CN114578986A - 组合电永磁体和磁流变流体来修改输入装置的操作 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了组合电永磁体和磁流变流体来修改输入装置的操作。本发明的方面包括计算机外围装置，该计算机外围装置包括：基于性能特性操作的输入元件；电永磁体(EPM)组件，其包括被配置成产生磁场的永磁体以及被配置成设置由永磁体产生的磁场的强度的磁化组件；以及耦接至输入元件的磁流变(MR)材料。MR材料具有基于磁场改变并且影响输入元件的性能特性的粘度。

Description

组合电永磁体和磁流变流体来修改输入装置的操作
技术领域
本公开内容的方面一般地涉及电子装置，并且更特别地涉及利用电永磁体和磁流变流体来控制计算机外围装置上的某些零件(例如，输入元件) 的特性的计算机外围装置。
背景技术
输入装置在现代社会中很常见，并且通常用于将结合输入装置进行的人为引起的模拟输入(例如，触摸、点击、运动、触摸手势、按钮按压、滚轮旋转等)转换为数字信号用于计算机处理。输入装置可以包括可以向计算系统提供数据和控制信号的任意装置。输入装置的一些非限制性示例包括计算机鼠标、键盘、虚拟现实和/或增强现实控制器、触摸板、遥控器、游戏控制器、操纵杆、轨迹球等。计算系统的一些非限制性示例包括台式机、膝上型电脑、游戏控制台、平板电脑和“平板”计算机、智能电话、个人数字助理、可穿戴装置(例如，智能手表、智能眼镜)、虚拟现实(VR)和/或增强现实 (AR)耳机和系统等。
输入装置在质量、功能、准确性、人体工程学和多功能性方面已经经历了显著的改进。较早的计算机鼠标的设计例如包括各种基于机械的输入元件例如滚轮、按钮等，基于机械的输入元件使用各种弹簧类型为按钮或磁体提供恢复力以产生旋转阻力分布来增加功能，但是这些设计具有有限的应用、可靠性问题，并且性能通常受到制造公差的极大影响。更现代的设计并入了电磁体以实现某些功能，但由于制造成本和非常高的电力要求而没有被广泛采用，这尤其影响无线输入装置。尽管有这些发展和优势，但仍需要更多的改进以获得输入装置的更好的性能和更大的控制。
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。
发明内容
在一些实施方式中，计算机外围装置包括：一个或更多个处理器；基于性能特性操作的输入元件；永磁体(EPM)组件，其包括被配置成产生磁场的永磁体以及由一个或更多个处理器控制并且被配置成控制由永磁体产生的磁场的磁化组件；以及耦接至输入元件的磁流变(MR)材料，该MR材料具有粘度，其中MR材料的粘度基于磁场MR而改变，以及MR材料基于MR材料的粘度来影响输入元件的性能特性。在一些方面，磁化组件被配置成设置永磁体的磁场的强度，并且MR材料的粘度还基于磁场的强度。在一些实施方式中，磁化组件还包括线圈和耦接至线圈的电路，其中，磁化组件通过改变通过线圈和电路的电流脉冲的幅度或持续时间中的至少一个来改变永磁体的磁场的强度，并且线圈被配置成产生磁场并使永磁体磁化。
在一些实施方式中，一旦通过线圈的电流脉冲设置了永磁体的磁场的强度，则在通过线圈的电流被关断之后，在磁化组件使线圈重新通电并且将永磁体的磁场的强度设置为新的强度之前，永磁体的磁场永久地保持在所设置的强度。在进一步的实施方式中，一个或更多个处理器可以被配置成使输入元件根据包括以下的至少两种操作模式进行操作：第一操作模式，在第一操作模式下，永磁体的磁场被设置成使MR材料的粘度改变为第一粘度，第一粘度向输入元件的操作提供第一阻力；以及第二操作模式，在第二操作模式下，永磁体的磁场被设置成使MR材料的粘度改变为第二粘度，第二粘度向输入元件的操作提供第二阻力，第二阻力大于第一阻力。输入元件可以还可以根据第三操作模式进行操作，在第三操作模式下，永磁体的磁场被设置成使MR材料的粘度改变为第三粘度，第三粘度向输入元件的操作提供第三阻力，第三阻力阻止输入元件被操作，第三阻力大于第二阻力和第一阻力。在一些情况下，输入元件的性能特性是输入元件沿运动范围的平移运动，并且其中，一个或更多个处理器使磁化组件改变永磁体的磁场，使得MR材料的粘度使输入元件根据以下操作模式进行操作：第一操作模式，在第一操作模式下，MR材料的粘度由磁场设置以提供对输入元件沿运动范围的平移运动的最小阻力；以及第二操作模式，在第二操作模式下，MR材料的粘度由磁场设置以提供对输入元件沿运动范围的平移运动的最大阻力。在一些情况下，一个或更多个处理器还使磁化组件改变永磁体的磁场，使得MR材料的粘度使输入元件根据第三种操作模式进行操作，在第三操作模式下，MR材料的粘度由磁场设置以提供对输入元件沿运动范围的平移运动的阻力，该阻力介于最小阻力与最大阻力之间。
在一些实施方式中，输入元件的性能特性是输入元件沿线性运动范围的线性平移。在这种情况下，输入元件可以是以下之一：能够沿线性运动范围压下的按钮；能够沿线性运动范围压下的键；能够沿线性运动范围压下的触发器；或支承结构，该支承结构被配置成在底层表面上支承计算机外围装置，该支承结构被配置成沿线性运动范围升高和降低。在一些方面，输入元件的性能特性是沿圆形运动范围的旋转平移，并且输入元件可以是以下之一：能够沿圆形运动范围旋转的滚轮；能够沿圆形运动范围旋转的轨迹球；能够沿圆形运动范围旋转的旋钮；能够沿圆形运动范围旋转的铰链；沿圆形运动范围的移位器和万向节；能够沿圆形运动范围旋转的方向盘；或能够沿圆形运动范围压下的踏板。
在一些实施方式中，计算机实现的方法可以包括：由一个或更多个处理器接收指示对输入装置的多种操作模式中的一种操作模式的选择的输入数据。在一些情况下，输入装置包括：输入元件；包括永磁体和被配置成设置由永磁体产生的磁场的磁化组件的EPM组件；以及耦接至输入元件的MR 材料，MR材料具有基于磁场而改变并影响输入元件的性能特性的粘度。响应于所接收到的与对多种操作模式中的第一操作模式的选择对应的输入数据，该方法还可以包括通过磁化组件将由永磁体产生的磁场设置为第一强度，该第一强度使MR材料具有影响输入装置的性能特性的第一粘度。响应于接收到的与对多种操作模式中的第二操作模式的选择对应的输入数据，该方法可以包括通过磁化组件将由永磁体产生的磁场设置为第二强度，该第二强度使MR材料具有影响输入装置的性能特性的第二粘度。
在某些实施方式中，设置由永磁体产生的磁场包括改变通过线圈的电流脉冲的幅度或持续时间中的至少一个，线圈的电流脉冲产生使永磁体磁化的相应磁化场。输入元件的性能特性可以是输入元件沿运动范围的平移运动，其中，在第一操作模式下，MR材料的第一粘度由磁场设置以提供对输入元件沿运动范围的平移运动的最小阻力，以及其中，在第二操作模式下，MR 材料的第二粘度由磁场设置以提供对输入元件沿运动范围的平移运动的最大阻力。响应于接收到的与对多种操作模式中的第三操作模式的选择对应的输入数据，该方法还可以包括通过磁化组件将由永磁体产生的磁场设置为第三强度，该第三强度使MR材料具有影响输入装置的性能特性的第三粘度，其中，在第三操作模式下，MR材料的第三粘度由磁场设置以提供对输入元件沿运动范围的平移运动的阻力，该阻力介于最小阻力与最大阻力之间。在某些情况下，输入元件的性能特性是输入元件沿线性运动范围的线性平移，其中，输入元件可以是以下之一：能够沿线性运动范围压下的按钮；能够沿线性运动范围压下的键；能够沿线性运动范围压下的触发器；或支承结构，该支承结构被配置成将计算机外围装置支承在底层表面上，该支承结构被配置成沿线性范围升高和降低。在某些情况下，输入元件的性能特性是沿圆形运动范围的旋转平移，其中，输入元件可以是以下之一：能够沿圆形运动范围旋转的滚轮；能够沿圆形运动范围旋转的轨迹球；能够沿圆形运动范围旋转的旋钮；能够沿圆形运动范围旋转的铰链；沿圆形运动范围的移位器和万向节；能够沿圆形运动范围旋转的方向盘；能够沿圆形运动范围压下的踏板动等。
在某些实施方式中，用于输入装置的键可以包括：键框架；键柱塞，其被配置成在键框架内沿行程路径以一个自由度的移动线性遍历；电永磁体 (EPM)组件，其耦接至键框架，并且包括被配置成产生磁场的永磁体以及被配置成设置由永磁体产生的磁场的磁化组件；以及磁流变(MR)材料，其设置在键框架内并且耦接至键柱塞，该MR材料具有基于磁场而改变的粘度，其中，MR材料被配置成向键柱塞在键框架内沿行程路径的线性遍历提供阻力，该阻力基于MR材料的粘度。在一些情况下，键框架可以包括铁氧体并且被配置成将由永磁体产生的磁场传导和耦接至MR材料。键柱塞可以包括铁氧体并且可以被配置成将由永磁体产生的磁场传导和耦接至MR材料。在某些情况下，铁氧体键框架和/或键柱塞的轮廓被设计成使得当键被按压时，通过MR材料的磁场的传导可以改变，这可以产生动态阻力分布，该阻力分布随着键相对于键框架的移动而变化。
在一些实施方式中，键还可以包括偏置机构，其中，键柱塞的行程路径包括与键柱塞处于未压下状态对应的第一位置和与键柱塞处于完全压下状态对应的第二位置，并且其中，偏置机构向键柱塞提供使键柱塞返回到第二位置的恢复力。键可以包括多个O形环，多个O形环被配置成在键框架与键柱塞之间形成密封储存腔，其中，MR材料是包含在密封储存腔内的流体。键可以被配置成在多种操作模式下操作，多种操作模式包括：第一操作模式，在第一操作模式下，磁化组件设置永磁体的磁场，使得MR材料具有第一粘度，该第一粘度向键柱塞沿行程路径的线性遍历提供第一阻力；以及第二操作模式，在第二操作模式下，磁化组件设置永磁体的磁场，使得MR材料具有第二粘度，该第二粘度向键柱塞沿行程路径的线性遍历提供第二阻力，其中，第二阻力大于第一阻力。在一些情况下，键还可以包括被配置成产生第二磁场的第二永磁体，其中，在第一操作模式下，永磁体和第二永磁体被磁化，使得它们对应的磁场的磁导路径被永磁体和第二永磁体包含并且不通过 MR材料，并且其中，在第二操作模式下，永磁体和第二永磁体被磁化使得它们对应的磁场的磁传导的路径通过MR材料。
在一些方面，键还可以包括：一个或更多个处理器；以及传感器，该传感器被配置成检测键柱塞在键框架内沿行程路径的位置，传感器由一个或更多个处理器控制，其中，一个或更多个处理器被配置成使磁化组件动态地设置由永磁体产生的磁场，以使MR材料的粘度根据基于键柱塞沿行程路径的位置的阻力分布而改变。该键还可以包括开关，该开关被配置成当键柱塞沿行程路径被压下超过阈值位置时，生成指示键按压事件的输入数据。输入装置可以是键盘或其他合适的输入装置，并且键可以是键盘上的多个键中的一个键。
在一些实施方式中，踏板组件包括：基座平台；踏板臂，该踏板臂在第一位置处可旋转地耦接至基座平台，使得踏板臂沿旋转轴相对于基座平台移动；活塞组件，该活塞组件在第二位置处将踏板臂耦接至基座平台并且包括活塞壳体、活塞，该活塞配置成当踏板臂沿旋转轴旋转时在活塞壳体内沿纵向路径线性遍历；EPM组件；永磁体，该永磁体被配置成产生磁场；磁化组件，该磁化组件被配置成设置由永磁体产生的磁场；以及具有粘度的MR材料，该MR材料包含在活塞组件内并且被配置成使得活塞在其在活塞壳体内沿纵向路径线性遍历时穿过MR材料，其中，MR材料被配置成基于MR材料的粘度向活塞沿纵向路径的线性遍历提供阻力。在一些方面，踏板组件还可以包括多个O形环，多个O形环被配置成在活塞壳体与活塞之间形成密封储存腔，其中，MR材料是包含在密封储存腔内的流体。踏板组件可以被配置成在多种操作模式下操作，多种操作模式包括：第一操作模式，在第一操作模式下，磁化组件设置永磁体的磁场，使得MR材料具有第一粘度，该第一粘度向活塞沿纵向路径的线性遍历提供第一阻力；以及第二操作模式，在第二操作模式下，磁化组件设置永磁体的磁场，使得MR材料具有第二粘度，该第二粘度向活塞沿纵向路径的线性遍历提供第二阻力，其中，第二阻力大于第一阻力。踏板组件可以包括被配置成产生第二磁场的第二永磁体，其中，在第一操作模式下，永磁体和第二永磁体被磁化，使得它们对应的磁场的磁传导的路径不通过MR材料，以及在第二操作模式下，永磁体和第二永磁体被磁化，使得它们对应的磁场的磁传导的路径通过MR材料。踏板组件可以包括：一个或更多个处理器；传感器，该传感器被配置成检测活塞相对于活塞壳体的位置、传感器由一个或更多个处理器控制，其中，一个或更多个处理器被配置成使磁化组件动态地设置由永磁体产生的磁场，以使MR材料的粘度根据基于键柱塞沿行程路径的位置的阻力分布而改变。
在一些实施方式中，一种操作输入装置的方法包括：接收与输入装置的操作模式对应的输入数据，操作模式对应于对输入装置的可移动元件沿一个自由度的移动的控制；基于输入数据来确定对操作模式的选择；响应于与第一操作模式对应的输入数据：使磁化组件设置永磁体的第一磁场强度，永磁体的第一磁场强度控制耦接至可移动元件的MR材料的粘度，MR材料在第一磁场强度下向可移动元件沿一个自由度的移动提供第一阻力；以及响应于与第二操作模式对应的输入数据：使磁化组件设置永磁体的第二磁场强度， MR材料在第二磁场强度下向可移动元件沿一个自由度的移动提供第二阻力，其中，第二磁场强度高于第一磁场强度。在一些方面，在第一操作模式下，MR材料具有最小粘度，以及其中，在第二操作模式下，MR材料具有最大粘度。该方法还可以包括：响应于与第三操作模式对应的输入数据：使磁化组件设置永磁体的第三磁场强度，MR材料在第三磁场强度下向可移动元件沿一个自由度的移动提供第三阻力，其中，第三磁场强度高于第一磁场强度并且小于第二磁场强度。在一些方面，一个自由度对应于可移动元件的线性移动，并且其中，可移动元件是以下之一：能够沿线性的一个自由度压下的按钮；能够沿线性的一个自由度压下的键；能够沿线性的一个自由度致动压下的触发器；或支承结构，该支承结构被配置成以多种配置支承输入装置，该支承结构能够沿线性的一个自由度延伸和缩回。在一些实施方式中，一个自由度对应于可移动元件的旋转移动，并且其中，可移动元件是以下之一：能够沿旋转的一个自由度旋转的滚轮；能够沿旋转的一个自由度旋转的轨迹球；能够沿旋转的一个自由度旋转的旋钮；能够沿旋转的一个自由度旋转的铰链；能够沿旋转的一个自由度旋转的方向盘；或能够沿旋转一个自由度压下的踏板。
