CN113711163A - 用于向触觉致动器提供触觉输出信号的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本文描述的实施方案涉及用于向触觉致动器提供触觉输出信号的方法和设备。一种控制器包括：输入端，所述输入端被配置成从至少一个力传感器接收力传感器信号；以及触觉输出模块，所述触觉输出模块被配置成生成触觉输出信号以用于输出到触觉致动器；其中所述触觉输出模块被配置成：响应于确定所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，触发所述触觉输出信号的输出；以及在所述触觉输出信号的输出期间，基于所述力传感器信号调整所述触觉输出信号。

Description

用于向触觉致动器提供触觉输出信号的方法和设备
技术领域
本文描述的实施方案涉及用于基于从力传感器系统接收的变化的输入信号来控制触觉输出信号的方法和设备。
背景技术
线性谐振致动器(LRA)和其它振动致动器(例如，旋转致动器、振动电机等)越来越多地用于移动装置(例如，移动电话、个人数字助理、视频游戏控制器等)或其它系统中以生成用于用户与此类装置交互的振动反馈。通常，力/压力传感器检测用户与装置的交互(例如，手指按压装置的虚拟按钮)，并且响应于此，线性谐振致动器振动以向用户提供反馈。例如，线性谐振致动器可响应于力而振动以向用户模仿机械按钮点击的感觉。
现有触觉系统的一个缺点是，处理力传感器的信号并对其生成触觉响应的现有方法通常具有比所期望的等待时间更长的等待时间，使得触觉响应可能从用户与力传感器的交互显著延迟。因此，在触觉系统用于机械按钮替代、电容式传感器反馈的应用或其它应用中，触觉响应可能不能有效地模仿机械按钮点击的感觉。因此，期望使用户和力传感器的交互与对该交互的触觉响应之间的等待时间最小化的系统和方法。
此外，为了为用户产生适当和舒适的触觉感觉，可能需要仔细设计和生成驱动线性谐振致动器的信号。在机械按钮替代应用中，期望的触觉响应可以是这样一种响应，其中由线性谐振致动器生成的振动脉冲应当足够强，以给予用户显著的通知作为对他/她的手指按压和/或释放的响应，并且振动脉冲应当短、快且谐振尾部干净，以向用户提供“锐利”和“清脆”的感觉。任选地，可将不同的控制算法和刺激施加到线性谐振致动器，以改变性能来提供交替的触觉反馈——可能表示装置中的某些用户模式——从而给予更“柔软”和“谐振”的触觉响应。
发明内容
根据一些实施方案，提供了一种用于向触觉致动器提供触觉输出信号的控制器。所述控制器包括：输入端，所述输入端被配置成从至少一个力传感器接收力传感器信号；以及触觉输出模块，所述触觉输出模块被配置成生成触觉输出信号以用于输出到触觉致动器；其中所述触觉输出模块被配置成：响应于确定所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，触发所述触觉输出信号的输出；以及在所述触觉输出信号的输出期间，基于所述力传感器信号调整所述触觉输出信号。
根据一些实施方案，提供了一种用于向触觉致动器提供触觉输出信号的方法。所述方法包括：从至少一个力传感器接收力传感器信号；响应于确定所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，触发触觉输出信号的输出；以及在所述触觉输出信号的输出期间，基于所述力传感器信号调整所述触觉输出信号。
根据一些实施方案，提供了一种集成电路。所述集成电路包括控制器，所述控制器用于向触觉换能器提供触觉输出信号，所述控制器包括：输入端，所述输入端被配置成从至少一个力传感器接收力传感器信号；触觉输出模块，所述触觉输出模块被配置成生成触觉输出信号以用于输出到触觉致动器；其中所述触觉输出模块被配置成：响应于确定所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，触发所述触觉输出信号的输出；以及在所述触觉输出信号的输出期间，基于所述力传感器信号调整所述触觉输出信号。
根据一些实施方案，提供了一种装置。所述装置包括：至少一个力传感器；触觉换能器；以及控制器，所述控制器用于向触觉换能器提供触觉输出信号，所述控制器包括：输入端，所述输入端被配置成从所述至少一个力传感器接收力传感器信号；触觉输出模块，所述触觉输出模块被配置成生成触觉输出信号以用于输出到所述触觉换能器；其中所述触觉输出模块被配置成：响应于确定所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，触发所述触觉输出信号的输出；以及在所述触觉输出信号的输出期间，基于所述力传感器信号调整所述触觉输出信号。
附图说明
为了更好地理解本公开的实施方案，并且为了示出可如何实施本公开，现在将仅通过示例的方式参考附图，附图中：
图1示出了根据本公开的实施方案的示例性移动装置的所选部件的框图；
图2示出了根据本公开的实施方案的示例性集成触觉系统的所选部件的框图；
图3示出了根据本公开的实施方案的用于向触觉致动器提供触觉输出信号的控制器；
