CN113227945A - 触觉界面 - Google Patents

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CN113227945A CN201980087381.2A CN201980087381A CN113227945A CN 113227945 A CN113227945 A CN 113227945A CN 201980087381 A CN201980087381 A CN 201980087381A CN 113227945 A CN113227945 A CN 113227945A
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文森特·海沃德
斯楠·纳利尤
斯特凡妮·雷古纳
安东尼·韦尔迪弗洛
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Sorbonne Universite
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Sorbonne Universite
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Abstract

本发明涉及一种具有触觉力反馈的界面(101)，该界面包括控制装置(2)，该控制装置被设置和/或编程为：接收设计为控制致动器(1)的初始命令，以使得由致动器施加的力等于初始低频部分F0(t)加上可选的高频部分；将初始命令转换为转换后的命令，其中初始低频部分F0(t)转换为在幅度上遵循递减函数的修改后的低频部分F(t)，并且为此在时间t与时间t+Δt之间的持续时间Δt中的任何时间间隔内，该修改后的低频部分F(t)递减的值X小于或等于力的修改后的低频部分F(t)在时间t处的初始值的10％，时间间隔的持续时间Δt大于或等于0.3秒；根据该转换后的命令来控制致动器。

Description

触觉界面
技术领域
本发明涉及一种触觉界面。本发明还涉及一种用于控制该触觉界面的方法。
根据本发明的这种触觉界面特别地使得可以节省能量。
背景技术
已知被设置为通常在用户的手或手指上施加力的触觉界面。
商业化生产这些界面的一个关键问题是能够承受用户所施加的力的电动机的尺寸。即使在使用变速器以允许通过减速来放大扭矩的情况下，电动机仍然是这些界面的制造成本的主要要素。这些电动机的尺寸本身由是否需要消散其绕组中流过的电流的焦耳效应所产生的热量来确定。
本发明的目的是提出一种触觉界面，该触觉界面：
-比现有技术的状态更加节能，特别是在耗能方面，和/或
-允许使用尺寸小于根据现有技术的情况的电动机。
发明内容
该目的利用一种用于控制具有触觉力反馈的界面的方法来实现，所述界面包括致动器，所述方法包括：
·接收初始命令，该初始命令被设置为用于控制致动器，以使得由致动器施加的力或者初始命令等于：
ο仅包括小于截止频率的频率的初始低频部分F0(t)，
ο加上仅包括大于截止频率的频率的可选高频部分
Figure BDA0003141118740000011
·将初始命令转换为转换后的命令，其中初始低频部分F0(t)转换为修改后的低频部分F(t)，该修改后的低频部分F(t)和/或该修改后的低频部分F(t)的算术平均值的幅度遵循递减函数，为此在时间t与时间t+Δt之间的持续时间Δt的任何时间间隔内，该修改后的低频部分F(t)和/或该修改后的低频部分F(t)的算术平均值的递减的值X小于或等于修改后的低频部分F(t)在时间t处的初始值的10％，该时间间隔的持续时间Δt大于或等于0.3秒，
·根据该转换后的命令来控制致动器。
截止频率为：
-小于或等于10Hz，优选小于或等于5Hz，优选小于或等于1Hz，和/或
-大于或等于0Hz，优选大于或等于0.5Hz，优选大于或等于1Hz。
致动器能够为：
-机械和/或电磁电动机和/或致动器，
-生物和/或化学肌肉和/或致动器。
值X优选大于或等于F(t)在时间t处的初始值的1％，优选5％。
时间间隔的持续时间Δt优选大于或等于0.5秒，优选大于或等于1秒，优选大于或等于1.4秒，优选大于或等于2秒，优选大于或等于3秒。
时间间隔的持续时间Δt优选小于或等于60秒，优选小于或等于30秒，优地小于或等于10秒。
作为时间t的函数的该修改后的低频部分F(t)的递减函数优选地是形式为
Figure BDA0003141118740000021
的指数函数，常数A为正实数，常数B为实数，常数τ为正实数。
常数τ优选为大于或等于1秒的正实数，优选大于或等于5秒，优选大于或等于10秒。
常数τ优选地为小于或等于60秒的正实数，优选小于或等于50秒，优选小于或等于40秒。