在某些实施方式中，计算机鼠标包括：壳体；可压下元件，可压下元件的第一侧被配置成由用户压下；耦接至可压下元件的与第一侧相对的第二侧的致动器，该致动器被配置成当可压下元件由用户压下时在壳体内沿行程路径以一个自由度的移动线性遍历；可收缩膜，该可收缩膜向致动器提供阻碍在壳体内沿行程路径线性遍历的第一阻力，可收缩膜被配置成响应于接收到来自致动器的阈值力而收缩并提供触觉反馈，可收缩膜包括铁质材料并且具有中空部分；耦接至壳体的电永磁体(EPM)组件，EPM组件包括被配置成产生磁场的永磁体以及被配置成设置由永磁体产生的磁场的磁化组件；以及设置在可收缩膜的中空部分内的磁流变(MR)材料，其中，壳体包括铁氧体部分，该铁氧体部分产生磁场传导路径，该磁场传导路径将来自永磁体的第一极的磁场传导通过可收缩膜并且传导至永磁体的第二极，并且其中，MR 材料被配置成使可收缩膜向致动器在壳体内沿行程路径的线性遍历提供附加阻力，该附加阻力基于通过可收缩膜的中空部分中的MR材料的磁场，磁场影响MR材料的粘度。在一些方面，磁化组件被配置成设置永磁体的磁场的强度，并且MR材料的粘度进一步基于磁场的强度(受其影响)。
计算机鼠标可以包括一个或更多个处理器，一个或更多个处理器被配置成使可压下元件根据至少两种操作模式进行操作，至少两种操作模式包括：第一操作模式，在第一操作模式下，永磁体的磁场被设置成使可收缩膜的中空部分内的MR材料的粘度改变为第一粘度，该第一粘度向致动器在壳体内沿行程路径的线性遍历提供第一附加阻力；以及第二操作模式，在第二操作模式下，永磁体的磁场被设置成使可收缩膜的中空部分内的MR材料的粘度改变为第二粘度，该第二粘度向致动器在壳体内沿行程路径的线性遍历提供第二附加阻力，第二附加阻力大于第一附加阻力。计算机鼠标还可以包括耦接至一个或更多个处理器的开关，该开关被配置成响应于被激活而生成控制信号，其中，当可收缩膜收缩时该开关被激活。在一些实施方式中，可压下元件可以是计算机鼠标上的左鼠标按钮或右鼠标按钮。
在一些实施方式中，输入装置包括：壳体；耦接至壳体的手掌区域，该手掌区域被配置成当用户操作输入装置时接收用户的手掌，手掌区域部分地由多个子模块形成，其中，子模块中的每一个包括：框架；柱塞，其被配置成在框架内沿行程路径遍历；耦接至框架的电永磁体(EPM)组件，其包括被配置成产生磁场的永磁体以及被配置成设置由永磁体产生的磁场的磁化组件；以及设置在框架内并且耦接至柱塞的磁流变(MR)材料，MR材料具有基于磁场而改变的粘度。MR材料可以被配置成向柱塞在框架内沿行程路径的遍历提供阻力，该阻力基于MR材料的粘度。在一些实施方式中，输入装置包括一个或更多个处理器，一个或更多个处理器被配置成使子模块中的每一个根据至少两种操作模式进行操作，至少两种操作模式包括：第一操作模式，在第一操作模式下，永磁体的磁场被设置成使MR材料的粘度改变为第一粘度，该第一粘度向柱塞在框架内沿行程路径的遍历提供第一阻力；以及第二操作模式，在第二操作模式下，永磁体的磁场被设置成使MR材料的粘度改变为第二粘度，该第二粘度向柱塞在壳体内沿行程路径的遍历提供第二阻力。第一阻力可以响应于接收到沿行程路径所施加的力而允许子模块中的每一个沿行程路径遍历，并且第二阻力可以响应于接收到所施加的力而防止子模块中的每一个沿行程路径遍历，第二阻力高于第一阻力。
在进一步的实施方式中，当子模块中的每一个在第一操作模式下操作时，由永磁体产生的磁场不通过MR材料，而当子模块中的每一个在第二操作模式下操作时，由永磁体产生的磁场通过MR材料。在一些实施方式中，当在至少两种操作模式之间切换时，输入装置仅由EPM组件消耗电力。在一些实施方式中，输入装置还包括耦接至手掌区域的盖板，其中，盖板覆盖手掌区域或其一部分，其中，盖板的第一侧形成手掌区域的用户可访问表面，并且其中，盖板的与第一侧相对的第二侧耦接至子模块中的每一个的顶表面并且由子模块中的每一个的顶表面支承。在一些实施方式中，当子模块中的每一个在第一操作模式下操作时，盖板能够以至少两个自由度调整，而当子模块中的每一个在第二操作模式下操作时，盖板是不可调整的。在一些情况下， EPM组件是多个子模块中的每一个共用的单个EPM组件。替选地，每个子模块或其一部分可以具有其自己的EPM组件。手掌区域可以具有表面轮廓，并且每个子模块可以包括形成手掌区域的表面轮廓的一部分的顶部部分。
在某些实施方式中，一种操作输入装置的方法包括：接收与输入装置的操作模式对应的输入数据，操作模式对应于对输入装置的手掌区域的表面轮廓的控制，手掌区域部分地由多个子模块形成，其中，每个子模块具有可移动元件，该可移动元件被配置成在框架内沿线性行程路径遍历；基于输入数据确定对操作模式的选择；响应于与第一操作模式对应的输入数据：使磁化组件设置永磁体的第一磁场强度，永磁体的第一磁场强度控制耦接至可移动元件的MR材料的粘度，MR材料在第一磁场下向可移动元件沿线性行程路径的移动提供第一阻力；以及响应于与第二操作模式对应的输入数据：使磁化组件设置永磁体的第二磁场强度，MR材料在第二磁场强度下向可移动元件沿线性行程路径的移动提供第二阻力，其中，第二磁场强度高于第一磁场强度。在一些情况下，在第一操作模式下，MR材料具有最小粘度，而在第二操作模式下，MR材料具有最大粘度。第一阻力可以响应于接收到沿线性行程路径所施加的力而允许子模块中的每一个沿行程路径遍历，而第二阻力可以响应于接收到所施加的力而阻止子模块中的每一个沿线性行程路径遍历，第二阻力高于第一阻力。
在一些方面，输入装置包括耦接至手掌区域的盖板，其中，盖板覆盖手掌区域，其中，盖板的第一侧形成手掌区域的用户可访问表面，并且其中，盖板的与第一侧相对的第二侧耦接至子模块中的每一个的顶表面并且由子模块中的每一个的顶表面支承。在某些情况下，当子模块中的每一个在第一操作模式下操作时，盖板能够以至少两个自由度可调整，而当子模块中的每一个在第二操作模式下操作时，盖板是不可调整的。手掌区域可以具有表面轮廓，并且每个子模块(或多个子模块的子集)可以包括形成手掌区域的表面轮廓的一部分的顶部部分。磁化组件可以是多个子模块中的每一个共用的单个磁化组件，或者每个子模块或多个子模块的一部分可以具有它们自己的磁化组件。
本发明内容并非旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在以单独方式使用来确定所要求保护的主题的范围。应当通过参照本公开内容的整个说明书的适当部分、任何附图或所有附图以及每个权利要求来理解主题。
下面将在以下说明书、权利要求书和附图中更详细地描述前述特征以及其他特征和示例。
已经采用的术语和表达被用作描述而不是限制性的术语，并且并不打算使用这样的术语和表达来排除所示出和描述的特征或其一部分的任何等同形式。然而，已经认识到，在所要求保护的系统和方法的范围内可以进行各种修改。因此，应当理解，尽管已经通过示例和可选特征具体公开了本系统和方法，但是本领域技术人员应当认识到本文公开的构思的修改和变型，并且这样的修改和变型被认为是在由所附权利要求书限定的系统和方法的范围内。
附图说明
根据以下结合附图进行的详细描述，上述各种实施方式的特征以及本发明的某些实施方式的其他特征和优点将更加明显，在附图中：
图1示出了可以包括多种主计算装置中的任一种和计算机外围装置的计算机系统100的示例，计算机外围装置包括可以被配置成执行本文描述的各种发明构思的各方面的外围装置(例如，计算机鼠标、键盘等)；
图2示出了根据某些实施方式的用于操作计算机外围装置130的系统 200；
图3示出了根据某些实施方式的主计算装置300的简化框图；
图4A示出了根据某些实施方式的在第一操作模式下操作的电永磁体系统400的示例；
图4B示出了根据某些实施方式的在第二操作模式下操作的电永磁体系统400的示例；
图5A示出了根据某些实施方式的在不存在磁场的情况下磁流变材料的某些特性的示例；
图5B示出了根据某些实施方式的在存在磁场的情况下磁流变材料的某些特性的示例；
图6是示出根据某些实施方式的用于使用电永磁体系统和磁流变材料来控制输入装置上的输入元件的性能特性的方法的方面的流程图；
图7示出了具有永磁体组件的基于磁流变的离合器系统；
图8示出了具有电磁体组件的基于磁流变的离合器系统；
图9A示出了根据某些实施方式的具有电永磁体组件的基于磁流变的离合器系统，该电永磁体组件被配置成向MR材料施加磁场以控制离合器接合；
图9B示出了根据某些实施方式的具有电永磁体组件的第二基于磁流变的离合器系统，该电永久磁体组件被配置成向MR材料施加磁场以控制离合器接合；
图9C示出了根据某些实施方式的具有电永磁体组件的第三基于磁流变的离合器系统，该电永磁体组件被配置成向MR材料施加磁场以控制离合器接合；
图10示出了根据某些实施方式的组合电永磁体(EPM)和磁流变(MR) 材料得到改进的性能特性的键结构；
图11示出了根据某些实施方式的具有MR材料的单EPM键结构配置的操作；
图12示出了根据某些实施方式的具有MR材料的双EPM键结构配置的操作；
图13示出了根据某些实施方式的描绘由EPM磁场限定的各种力分布的多个图的曲线图；
图14A至图14C示出了根据某些实施方式的各种键阻力分布；
图15是示出根据某些实施方式的用于使用电永磁体和MR材料来控制键结构的性能特性的方法的方面的简化流程图；
图16示出了根据某些实施方式的用于使用电永磁体和MR材料来控制多个键结构的性能特性的多键实现方式；
图17示出了根据某些实施方式的使用与MR材料组合的EPM组件来控制性能特性的踏板组件；
图18示出了根据某些实施方式的被配置成控制踏板系统的性能特性的踏板阻尼系统；
图19示出了根据某些实施方式的被配置成控制踏板系统的性能特性的踏板阻尼系统；
图20A示出了根据某些实施方式的被配置成在底层平台上倾斜的计算机鼠标；
图20B示出了根据某些实施方式的被配置成在底层平台上倾斜的计算机鼠标；
图21示出了根据某些实施方式的被配置成相对于底层平台倾斜的计算机鼠标；
图22示出了根据某些实施方式的游戏轮组件；
图23示出了根据某些实施方式的键盘系统；
图24示出了根据某些实施方式的麦克风支架；
图25A示出了根据某些实施方式的组合EPM和MR得到改进的性能特性的计算机鼠标上的输入元件架构的截面的示例；
图25B示出了根据某些实施方式的组合EPM和MR得到改进的性能特性的计算机鼠标上的输入元件架构的截面图；
图26A示出了根据某些实施方式的组合EPM和MR得到改进的性能特性的计算机鼠标上的输入元件架构的示例；
图26B示出了根据某些实施方式的组合EPM和MR得到改进的性能特性的计算机鼠标上的输入元件架构(EPM/MR结构2620)的截面图；
图27示出了根据某些实施方式的合并EPM和MR得到改进的性能特性的移位器和万向节结构的简化图像；
图28示出了根据某些实施方式的合并EPM和MR得到改进的性能特性的具有轨迹球的输入装置；
图29A示出了根据某些实施方式的具有可调整掌托的计算机鼠标；
图29B示出了根据某些实施方式的具有多个EPM/MR控制的子模块的计算机鼠标的简化截面图；
图30A至图30B示出了根据某些实施方式的具有掌托面板和设置在其下方的多个子模块的计算机鼠标；
图31A至图31C示出了根据某些实施方式的具有以多个取向配置的掌托面板的计算机鼠标；以及
图32是示出根据某些实施方式的用于控制输入装置的表面轮廓的方法的方面的简化流程图。
在整个附图中，应当注意，相似的附图标记通常用于描绘相同或相似的元件、特征和结构。
具体实施方式
根据某些实施方式，本公开内容的方面一般地涉及电子装置，并且更特别地涉及利用电永磁体和磁流变流体来控制计算机外围装置上的某些零件 (例如，输入元件)的特性的计算机外围装置。
在以下描述中，描述了利用EPM和MR技术两者的装置的各种示例。出于说明的目的，阐述了具体配置和细节以提供对实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言明显的是，可以在没有公开每个细节的情况下实践或实施某些实施方式。此外，可以省略或简化众所周知的特征以防止对本文描述的新颖特征的任何混淆。
以下高级概述旨在提供对附图中描绘的并且在下面提供的相应描述中呈现的一些新颖创新的基本理解。本发明的方面涉及各种改进的计算机外围装置和更一般地涉及电子装置(也称为输入装置)，其并入了电永磁体(EPM) 系统和磁流变(MR)材料的方面以控制计算机外围装置上的一个或更多个元件(例如，如按钮、键、滚轮等的输入元件)的性能特性(例如，平移移动)。