图4示出了根据本公开的实施方案的由触觉输出模块执行以用于调整触觉输出信号的方法的实例。
具体实施方式
以下描述阐述了根据本公开的示例性实施方案。另外的示例性实施方案和实现方式对于本领域普通技术人员而言将是明显的。此外，本领域普通技术人员将认识到，可以代替或结合以下论述的实施方案应用各种等效技术，并且所有此类等效物应视为被包括在本公开中。
本文描述的方法可以在宽范围的装置和系统中实现，例如移动电话、音频播放器、视频播放器、移动计算平台、游戏装置、远程控制器装置、玩具、机器或者家庭自动化控制器或家庭用具。然而，为了便于解释一个实施方案，将在图1中描述说明性实例，其中实现方式发生在移动装置102中。
图1示出了根据本公开的实施方案的示例性移动装置102的所选部件的框图。如图1所示，移动装置102可包括：封围件101、控制器103、存储器104、力传感器系统105、传声器106、触觉致动器107(其在该实例中包括线性谐振致动器(LRA))、无线电发射器/接收器108、扬声器110以及集成触觉系统112。应当理解，被布置成提供触觉振动效果的任何合适的振动致动器(例如，旋转致动器(诸如ERM)、振动电机等)可被用作LRA 107的替代或附加。
封围件101可包括用于容纳移动装置102的各种部件的任何合适的壳体、外壳或其它封围件。封围件101可由塑料、金属和/或任何其它合适的材料构成。此外，封围件101可被适配(例如，设定大小和设定形状)成使得移动装置102易于在移动装置102的用户的个人身上运输。因此，移动装置102可包括但不限于智能手机、平板计算装置、手持式计算装置、个人数字助理、笔记本计算机、视频游戏控制器或者可以在移动装置102的用户的个人身上容易地运输的任何其他装置。尽管图1示出了移动装置，但是应当理解，示出的系统可以用在其他装置类型中，例如用户可交互显示技术、汽车计算系统等。
控制器103可被容纳在封围件101内，并且可包括被配置成解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、装置或设备，并且可包括但不限于微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)或被配置成解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其他数字或模拟电路。在一些实施方案中，控制器103解释和/或执行程序指令和/或处理存储在存储器104和/或控制器103可访问的其它计算机可读介质中的数据。
存储器104可被容纳在封围件101内，可通信地耦合到控制器103，并且可包括被配置成将程序指令和/或数据保持一段时间的任何系统、装置或设备(例如，计算机可读介质)。存储器104可包括随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡、闪存、磁存储装置、光磁存储装置或易失性或非易失性存储器(其在关闭移动装置102的电源之后保留数据)的任何合适的选择和/或阵列。
传声器106可至少部分地被容纳在封围件101内，可通信地耦合到控制器103，并且可包括被配置成将在传声器106处传入的声音转换成可由控制器103处理的电信号的任何系统、装置或设备，其中使用具有根据在隔膜或膜处接收的声振动而变化的电容的隔膜或膜将这样的声音转换成电信号。传声器106可包括静电传声器、电容式传声器、驻极体传声器、微机电系统(MEMs)传声器或任何其他合适的电容式传声器。
无线电发射器/接收器108可被容纳在封围件101内，可通信地耦合到控制器103，并且可包括被配置成借助于天线生成和发射射频信号以及接收射频信号并将由这样的接收的信号携带的信息转换成控制器103可用的形式的任何系统、装置或设备。无线电发射器/接收器108可被配置成发射和/或接收各种类型的射频信号，包括但不限于蜂窝通信(例如，2G、3G、4G、5G、LTE等)、短距离无线通信(例如，蓝牙)、商业无线电信号、电视信号、卫星无线电信号(例如，GPS)、无线保真等。
扬声器110可至少部分地被容纳在封围件101内或者可在封围件101外部，可通信地耦合到控制器103，并且可包括被配置成响应于电音频信号输入而产生声音的任何系统、装置或设备。在一些实施方案中，扬声器可包括动态扬声器，其采用经由柔性悬架机械地联接到刚性框架的轻质隔膜，该柔性悬架限制音圈轴向移动通过柱形磁隙。当电信号施加到音圈时，音圈中的电流产生磁场，使其成为可变电磁体。线圈和驱动器的磁系统相互作用生成机械力，该机械力使线圈(并且因此使附接的锥体)前后移动，从而在来自放大器的施加的电信号的控制下再现声音。
力传感器系统105可被容纳在封围件101内、位于该封围件上或形成该封围件的一部分，并且可通信地耦合到控制器103。在该实例中，力传感器系统105包括一个或多个力传感器，并且力传感器系统105的每个力传感器可包括用于感测力、压力或触摸(例如，与人的手指的交互)并且用于响应于这样的力、压力或触摸而生成电信号或电子信号的任何合适的系统、装置或设备。在一些实施方案中，这样的电信号或电子信号可以是施加到力传感器的力、压力或触摸的幅值的函数。在这些和其他实施方案中，这样的电子信号或电信号可包括与触觉反馈被给予到的输入信号相关联的通用输入/输出信号(GPIO)。