初始命令到转换后的命令的转换优选地包括应用高通滤波器，该高通滤波器的截止频率优选为：
-小于0.1Hz和/或大于0.001Hz，
-优选小于0.05Hz和/或大于0.003Hz，
-优选小于0.03Hz和/或大于0.005Hz，
-优选小于0.0265Hz和/或大于0.0057Hz。
根据本发明的方法能够包括测量由致动器施加的力，并且根据转换后的命令来反馈该由致动器施加的力。
根据本发明的方法能够在至少1秒、优选至少1.4秒、优选至少2秒、优选至少3秒、优选至少10秒的总持续时间内实现。
致动器能够沿着几个轴线来施加力，所述根据本发明的方法优选地应用到这些轴线中的至少一个。
根据本发明的又一方面，提出了一种触觉力反馈界面，其包括：
-控制装置，其被设置和/或编程为用于：
·接收初始命令，该初始命令被设置为用于控制致动器，以使得由致动器施加的力或者所述初始命令等于：
ο仅包括小于截止频率的频率的初始低频部分F0(t)，
ο加上仅包括大于截止频率的频率的可选高频部分
Figure BDA0003141118740000031
·将初始命令转换为转换后的命令，其中初始低频部分F0(t)转换为修改后的低频部分F(t)，该修改后的低频部分F(t)和/或该修改后的低频部分F(t)的算术平均值的幅度遵循递减函数，为此在时间t与时间t+Δt之间的持续时间Δt的任何时间间隔内，该修改后的低频部分F(t)和/或该修改后的低频部分F(t)的算术平均值的递减的值X小于或等于修改后的低频部分F(t)在时间t处的初始值的10％，该时间间隔的持续时间Δt大于或等于0.3秒，
·根据转换后的命令来控制致动器。
截止频率为：
·-小于或等于10Hz，优选小于或等于5 Hz，优选小于或等于1Hz，和/或
·-大于或等于0Hz，优选大于或等于0.5Hz，优选大于或等于1Hz。
致动器能够为：
-机械和/或电磁电动机和/或致动器，
-生物和/或化学肌肉和/或致动器。
触觉反馈界面能够包括致动器。该致动器因此优选是机械和/或电磁电动机和/或致动器。
值X优选大于或等于F(t)在时间t处的初始值的1％，优选5％。
时间间隔的持续时间Δt优选大于或等于0.5秒，优选大于或等于1秒，优选大于或等于1.4秒，优选大于或等于2秒，优选大于或等于3秒。
时间间隔的持续时间Δt优选小于或等于60秒，优选小于或等于30秒，优选小于或等于10秒。
作为时间t的函数的修改后的低频部分F(t)的递减函数优选地是形式为
Figure BDA0003141118740000041
的指数函数，常数A为正实数，常数B为实数，常数τ为正实数。
常数τ优选为大于或等于1秒的正实数，优选大于或等于5秒，优选大于或等于10秒。
常数τ优选为小于或等于60秒的正实数，优选小于或等于50秒，优选小于或等于40秒。
控制装置优选地包括被设置为将初始命令转换为转换后的命令的高通滤波器，该高通滤波器的截止频率优选为：
-小于0.1Hz和/或大于0.001Hz，
-优选小于0.05Hz和/或大于0.003Hz，
-优选小于0.03Hz和/或大于0.005Hz，
-优选小于0.0265Hz和/或大于0.0057Hz。
根据本发明的界面能够包括用于测量由致动器施加的力的装置，以及用于根据转换后的命令来反馈该由致动器施加的力的装置。
控制装置能够被设置和/或编程为接收初始命令、将初始命令转换为转换后的命令、以及根据转换后的命令在至少1秒、优选至少1.4秒、优选至少2秒、优选至少3秒、优选至少10秒的总持续时间内来控制致动器。
致动器能够被设置为沿着几个轴线来施加力，控制装置优选被设置和/或编程为接收初始命令、将初始命令转换为转换后的命令、以及根据该转换后的命令沿着这些轴线中的至少一个来控制致动器。
附图说明及具体实施方式
通过阅读对非限制性实现方式和实施例的详细描述并且根据以下附图，本发明的其他优点和特征将变得显而易见：
-图1是根据本发明的作为优选实现例的第一界面实施例101的示意图，
-图2是界面101的控制装置2的详细视图，
-图3是根据本发明的第一界面实施例101的另一视图，
-图4至8示出了由界面101来实现的根据本发明的方法的实施例的不同变体。
由于这些实施例绝不是限制性的，因此特别地能够设想本发明的变体仅包括与所描述或所阐述的其他特征相分离的以下所描述或所阐述的特征的选集(即使该选集从包括这些其他特征的语句中分离)，只要该特征的选集足以赋予技术优点或足以将本发明与现有技术区别开。该选集包括不具有结构细节和/或仅具有一部分结构细节的至少一个优选功能性的特征，只要该部分结构细节独自足以赋予技术优点或足以将本发明与现有技术区别开。
首先，将参照图1至3来描述根据本发明的触觉力反馈界面101的第一实施例。
界面101包括致动器1。
该致动器1是机械和/或电磁的电动机和/或致动器。