在早期的计算机外围装置中，例如，各种机械弹簧和磁体被用于在按钮上提供恢复力，或者在滚轮上设置摩擦力分布。然而，这些设计中的许多设计具有有限的控制(例如，二进制设置)和应用，并且在一些情况下受到具有挑战性的制造公差以及磨损问题的影响。随后的设计并入了电磁体以提供对被配置成控制一个或更多个输入元件的磁场的更多控制，然而由于它们相对较高的成本和苛刻的电力要求，这种设计在电池供电的无线输入装置中不可行。在某些情况下，可变形MR材料用在输入装置表面上，例如用于可延展和可定制的壳体。MR材料通常具有在MR材料经受磁场时可以改变的粘度。本文描述的各种实施方式并入了EPM系统与MR材料这两者，EPM系统具有许多应用并且要求很少的电力来实现。例如，一旦EPM系统利用电脉冲瞬时驱动线圈，相应的磁体就会被特定强度的磁场磁化(例如，基于脉冲的幅度和持续时间)，并且在电脉冲被移除时保持磁化。虽然需要一些电力来改变磁场和/或磁场的强度，但不需要电力来维持它，使其成为整体电力高效的解决方案。磁场可以被设置成任何合适的值，这可以对于许多有用的应用相应地改变MR材料的粘度(例如，从高度柔韧到非常坚硬)。
例如，在一些应用中，输入元件可以是可压下的或能够沿线性运动范围移动(例如，线性平移移动)。MR材料可以与输入元件结合使用以控制输入元件可以被线性地移动的容易程度。例如，当MR暴露于第一强度的磁场时，输入元件可以容易地压下，而当磁场被移除时，则很难压下。可以具有线性平移移动的输入元件的一些示例包括(例如，计算机鼠标的)按钮、键(例如，键盘键)、触发器(例如，用于游戏控制台的控制器的触发器)、支承结构(例如，被配置成支承键盘、扬声器、灯等的腿/脚)或其他装置，并且下面关于图10至图12、图15至图20B和图25A至图26B描述了一些。
在进一步的示例中，输入元件可以是可旋转的(旋转平移)或能够沿圆形运动范围移动(例如，圆形平移移动)。MR材料可以与输入元件结合使用以控制输入元件可以被旋转的容易程度。例如，当MR暴露于第一强度的磁场时，输入元件可以容易地旋转，而当磁场被移除时，输入元件很难旋转。可以具有旋转移动的输入元件的一些示例包括滚轮、游戏轮、游戏踏板、铰链等，并且下面至少关于图21至图24描述了这些输入元件的一些实施方式。在一些方面，输入装置的轮廓使用EPM和MR的方面可以是顺应的和可定制的，如下面至少关于图29A至图32进一步描述的。任何类型的结构(例如，可移动的、可操纵的等)可以以本文描述的方式和以不一定明确描述的方式与EPM和MR结合使用，但仍然在本公开内容的精神范围内，如受益于本公开内容的本领域的普通技术人员将理解的。
要理解的是，呈现该高级概述是为了向读者提供对本公开内容的一些新颖方面的基本理解以及以后细节的路线图。该高级概述决不限制在整个具体实施方式中描述的各种实施方式的范围，并且下面更详细地并且在它们的适当范围内进一步描述了上面提及的图中的每一个。
图1示出了可以包括多种主计算装置中的任一种和计算机外围装置的计算机系统100的示例，计算机外围装置包括可以被配置成执行本文描述的各种发明构思的各方面的外围装置(例如，计算机鼠标、键盘等)。计算机系统 100示出了用户105操作主计算装置(示出为台式计算机)110和与主计算装置通信地耦接并集成的多个计算机外围装置，包括显示装置120、计算机鼠标130、键盘140、麦克风150、游戏轮160、游戏踏板系统170、游戏控制台控制器180，并且计算机系统100可以包括任何其他合适的输入装置。每个计算机外围装置120至180可以通信地耦接至主计算装置110。
虽然主计算装置被示出为台式计算机，但可以使用其他类型的主计算装置，包括游戏系统、膝上型计算机、机顶盒、娱乐系统、平板电脑或“平板”计算机、独立的头戴式显示器(“HMD”)或任何其他合适的主计算装置(例如，智能电话、智能可穿戴等)。在一些情况下，可以使用多个主计算装置并且计算机外围装置中的一个或更多个可以通信地耦接至主计算装置中的一个或两个(例如，计算机鼠标可以耦接至多个主计算装置)。主计算装置在本文中还可以称为“主计算机”、“主机装置”、“计算装置”、“计算机”等，并且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、固件等，其中，计算机代码可以由主计算装置中的一个或更多个处理器执行以例如经由一个或更多个计算机外围装置控制主计算装置的方面。
典型的计算机外围装置可以包括任何合适的输入装置、输出装置或输入/ 输出装置，包括示出的那些(例如，计算机鼠标)和未示出的那些(例如，遥控器、可穿戴的(例如，手套、手表、头戴式显示器)、AR/VR控制器、 CAD控制器、操纵杆、模拟移位器、触控笔装置或其他合适的装置)，这些装置可以用于例如将模拟输入转换为数字信号用于计算机处理。通过示例的方式，计算机外围装置(例如，计算机鼠标130)可以被配置成提供用于移动跟踪(例如，平面上的x-y移动、三维“空中”移动等)的控制信号、触摸和/或手势检测、升降检测、(例如，3自由度(DOF)系统、6DOF系统等中的)取向检测、电力管理功能、输入检测(例如，按钮、滚轮等)、输出功能(例如，LED控制、触觉反馈等)、或者可以由计算机外围装置提供的大量其他特征中的任一个，如本领域普通技术人员将理解的。例如，计算机鼠标130可以包括壳体和输入按钮，其中在壳体与输入按钮之间配置有旋转控件(“滚轮”)。按钮和/或滚轮机构可以包括用于改变与按钮的按压或滚轮的旋转相关联的摩擦力分布的EPM致动器和MR材料，如随后的某些实施方式中进一步描述的。
计算机外围装置可以称为“输入装置”、“外围输入装置”、“外围”等。本文描述的大多数实施方式通常是指计算机外围装置130至180，然而应当理解，计算机外围装置可以是任何合适的输入/输出(I/O)装置(例如，用户接口装置、控制装置、输入单元等)，其可以适于利用本文描述和设想的新颖的实施方式。
用于操作计算机外围装置的系统
图2示出了根据某些实施方式的用于操作计算机外围装置150的系统 200。系统200可以被配置成操作本文中具体示出或未示出但在本公开内容的广泛范围内的计算机外围装置中的任一个。系统200可以包括处理器210、存储器220、电力管理系统230、通信模块240、输入检测模块250和输出控制模块260。系统块220至260中的每一个可以(例如，经由总线系统)与处理器210进行电子通信。系统200可以包括未示出或讨论以防止混淆本文描述的新颖特征的附加功能块。系统块220至260(也称为“模块”)可以被实现为单独的模块，或替选地，多于一个的系统块可以被实现在单个模块中。在本文描述的上下文中，系统200可以并入本文描述的任何输入装置中并且可以被配置成执行如下面至少关于图6至图32描述的组合EPM和MR的各种方法中的任一种，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。
在某些实施方式中，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。替选地或附加地，如本领域普通技术人员将理解的，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)、和/或软件的一个或更多个微控制器(MCU)、数字信号处理器 (DSP)等。处理器210可以控制计算机外围装置150(例如，系统块220 至260)的操作的一些或所有方面。替选地或附加地，系统块220至260中的一些可以包括可以与处理器210结合工作的附加的专用处理器。例如， MCU、μC、DSP等可以被配置在系统200的其他系统块中。通信块240可以包括本地处理器，例如以控制与主计算机110的通信的各方面(例如，经由蓝牙、蓝牙LE、RF、IR、硬连线、ZigBee、Z-Wave、罗技统一(Logitech Unifying)、或其他通信协议)。处理器210可以对于外围装置是本地的(例如，包含在其中)，可以对于外围装置是外部的(例如，如通过对应的主计算装置的板外处理)，或者它们的组合。处理器210可以结合系统200中的任何其他系统块来执行由本公开内容描述和/或涵盖的各种功能和方法(例如，方法600)中的任一种。在一些实现方式中，图3的处理器302可以与处理器 210结合工作以执行整个本公开内容中描述的各种方法中的一些或全部。在一些实施方式中，多个处理器可以在系统200中实现增加的性能特性(例如，速度和带宽)，然而不需要多个处理器，也不一定与本文描述的实施方式的新颖性密切相关。本领域的普通技术人员将理解可能的许多变化、修改和替选实施方式。
存储器块(“存储器”)220可以存储要由处理器(例如，在处理器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，指令序列当由处理单元(例如，处理器、处理装置等)执行时使系统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装置中的应用，应用可以被读入存储器中以由处理装置(例如，处理器210)执行。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装置中，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。在一些实施方式中，存储器220可以存储与外围装置上的输入对应的数据，例如由传感器(例如，光学传感器、加速度计等)检测到的外围装置的移动、一个或更多个输入元件(例如，按钮、滑块、触敏区域等)的激活等。所存储的数据可以被聚合并经由报告发送至主计算装置。
在某些实施方式中，存储器阵列(“存储器”)220可以存储整个本公开内容描述的各种数据。例如，存储器220可以存储和/或包括光学数据、动态可调整的存储器页面，并且与本公开内容更密切相关的是，存储器阵列可以存储用于EPM磁化组件的各种设置，来以极性和/或任意数目的强度水平磁化一个或更多个磁体以控制例如输入装置上的MR材料的粘度。在某些情况下，强度可以称为磁场强度，通常以安培每米(A/m)的SI基本单位进行测量。存储器220可以用于存储任何合适的数据以执行本文描述的并且如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的任何功能。存储器阵列220可以称为存储系统或存储子系统，并且可以存储要由处理器(例如，在处理器 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，指令序列当由处理单元(例如，处理器、处理装置等)执行时使系统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装置中的应用，应用可以被读入存储器以由处理装置进行处理。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装置中，并且在程序执行期间全部或部分地复制到易失性工作存储器中。处理装置可以从存储子系统检索要执行的程序指令，以便执行如本文描述的各种操作(例如，软件控制的弹簧自动调整等)。
电力管理系统230可以被配置成管理电力分配、再充电、电力效率、触觉马达电力控制等。在一些实施方式中，电力管理系统230可以包括电池(未示出)、用于电池的基于通用串行总线(USB)的再充电系统(未示出)和电力管理装置(例如，电压调节器—未示出)以及用于向每个子系统(例如，通信块240等)提供电力的系统200内的电网。在某些实施方式中，由电力管理系统230提供的功能可以被并入至处理器210中。替选地，一些实施方式可以不包括专用电力管理块。例如，电力管理块230的功能方面可以由另一块(例如，处理器210)包含或者与另一块组合。电源可以是可更换电池、可再充电能量存储装置(例如，超级电容器、锂聚合物电池、NiMH、NICD) 或有线电力供应。再充电系统可以是附加线缆(专用于再充电目的)，或者再充电系统可以使用USB连接对电池进行再充电。
在一些实施方式中，电力管理系统230可以控制EPM组件的磁化组件的各方面，该磁化组件设置一个或更多个磁体的磁场的极性和强度。例如，电力管理系统230可以设置驱动线圈的电流脉冲幅度、持续时间和/或频率，该线圈可操作以生成使一个或更多个磁体磁化的磁化场。通常，单个脉冲用于改变磁体的磁化和/或极化。在一些情况下，AC电流可以用于完全地去除磁体的磁化。在某些实施方式中，多个脉冲可以用于快速地改变用于触觉效果等的MR的状态。可以存储任何数量的驱动设置(例如，电流脉冲幅度、持续时间和/或频率的不同组合)，所述驱动设置可以影响MR材料(通常放置成与磁体相邻、紧密接近磁体，并且至少有时在磁体的磁场内)的粘度。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
根据某些实施方式，通信系统240可以被配置成实现与对应的主计算装置(例如，110)或其他装置和/或外围装置的无线通信。通信系统240可以被配置成提供射频(RF)、
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罗技(Logitech)专用通信协议(例如，统一、游戏光速度或其他)、红外(IR)、
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Z-Wave或其他合适的通信技术以与其他计算装置和/或外围装置通信。系统200可以可选地包括到对应的主计算装置的硬连线连接。例如，计算机外围装置130可以被配置成接收USB、