示例性力传感器可包括或包含：
电容式位移传感器，
电感式力传感器，
应变计，
压电式力传感器，
力感测电阻器，
压阻式力传感器，
薄膜力传感器，和
基于量子隧穿复合材料的力传感器。
在一些布置中，可采用其它类型的传感器。为了清楚和在本公开中进行阐释的目的，本文使用的术语“力”不仅可以指力，而且可以指指示力或类似于力的物理量，诸如但不限于压力和触摸。
在该实例中，触觉致动器107包括线性谐振致动器107，该线性谐振致动器可被容纳在封围件101内，并且可包括用于产生单个轴线上的振荡机械力的任何合适的系统、装置或设备。应当理解，在一些实例中，可以有多于一个的触觉致动器，其可与触觉输出系统一起被控制。例如，在一些实施方案中，线性谐振致动器107可依靠交流电压来驱动压靠在与弹簧连接的移动质量上的音圈。当以弹簧的谐振频率驱动音圈时，线性谐振致动器107可以可察觉的力振动。因此，线性谐振致动器107可用于特定频率范围内的触觉应用。尽管为了清楚和进行阐释的目的，本公开是关于线性谐振致动器107的使用来描述的，但是应当理解，可使用一种或多种任何其它类型的振动致动器(例如，偏心旋转质量致动器)来代替或补充线性谐振致动器107。此外，还应当理解，可使用被布置成产生多个轴线上的振荡机械力的致动器来代替或补充线性谐振致动器107。如本公开中其他地方所述，基于从集成触觉系统112接收的信号，线性谐振致动器107可向移动装置102的用户提供触觉反馈，以用于机械按钮替代和电容式传感器反馈中的至少一者。
集成触觉系统112可被容纳在封围件101内，可通信地耦合到力传感器系统105和触觉致动器107，并且可包括被配置成从力传感器系统105接收指示施加到移动装置102的力(例如，由人的手指施加到移动装置102的虚拟按钮的力)的信号并且响应于施加到移动装置102的力生成用于驱动线性谐振致动器107的电子信号的任何系统、装置或设备。
尽管上文将特定实例性部件描述为集成到移动装置102(例如，控制器103、存储器104、力传感器系统105、传声器106、无线电发射器/接收器108、扬声器110)，但根据本公开的移动装置102可包括上文未具体列举的一个或多个部件。例如，尽管图1描绘了某些用户接口部件，但是移动装置102可包括除上述附图中所描绘的那些之外的一个或多个其他用户接口部件(包括但不限于按键、触摸屏和显示器)，从而允许用户与移动装置102及其相关联的部件交互和/或以其他方式操纵该移动装置及其相关联的部件。
图2示出了根据本公开的实施方案的示例性集成触觉系统112A的所选部件的框图。在一些实施方案中，集成触觉系统112A可用于实现图1的集成触觉系统112。如图2所示，集成触觉系统112A可包括控制器(其在该实例中包括数字信号处理器(DSP))202、存储器204和放大器206。
DSP 202可包括被配置成解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、装置或设备。在一些实施方案中，DSP 202可解释和/或执行程序指令和/或处理存储在存储器204和/或DSP 202可访问的其它计算机可读介质中的数据。DSP 202用作集成触觉系统112A的控制器。
存储器204可通信地耦合到DSP 202，并且可包括被配置成将程序指令和/或数据保持一段时间的任何系统、装置或设备(例如，计算机可读介质)。存储器204可包括随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡、闪存、磁存储装置、光磁存储装置或易失性或非易失性存储器(其在关闭移动装置102的电源之后保留数据)的任何合适的选择和/或阵列。
放大器206可电耦合到DSP 202，并且可包括被配置成增加输入信号VIN(例如，时变电压或电流)的功率以生成输出信号VOUT的任何合适的电子系统、装置或设备。例如，放大器206可使用来自电源(未明确示出)的电功率来增加信号的振幅。放大器206可包括任何合适类别的放大器，包括但不限于D类放大器。
在操作中，存储器204可存储一个或多个触觉回放表示。触觉回放表示可包括波形。在一些实例中，触觉回放表示可包括一个或多个参数，例如频率振幅和持续时间，从而允许基于所述参数确定触觉波形。在一些实施方案中，一个或多个触觉回放表示中的每个触觉回放表示可将触觉响应a(t)定义为线性谐振致动器(例如，线性谐振致动器107)的作为时间的函数的期望加速度。
控制器或DSP 202被配置成从力传感器系统105接收指示施加到力传感器系统105的至少一个力传感器的力的力信号VSENSE。响应于接收到指示感测的力的力信号VSENSE，或者不依赖于这种接收，DSP 202可从存储器104检索触觉回放表示，并且可处理触觉回放表示以确定经处理的触觉回放信号VIN。在放大器206是D类放大器的实施方案中，经处理的触觉回放信号VIN可包括脉宽调制信号。响应于接收到指示感测的力的力信号VSENSE，DSP202可使经处理的触觉回放信号VIN输出到放大器206，并且放大器206可放大经处理的触觉回放信号VIN以生成触觉输出信号VOUT用于驱动线性谐振致动器107。