界面101包括控制器3，该控制器被设置和/或编程为生成初始命令，该初始命令被设置为用于控制致动器1以使得由致动器1(通常在用户4上)施加的力或该初始命令等于：
ο仅包括小于截止频率的频率的初始低频部分F0(t)，
ο加上仅包括大于截止频率的频率的高频部分
Figure BDA0003141118740000061
在初始命令为恒定或低频的情况下，该高频部分是可选的。
截止频率为：
-小于或等于10Hz，优选地小于或等于5Hz，优选地小于或等于1Hz，和/或
-大于或等于0Hz，优选地大于或等于0.5Hz，优选地大于或等于1Hz。
在该非限制性实施例中，该截止频率等于1Hz。
控制器3仅包括技术装置。通常，控制器3包括至少一个计算机、和/或中央处理或算术单元、和/或模拟电子电路(优选为专用模拟电子电路)、和/或数字电子电路(优选为专用数字电子电路)、和/或微处理器(优选为专用微处理器)、和/或软件装置。
由致动器1(通常在用户4上)施加的力是能够沿着平移轴线或者绕转动轴线产生加速度的力(然后被称为扭矩)。
界面101包括控制装置2。
如图3中所示，致动器1例如是使用单个电流驱动直流电动机的界面。电动机是Maxon DCX35电动机。该电动机由通过Teensy 3.2板进行驱动的MaxonEscon 50/5直流伺服放大器模块来供应。另外，Teensy 3.2板提供了与控制装置2的通信。
控制装置2仅包括技术装置。通常，控制装置包括至少一个计算机、和/或中央处理或算术单元、和/或模拟电子电路(优选为专用模拟电子电路)、和/或数字电子电路(优选为专用数字电子电路)、和/或微处理器(优选为专用微处理器)、和/或软件装置。
控制装置2被设置和/或编程为用于：
·接收初始命令，
·将初始命令转换为转换后的命令，其中初始低频部分F0(t)(除非其优选为零常数函数)转换为修改后的低频部分F(t)，其幅度(或绝对值)遵循递减函数，并且在时间t与时间t+Δt之间的持续时间Δt的任何时间间隔内，该修改后的低频部分F(t)在其幅度(或在其绝对值)上递减的值X小于或等于修改后的低频部分F(t)在时间t处的初始值的10％，该时间间隔的持续时间Δt大于或等于0.3秒，
·根据该转换后的命令来控制致动器1。
修改后的低频部分F(t)“在幅度上”遵循Δt内的全局递减函数，即：
-如果该函数F(t)为负，则在Δt内全局递增，
-如果该函数F(t)为正，则在Δt内全局递减。
在每个时间间隔Δt内，F(t)是相对于F0(t)变化不同的函数，除了可选地在F0(t)是零常数函数的时间间隔内。如果初始低频部分F0(t)在一个时间间隔内保持为零，则低频部分F(t)在该时间间隔内优选地也保持为零。
在每个时间t处，F(t)和F0(t)都优选地具有相同的符号(正、负或零)。
值X大于或等于F(t)在时间t处的初始值的1％，优选5％。
时间间隔的持续时间Δt大于或等于0.5秒，优选大于或等于1秒，优选大于或等于1.4秒，优选大于或等于2秒，优选大于或等于3秒。该时间必须足够长，以避免用户4感觉到并意识到根据F(t)的力的递减。
时间间隔的持续时间Δt小于或等于60秒，优选小于或等于30秒，优选小于或等于10秒。这个时间必须足够短，以使得所产生的能量节省是有价值的。
因此，本发明允许控制触觉界面101以减少能量消耗。这基于用户4的触觉感知特性，该用户对外力的连续分量或低频分量不是很敏感并且仅能感觉到快速变化。因此，本发明允许将该连续分量F0(t)减小至F(t)(这对于用户来说是不可察觉的)，并且因此减小了为生成F(t)所花费的随时间递减的能量。因此，本发明使得可以在不影响力的感知质量的情况下减少了触觉界面101的能量消耗。
发明人的实验表明，触觉对力的缓慢变化不敏感。
本发明展现了在触觉界面101生产中的潜在应用，特别是用于电池操作的移动应用和/或商业或心理-生理评估界面101。从总体上看，本发明使得可以减少致动器1的发热并因此减少其能量消耗，并且对于所有受影响的界面都是有用的，而不论其致动技术如何。
因此，本发明使用了对力的适应以模糊用户4的人类感知。例如，代替于提供恒定的力F0(t)，将递减应用于命令并且因此应用于力F(t)，以减少能量消耗。
本发明提供了一种加热致动器1的解决方案，特别是在涉及傅科电流耦合器的情况下。
致动器1能够在不加热其耦合器的情况下使用很长时间。则耦合系数稳定，并且所产生的力精确。
本发明的一个优选实施例是将形式为
Figure BDA0003141118740000081
的指数函数用作作为时间t的函数的修改后的低频部分F(t)的递减函数，常数A为正实数，常数B为实数，常数τ为正实数。
常数τ是大于或等于1秒的正实数，优选大于或等于5秒，优选大于或等于10秒。
常数τ是小于或等于60秒的正实数，优选小于或等于50秒，优选小于或等于40秒。
常数τ通常等于20秒±10％。