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或其他通用型线缆，以实现与对应的主计算装置或其他外部装置的双向电子通信。一些实施方式可以利用不同类型的线缆或连接协议标准来建立与其他实体的硬连线通信。在一些方面，通信端口 (例如，USB)、电力端口等可以被认为是本文中描述的其他块(例如，输入检测模块250、输出控制模块260等)的一部分。在一些方面，通信系统240 可以向主计算装置发送由处理器210生成的报告(例如，HID数据、流式或聚合数据等)。在一些情况下，报告可以仅由处理器生成，结合处理器或系统 200中的其他实体来生成。通信系统240可以包含一个或更多个天线、振荡器等，并且可以在任何合适的频带(例如，2.4GHz)等下操作。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
输入检测模块250可以控制对与输入装置上的输入元件(也称为“元件”) 的用户交互的检测。例如，输入检测模块250可以检测来自运动传感器、键、按钮、滚动轮、滚轮、轨迹球、触摸板(例如，一维和/或二维触敏触摸板)、点击轮、拨盘、小键盘、麦克风、GUI、触敏GUI、接近传感器(例如，红外传感器、热传感器等)、基于图像传感器的检测例如姿势检测(例如，经由网络摄像头)、基于音频的检测例如语音输入(例如，经由麦克风)等的用户输入，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。替选地，输入检测模块250的功能可以由处理器210包含或者与处理器210组合。
在一些实施方式中，输入检测模块250可以检测输入装置130上的一个或更多个触敏表面上的触摸或触摸姿势。输入检测块250可以包括一个或更多个触敏表面或触摸传感器。触摸传感器通常包括适于检测信号例如直接接触、电磁场或静电场、或电磁辐射束的感测元件。触摸传感器通常可以检测接收信号的变化、信号的存在或信号的不存在。触摸传感器可以包括用于发射所检测到的信号的源，或者信号可以由辅助源生成。触摸传感器可以被配置成检测距参考区域或点一定距离处(例如，<5mm)的对象的存在、与参考区域或点接触或其组合。计算机外围装置150的某些实施方式可以利用或不利用触摸检测或触摸感测能力。
输入检测块250可以包括触摸和/或接近感测能力。触摸/接近传感器的类型的一些示例可以包括但不限于电阻传感器(例如，基于标准气隙4线、基于取决于压力(FSR)、插值FSR、应变计等具有不同电特性的碳载塑料)、电容式传感器(例如，表面电容、自电容、互电容等)、光学传感器(例如，红外光栅矩阵、与可以测量光路的飞行时间的光电检测器耦接的基于激光的二极管等)、声传感器(例如，与麦克风耦接以检测与触摸点相关的波传播模式的修改的压电蜂鸣器等)、电感传感器、磁传感器(例如，霍尔效应)等。
输入检测模块250可以包括移动跟踪子块，该移动跟踪子块可以被配置成检测计算机外围装置150的相对位移(移动跟踪)。例如，输入检测模块 250使用诸如IR LED的光学传感器和光电二极管的成像阵列来检测计算机外围装置150相对于下面的表面的移动。计算机外围装置150可以可选地包括利用相干(激光)光的移动跟踪硬件。移动跟踪可以提供位置数据(例如，来自上次采样的差量X和差量Y数据)或提升检测数据。例如，光学传感器可以检测用户何时将计算机外围装置130提升离开下面的表面(也称为“工作表面”)，并且可以将该数据发送至处理器210以进一步处理。在一些实施方式中，处理器210、移动跟踪块(其可以包括附加的专用处理器)或其组合，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。
在某些实施方式中，加速度计可以用于移动检测。加速度计可以是被配置成测量加速力(例如，静态力和动态力)的机电装置(例如，微机电系统 (MEMS)装置)。一个或更多个加速度计可以用于检测三维(3D)定位。例如，3D跟踪可以利用三轴加速度计或两个双轴加速度计(例如，在“3D 空中鼠标”、HMD或其他装置中)。加速度计还可以确定输入装置150是否已经提升离开下面的表面，并且可以提供可以包括计算机外围装置150的速度、物理取向和加速度的移动数据。在一些实施方式中，陀螺仪可以代替加速度计使用或与加速度计结合使用，以确定移动或输入装置取向。
在一些实施方式中，输出控制模块260可以控制用于对应的计算机外围装置的各种输出。例如，输出控制模块260可以控制多个视觉输出元件(例如，LED、LCD屏幕)、显示器、音频输出(例如，扬声器)、触觉输出系统等。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
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，但是它们应该被认为是系统200的一部分。例如，系统200可以包括总线系统，以将电力和/或数据传输至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，并且可以进行变化和修改。系统200可以具有本文中未具体描述的其他能力。此外，虽然参照特定块描述了系统200，但是应当理解，这些块是为了便于描述而限定的，而不旨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适当的控制电路系统来执行各种操作，并且取决于如何获得初始配置，各种块可能是可重新配置的或可能不是可重新配置的。
可以在包括使用电路系统和软件的任何组合实现的电子装置(例如，计算机外围装置)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/或部分可以按设计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可以在处理器210内操作，而不是用作单独的实体。另外，本文中描述的发明构思也可以应用于任何电子装置。此外，系统200可以应用于本文的实施方式中描述的任何计算机外围装置，无论是明确地、参考地还是默认地描述的计算机外围装置(例如，本领域普通技术人员已知可应用于特定计算机外围装置)。前述实施方式不旨是限制性的，并且受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解大量的应用和可能性。
用于操作主计算装置的系统
图3是根据某些实施方式的主计算装置300的简化框图。主计算装置300 可以实现将使用电子存储或处理的上述一些或所有功能、行为和/或能力，以及未明确地描述的其他功能、行为或能力。主计算装置300可以包括处理子系统(处理器)302、存储子系统306、用户接口314、316以及通信接口312。计算装置300还可以包括其他部件(未明确示出)例如电池、电力控制器以及可操作以提供各种增强功能的其他部件。在各种实施方式中，主计算装置300可以在任何合适的计算装置例如台式计算机或膝上型计算机(例如，台式110)、移动装置(例如，平板电脑、智能电话、移动电话)、可穿戴装置、媒体装置等中实现，或者在某些实现方式中在外围装置(例如，键盘等)中实现。
处理器302可以包括MCU、微处理器、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或被设计成执行贯穿本公开内容描述的功能或方法、功能等的组合的电子单元。
可以使用本地存储和/或可移除存储介质来实现存储子系统306，例如使用盘、闪速存储器(例如，安全数字卡、通用串行总线闪存驱动器)或任何其他非暂态存储介质或介质的组合来实现存储子系统306，并且存储子系统 306可以包括易失性和/或非易失性存储介质。本地存储可以包括存储器子系统308，存储器子系统308包括诸如动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)、同步动态RAM(例如，DDR)或备用电池RAM的随机存取存储器(RAM) 318、或只读存储器(ROM)320、或者可以包括一个或更多个代码模块的文件存储子系统310。在一些实施方式中，存储子系统306可以存储要由处理子系统302执行的一个或更多个应用和/或操作系统程序，包括用于实现上述一些或所有操作的将使用计算机执行的程序。例如，存储子系统306可以存储用于实现本文中描述的一个或更多个方法步骤的一个或更多个代码模块。
可以利用模块(例如，过程、功能等)来实现固件和/或软件实现方式。有形地实施指令的机器可读介质可以用于实现本文中描述的方法。代码模块 (例如，存储在存储器中的指令)可以在处理器内或在处理器外部实现。如本文所使用的，术语“存储器”是指长期、短期、易失性、非易失性或其他存储介质的类型，并且不限于任何特定类型的存储器或多个存储器或存储存储器的介质的类型。
此外，术语“存储介质”或“存储装置”可以表示用于存储数据的一个或更多个存储器，包括只读存储器(ROM)、RAM、磁RAM、磁芯存储器、磁盘存储介质、光学存储介质、闪速存储装置和/或用于存储信息的其他机器可读介质。术语“机器可读介质”包括但不限于便携式或固定存储装置、光学存储装置、无线信道以及/或者能够存储指令和/或数据的各种其他存储介质。
此外，可以通过硬件、软件、脚本语言、固件、中间件、微代码、硬件描述语言和/或其任何组合来实现实施方式。当以软件、固件、中间件、脚本语言和/或微代码实现时，用于执行任务的程序代码或代码段可以被存储在诸如存储介质的机器可读介质中。代码段(例如，代码模块)或机器可执行指令可以表示过程、功能、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、脚本、类或者指令、数据结构和/或程序语句的组合。通过传递和/或接收信息、数据、引数、参数和/或存储器内容，代码段可以耦接至另一代码段或硬件电路。可以通过包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等的适当手段来传递、转发或发送信息、引数、参数、数据等。软件、固件、存储介质等的这些描述适用于系统200和300，以及在本公开内容的宽范围内的任何其他实现方式。在一些实施方式中，本发明的方面(例如，表面分类)可以由存储在存储子系统306中、存储在计算机外围装置的存储器220中或存储在两者中的软件来执行。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
可以以各种方式完成贯穿本公开内容描述的技术、块、步骤和手段的实现方式。例如，可以以硬件、软件或其组合来实现这些技术、块、步骤和手段。对于硬件实现方式，处理单元可以在一个或更多个ASIC、DSP、DSPD、 PLD、FPGA、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计成执行上述功能的其他电子单元和/或其组合内实现。
每个代码模块可以包括实施在计算机可读介质上的指令(代码)集，指令(代码)集引导主计算装置110的处理器执行对应的动作。指令可以被配置成以相继顺序、并行地(例如，在不同处理线程下)或以其组合来运行。在将代码模块加载在通用计算机系统上之后，通用计算机被转换成专用计算机系统。
结合本文中描述的各种特征(例如，在一个或更多个代码模块中)的计算机程序可以被编码并且存储在各种计算机可读存储介质上。编码有程序代码的计算机可读介质可以与兼容的电子装置封装在一起，或者程序代码可以与电子装置分开提供(例如，经由因特网下载或作为单独封装的计算机可读存储介质)。存储子系统306还可以存储对于使用通信接口312建立网络连接有用的信息。
计算机系统300可以包括用户接口输入装置314元件(例如，触摸板、触摸屏、滚轮、点击轮、拨盘、按钮、开关、小键盘、麦克风等)，以及用户接口输出装置316(例如，视频屏幕、指示灯、扬声器、耳机插孔、虚拟现实或增强现实显示器等)，连同支持电子器件(例如，数模转换器或模数拟转换器、信号处理器等)。用户可以操作用户接口输入装置314，以调用计算装置300的功能，并且可以经由用户接口输出装置316看和/或听来自计算装置 300的输出。
处理子系统302可以被实现为一个或更多个处理器(例如，集成电路、一个或更多个单核或多核微处理器、微控制器、中央处理单元、图形处理单元等)。在操作中，处理子系统302可以控制计算装置300的操作。在一些实施方式中，处理子系统302可以响应于程序代码来执行各种程序，并且可以维持多个同时执行的程序或进程。在给定时间处，要执行的程序代码中的一些或所有可以驻留在处理子系统302和/或存储介质例如存储子系统304中。通过编程，处理子系统302可以为计算装置300提供各种功能。处理子系统 302还可以执行用于控制计算装置300的其他功能的其他程序，包括可以存储在存储子系统304中的程序。
通信接口(也称为网络接口)312可以为计算装置300提供语音和/或数据通信能力。在一些实施方式中，通信接口312可以包括用于访问无线数据网络(例如，Wi-Fi网络；3G、4G/LTE等)的射频(RF)收发器部件、移动通信技术、用于短程无线通信(例如，使用蓝牙通信标准、NFC等)的部件、其他部件或技术组合。在一些实施方式中，除了无线接口之外或者代替无线接口，通信接口312还可以提供有线连接(例如，通用串行总线(USB)、以太网、通用异步接收器/发送器等)。可以使用硬件(例如，驱动器电路、天线、调制器/解调器、编码器/解码器以及其他模拟和/或数字信号处理电路) 和软件组件的组合来实现通信接口312。在一些实施方式中，通信接口312 可以同时支持多个通信信道。