在一些实施方案中，集成触觉系统112A可形成在单个集成电路上，从而实现比现有的触觉反馈控制方法更短的等待时间。通过提供集成触觉系统112A作为单个单片集成电路的一部分，可减少或消除集成触觉系统112A的各种接口和系统部件之间的等待时间。
图3示出了根据本公开的一些实施方案的用于向触觉致动器提供触觉输出信号的控制器300。控制器300可由图2的控制器202实现。
控制器300包括输入端301，该输入端被配置成从至少一个力传感器接收力传感器信号V感测。例如，控制器300可被配置成从图1的力传感器系统105接收力传感器信号V感测。
控制器300还可包括触觉输出模块302，该触觉输出模块被配置成生成触觉输出信号V输入以用于输出到触觉致动器。例如，控制器300可被配置成生成如参考图2所述的触觉输出信号V输入以用于输出到放大器206。然后，放大器206可利用从触觉输出信号V输入导出的信号V输出驱动触觉致动器107。
触觉输出模块302可被配置成响应于确定力传感器信号V感测指示施加到至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，触发触觉输出信号的输出。例如，力传感器信号V感测的振幅可表示用户正施加到至少一个传感器信号的力的水平。在这些实例中，触觉输出模块302可被配置成监测接收到的力传感器信号V感测，并且将力传感器信号V感测的振幅与阈值进行比较，其中阈值指示用户触摸事件，例如被认为表示按钮按下的力的水平。一旦力传感器信号V感测超过阈值，则控制器300可以确定已经发生用户触摸事件，并且因此可以开始触发触觉输出信号V输入(例如到放大器206)的输出的过程，以便生成有待由触觉致动器107输出的触觉反馈效果。触觉反馈效果可以被设计成通知用户其已经引起用户触摸事件发生。
例如，触觉输出模块可被配置成从存储器(例如，如图2所示的存储器204)检索存储的触觉信号表示。存储的触觉信号表示可包括触觉波形(例如脉宽调制(PWM)波形)。在一些实例中，存储的触觉信号表示可包括可用于构成触觉输出信号的一个或多个参数，例如频率、振幅和时间。
因此，在一些实例中，触觉输出模块302可被配置成通过以下操作来触发触觉输出信号V输入的输出：响应于确定力传感器信号指示施加到至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，基于第一阈值从多个存储触觉信号表示中选择第一存储触觉信号表示；以及基于第一存储触觉信号表示生成触觉输出信号。
换句话说，第一阈值可表示施加到至少一个力传感器的力的第一水平。该第一水平的力例如可与“轻推”用户事件相关联。因此，第一存储触觉信号表示可被选择为可用于生成与“轻推”用户事件相关联的触觉效果的触觉信号表示。
应当理解，在一些情况下，接收到的力传感器信号V感测的振幅可能不与用户施加的力的水平成正比。在这些情况下，力传感器信号V感测可在与阈值进行比较之前被处理，或者阈值可被设计成反映表示定义用户触摸事件的力水平的力传感器信号。
触觉输出模块302还可被配置成在触觉输出信号的输出期间基于力传感器信号调整触觉输出信号。例如，在生成触觉输出信号V输入的过程期间并且当触觉回放信号V输出由放大器206输出时，控制器302可被配置成连续监测从力传感器系统105接收的所接收的力传感器信号V感测。控制器302可被配置成基于连续监测的所接收的力传感器信号V感测动态地调整触觉输出信号V输入。例如，控制器302可被配置成响应于接收的力信号V感测的变化而改变触觉输出信号V输入。
例如，触觉输出模块302可被配置成基于力传感器信号调整触觉输出信号的振幅、加速度或持续时间中的一者或多者。
例如，触觉输出模块可被配置成通过选择第二存储触觉信号表示以及基于第二存储触觉信号表示调整触觉输出信号使得生成触觉输出信号来调整触觉输出信号。因此，第二存储触觉信号表示可产生具有与由第一存储触觉信号表示产生的触觉输出信号不同的振幅、加速度和/或持续时间的触觉输出信号。
通常，触觉输出模块302可被配置成在由放大器206驱动触觉致动器107期间基于接收的力传感器信号V感测调整触觉输出信号V输入的振幅、加速度或持续时间中的一者或多者。例如，触觉输出模块202可被配置成基于接收的力信号V感测的变化从存储器104中选择不同的触觉信号表示。
例如，响应于力传感器信号的振幅、变化率和/或持续时间的变化，触觉输出模块302可被配置成调整触觉输出信号V输入。在一些实例中，可基于装置的当前应用或使用环境选择触觉输出信号。换句话说，如果装置包括智能手机，则触觉输出信号可根据智能手机是处于游戏模式还是正用于打电话而有所不同。例如，与装置正用于打电话时相比，处于游戏模式中可能需要更多的触觉反馈。因此，在一些实例中，其中控制器形成装置的一部分，并且控制器可被配置成接收在装置上运行的应用的指示，并且触觉输出模块可被配置成基于该指示来调整触觉输出信号。
在一些实例中，可基于上文列出的因素的组合来动态地调整触觉输出信号。