这个理想的τ是根据志愿者样本来确定的，使得这些志愿者平均具有小于20％的概率会意识到对应于F0(t)的恒定力或低频已被与F(t)相对应的递减力所替代。
在本发明的优选实现方式中，控制装置2包括高通滤波器5，该高通滤波器被设置为将初始命令转换为转换后的命令。
滤波器5放置在控制器3的下游。
滤波器5放置在致动器1的上游。
滤波器5放置在控制器3与致动器1之间。
更确切地，参照图2，控制装置2包括高通滤波器6，该高通滤波器被设置为选择初始命令中与高频部分
Figure BDA0003141118740000094
相对应的部分。
控制装置2包括低通滤波器7，该低通滤波器被设置为选择初始命令中与初始低频部分F0(t)相对应的部分。
高通滤波器5被设置为将初始低频部分F0(t)转换为修改后的低频部分F(t)。
控制装置并联地包括：
-滤波器6，以及
-其后串联有滤波器5的滤波器7，滤波器5放置在滤波器7与致动器1之间。
高通滤波器5是脉冲
Figure BDA0003141118740000091
的一阶滤波器，并因此其截止频率为
Figure BDA0003141118740000092
这不影响大多数人4的感知。
应当注意，滤波器5的截止频率fC为：
-小于0.1Hz和/或大于0.001Hz，
-优选小于0.05Hz和/或大于0.003Hz，
-优选小于0.03Hz和/或大于0.005Hz，
-优选小于0.0265Hz和/或大于0.0057Hz。
对应的滤波器5的传递函数(或透射比)的等式为：
Figure BDA0003141118740000093
其中f＝ω/2π是进入滤波器5的信号的频率。
滤波器5以电子板的形式或者以由形成控制装置2一部分的计算机的软件装置来进行编程的形式存在。
界面101还包括用于测量由致动器1施加的力的装置，以及根据转换后的命令由致动器1施加的力的反馈装置。这种反馈使得可以确保由致动器1施加的力在每个时间t处作为由控制装置2在时间t处发送到致动器1的转换后的命令的函数的正确值。
现在，将参照图4至8来描述用于控制具有触觉力反馈的界面101的方法的优选实施例的几种变体，所述界面包括致动器1。
根据本发明的方法的该实施例包括接收初始命令，该初始命令被设置用于控制致动器1，以使得由致动器1施加在用户4上的力或初始命令等于：
ο仅包括小于截止频率的频率的初始低频部分F0(t)，
ο加上仅包括大于截止频率的频率的可选高频部分
Figure BDA0003141118740000101
初始命令：
Figure BDA0003141118740000102
根据本发明的方法的该实施例然后包括将初始命令转换为转换后的命令，其中初始低频部分F0(t)(除非其优选为零常数函数)转换为其幅度遵循递减函数的修改后的低频部分F(t)，并且为此在时间t与时间t+Δt之间的持续时间Δt的任何时间间隔内，该修改后的低频部分F(t)在其幅度上递减的值X小于或等于修改后的低频部分F(t)在时间t处的初始值的10％，该时间间隔的持续时间Δt大于或等于0.3秒：
初始命令：
Figure BDA0003141118740000103
＝>转换后的命令：
Figure BDA0003141118740000104
然后，根据本发明的方法的该实施例包括根据该转换后的命令来控制致动器。
以上在界面101的描述框架内针对值X和持续时间Δt给出的下限值或上限值保持有效。
修改为时间t的函数的低频部分F(t)是递减函数，并且其：
-优选地是形式为
Figure BDA0003141118740000105
的指数函数(在图5至7的情况下)，常数A为正实数，常数B是实数，常数τ是正实数。通常，在图6的特定和非限制性情况下，A＝15，B＝0并且τ＝14。因此，给出了以下转换：
初始命令：
Figure BDA0003141118740000111
＝>转换后的命令：
Figure BDA0003141118740000112
以上在界面101的描述框架内针对常数τ给出的下限值或上限值保持有效。
-或者是其他类型的函数，例如根据高通滤波器5的动作的线性或多项式或其他或更复杂的函数。
初始命令到转换后的命令的这种转换优选通过应用上述高通滤波器5来实现。
根据本发明的方法的该实施例包括测量由致动器1施加的力，并且根据转换后的命令(通常由比例-积分-微分(PID)调节器回路)来反馈该由致动器1施加的力。
根据本发明的方法的该实施例在至少1秒、优选至少1.4秒、优选至少2秒、优选至少3秒、优选至少10秒的总持续时间内实现。
根据本发明的方法的该实施例的图4至8中的变体的每个对应于以下情况：
-根据本发明的方法从t＝0s开始来实现。
-从实现根据本发明的方法开始：