用户接口输入装置314可以包括任何合适的计算机外围装置(例如，计算机鼠标、键盘、游戏控制器、遥控器、触笔装置等)，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。用户接口输出装置316可以包括显示装置 (例如，监视器、电视、投影装置等)、音频装置(例如，扬声器、麦克风)、触觉装置等。注意，用户接口输入装置和用户接口输出装置被示出为作为集成系统的系统300的一部分。在一些情况下，例如在膝上型计算机中，这可能是键盘和输入元件以及显示器和输出元件被集成在同一主计算装置上的情况。在一些情况下，如图1所示，输入装置和输出装置可以与系统300分开。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
应当理解，计算装置300是说明性的，并且可以进行变化和修改。主计算装置可以具有未具体描述的各种功能(例如，经由蜂窝电话网络进行的语音通信)，并且可以包括适合于这样的功能的部件。虽然参照特定块描述了计算装置300，但是应当理解，这些块是为了便于描述而限定的，而不旨在暗示部件部分的特定物理布置。例如，处理子系统302、存储子系统306、用户接口314、316以及通信接口312可以在一个装置中或者分布在多个装置中。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适当的控制电路系统来执行各种操作，并且取决于如何获得初始配置，各种块可能是可重新配置的或可能不是可重新配置的。可以在包括使用电路系统和软件的组合实现的电子装置的各种设备中实现本发明的实施方式。可以使用系统300实现本文中描述的主计算装置或甚至外围装置。
电永磁体(EPM)和操作方面
电永磁体呈现优于利用永磁体和/或电磁体的更常规系统的许多优点。永磁体可以是由被磁化的材料制成的物体，并且产生其自身持久磁场。可以被磁化的材料(其也是被磁体强烈吸引的相同材料)被称为铁磁材料，并且通常包括元素铁、镍和钴中的至少一种及其合金、稀土金属的一些合金以及一些天然存在的矿物例如天然磁石。铁磁材料可以包括可以被磁化但不倾向于保持磁化的磁性“软”材料如退火的铁以及倾向于保持磁化的磁性“硬”材料。永磁体由“硬”铁磁材料——例如铝镍钴合金(例如，通常包括铝、镍和钴以及铜和/钛的铁合金)和铁氧体(例如，包括与钡、锰、镍和/或锌混合的铁(III)氧化物(例如，Fe2O3、铁锈)的陶瓷材料)——制成，“硬”铁磁材料在制造期间在强磁场中受到处理以排列其内部微晶结构，使它们非常难以消磁。为了使饱和磁体去磁，必须施加一定的磁场，并且该阈值取决于相应材料的矫顽磁性。“硬”材料通常具有高矫顽磁性，而“软”材料通常具有低矫顽磁性。磁体的总强度由其磁矩或替选地其产生的总磁通量来测量。出于本公开内容的目的，这可以被称为磁场强度。使用永磁体的显著缺点是它们的应用可能受到限制，因为一个磁场强度通常不能被实际增加或减少以控制例如滚轮上的不同水平的旋转摩擦。当应用于MR材料时，可以设置仅一个粘度水平(基于磁体磁场的磁场强度)，而不使用复杂且可能昂贵的机械系统来将永磁体和对应的磁场往返于MR材料的位置。
电磁体包括电线线圈，当电流穿过该电线线圈时，其作为磁体而操作但是当电流停止时停止像磁体那样操作。通常，线圈围绕“软”铁磁材料例如低碳钢的磁芯缠绕，这可以显著地增加由线圈产生的磁场。如上所述，尽管电磁体可以生成一定范围的磁场强度，这在与MR材料结合以实现不同的粘度和更多应用的可能性时是有用的，但是电磁体需要连续的电力来维持磁场，由于高功耗和电池寿命的可能显著的相应降低，这可能禁止磁场在大多数电池供电的输入装置中的实际应用。
利用电永磁体和磁流变材料的组合，EPM的任何数量的磁强度设置和 MR材料上的对应粘度可以用于实现具有更精确控制且不具有高电力要求的缺点的大量应用。在EPM电路中，一旦磁体经由线圈被EPM系统磁化(例如，极性和磁强度两者)，通过线圈的电力可以被切断，并且磁体在没有任何附加电力的情况下维持其磁场强度。因此，可以实现MR的多个粘度，从而允许某些零件例如线性可调整输入元件(例如，按钮、键、触发器、支承结构等)、旋转可调整输入元件(例如，滚轮、旋钮、游戏轮和/或踏板、铰链等)等的多种设置，如下所述。如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的，通过改变电流脉冲和幅度，EPM中的磁场可以以类似方式以及不同水平的磁强度被切断。
图4A至图4B示出了简化的电永磁体400的示例，该简化的电永磁体 400利用两个磁体而不是如本文中描述的许多实施方式中使用的一个磁体，然而，操作原理与受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的相同。在图4A和图4B的特定简化实施方式中，电永磁体400包括第一永磁体402 和第二永磁体404。第一永磁体402可以具有比第二永磁体404高的固有矫顽磁性。在一些实施方式中，如上所述，永磁体402可以采用稀土(例如，钕铁硼或钐钴)磁体的形式，并且第二永磁体404可以采用铁磁(例如，铝镍钴合金或铁氧体)磁体的形式。第二永磁体404的较低固有矫顽磁性允许磁化线圈406发射足够强度的磁场以对由第二永磁体404发射的磁场的极性进行反转而不影响第一永磁体402的磁化。例如，在一些实施方式中，第一永磁体402的固有矫顽磁性可以是第二永磁体404的固有矫顽磁性的十倍以上。第二永磁体404的较低固有矫顽磁性也减少了使第二永磁体404的极性翻转所消耗的电能的量，从而允许更有效地操作电永磁体400。第一永磁体 402和第二永磁体404各自定位在铁磁极408之间并且与铁磁极408直接接触或至少紧密接触。铁磁极408可以由诸如低碳钢的铁氧体材料形成，具有比第二永磁体404甚至更低的固有矫顽磁性。铁磁极408有助于引导由第一永磁体402和第二永磁体404发射的磁场。在一些实施方式中，可以调整铁磁极408的尺寸和形状以产生具有所需尺寸和形状的磁场。
图4A示出了描绘由电永磁体400发射的磁通量的虚线408，其示出了如何通过沿相同方向取向的第一永磁体402和第二永磁体404两者从电永磁体 400释放磁通量以产生良好限定的北极和南极。如所描绘的，当由两个永磁体发射的磁场的强度大致相同时，该磁场是对称的。
图4B示出了当第一永磁体402的极性与第二永磁体404的极性相反时，由两个永磁体产生的磁通量如何保持基本上包含在铁磁极408、第一永磁体 402和第二永磁体404内并且通过铁磁极408、第一永磁体402和第二永磁体 404循环。这导致电永磁体400几乎不发射磁场。这些原理可以应用于在EPM 系统中利用单个磁体或多个磁体的以下实施方式。
磁流变(MR)材料和操作方面
如上所述，磁流变(MR)材料(例如，流体、弹性体等)响应于它们受到的磁场的强度而改变它们的粘度/刚度。在不存在磁场的情况下，或者在非常低强度的磁场中，MR材料倾向于具有非常低的粘度/刚度，并且可以是可延展的且顺应的。在存在相对高强度的磁场的情况下，MR材料倾向于具有高粘度/刚度，并且可以是刚性的且不屈的。通过非限制性示例的方式， MR材料可以具有0至200-300kA/m的范围内的磁激励场，这可能导致0至 1-1.5特斯拉范围内的磁感应。EPM可以被设计成通过改变磁体尺寸、强度和/或包括气隙的尺寸来达到该范围。在一些实施方式中，典型的MR材料可以包括Lord
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MRF-132DG或类似产品。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
图5A示出了根据某些实施方式的在不存在磁场的情况下磁流变材料 500的某些性质的示例。MR材料500包括壳体结构510，壳体结构510包含载体液体520。在一些实施方案中，载体液体可以是具有添加剂(例如，表面活性剂)的烃基(例如，油)，以避免倾析和/或沉降。铁颗粒的质量浓度可以约为80％，但是在一些情况下可以更高或更低。磁颗粒530(例如，基于铁氧体的颗粒)通常是微米或纳米级(例如，0.1至10μm)球体或椭圆体，并且悬浮在载体油520内，并且在正常情况下随机分布在悬浮液中，如图5A 所示。壳体结构510可以是包含载体液体520的任何合适的结构。例如，壳体结构510可以是储存器、活塞、减震器或其他合适的形状因子的形式，如下面的各种实施方式所示并且如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。
图5B示出了根据某些实施方式的在存在磁场的情况下磁流变材料的某些性质的示例。当施加磁场时，微观颗粒530可以沿着磁通线540排列它们自己，如图5B所示。通过示例的方式，磁流变阻尼器填充有磁流变流体，如上所述，磁流变流体由磁场控制并且由EPM系统提供。这允许在需要粘度的变化时通过改变EPM的电力来连续地控制阻尼特性。随着电磁体磁强度的增加，阻尼器内的流体粘度增加。阻尼质量可以是输入装置的性能特性。例如，按钮的线性平移可以基于MR材料的状态而改变。该按钮可以以柱塞式方式操作，其中柱塞穿过或浸没在MR材料中。因此，通过对EPM和对应的MR材料的动态控制，可以产生任何类型的按钮阻力分布，如以下示例中进一步描述的。
图6是示出根据某些实施方式的使用电永磁体系统和磁流变材料来控制输入装置上的输入元件的性能特性的方法600的方面的简化流程图。方法600 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。在某些实施方式中，方法600可以由处理器210、存储器阵列220、电力管理块230、输入检测模块250或其组合的各方面执行，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。
在操作610处，根据某些实施方式，方法600可以包括接收指示对输入装置的多种操作模式中的一种操作模式的选择的输入数据。输入数据可以以任何形式和从任何合适的源接收。例如，输入装置可以包括诸如按钮、触敏表面、开关、旋钮等的选择元件，其可以用于选择输入装置的多种操作模式中的一种操作模式。在一些方面，可以经由麦克风或相机进行选择，麦克风或相机通信地耦接至输入装置并且被配置成分别由用户基于音频输入或视觉提示/手势来确定选择。在一些实施方式中，可以经由输入装置或在远程装置 (例如，主计算装置)上的选择元件进行选择。在某些实施方式中，输入装置包括输入元件、具有永磁体以及被配置成设置由永磁体产生的磁场的磁化组件的EPM组件。输入装置还可以包括耦接至输入元件的MR材料，MR材料具有基于磁场改变并且影响输入元件的性能特性的粘度。输入元件可以是输入装置上的任何合适的元件，例如但不限于可以沿着路径进行平移运动的输入元件。例如，一些输入元件可以具有沿着线性平移路径的平移运动，例如按钮或键(例如，可压下的)、开关、支承结构(例如，延伸或缩回以设置输入装置的高度)等。一些输入元件可以具有沿着旋转平移路径的平移运动，例如旋钮、轨迹球、滚轮、触发器、铰链、踏板等，并且如下面在许多示例中进一步描述。在这种情况下，输入元件的性能特性可以对应于输入元件的平移移动(例如，诸如线性移动或旋转移动的移动的自由度)。在某些实施方式中，MR材料可以以如下方式耦接至输入元件：MR材料的状态(例如，粘度)可以影响用户沿其平移路径移动输入元件的难易程度(例如，基于 MR材料的粘度，按钮易于按压或难以按压)。
在一些实施方式中，响应于所接收的与对多种操作模式中的第一操作模式的选择(操作620)对应的输入数据，根据某些实施方式，方法600可以包括由磁化组件将由永磁体产生的磁场设置为第一强度(操作630)，从而使 MR材料具有影响输入装置的性能特性的第一粘度(操作640)。在一些实现方式中，磁场强度可以为零(例如，磁体被去磁)或非常低，使得MR材料处于其最小粘度状态或接近其最小粘度状态，并且性能特性(例如，平移移动)使得MR材料对输入元件的平移移动提供最小阻力。
在一些实施方式中，响应于所接收的与对多种操作模式中的第二操作模式的选择(操作620)对应的输入数据，根据某些实施方式，方法600可以包括由磁化组件将由永磁体产生的磁场设置为第二强度(操作650)，从而使 MR材料具有影响输入装置的性能特性的第二粘度(操作660)。在一些实现方式中，磁场强度可以是高的(例如，磁体饱和)，使用一些流体使得MR 材料处于其最大粘度状态或接近其最大粘度状态，并且性能特性(例如，平移移动)使得MR材料对输入元件的平移移动提供最大阻力。
应当理解，根据某些实施方式，图6所示的具体步骤提供了用于使用电永磁体系统和磁流变材料来控制输入装置上的输入元件的性能特性的特定方法600。还可以根据替选实施方式执行其他步骤序列。此外，可以根据特定应用来添加或去除附加步骤。例如，本示例包括MR材料的最小粘度和最大粘度。其他状态是可能的，并且可以使用任何合适的粘度设置。在一些方面，可以进行两种以上的操作模式。可以使用任何改变的组合，并且受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多变型、修改和替选实施方式。