在一些实例中，可将多个阈值与力传感器信号(例如，力传感器信号的振幅、持续时间或变化率)进行比较，以便确定何时调整触觉输出信号。例如，触觉输出模块可被配置成将力传感器信号指示的正施加到至少一个力传感器的力水平与多个阈值进行比较，并且可基于该比较调整触觉输出信号。图4示出了利用两个阈值调整触觉输出信号的方法的实例。
图4示出了由触觉输出模块302执行的用于调整触觉输出信号V输入的方法的实例。
在该实例中，触觉输出模块302被配置成将力传感器信号V感测的信号电平与多个阈值进行比较。
在步骤401中，触觉输出模块从至少一个力传感器接收力传感器信号V感测。
在步骤402中，触觉输出模块将力传感器信号的振幅与第一阈值TLO进行比较。应当理解，振幅超过第一阈值TLO的力传感器信号可指示正施加到至少一个力传感器的力水平高于阈值力水平，例如，被认为表示用户激活至少一个力传感器的阈值力水平。
如果在步骤402中触觉输出模块302确定力传感器信号的振幅没有超过第一阈值TLO，则该方法返回到步骤402，并且力传感器信号V感测被连续监测并与第一阈值TLO进行比较。换句话说，当力传感器信号V感测的振幅没有超过第一阈值TLO时，触觉输出模块被配置成判断没有发生用户触摸事件(即，没有发生虚拟按钮的推按或按压)。
如果在步骤402中触觉输出模块302确定力传感器信号的振幅超过第一阈值TLO，则该方法进行到步骤403。在步骤403中，触觉输出模块302可触发触觉输出信号V输入的输出。例如，如上所述，触觉输出模块302可从存储器检索存储的触觉信号表示，并且可基于第一触觉信号表示生成触觉输出信号V输入。选择哪个触觉信号表示作为第一触觉信号表示可基于多个因素。例如，第一触觉信号表示的选择可基于力传感器信号V感测的变化率。换句话说，触觉输出信号可根据用户是快速地还是缓慢地按压至少一个力传感器而有所不同。
该方法然后可包括在触觉输出信号的输出期间基于力传感器信号调整触觉输出信号。在该实例中，在触觉输出信号的输出期间对触觉输出信号的调整可包括图4所示的方法的步骤404至411。
在步骤403中触发触觉输出信号V输入的输出之后，该方法进行到步骤404，在该步骤中，触觉输出模块302继续监测力传感器信号V感测。在该实例中，触觉输出模块302通过将力传感器信号与第二阈值THI进行比较来继续监测力传感器信号V感测。第二阈值THI可高于第一阈值TLO。
如果在步骤404中，触觉输出模块302确定力传感器信号V感测的振幅大于第二阈值THI，则该方法进行到步骤405，在该步骤中，触觉输出模块基于力传感器信号的振幅现在大于THI来调整触觉输出信号。例如，触觉输出模块可被配置成响应于力传感器信号指示施加到至少一个力传感器的力水平超过第一阈值并且超过高于第一阈值的第二阈值来调整触觉输出信号。
例如，由于V感测的振幅现在大于THI，所以触觉输出模块可判断已经发生了力增大的用户触摸事件(即，强推按)，并且因此触觉输出模块可被配置成动态地调整触觉输出信号V输入，以增大有待由放大器206生成的触觉振动输出V输出的振幅或幅值。如前所述，可通过从存储器中选择新的触觉信号表示来执行调整。
如果在步骤404中，触觉输出模块302确定力传感器信号V感测的振幅不大于第二阈值THI，则该方法进行到步骤406，在该步骤中，触觉输出模块302检查到力传感器信号的振幅仍大于第一阈值TLO。如果力传感器信号的振幅已经下降到低于TLO，则该方法可进行到步骤407，在该步骤中，触觉输出模块可被配置成停止触觉输出信号。例如，当力传感器信号的振幅回落到低于阈值TLO时，触觉输出模块可被配置成确定施加到至少一个力传感器的力不再高到足以被认为是用户触摸事件，并且因此可以关闭触觉输出信号。该方法然后可返回到步骤402。
在一些实例中，为避免触觉输出信号开启和关闭之间的乒乓效应(ping-ponging)，步骤406中使用的阈值可略低于步骤402中使用的阈值。换句话说，可使用一些滞后。
如果在步骤406中，触觉输出模块302确定力传感器信号V感测的振幅仍大于第一阈值TLO，则该方法可进行到步骤408，在该步骤中，触觉输出模块可调整触觉输出信号。例如，步骤408可包括：基于例如力传感器信号的振幅保持高于第一阈值TLO多长时间(例如，用户事件是短暂按下虚拟按钮还是保持虚拟按钮)来调整触觉输出信号。例如，触觉输出模块可被配置成基于用户事件被归类为快速按下虚拟按钮还是按下并保持虚拟按钮来调整触觉输出信号以向用户提供不同的反馈。该方法然后可返回到步骤404，在该步骤中，触觉输出模块继续监测力传感器信号V感测的振幅是否大于第二阈值THI。在一些实例中，触觉输出模块可被配置成基于指示力水平超过第一阈值的力传感器信号与指示力水平超过第二阈值的力传感器信号之间的时间长度来调整触觉输出信号。
在步骤405之后，该方法可以进行到步骤409，在该步骤中，触觉输出模块继续监测力传感器信号V感测的振幅是否保持高于第二阈值THI。如果力传感器信号V感测仍大于第二阈值THI，则触觉输出模块可在步骤410中调整触觉输出信号。例如，与步骤408类似，步骤410可包括基于例如力传感器信号的振幅保持高于第二阈值THI多长时间来调整触觉输出信号。