ο将初始命令转换为转换后的命令，其中初始低频部分F0(t)转换(除非F0(t)是零常数函数，例如在图6a中从t＝0s到t＝1s，以及在图7a中从t＝0s到t＝5s)为遵循递减函数的修改后的低频部分F(t)，并且为此在时间t与时间t+Δt之间的持续时间Δt的任何时间间隔内，该修改后的低频部分F(t)递减的值X基本上等于修改后的低频部分F(t)在时间t处的初始值的10％，该时间间隔的持续时间Δt基本上等于0.5秒，
ο即使由致动器1施加的力减小了，用户4也不会感觉到其减小；这允许节省耗散的能量并允许使用小尺寸的电动机或致动器1。
如果F(t)对应于用于致动器1的力指令，则A和B具有力维度，通常以牛顿为单位。
如果F(t)对应于用于致动器1的控制信号的一部分，则A和B具有电压或安培数维度，通常以伏特或安培为单位。
对于图4至8中的每个而言，F(t)对应于用于致动器1的控制信号的一部分，A和B具有安培数维度，通常以安培为单位，并且由界面101所产生的力或扭矩与图4至8中y轴线上的信号
Figure BDA0003141118740000121
的电流成比例。
在图4至8中的每个中：
-附图标记10是指初始控制信号
Figure BDA0003141118740000122
-附图标记11是指转换后的控制信号
Figure BDA0003141118740000123
-通过应用上述高通滤波器5来获得转换后的控制信号
Figure BDA0003141118740000124
-附图标记20是指如果致动器1由初始控制信号
Figure BDA0003141118740000125
致动，该致动器所消耗的功率；
-附图标记21是指当致动器1由转换后的控制信号
Figure BDA0003141118740000126
致动时，该致动器所消耗的功率；
-图4a、5a、6a、7a和8a的y轴线的单位与安培成比例，
-图4b、5b、6b、7b和8b的y轴线的单位与焦耳成比例，
-图4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、7b和8a、8b的x轴线的单位是秒。
图4a和图4b的情况对应于高频部分
Figure BDA0003141118740000127
包括凸块12的情况，该凸块因此位于两个曲线10和11上。
图5a和5b的情况对应于初始命令
Figure BDA0003141118740000128
对应于交替锯齿的情况。
因此，高频部分
Figure BDA0003141118740000129
包括因此位于两个曲线10和11上的突变22。
修改后的低频部分F(t)是形式为
Figure BDA00031411187400001210
的指数函数，其中A、B(以及可选的τ)的值能够在每个锯齿处发生变化。
图5a清楚地示出了修改后的低频部分F(t)“在幅度上”遵循Δt内的全局递减函数，即：
-当该函数F(t)为负时，在Δt内全局递增，
-当该函数F(t)为正时，在Δt内全局递减。
图6a和图6b的情况对应于初始命令
Figure BDA0003141118740000131
对应于非零常数(从t＝1s开始)的情况。
因此，从t＝1s开始，F0(t)是常数，而修改后的低频部分F(t)是以下形式的函数：
Figure BDA0003141118740000132
图7a和7b的情况对应于初始命令
Figure BDA0003141118740000133
对应于阶梯的情况。
因此，高频部分
Figure BDA0003141118740000134
包括因此位于两个曲线10和11上的突变72。
修改后的低频部分F(t)是形式为
Figure BDA0003141118740000135
的函数。
图8a和图8b的情况对应于更复杂的情况，其中初始命令
Figure BDA0003141118740000136
包括突变、起伏等。
当然，本发明不限于刚刚所描述的示例，并且在不脱离本发明的范围的情况下能够对这些示例进行许多修改。
例如，在能够组合在一起并与前述实施例相组合的变体中：
-致动器1被设置为沿着包括一个或更多个平移轴线和/或一个或更多个转动轴线的界面的几个轴线来施加力，在该界面包括一个或更多个平移轴线时，致动器1被设置为平行于这些平移轴线中的每个来施加力，在该界面包括一个或更多个转动轴线时，致动器1被设置为围绕这些转动轴线中的每个来施加扭矩。在这种情况下，控制装置2被设置和/或编程为接收初始命令、将初始命令转换为转换后的命令、并且根据转换后的命令沿着这些轴线中的至少之一、优选沿着这些界面轴线中的多个或甚至沿着所有这些界面轴线来控制致动器。致动器1沿着多个界面轴线来施加力，并且根据本发明的方法应用于这些界面轴线中的至少一个，优选这些界面轴线中的多个或甚至所有这些界面轴线，和/或
-致动器1例如能够是：
*手柄，或