基于EPM+MR的应用的某些实施方式
如上所述，利用EPM与MR材料的基本原理是，其允许用户通过MR 材料的粘度来动态地控制例如给定的机械自由度(DOF)的制动，其中机械自由度可以是线性平移移动、旋转平移移动或其他类型，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。利用永磁体的实现方式通常要求一个或更多个永磁体相对于MR材料物理地移动以改变施加在MR材料上的磁体场强度。因此，通常需要将附加的机械自由度添加至系统，以促进永磁体与 MR材料之间的移动。因此，会增加系统的机械复杂性，这可能导致部件故障和系统总成本的较高风险。
离合器系统
图7示出了使用永磁体组件向MR材料施加磁场以控制离合器接合的基于磁流变的离合器系统700。基于MR的离合器系统700包括离合器输入轴 710、输出轴730以及具有一个或更多个永磁体的机械可移动磁体组件740，所述一个或更多个永磁体连续地生成磁场760。MR流体720被配置在输入轴 710与输出轴730之间的腔中。输入轴710通过MR流体720耦接至输出轴 730，使得输入轴710与输出轴730之间的摩擦耦接的量很大程度上取决于 MR流体720的粘度。由MR流体720的状态控制的机械自由度是输入轴710 与输出轴730之间的旋转平移移动。在左侧图像中，磁体组件740被定位在第一位置(例如，最左侧位置)中，使得MR流体720没有受到(或最低程度地受到)磁场760的影响。在这种情况下，基于MR的离合器系统700可以被描述为处于其中MR流体720具有相对低的粘度的“解锁”状态，并且输入轴710与输出轴730具有非常弱的摩擦耦接，并且可以相对于彼此相对自由地旋转。在右侧图像中，磁体组件740被定位在第二位置(例如，最右侧位置)中，使得MR流体720受到连续磁场760的影响。在这种情况下，基于MR的离合器系统700可以被描述为处于其中MR流体720具有相对高的粘度(例如，有效固体)的“锁定”状态，并且因此输入轴710与输出轴 730具有非常强的摩擦耦接，这是因为粘性流体将输入轴和输出轴“锁定”在一起，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。如上所述，需要附加的自由度来机械地移动磁体组件740，以从磁场760施加和移除MR 流体720，这会增加系统成本和复杂性，并且会降低可靠性并且负面影响系统寿命。
在一些实现方式中，电磁体可以用于向MR材料施加磁场以动态地改变其粘度。如上所述，电磁体包括电线线圈，当电流穿过电线线圈时电线线圈作为磁体而操作但是当电流停止时电线线圈停止像磁体那样操作。尽管电磁体可以生成一定范围的磁场强度，这在与MR材料结合以实现不同的粘度和更多应用的可能性时是有用的，但是电磁体需要连续的电力来维持磁场，由于高功耗和电池寿命的可能显著对应降低，这会禁止在大多数电池供电的电输入装置中的实际使用。例如，如果系统需要长时间阻断或保持特定的自由度(例如，MR材料需要保持在高粘度状态下)，系统的功耗会显著增加，这是因为必须有连续的电流驱动电磁体。
图8示出了使用电磁体组件向MR材料施加磁体场以控制离合器接合的基于磁流变的离合器系统800。基于MR的离合器系统800包括离合器输入轴810、输出轴830以及具有磁场860的电磁体840。电磁体840可以包括具有至少一个线圈(未示出)的电路，至少一个线圈在被供电时生成磁场860，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。MR流体820被配置在输入轴810与输出轴830之间的腔中。输入轴810通过MR流体820耦接至输出轴830，使得输入轴810与输出轴830之间的摩擦耦接的量取决于MR 流体820的粘度。由MR流体820的状态控制的机械自由度是输入轴810与输出轴830之间的旋转平移移动。在左侧图像中，电磁体未被供电(例如，没有电流驱动线圈)，并且没有生成磁场860。在这种情况下，基于MR的离合器系统800可以被描述为处于其中MR流体820具有相对低的粘度的“解锁”状态，并且输入轴810与输出轴830具有非常弱的摩擦耦接，并且因此可以相对于彼此自由地旋转。在图8的右侧图像中，电磁体840被供电(例如，电流驱动线圈)，并且生成磁场860。在这种情况下，基于MR的离合器系统800可以被描述为处于其中MR流体820具有相对高的粘度的“锁定”状态，并且因此输入轴810与输出轴830具有非常强的摩擦耦接，这是因为粘性流体将输入轴和输出轴“锁定”在一起，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。如上所述，尽管电磁体提供了对被配置成控制一个或更多个输入元件的磁体场的更多的控制(例如，磁场强度可以改变)，但是由于它们的相对高的成本、大的占地面积和苛刻的电力要求，电磁体通常在小型和/或电池供电的无线输入装置中是不可行的。
在一些实施方式中，电永磁体与MR材料结合以解决上述关于被配置成控制移动(例如，线性移动、旋转移动等)的机械自由度的永磁体和电磁体描述的问题。例如，与永磁体不同，EPM可以使其磁场接通或关断，并且可以被设置为任何合适的磁场极化和强度，而不必在位置之间机械地移动 EPM，以暴露和移除来自磁场的MR材料。与电磁体不同，短的单电流脉冲可以用于将EPM设置为具有特定磁场极性和强度(intensity)(强度(strength))。然后，电流可以被切断而没有进一步的功耗要求，并且EPM 然后可以在任何合适的时间段(例如，永久地，直到EPM磁场被关断或改变为新的极化和强度等为止)维持其特定磁场(例如，正、负或无磁场)。在典型的布置中，当电磁体维持磁场以使MR材料具有高粘度时，如上所述的基于电磁体的系统将在约1秒的使用之后使用比基于EPM的系统更多的电力，或者在处于“保持”位置时使用更少(例如，以cm级)的电力。作为附加益处，使用MR流体来约束和控制机械DOF是MR流体比依赖于磁约束的某些配置在抵抗剪切应力时更好。
图9A示出了根据某些实施方式的具有电永磁体组件的基于磁流变的离合器系统900，该电永磁体组件被配置成向MR材料施加磁体场以控制离合器接合。基于MR的离合器系统900包括离合器输入轴910、输出轴930以及具有可控磁场的EPM 940。EPM 940可以包括多个磁体(例如，具有不同的矫顽磁性值，如上面关于图4A至图4B所描述的)以及具有至少一个线圈 (未示出)的电路，该至少一个线圈在被供电时使EPM的磁体中的至少一个磁化以生成磁场960。如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的，磁场的极化和强度可以被设置为任何合适的设置。MR流体920被配置在输入轴910与输出轴930之间的腔中。输入轴910通过MR流体920耦接至输出轴930，使得输入轴910与输出轴930之间的摩擦耦接的量取决于MR流体920的粘度。由MR流体920的状态控制的机械自由度是输入轴910与输出轴930之间的旋转平移移动。在左侧图像中，EPM被瞬时供电(例如，经由驱动线圈的电流脉冲)，使得两个磁体具有相反的极性并且磁场传导路径在磁体自身内，使得磁场不与MR流体920接触。在这种情况下，基于MR的离合器系统900可以被描述为处于其中MR流体920具有相对低的粘度的“解锁”状态，并且输入轴910与输出轴930具有非常弱的摩擦耦接，并且因此可以相对于彼此自由地旋转。在图9A的右侧图像中，EPM被瞬时供电(例如，经由驱动线圈的电流脉冲)，使得两个磁体具有相同的极性，并且磁场传导路径在磁体外部延伸，使得磁场穿过MR流体920。在这种情况下，基于 MR的离合器系统900可以被描述为处于其中MR流体920具有相对高的粘度的“锁定”状态，并且因此输入轴910与输出轴930具有非常强的摩擦耦接，这是因为粘性流体将输入轴和输出轴“锁定”在一起，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。因此，利用EPM与MR材料来动态地控制机械DOF(例如，线性平移或旋转平移)的制动的实施方式可以这样做，而无需添加第二机械DOF(类似于使用永磁体的配置，这降低了鲁棒性并且增加了成本)，从而不需要功耗以保持在“保持”状态或者一个或更多个“自由”状态。
图9B示出了根据某些实施方式的具有电永磁体组件的第二基于磁流变的离合器系统980，该电永磁体组件被配置成向MR材料施加磁体场以控制离合器接合。离合器系统980具有可以提供更大摩擦力的增加数量的板(例如，多板离合器)。图9B示出了处于“锁定”(例如，施加摩擦)和“解锁”配置两者的离合器系统980。在这样的实施方式中，由于多板离合器系统的较大摩擦力，EPM和MR系统可以具有降低的磁强度以实现目标扭矩。
图9C示出了根据某些实施方式的具有电永磁体组件的第三基于磁流变的离合器系统990，该电永磁体组件被配置成向MR材料施加磁体场以控制离合器接合。图9C示出了处于“锁定”(例如，施加摩擦)和“解锁”配置两者的离合器系统990。在该实施方式中，用于离合器系统990的磁场是径向的而不是轴向的，如图9A至图9B所示。换句话说，图9A至图9B示出了基于“离合器”的方法，而图9C示出了基于“轴承”的方法。转子可以包括铁磁材料，以传导如所示的磁场，从而形成实现比其他离合器系统实现方式低的磁力的鲁棒的、紧凑的解决方案。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
键结构
键结构可以用于任何数量的应用，包括键盘、遥控器、游戏控制或任何合适的输入装置、物联网(IOT)装置等。常规的键结构通常包括诸如弹簧的机械结构，以向键按压提供阻力分布，并且特定的阻力分布对于一些用户或者在特定用途(例如，游戏)中可能是优选的。然而，常规的键结构通常限于一个或几个阻力分布，并且会极易受到磨损(例如，弹簧的弹簧常数可能随时间变化)，如通常具有机械移动部件的情况。通过组合EPM和MR材料，通过动态地改变MR材料的粘度，键结构的某些实施方式可以被设计成具有任何合适的阻力分布。这样的实施方式可以应用于单键结构(例如，参见图10至图12)、多键结构(例如，参见图15)，并且可以实现大量分布，包括线性阻力分布和非线性阻力分布，其包括在现代高端输入装置中发现的凸起或其他阻力分布特征，如下面关于图13至图14C所描述的。以下非限制性实施方式呈现了通过组合EPM和MR可能实现的大量实现方式中的一些。
图10示出了根据某些实施方式的组合EPM和MR材料得到改进的性能特性的键结构1000。键结构1000包括键框架1010、MR材料1020、键柱塞 1040、耦接至键柱塞1040的键帽1030、偏置机构1050、EPM 1060以及O 形环1070。EPM 1060可以包括电路和相应的线圈(例如，由一个或更多个处理器控制的磁化组件)以设置EPM 1060的磁场(例如，设置磁场的极性和强度)。在操作中，键结构被配置成由用户按压，就像典型的键将在键盘上被按压一样。用户通常会用向下的力按压键帽1030(示出在静止时的初始位置)，使键帽1030和键柱塞1040相对于键框架1010沿行程路径向下线性遍历，并且偏置机构1050将提供使键柱塞1040和键帽1030向上移动(例如，在向下的力被移除之后)并返回至初始位置的恢复力。通常，向上/向下移动是线性的，并且在机械上是一个自由度(DOF)，尽管非线性路径是可能的。 O形环1070被配置成在键框架1010与键柱塞1040之间形成密封的储存腔，并且MR材料1020(例如，流体)包含在密封的储存腔内。当键柱塞1040 在键框架1010内上下移动时，键柱塞1040的外表面的部分保持与MR材料 1020接触，如所示的并且如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。
EPM 1060可以被设置成生成具有任何合适极性和强度的磁场。如图11 和图12所示，磁场可以通过键结构1000的部件传导，以将磁场引导至MR 材料1020，并且控制其对应的粘度，以向键柱塞1040沿线性行程路径的其1 DOF的移动产生阻力(例如，制动)。例如，键框架1010和键柱塞1040可以包括铁氧体材料，其可以通过MR材料1020容易地传导EPM 1060的磁场，如以下实施方式所示。一些实施方式可以采用单个EPM(例如，参见图10 至图11)或多个EPM(例如，参见图12)，但是可以以以下类似的方式起作用：其中MR材料的粘度随着键结构被压下和释放而动态地改变以影响针对键结构的阻力分布。偏置机构1050可以是弹簧、圆顶结构或向键柱塞1040 提供恢复力的任何合适的实现方式。一些实施方式可以不包括偏置机构。键结构1000可以包括未示出的其他特征，以防止对本文中呈现的主要新颖性的混淆。例如，可以包括致动器(以检测按钮按压)、位置传感器(例如，以检测键柱塞1040相对于键框架1010的位置)、电路系统等，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。位置传感器的一些示例可以包括霍尔效应传感器、基于电感的传感器、基于光的传感器和基于电容的传感器。此外，一些实施方式可以不包括用于传导磁场的铁氧体材料，而是可以依赖于非传导磁场(例如，足够强以从EPM 1060全向发射并穿过并且影响MR材料1020 的粘度)来控制键结构1000的阻力分布。在一些实施方式中，类似的结构可以用于其他应用中，包括减震实现方式或具有相对于彼此的元件的类似线性遍历的其他结构。