如果在步骤409中，力传感器信号下降到低于第二阈值THI，则触觉输出模块可被配置成在步骤411中基于施加到力传感器信号的力不再高到足以被认为发生了力增加的用户触摸事件(即强推按)来调整触觉输出信号。该方法然后可以返回到步骤406，在该步骤中，触觉输出模块监测力传感器信号是否大于第一阈值TLO。
与步骤406中类似，为避免步骤405的调整与步骤411的调整之间的乒乓效应，步骤409中使用的第二阈值THI可略低于步骤404中使用的第二阈值THI。
应当理解，图4是可以如何使用多个阈值动态地调整触觉输出信号的示例性说明。实际上，可能存在可引致不同的触觉输出信号的许多不同的按钮按压交互。例如，以下是基于施加到装置的用户力水平的变化的不同按钮按压交互的实例，其可产生不同的触觉反馈响应：
·按钮完全按下(强推按)、中途释放(轻推按)、短保持(推按持续)然后完全释放；
·按钮完全按下(强推按)、中途释放(轻推按)、长保持(推按持续)然后完全释放；
·按钮完全按下(强推按)、中途释放(轻推按)再完全按下(强推按)；或者
·半按按钮(轻推按)、保持(推按持续)、完全按下(强推按)。
在又一方面，应当理解，用于触觉输出信号的动态调整的阈值可基于力传感器信号是否被确定为表示按钮按下或按钮释放而有所不同，因为系统可生成用于按钮按下或按钮释放的不同的触觉反馈。附加地或替代地，可根据力传感器信号是否代表按钮按下或按钮释放来不同地调整触觉输出信号或触觉输出信号的振幅。例如，触觉输出模块可被配置成：基于力传感器信号确定用户动作，并且基于用户动作调整触觉输出信号。用户动作可包括以下中的一者或多者：按钮按下、按钮释放和按钮保持。
应当理解，上述方法可在专用控制模块中实现，例如上述附图中所示的处理模块或DSP。控制模块可作为传感器系统的集成部分来提供，或者可作为集中控制器(诸如中央处理单元(CPU)或应用处理器(AP))的一部分来提供。应当理解，控制模块可设有合适的存储器存储模块，以用于存储在所述过程中使用的测量和计算的数据。
技术人员将认识到，上述设备和方法的一些方面可被体现为例如在非易失性载体介质(诸如盘、CD-或DVD-ROM)、编程存储器(诸如只读存储器(固件))或数据载体(诸如光或电信号载体)上的处理器控制代码。对于许多应用，本发明的实施方案将在DSP(数字信号处理器)、ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)上实现。因此，代码可包括常规的程序代码或微代码，或者例如用于设置或控制ASIC或FPGA的代码。代码还可包括用于动态地配置可再配置设备(诸如可再编程逻辑门阵列)的代码。类似地，代码可包括用于硬件描述语言(诸如Verilog TM或VHDL(超高速集成电路硬件描述语言))的代码。如技术人员将理解的，代码可以分布在彼此通信的多个耦合部件之间。在适当的情况下，还可以使用在现场可(再)编程模拟阵列或类似装置上运行的代码来实现实施方案，以便配置模拟硬件。
应当注意，如本文所使用的，术语“模块”或术语“块”将用于指代可以至少部分地由专用硬件部件(诸如自定义电路)实现和/或至少部分地由一个或多个软件处理器或在合适的通用处理器上运行的适当代码等实现的功能单元或块。模块本身可以包括其它模块或功能单元。模块可以由无需共处一地的多个部件或子模块来提供，并且可以设置在不同的集成电路上和/或在不同的处理器上运行。
实施方案可以在主机装置中实现，尤其是便携式和/或电池供电的主机装置，诸如移动计算装置(例如膝上型计算机或平板计算机)、游戏控制台、远程控制装置、包括家庭温度或照明控制系统的家庭自动化控制器或家庭用具、玩具、机器(诸如机器人)、音频播放器、视频播放器或移动电话(例如智能手机)。还提供了一种并入有上述系统的主机装置。
应当理解——尤其是本领域普通技术人员根据本公开的益处——可以通过其它电路或其它硬件部件来实现本文(特别是结合附图)描述的各种操作。可以改变给定方法的每种操作被执行的次序，并且可以对本文示出的系统的各种元件进行添加、重新排序、组合、省略、修改等。本公开旨在涵盖所有此类修改和改变，并且因此，上文描述应视为说明性而非限制性意义。
类似地，尽管本公开参考了特定实施方案，但是在不脱离本公开的范围和覆盖的情况下，可以对这些实施方案进行某些修改和改变。此外，本文关于特定实施方案描述的任何益处、优点或问题的解决方案不旨在被解释为关键的、必需的或必要的特征或要素。
同样地，受益于本公开的其它实施方案对于本领域普通技术人员将是明显的，并且这样的实施方案应视为被包括在本文中。
应当注意，上述实施方案说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多替代性实施方案。词语“包括”不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在，“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个，并且单个特征或其它单元可以实现权利要求中所述的若干单元的功能。权利要求中的任何附图标记或标号不应解释为限制权利要求的范围。