*例如在用于肌肉训练的界面101的情况下，为生物和/或化学肌肉和/或致动器。在这种情况下，转换后的命令经由粘附到用户的致动器/肌肉周围的皮肤的电极来发送到致动器/肌肉，和/或
-其不一定是修改后的低频部分F(t)，但至少可以是F(t)的算术平均值，其幅度(或绝对值)遵循递减函数，并且为此在时间t与时间t+Δt之间的持续时间Δt的任何时间间隔内，该修改后的低频部分F(t)的算术平均值在其幅度(或在其绝对值)上递减的值X小于或等于修改后的低频部分F(t)在时间t处的初始值的10％，该时间间隔的持续时间Δt大于或等于0.3秒，和/或
-滤波器6和7是可选的。因此，在参照图2的变体中，省略了包括滤波器6的分支(因此不再有并联的两个分支)，并且第二分支包括滤波器5但是省略了其滤波器7。高通滤波器5本身及其如以上在说明书中所定义的技术特征能够使得可以将初始低频部分F0(t)转换为修改后的低频部分F(t)而无需修改高频部分
Figure BDA0003141118740000141
以使得转换后的命令等于
Figure BDA0003141118740000142
当然，本发明的不同特征、形式、变体和实施例能够在并非不兼容或相互排斥的情况下以各种的组合形式来彼此组合。特别地，以上描述的所有变体和实施例能够彼此结合。

Claims (13)

1.一种用于控制具有触觉力反馈的界面(101)的方法，所述界面包括致动器(1)，所述方法包括：
·接收被设置为用于控制所述致动器的初始命令，以使得由所述致动器施加的力或初始命令等于：
ο初始低频部分F0(t)，其仅包括小于截止频率的频率，
ο加上可选高频部分
Figure FDA0003141118730000011
其仅包括大于截止频率的频率，
·将初始命令转换为转换后的命令，其中所述初始低频部分F0(t)转换为其幅度遵循递减函数的修改后的低频部分F(t)，并且为此在时间t与时间t+Δt之间的持续时间Δt的任何时间间隔内，所述修改后的低频部分F(t)递减的值X小于或等于修改后的低频部分F(t)在时间t处的初始值的10％，所述时间间隔的持续时间Δt大于或等于0.3秒，
·根据所述转换后的命令来控制所述致动器。
2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述值X大于或等于F(t)在时间t处的初始值的1％，优选5％。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间间隔的持续时间Δt大于或等于0.5秒，优选大于或等于1秒，优选大于或等于1.4秒，优选大于或等于2秒，优选大于或等于3秒。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间间隔的持续时间Δt小于或等于60秒，优选小于或等于30秒，优选小于或等于10秒。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为时间t的函数的所述修改后的低频部分F(t)的递减函数是形式为
Figure FDA0003141118730000012
的指数函数，常数A为正实数，常数B为实数，常数τ为正实数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述常数τ为大于或等于1秒的正实数，优选地为大于或等于5秒的正实数，优选地为大于或等于10秒的正实数。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述常数τ为小于或等于60秒的正实数，优选地为小于或等于50秒的正实数，优选地为小于或等于40秒的正实数。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始命令到转换后的命令的转换包括高通滤波器(5)的应用。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括测量由致动器施加的力，以及根据所述转换后的命令来反馈由致动器施加的力。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在至少1秒、优选地至少1.4秒、优选地至少2秒、优选地至少3秒、优选地至少10秒的总持续时间内实现。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述致动器沿着几个轴线来施加力，所述方法应用于这些轴线中的至少一个。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述截止频率小于或等于10Hz。
13.一种具有触觉力反馈的界面(101)，其包括：
-控制装置(2)，其被设置和/或编程为用于：