用于输入装置的键结构的一些典型实施方式可以包括：键框架；键柱塞，其被配置成在键框架内沿行程路径以一个移动自由度线性遍历；EPM组件，其耦接至键框架并且包括被配置成生成磁场的至少一个永磁体和被配置成设置由永磁体产生的磁场的磁化组件；MR材料，其设置在键框架内并且耦接至键柱塞，MR材料具有基于磁场而改变的粘度，其中MR材料被配置成向键柱塞在键框架内沿行程路径的线性遍历提供阻力，该阻力基于MR材料的粘度。键框架和/或键柱塞可以包括铁氧体，并且被配置成对由永磁体产生的磁场进行传导并将其耦接至MR材料。一些实施方式可以包括偏置机构(例如，弹簧、圆顶结构)，其中键柱塞的行程路径包括与键柱塞处于未压下状态对应的第一位置以及与键柱塞处于完全压下状态对应的第二位置，其中偏置机构向键柱塞提供恢复力，该恢复力使键柱塞返回至第二位置。键可以包括多个O形环或被配置成在键框架与键柱塞之间形成密封的储存腔的其他容纳结构，其中MR材料是包含在密封的储存腔内的流体。
继续键结构的典型实施方式的一般描述，键可以被配置成在多种操作模式下操作，多种操作模式包括：第一操作模式，在第一操作模式下磁化组件设置永磁体的磁场，使得MR材料具有第一粘度，该第一粘度向键柱塞沿行程路径的线性遍历提供第一阻力；以及第二操作模式，在第二操作模式下磁化组件设置永磁体的磁场，使得MR材料具有第二粘度，该第二粘度向键柱塞沿行程路径的线性遍历提供第二阻力，其中第二阻力大于第一阻力。一些实施方式可以采用被配置成生成第二磁场的第二永磁体，其中在第一操作模式下，永磁体和第二永磁体被磁化，使得它们相应的磁场的磁传导的路径被永磁体和第二永磁体包含，并且磁场不穿过MR材料，而在第二操作模式下，永磁体和第二永磁体被磁化，使得它们相应的磁场的磁传导的路径穿过MR 材料。在一些情况下，在第一操作模式下，EPM可以被设置为不具有磁场、具有低强度磁场等，使得磁场不穿过MR材料，从而导致MR材料对于键柱塞相对于键框架的移动具有低粘度和最小阻力。在一些情况下，在第二操作模式下，EPM可以被设置为具有穿过MR材料的高强度磁场，从而导致MR 材料对于键柱塞相对于键框架的移动具有高粘度(例如，最大阻力)。第一操作模式和第二操作模式可以被配置成以任何合适的方式控制MR材料，并且附加的操作模式是可行的，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。
键结构还可以包括：一个或更多个处理器(其可以在键结构的外部)；传感器，其被配置成检测键柱塞在键框架内沿行程路径的位置，该传感器由一个或更多个处理器控制，其中一个或更多个处理器被配置成使磁化组件动态地设置由永磁体产生的磁场，以使MR材料的粘度根据基于键柱塞沿行程路径的位置的阻力分布而改变。一些实施方式可以包括开关，该开关被配置成当键柱塞沿行程路径被压下超过阈值位置时生成指示键按压事件的输入数据。开关可以由一个或更多个处理器控制以及/或者通信地耦接至一个或更多个处理器。在一些方面，键结构可以是计算机外围装置、输入装置或其他合适的电子装置的一部分。
图11示出了根据某些实施方式的具有MR材料的单EPM键结构配置 1000的操作。出于说明的目的，键结构1000与图10所示的键结构相同。当 EPM 1060被设置为具有极性和强度的磁场时，磁场1165从EPM 1060的北极通过铁氧体框架1010、通过MR材料1020、通过铁氧体键柱塞1040、通过另一侧上的MR材料1020、通过铁氧体键框架1010的另一侧传导通过键结构并且到达EPM 1060的南极。应当理解，图10至图12示出了简化的截面图，并且磁场通过键结构的实际路径包括三维路径，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。因此，EPM组件(EPM 1060和对应的电路和线圈(未示出))经由上述铁氧体部件来控制通过MR材料(流体)的磁场的密度，这从而控制键柱塞1040与MR材料1020之间的摩擦并且因此控制键结构的阻力分布。虽然允许阻力分布可定制性，但是这种方法(使用EPM 与MR材料)与完全主动的解决方案(例如，电磁体与MR)相比具有显著的优势，这是因为仅消耗电力来改变总的键力常数(例如，通过特定幅度和持续时间的短电流脉冲来实现)，并且在极短的电力突发期间实现力凸起，如下面至少关于图13所示和所述。精确的实现方式可以变化，并且受益于本公开内容的本领域普通技术人员将将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
在一些实施方式中，铁氧体材料设计也可以被调整为在整个运动中具有磁场变化(例如，具有EPM场变化)，这可以在不必使用线圈电流尖峰来产生“触觉凸起”的情况下在整个运动中引起力的峰值或“孔(hole)”，如下面关于图13所描述的。在这样的设计中，铁氧体壁可能不是平坦的，并且当键上下移动时，可以具有与键的距离的变化。当距离较短时，磁场的强度可以局部地增加。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解本公开内容的许多修改、变型和替选实施方式。在进一步的实施方式中，操作模式的选择可以在激活之前进行，其中模式在整个击键期间或者在其激活期间是激活的，模式可以根据键在其操作期间的位置而改变。
图12示出了根据某些实施方式的具有MR材料的双EPM键结构配置 1200的操作。键结构1200处于其中键可以根据具有由MR材料1220提供的最小阻力的阻力分布自由地上下移动的“解锁”位置。键结构1200处于其中由于由磁场通过引起的MR材料1220的高粘度，键被锁定在适当位置的“锁定”位置。除了包括附加的EPM 1260之外，键结构1200可以与键结构1000 在操作上类似。键结构1200包括键框架1210、MR材料1220、键柱塞1240、耦合至键柱塞1240的键帽1230、偏置机构1250、第一EPM 1260、第二EPM 1280和O形环1270。EPM 1260和1280可以各自包括磁化组件(例如，电路和线圈)以设置它们对应的磁场。在一些方面，单个磁化组件或单独的磁化组件可以用于设置EPM 1260和1280的磁场。在操作中，键结构1200被配置成由用户按压，就像在键盘上按压典型的键一样。用户通常会用向下的力按压键帽1230(示出为处于静止的初始位置)，导致键帽1230和键柱塞1240 相对于键框架1210沿行程路径向下线性遍历，并且偏置机构1250将提供恢复力，该恢复力使键柱塞1240和键帽1230向上移动回来(例如，在向下的力被移除之后)并返回至初始位置。典型地，向上/向下移动是线性的，并且机械地沿一个自由度(DOF)，尽管非线性路径是可能的。O形环1270被配置成在键框架1210与键柱塞1240之间形成密封的储存腔，并且MR材料1220 (例如，流体)被包含在密封的储存腔内。当键柱塞1240在键框架1210内上下移动时，键柱塞1240的外表面的一部分保持与MR材料1220接触，如所示并且与图10至图11的实施方式类似。
键结构1200与键结构1000的不同之处在于：两个EPM用于控制由MR 材料1220施加在键柱塞1240上的粘度和对应的摩擦力。例如，在一些实施方式中，当EPM 1260和EPM 1280以相反的极性被磁化使得它们对应的磁场1265如所示彼此通过时，键结构1200可以处于“关闭”或“解锁”状态 (例如，其中MR材料1220不经受磁场并且具有最小的粘度)。也就是说，来自EPM 1280的北极的磁场通过键框架1210传导至EPM 1260的南极，继续从EPM 1260的北极出来，通过键框架1210的另一侧，并且到EPM 1280 的南极，并且完成电路，如左图所示。在一些实施方式中，当EPM 1260和 EPM 1280两者被磁化为具有相同的极性使得它们对应的磁场(分别为1285 和1287)如所示被传导通过键结构1220时，键结构1200可以处于“开启”或“锁定”状态。也就是说，针对EPM 1260和EPM 1280磁场的传导路径从它们的北极出来通过铁氧体框架1210，通过MR材料1220，通过铁氧体键柱塞1240，通过另一侧上的MR材料1220，通过铁氧体键框架1210的另一侧，并到EPM 1260和EPM 1280的对应南极。在一些实施方式中，每个EPM 1260、1280可以由磁化组件配置成具有任何合适的磁场以实现任何期望的阻力分布。
图13是示出根据某些实施方式的由EPM磁场限定的键盘键的各种力分布的多个曲线的曲线图1300。为了说明起见，曲线图1300可以对应于键结构1200的性能特性(例如，限定阻力分布的力/位移曲线)，尽管可以使用利用EPM和MR材料的任何键结构，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。参照图13，曲线图1300绘出了在位移值的范围内压下键结构所需的力。在一些实施方式中，曲线图1300的曲线示出了当键被压下时的力响应曲线，而不一定是当键被释放时的力曲线的表示。曲线1310示出了在没有由MR材料1220向键结构1200的压下提供明显的附加摩擦(例如，阻力)的情况下由偏置机构(1250)单独提供的线性力常数。也就是说，当 MR材料1220未经受磁场(或强度可忽略的磁场)时，MR材料1220具有最小(或低)粘度，并对键柱塞1240通过MR材料1220的移动提供最小(或低)阻力。偏置机构在击键期间提供小阻力，而在键结构被释放后(例如，用户移除或减小键帽上的向下力)提供用于使键柱塞返回其初始位置的恢复力这两种力。
如上所述，当EPM被磁化为具有被传导或引导通过MR材料1220的特定极性和磁场强度(例如，经由具有相应的幅度和持续时间的短电流脉冲，在短电流脉冲之后，对于EPM，在没有电力需求的情况下维持磁场)时， MR材料的粘度增加，并且提供相应增加的用于使键柱塞相对于键框架通过 MR材料移动的阻力。在其中磁场恒定的情况(例如，EPM磁场被设置一次并保持)下，由MR材料提供给键柱塞的附加阻力将随着键位移增加而线性地增加。例如，曲线1320和1340示出了由EPM磁场限定的各种力常数。当键被压下时，用于进一步压下键所需的力以线性方式增加。曲线1340示出了与曲线1320相比，EPM磁场具有较高的强度。
在某些情况下，更复杂的阻力分布(力曲线)可以通过结合非线性行为来实现，这些非线性行为模拟当代机械键系统中常用的基于机械的键结构系统。例如，曲线1330示出了具有由驱动线圈的短电流尖峰引起的力凸起的力常数。这指示对键结构的阻力分布的更“主动”控制，而不是“被动”控制，在“被动”控制中EPM最初被设置为具有特定磁场，该磁场在键结构的整个位移中提供力常数，如曲线1320和1340所示。在主动控制方案中，基于键柱塞相对于键框架的位置，EPM可以被不同地磁化。返回参照曲线1330，力与位移曲线是线性的，直到位移传感器检测到键柱塞达到某一位移并使EPM 改变其磁化以产生力凸起效应。如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的，阻力分布可以被配置成以任何合适的方式随着沿键结构的位移的不同位置处的一个或更多个力凸起、力常数或其他效果而改变。这呈现了无限数量的阻力分布选项，这在纯机械键结构中是不可能的，并且在基于电磁体的实施方式中将需要显著的电力消耗。因此，某些实施方式可以复制各种键特性，例如力和行程，以匹配公知的当代阻力分布，例如线性分布(例如，樱桃红-如图14A中以线性分布1402和1404所示)、触感分布(例如，樱桃棕-如图14B中以触感分布1412、1414所示)、“点击(clicky)”分布(例如，樱桃蓝-如图14C中以点击分布1422和1424所示)或者任何其他期望的阻力分布。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解本公开内容的许多修改、变型和替选实施方式。在一些实施方式中，基于非主动、非参数的方法可以与上述各种实施方式结合或替代上述各种实施方式。基于非主动、非参数的方法的示例包括使铁氧体部件(例如，壳体、柱塞等)成形成使得当键被压下时，磁场的传导改变以产生特定的分布(例如，触感“凸起”)，如上所述。
图15是示出了根据某些实施方式的用于使用电永磁体和MR材料来控制键结构的性能特性(例如，阻力分布)的方法1500的各方面的简化流程图。方法1500可以由可以包括硬件(电路、专用逻辑等)的处理逻辑、适当硬件上运行的软件(例如，通用计算系统或专用机器)、固件(嵌入式软件)或它们的任意组合来执行。在某些实施方式中，方法1500可以通过以下各方面来执行：处理器210和/或其他系统、系统200的块或模块；处理器302和/或其他系统、系统300的块或模块；或者它们的组合。