系统的各方面可由以下声明定义：
一种用于组合式力传感器和触觉系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：
a.监测力感测输入；
b.如果监测的力感测输入超过限定的阈值水平，则触发触觉振动输出的驱动；
c.在所述触觉振动输出的驱动期间，连续地监测所述力感测输入；以及
d.基于连续监测的力感测输入动态地改变所述触觉振动输出。
一种组合式力传感器和触觉系统，所述系统包括：
力感测模块，用以基于来自至少一个力传感器的输入信号提供力感测输入；
触觉模块，优选为触觉放大器，用以生成触觉驱动信号以驱动触觉致动器，诸如线性谐振致动器(LRA)；以及
控制器或数字信号处理器(DSP)，所述控制器或数字信号处理器被布置成：
(i)监测所述力感测输入，以及
(ii)如果所述力感测输入超过触发阈值，则控制所述触觉模块生成触觉驱动信号；
其中所述控制器还被配置成：
(iii)在所述力感测输入超过所述触发阈值之后连续监测所述力感测输入；以及
(iv)基于连续监测的力感测输入动态地调整所述触觉驱动信号。
优选地，所述系统包括存储器存储装置，其中所述控制器从存储器存储装置检索触觉输出波形以提供所述触觉驱动信号，其中基于所述连续监测的力感测输入调整基于检索的触觉输出波形的所述触觉驱动信号。
在一个方面，所述控制器被配置成如果所述力感测输入超过触发阈值则从多个存储触觉输出波形中选择第一触觉输出波形，其中所述控制器被配置成基于所述连续监测的力感测输入的变化从所述多个存储触觉输出波形中选择不同的触觉输出波形。
附加地或替代地，所述触觉模块被布置成动态地生成触觉波形以提供所述触觉驱动信号，其中基于所述连续监测的力感测输入调整所述触觉驱动信号。
优选地，所述控制器被配置成基于所述连续监测的力感测输入调整所述触觉驱动信号的振幅、加速度和/或持续时间中的至少一者。
优选地，所述控制器被配置成基于所述连续监测的力感测输入的振幅、加速度和/或持续时间中的至少一者调整所述触觉驱动信号。
优选地，所述控制器被配置成将所述连续监测的力感测输入与多个限定阈值进行比较，其中所述控制器被配置成基于所述比较调整所述触觉驱动信号。
在一个方面，所述控制器被布置成接收与所述系统的操作的用例或环境相关的数据，其中所述控制器被配置成至少部分地基于接收的数据调整所述触觉驱动信号。
在又一方面，所述控制器被布置成确定所述力感测输入是否指示代表按钮按下或按钮释放的用户动作，并且其中所述控制器被配置成至少部分地基于确定的用户动作调整所述触觉驱动信号。
还提供了一种主机装置，所述主机装置包括：如上所述的力传感器/触觉系统；以及与所述力传感器/所述触觉系统耦合的至少一个力传感器。
优选地，所述至少一个力传感器包括以下中的一者或多者：
·电容式位移传感器，
·电感式力传感器，
·应变计，
·压电式力传感器，
·力感测电阻器，
·压阻式力传感器，
·薄膜力传感器，和/或
·基于量子隧穿复合材料的力传感器。

Claims (28)

1.一种用于向触觉致动器提供触觉输出信号的控制器，所述控制器包括：
输入端，所述输入端被配置成从至少一个力传感器接收力传感器信号；以及
触觉输出模块，所述触觉输出模块被配置成生成触觉输出信号以用于输出到触觉致动器；其中所述触觉输出模块被配置成：
响应于确定所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，触发所述触觉输出信号的输出；以及
在所述触觉输出信号的输出期间，基于所述力传感器信号调整所述触觉输出信号。
2.如权利要求1所述的控制器，其中所述触觉输出模块被配置成：
响应于确定所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，基于所述第一阈值从多个存储触觉信号表示中选择第一存储触觉信号表示；以及
基于所述第一存储触觉信号表示生成所述触觉输出信号。
3.如权利要求2所述的控制器，其中所述触觉输出模块被配置成通过以下操作调整所述触觉输出信号：
选择第二存储触觉信号表示，以及
基于所述第二存储触觉信号表示调整所述触觉输出信号，使得生成所述触觉输出信号。
4.如任一前述权利要求所述的控制器，其中所述触觉输出模块被配置成基于所述力传感器信号调整所述触觉输出信号的振幅、加速度或持续时间中的一者或多者。
5.如任一前述权利要求所述的控制器，其中所述触觉输出模块被配置成基于所述力传感器信号的振幅、变化率和/或持续时间中的至少一者来调整所述触觉输出信号。
6.如任一前述权利要求所述的控制器，其中所述触觉输出模块被配置成：
将所述力传感器信号指示的正施加到所述至少一个力传感器的所述力水平与多个阈值进行比较，以及
基于所述比较调整所述触觉输出信号。
7.如权利要求6所述的控制器，其中所述触觉输出模块被配置成响应于所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的所述力水平超过所述第一阈值并超过高于所述第一阈值的第二阈值来调整所述触觉输出信号。
