部2也可以是万向轴，所述摇杆1沿所述支撑部2的万向轴中心在任意方向上旋转。

所述线圈组件4可以为平面线圈，平面线圈可以设置均匀的绕组，进而产生均匀稳定的电场，使得所述线圈组件4与所述磁性组件3之间产生稳定的作用力。

所述摇杆1一般由使用者来操纵其沿所述支撑部2旋转，但可能由于所述摇杆1的重量较大或者所述摇杆1与所述支撑部2之间的旋转阻力较大，会给使用者带来不便。本发明通过在所述摇杆1靠近所述线圈组件4的一端设置所述磁性组件3，借助所述磁性组件3和所述线圈组件4之间的相互作用力来增大所述摇杆1旋转的动力，而且通过所述线圈组件4的电流大小的调节可以进一步调节所述磁性组件3和所述线圈组件4之间的作用力，改善使用者的操纵体验。

另外，有时使用者操纵所述支撑部2旋转时需要有一定的阻尼感，这样才能带来更加真实的操纵体验。而且可以通过调节所述线圈组件4的电流方向使所述磁性组件3和所述线圈组件4之间产生相互作用力，这样就可以增加所述支撑部2旋转时的阻尼感，还可以通过所述线圈组件4的电流大小调节进一步调节所述磁性组件3和所述线圈组件4之间的作用力，改善使用者的操纵体验。

进一步地，所述磁性组件3包括中心磁铁31和至少一个边磁铁32，所述中心磁铁31和所述边磁铁32的充磁方向可以相交，也可以垂直形成Halbach磁性组件，这样就大大增加了所述磁性组件3的磁场强度，给所述线圈组件4与所述磁性组件3之间带来更强的相互作用力，提高所述操纵装置的操纵效率和操纵体验。

可选地，参见图1、图3、图4和图5，所述中心磁铁31可以呈柱状，柱状所述中心磁铁31的一端与所述摇杆1固定连接，柱状所述中心磁铁31的另一端呈圆台状。

具体地，所述中心磁铁31可以呈圆柱状或棱柱状，棱柱状可以是三棱柱、四棱柱、五棱柱或者六棱柱，本发明对此不作限制。

当所述中心磁铁31为圆柱状时，圆柱状所述中心磁铁31与所述摇杆1之间可以是焊接，也可以是粘接，焊接或者粘接的连接方式均可以保证所述中心磁铁31与所述摇杆1连接的牢固性；而将圆柱状所述中心磁铁31的另一端设置成圆台状不仅可以起到很好的聚磁作用，还可以提高圆柱状所述中心磁铁31另一端的平滑性。

可选地，柱状所述中心磁铁31的另一端也可以设置为球形面，所述中心磁铁31的另一端为靠近所述线圈组件4的端部，球形面的设置可以起到很好的聚磁作用，进而提高所述线圈组件4与所述磁性组件3之间产生的相互作用力；另外，球形面所述中心磁铁31端部的设置可以提高所述中心磁铁31端部的平滑性，减少所述摇杆1转动过程中的空气阻力。

可选地，参见图6和图7，图6a中所述中心磁铁31的充磁方向平行于柱状所述中心磁铁31的轴向，图6b中所述边磁铁32的充磁方向垂直于柱状所述中心磁铁31的轴向，这样就可以形成如图7所示的磁力线方向，所述边磁铁32朝向所述中心磁铁31的磁力线与所述中心磁铁31向下的磁力线连通，形成强大的朝向所述线圈组件4的磁场，给所述线圈组件4与所述磁性组件3之间的强相互作用力提供了保障。

可选地，所述中心磁铁31和所述边磁铁32的连接方式可以为焊接或者粘接。当所述中心磁铁31和所述边磁铁32之间采用焊接方式连接时，不仅可以保证两者之间的连接稳固性，还可以形成连续稳定的磁路，保证所述磁性组件3磁路的连续性和稳定性；当所述中心磁铁31和所述边磁铁32之间采用粘接方式连接时，同样可以保证两者之间的连接稳固性，而且操作方便，成本较低。

可选地，所述边磁铁32的数量可以为一个、两个、三个、四个、五个或六个，当所述边磁铁32的数量为一个时，可以是圆环形磁铁。参见图3和图4，在一种具体的实施方式中，所述边磁铁32的数量为四个，每个所述边磁铁32的尺寸相同，均为类似于四分之一圆环的结构，四个所述边磁铁32环绕在所述中心磁铁31的周围并相互连接，可以为两两焊接或者粘接。所述中心磁铁31和其外围的多个边磁铁32形成紧凑的所述磁性组件3结构，而且共同产生了强有力的磁场，保证了所述操纵装置的磁场强度和稳定性。

可选地，参见图5，所述边磁铁32的边沿处可以设置倒角，所述倒角可以是弧形倒角，也可以是一个或者多个斜面形成近似弧形的倒角，倒角结构的设置不仅便于所述边磁铁32磁力线的布置和延伸，同时避免了所述边磁铁32边沿处的应力集中，提高了所述边磁铁32的使用寿命。

可选地，还包括壳体(图中未画出)，所述支撑部2和所述线圈组件4均与所述壳体固定连接。

所述支撑部2与所述壳体固定连接可以保证所述支撑部2的稳定性，给所述摇杆1的旋转提供稳定支撑；而将所述线圈组件4与所述壳体固定连接可以给所述线圈组件4稳定的结构支撑，而且可以与所述支撑部2形成相对固定的结构，保证所述磁性组件3和所述线圈组件4之间的相对位置及相互之间强有力的作用力。