·接收被设置为用于控制致动器的初始命令，以使得由致动器施加的力或者所述初始命令等于：
ο初始低频部分F0(t)，其仅包括小于截止频率的频率，
ο加上可选高频部分
Figure FDA0003141118730000021
其仅包括大于截止频率的频率，
·将初始命令转换为转换后的命令，其中所述初始低频部分F0(t)转换为其幅度遵循递减函数的修改后的低频部分F(t)，并且为此在时间t与时间t+Δt之间的持续时间Δt的任何时间间隔内，所述修改后的低频部分F(t)递减的值X小于或等于修改后的低频部分F(t)在时间t处的初始值的10％，所述时间间隔的持续时间Δt大于或等于0.3秒，
·根据所述转换后的命令来控制致动器。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1397061A (zh) * 2000-09-28 2003-02-12 伊默逊股份有限公司 用于触觉反馈接口设备的有方向触觉反馈
EP2911039A1 (en) * 2014-02-21 2015-08-26 Immersion Corporation Haptic power consumption management
US20180074589A1 (en) * 2013-11-14 2018-03-15 Immersion Corporation Haptic spatialization system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2474047B (en) * 2009-10-02 2014-12-17 New Transducers Ltd Touch sensitive device
TW201205910A (en) * 2010-02-03 2012-02-01 Bayer Materialscience Ag An electroactive polymer actuator haptic grip assembly
JP5796955B2 (ja) * 2010-12-24 2015-10-21 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータの制御装置
US9368005B2 (en) * 2012-08-31 2016-06-14 Immersion Corporation Sound to haptic effect conversion system using mapping
US10097126B2 (en) * 2013-12-27 2018-10-09 Intel Corporation Method and apparatus to change resonance frequency of an electronic device
KR101641418B1 (ko) * 2014-07-25 2016-07-20 포항공과대학교 산학협력단 청각 주목도에 기반한 햅틱 신호 생성 방법 및 이를 위한 장치
US10185396B2 (en) * 2014-11-12 2019-01-22 Immersion Corporation Haptic trigger modification system
US10310804B2 (en) * 2015-12-11 2019-06-04 Facebook Technologies, Llc Modifying haptic feedback provided to a user to account for changes in user perception of haptic feedback
US11079854B2 (en) * 2020-01-07 2021-08-03 Neosensory, Inc. Method and system for haptic stimulation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1397061A (zh) * 2000-09-28 2003-02-12 伊默逊股份有限公司 用于触觉反馈接口设备的有方向触觉反馈
US20180074589A1 (en) * 2013-11-14 2018-03-15 Immersion Corporation Haptic spatialization system
EP2911039A1 (en) * 2014-02-21 2015-08-26 Immersion Corporation Haptic power consumption management

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