8.如权利要求7所述的控制器，其中所述触觉输出模块被配置成基于所述力传感器信号指示所述力水平超过所述第一阈值与所述力传感器信号指示所述力水平超过所述第二阈值之间的时间长度来调整所述触觉输出信号。
9.如任一前述权利要求所述的控制器，其中所述控制器形成装置的一部分，并且其中所述控制器被配置成接收在所述装置上运行的应用的指示，并且其中所述触觉输出模块被配置成基于所述指示调整所述触觉输出信号。
10.如任一前述权利要求所述的控制器，其中所述触觉输出模块被配置成：
基于所述力传感器信号确定用户动作，以及
基于所述用户动作调整所述触觉输出信号。
11.如权利要求10所述的控制器，其中所述用户动作包括以下中的一者或多者：按钮按下、按钮释放和按钮保持。
12.如任一前述权利要求所述的控制器，其中所述触觉输出信号包括脉宽调制信号。
13.一种用于向触觉致动器提供触觉输出信号的方法，所述方法包括：
从至少一个力传感器接收力传感器信号，
响应于确定所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，触发触觉输出信号的输出；以及
在所述触觉输出信号的输出期间，基于所述力传感器信号调整所述触觉输出信号。
14.如权利要求13所述的方法，其还包括：
响应于确定所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，基于所述第一阈值从多个存储触觉信号表示中选择第一存储触觉信号表示；以及
基于所述第一存储触觉信号表示生成所述触觉输出信号。
15.如权利要求14所述的方法，其中调整所述触觉输出信号的步骤包括：
选择第二存储触觉信号表示，以及
基于所述第二存储触觉信号表示调整所述触觉输出信号，使得生成所述触觉输出信号。
16.如权利要求13至15中的一项所述的方法，其中所述调整步骤包括：基于所述力传感器信号调整所述触觉输出信号的振幅、加速度或持续时间中的一者或多者。
17.如权利要求13至16中的一项所述的方法，其中所述调整步骤包括：基于所述力传感器信号的振幅、变化率和/或持续时间中的至少一者调整所述触觉输出信号。
18.如权利要求13至17中的一项所述的方法，其还包括：
将所述力传感器信号指示的正施加到所述至少一个力传感器的所述力水平与多个阈值进行比较，以及
基于所述比较调整所述触觉输出信号。
19.如权利要求18所述的方法，其中基于所述比较调整所述触觉输出信号包括：响应于所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的所述力水平超过所述第一阈值并超过高于所述第一阈值的第二阈值来调整所述触觉输出信号。
20.如权利要求19所述的方法，基于所述比较调整所述触觉输出信号的步骤包括：基于所述力传感器信号指示所述力水平超过所述第一阈值与所述力传感器信号指示所述力水平超过所述第二阈值之间的时间长度来调整所述触觉输出信号。
21.如权利要求13至20中的一项所述的方法，其还包括：接收在装置上运行的应用的指示，以及基于所述指示调整所述触觉输出信号。
22.如权利要求13至21中的一项所述的方法，其还包括：
基于所述力传感器信号确定用户动作，以及
基于所述用户动作调整所述触觉输出信号。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述用户动作包括以下中的一者或多者：按钮按下、按钮释放和按钮保持。
24.如权利要求13至23中的一项所述的方法，其中所述触觉输出信号包括脉宽调制信号。
25.一种集成电路，所述集成电路包括控制器，所述控制器用于向触觉换能器提供触觉输出信号，所述控制器包括：
输入端，所述输入端被配置成从至少一个力传感器接收力传感器信号，
触觉输出模块，所述触觉输出模块被配置成生成触觉输出信号以用于输出到触觉致动器；其中所述触觉输出模块被配置成：
响应于确定所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，触发所述触觉输出信号的输出；以及
在所述触觉输出信号的输出期间，基于所述力传感器信号调整所述触觉输出信号。
26.一种装置，所述装置包括：
至少一个力传感器，
触觉换能器；以及
控制器，所述控制器用于向所述触觉换能器提供触觉输出信号，所述控制器包括：
输入端，所述输入端被配置成从所述至少一个力传感器接收力传感器信号，
触觉输出模块，所述触觉输出模块被配置成生成触觉输出信号以用于输出到所述触觉换能器；其中所述触觉输出模块被配置成：
响应于确定所述力传感器信号指示施加到所述至少一个力传感器的力水平超过第一阈值，触发所述触觉输出信号的输出；以及
在所述触觉输出信号的输出期间，基于所述力传感器信号调整所述触觉输出信号。
27.如权利要求26所述的装置，其中所述至少一个力传感器包括以下中的一者或多者：
电容式位移传感器、电感式力传感器、应变计、压电式力传感器、力感测电阻器、压阻式力传感器、薄膜力传感器和/或基于量子隧穿复合材料的力传感器。
28.如权利要求26或27所述的装置，其中所述触觉换能器包括线性谐振致动器LRA。
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