可选地，参见图1和图2，所述操纵装置还包括配合部5，所述配合部5可以为铁芯或者磁铁，所述配合部5位于所述线圈组件4的中部。

所述线圈组件4可以为具有中空结构的环形线圈，所述配合部5设置于所述线圈组件4的中空结构中并与所述线圈组件4内侧连接；另外，所述配合部5也可以是与所述壳体固定连接。

当所述配合部5为铁芯时，所述配合部5可以对所述磁性组件3产生强有力的吸引力F，无论所述线圈组件4是否通电，所述摇杆1和所述磁性组件3都可以在所述配合部5的引力作用下自动返回至平衡位置，而且在所述述线圈组件4通电时，所述铁芯还可以增强所述线圈组件4产生的磁场；当所述配合部5为磁铁时，所述配合部5与所述磁性组件3相互靠近的一侧极性可以相反，这样在所述摇杆1和所述磁性组件3旋转一定角度后，所述配合部5可以对所述磁性组件3产生强有力的吸引力F，无论所述线圈组件4是否通电，所述摇杆1和所述磁性组件3都可以在所述配合部5的引力作用下自动返回至平衡位置，而且操作灵活简单，控制精确。

可选地，在所述中心磁铁31的磁力线方向平行于柱状所述中心磁铁31轴向的范围内，所述线圈组件4与所述磁性组件3之间相互作用力的方向平行于所述摇杆1转动的切线方向。所述线圈组件4可以为环形线圈，所述线圈组件4与所述磁性组件3之间相互作用力的方向平行于所述摇杆1转动的切线方向可以保证所述摇杆1带动所述磁性组件3旋转的过程中，所述摇杆1始终能受到垂直于所述摇杆1轴向的相互作用力，充分发挥了所述磁性组件3与所述线圈组件4之间的电磁相互作用，提供给所述操纵装置更加有效的作用力。

可选地，所述线圈组件4的中心轴穿过所述摇杆1转动的中心。所述线圈组件4的中心轴穿过所述摇杆1转动的中心可以在所述磁性组件3与所述线圈组件4之间的距离最近时达到平衡位置，在所述操纵装置处于闲置状态时，所述摇杆1和所述磁性组件3可以平稳的处于所述平衡位置，而且当所述磁性组件3在所述平衡位置周围旋转时可以保持与所述线圈组件4之间相对对称的距离，也就可以发挥相对对称的作用力，给所述操纵装置提供更好的使用体验。

可选地，参见图1，所述摇杆1沿A-A面对称设置，所述A-A面为通过所述摇杆1转动的中心和所述线圈组件4的中心并垂直于所述摇杆1在任意一个平面内旋转的旋转面。在图1中，所述摇杆1旋转的中心(也就是所述支撑部2的中心)位于所述A-A面内，当所述摇杆1沿A-A面对称设置时还可以保证所述摇杆1的重心、所述摇杆1旋转的中心和所述线圈组件4的中心位于同一直线上，这样就可以保证所述摇杆1处在平衡位置时，所述摇杆1的重力方向穿过所述支撑部2的中心，所述摇杆1重力的作用力臂为零，可以保持所述摇杆1稳定的平衡状态。而且在所述摇杆1旋转过程中，所述摇杆1可以在所述平衡位置两侧保持对称的旋转状态。

本发明还公开了一种游戏终端，所述游戏终端包括所述的操纵装置。

本发明的操纵装置可以作为AR或VR游戏的交互终端，比如带有震动反馈功能的高品质手柄，可以带给使用者更好的操纵体验。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种操纵装置，其特征在于，包括：

摇杆(1)，所述摇杆(1)的一端为操纵端，所述摇杆(1)的另一端设置有磁性组件(3)，所述摇杆(1)被配置为能转动；

线圈组件(4)，所述线圈组件(4)与所述摇杆(1)相对设置，且靠近所述磁性组件(3)；

所述磁性组件(3)包括中心磁铁(31)和至少一个边磁铁(32)，所述线圈组件(4)被配置为能通入电信号，所述线圈组件(4)与所述磁性组件(3)之间产生相互作用力。

2.根据权利要求1所述的一种操纵装置，其特征在于，所述中心磁铁(31)呈柱状，柱状所述中心磁铁(31)的一端与所述摇杆(1)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种操纵装置，其特征在于，柱状所述中心磁铁(31)的另一端呈球形面设置。

4.根据权利要求1所述的一种操纵装置，其特征在于，所述中心磁铁(31)的充磁方向平行于柱状所述中心磁铁(31)的轴向，所述边磁铁(32)的充磁方向垂直于柱状所述中心磁铁(31)的轴向。

5.根据权利要求1所述的一种操纵装置，其特征在于，还包括支撑部(2)，所述摇杆(1)能沿所述支撑部(2)转动。

6.根据权利要求1所述的一种操纵装置，其特征在于，还包括壳体，所述支撑部(2)和所述线圈组件(4)均与所述壳体固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种操纵装置，其特征在于，还包括配合部(5)，所述配合部(5)为磁铁，所述磁铁位于所述线圈组件(4)的中部。

8.根据权利要求1所述的一种操纵装置，其特征在于，还包括配合部(5)，所述配合部(5)为铁芯，所述铁芯位于所述线圈组件(4)的中部。

9.根据权利要求1所述的一种操纵装置，其特征在于，所述线圈组件(4)的中心轴穿过所述摇杆(1)转动的中心。

10.根据权利要求1所述的一种操纵装置，其特征在于，所述摇杆(1)沿A-A面对称设置。

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