根据某些实施方式，在操作1510处，方法1500可以包括接收对应于输入装置的操作模式的输入数据，该操作模式对应于对输入装置的可移动元件沿一个自由度的移动的控制。在一些方面，一个自由度可以对应于可移动元件的线性运动，并且其中可移动元件是以下之一：能够沿线性的一个自由度压下的按钮、能够沿线性的一个自由度压下的键、能够沿线性的一个自由度致动的触发器、或者被配置成以多种配置支承输入装置的支承结构，该支承结构能够沿线性的一个自由度延伸和缩回。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解本公开内容的许多修改、变型和替选实施方式。在一些实施方式中，一个自由度可以对应于可移动元件的旋转移动，其中可移动元件是以下之一：能够沿旋转的一个自由度旋转的滚轮、能够沿旋转的一个自由度旋转的轨迹球、能够沿旋转的一个自由度旋转的旋钮、能够沿旋转的一个自由度旋转的铰链、能够沿旋转的一个自由度旋转的方向盘或能够沿旋转的一个自由度压下的踏板。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解本公开内容许多修改、变型和替选实施方式。
根据某些实施方式，在操作1520处，方法1500可以包括基于输入数据确定对操作模式的选择。
在操作1530处，响应于对应于第一操作模式的输入数据，方法1500可以包括使磁化组件设置永磁体(EPM)的第一磁场强度，该永磁体(EPM) 的第一磁场强度控制耦接至可移动元件的MR材料的粘度，MR材料在第一磁场强度下向可移动元件沿一个自由度的移动提供第一阻力。
在操作1540处，响应于对应于第二操作模式的输入数据，方法1500可以包括使磁化组件设置永磁体的第二磁场强度，MR材料在第二磁场强度下向可移动元件沿一个自由度的移动提供第二阻力，其中第二磁场强度高于第一磁场强度。在一些实施方式中，在第一操作模式下，MR材料具有最小粘度，而在第二操作模式下，MR材料具有最大粘度。
在操作1550处，响应于对应于第三操作模式的输入数据，方法1500可以包括使磁化组件设置永磁体的第三磁场强度，MR材料在第三磁场强度下向可移动元件沿一个自由度的移动提供第三阻力，其中第三磁场强度高于第一磁场强度且低于第二磁场强度。
应当理解，根据某些实施方式，图15中示出的具体步骤提供了用于使用电永磁体和MR材料来控制键结构的性能特性的特定方法1500。根据替选实施方式，也可以执行其他步骤序列。此外，根据特定的应用，可以添加或删除附加步骤。可以使用变化的任何组合，并且受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解本公开内容许多变型、修改和替选实施方式。
多键实现方式
在一些实施方式中，多个键可以由单个EPM系统控制，而不是在每个键结构中设置单独的EPM系统。在一些情况下，单个EPM组件可以通过使用每个单独键共用的键框架作为磁场总线系统来控制整个键盘(例如，101 个键)或任何大小的键盘或其子集。例如，EPM组件可以将一个或更多个永磁体的磁场设置为特定的磁场极性和强度。该磁场可以通过键框架(例如，通常包括铁氧体)进行传导，键框架可以引导磁场通过具有MR材料的多个键，并返回至永磁体以完成电路。下面描述这样的实现的非限制性示例。
图16示出了根据某些实施方式的用于使用电永磁体和MR材料来控制多个键结构1600的性能特性(例如，阻力分布)的多键实现方式。四个单独的键结构在图16的顶部处以顶部平面图示出，并且相同的键结构设置在公共键盘键框架中并在图16的底部处以俯视平面图中示出，图16示出了键如何相对于彼此布置，以及键框架和EPM组件的各方面如何与其配置。每个键结构类似于图10至图12的键结构类操作在于它们包括键柱塞、键帽、设置在由配置在键框架与键柱塞之间的O形环限定的腔内的MR材料以及用于向键柱塞提供恢复力的偏置机构。键结构的不同之处在于，它们没有用于每个键的主板控制的(on-board)EPM组件。与上述单键实施方式类似，外部EPM 组件1660提供磁场(在本文中称为“全局磁场”以传达影响多于一个键结构的磁场)，该磁场传导通过整个键盘键框架(或其一部分)并被引导通过单独的键和对应的MR材料以影响单独的键的阻力分布。此外，如下所述，键框架结构在多键排列中是不同的。
参照图16的顶部平面图，键框架可以被配置成不连续的，以使得能够在通过键结构的电路中传导EPM磁场。更具体地，键框架的第一部分1670可以包括铁氧体，并且耦接至EPM组件1660的永磁体的一侧(第一极)，以及键框架的第二部分1680可以包括铁氧体，并且耦接至EPM组件的永磁体的相对侧(第二极)。键框架的第一部分1670可以从例如EPM组件1660的永磁体的北极来传导磁场(例如，由铁氧体促进)并且通过每个单独的键耦接磁场，并且向键框架的第二部分1680传到，向永磁体的南极传导，以完成磁路。与图4B中的EPM磁体类似，铁氧体部件有助于将磁场基本限制在铁氧体部件(例如，键框架、键柱塞等)的电路内，与外部全向传输类型相对，与具有典型的永久条形磁体的情况一样，并且如图4A所示。在一些情况下，键框架可以被配置成耦接至(或紧邻)每个键，或者铁氧体导管可以用于将键框架耦接至每个键结构。
返回参照图16的顶部上的侧视图，四个单独的键结构包括：键结构1610 (键‘Q’)，其具有键框架部分1670的部段1612和键框架部分1680的部段 1614；键结构1620(键‘W’)，其具有键框架部分1670的部段1622和键框架部分1680的部段1624；键结构1630(键“A”)，其具有键框架部分1670 的部段1632和键框架部分1680的部段1634；以及键结构1640(键“S”)，其具有键框架部1670的部段1642和键框架部分1680的部段1644。在操作中，当EPM组件1660被设置为没有磁场，或者没有实质上影响每个键结构的MR材料的粘度的可忽略的磁场时，每个键结构可以根据主要由偏置机构的阻力支配的阻力分布(例如，参见曲线1310)来操作，因为MR材料通常处于最小或相对较低的粘度，并且对键柱塞相对于键框架的上下移动提供小的阻力，如以上各种实施方式中所述(例如，参见图10)。当EPM组件1660 被设置为具有足够强的磁场以实质性地改变每个键结构的MR材料的粘度时，磁场可以在整个多键结构中进行传导，以使每个键改变它们对应的阻力分布。
当例如通过包括铁氧体的键框架和键柱塞进行传导时，磁场的路径可以从EPM组件1660的北极开始，通过键框架部分1670，通过每个键结构1610 至1640，通过键框架部分1680，并在南极处返回至EPM组件1660。对于键 Q，磁场从键框架部分1670传递至部分1612；通过MR材料、键柱塞以及再次通过MR材料；离开通过部分1614、部分1624，并且然后通过键框架部分 1680到达EPM组件1660的南极。对于键W，磁场从键框架部分1670传递至部分1612，然后传递至部分1622；通过MR材料、键柱塞以及再次通过 MR材料；离开通过部分1624，并且然后通过键框架部分1680到达EPM组件1660的南极。对于键A，磁场从键框架部分1670传递至部分1632；通过 MR材料、键柱塞，以及再次通过MR材料；离开通过部分1634、部分1644，并且然后通过键框架部分1680到达EPM组件1660的南极。对于键S，磁场从键框架部分1670传递至部分1632，然后传递至部分1642；通过MR材料、键柱塞，以及再次通过MR材料；离开通过部分1624，并且然后通过键框架部分1680到达EPM组件1660的南极。为了解释本文提出的一些基本新颖概念，键结构可以被认为是相同的。然而，应当理解，每个键可以具有不同数量、配置、类型的MR材料；键框架相对于MR材料的不同位置/配置；或者不同材料的键框架、键柱塞；不同数量的EPM组件和传导路径等，以响应于全局磁场实现不同的阻力分布。任何数量的键结构都是可能的。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解本公开内容许多修改、变型和替选实施方式。
踏板实现方式
与主计算装置(例如，游戏控制台、膝上型/台式计算机等)一起操作的踏板组件多年来已经有了显著的改进，其中当代踏板组件通常包括各种偏置机构(例如，机械弹簧、可压缩/可折叠材料等)来提供特定的阻力分布。在 2019年12月31日提交的第16/731，875号申请中描述了示例性实现方式，其全部内容出于所有目的通过引用并入于此。在一些当代踏板组件中，改变踏板组件的阻力分布通常涉及拆卸和重新组装以更换偏置机构的物理过程。根据某些实施方式，本发明的各方面通过使用具有MR材料的EPM组件来实现大量阻力分布中的任何一个可以实时动态地改变一个或更多个踏板组件的阻力分布(例如，通过由处理器210、302或其组合控制的软件)，而不需要进行任何拆卸或重新组装。本文描述的实施方式包括踏板组件(例如，图 17)，该踏板组件可以利用基于EPM和MR的活塞型组件，该活塞型组件包括可以直接控制活塞头(例如，参见图18)或通过侧路径控制间接地控制活塞头(例如，参见图18)的实现方式，然而受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解，其他实现方式(例如，多个活塞、侧路径等)也是可能的，在基本水平处，通过控制包含在活塞穿过的活塞壳体中的MR材料的粘度来控制活塞穿过活塞壳体的能力，如下面提出的非限制性实施方式中进一步描述的。
图17示出了根据某些实施方式的踏板组件1700，其使用EPM组件结合MR材料来控制性能特性(例如，阻力分布)。踏板组件1700可以包括基座平台1710、踏板臂1720和活塞组件1730。踏板臂1720可以在第一位置处可旋转地耦接至基座平台1710(也称为“踏板基座”)，使得踏板臂1720可以沿旋转路径(例如，旋转轴)相对于基座平台1710移动。踏板平台1705可以耦接至踏板臂1720，以接收用户的脚。活塞组件1730可以在第二位置处将踏板臂1720耦接至基座平台1710。在一些方面，活塞组件1730可以包括活塞壳体和设置在活塞壳体中的活塞，并且被配置成在活塞壳体内沿纵向路径线性遍历。活塞组件1730还可以包括EPM组件，其可以具有被配置成生成磁场的永磁体、被配置成设置由永磁体产生的磁场的磁化组件(例如，线圈和对应的电路)以及具有粘度的MR材料，该MR材料包含在活塞组件内并且被配置成使得活塞在活塞壳体内沿纵向路径线性遍历时穿过MR材料，其中MR材料被配置成基于MR材料的粘度向活塞沿纵向路径的线性遍历提供阻力(例如，阻尼效应)。活塞在活塞壳体内上下移动，像典型的活塞头一样，但是其中移动受到其中MR材料粘度的影响(例如，阻碍)。尽管未示出，踏板组件1700可以包括与活塞组件一起工作进行传导的偏置机构(例如，弹簧)以提供恢复力来使踏板组件回到初始位置，与上述键组件的操作类似，并且如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。
图18示出了根据某些实施方式的被配置成控制踏板系统的性能特性的踏板阻尼系统1800。踏板阻尼系统1800包括活塞壳体1810、(例如，部分地由于O形环1850)包含在活塞壳体1810内的MR材料(流体)1820，以及包括活塞杆1840和活塞头1845的活塞，活塞在活塞壳体1810内沿纵向路径线性遍历(例如，典型地，当用户压下和释放踏板组件的踏板平台时)。EPM 组件被配置在活塞头1845内，并且包括两个分别具有对应线圈1880、1885 的磁体1860、1870。电路和控制处理器(例如，一个或更多个处理器210、 302等—未示出)控制通过线圈1880、1885的电流，以设置由磁体1860(磁场1865)和磁体1870(磁场1875)产生的磁场。活塞头1845还包括配置在磁体1860、1870的磁极上的铁氧体部分1830、1832以及配置在活塞壳体1810 上的铁氧体部分1834和1836(活塞头本身可以是铁的，或者可以不是铁的)。铁氧体部分可以被配置成传导磁体1860、1870的磁场。铁氧体部分1830也可以配置在活塞壳体1810上，其中活塞壳体与活塞头之间的空间是MR材料可以流过的通道A和通道B。当MR材料具有低粘度(例如，不暴露于磁场) 时，在活塞头1845在活塞壳体1810内移动时，MR材料1820可以以最小的阻力通过通道A和B移位。当MR材料1820具有高粘度(例如，暴露于磁场)时，MR材料1820不能通过通道A和B移位，或者移位会受到高阻力，这可以限定踏板组件的阻力分布。
在左侧截面图中，踏板阻尼系统1800处于“解锁”配置，在“解锁”配置下EPM组件被配置成使得磁体1860、1870具有相反的极性，这使得它们对应的磁场1865、1875直接彼此传导，这通过铁氧体部分1830、1840的一部分来促进，如所示。在这种配置下，磁场包含在活塞头1845内，并且不与周围的MR材料1820接触。因此，MR材料1820的粘度低，并且活塞可以在活塞壳体内以小的或最小的阻力自由地移动。在这样的情况下，由踏板阻尼系统提供的阻力分布可以很大程度上由被配置成将踏板组件返回至初始位置的偏置机构限定，并且由MR材料1820提供的阻力可以忽略不计。
在右侧截面图中，踏板阻尼系统1800处于“锁定”配置，在“锁定”配置下EPM组件被配置成使得磁体1860、1870具有相同的极性，这使得它们对应的磁场1865、1875彼此远离并通过穿过MR材料1820的电路进行传导。更具体地，磁场1865从磁体1860的北极通过铁氧体部分1840，通过MR材料1820的通道A，通过铁氧体部分1834，再次通过MR材料1820的通道A，通过铁氧体部分1830，并且到达磁体1860的南极，如所示。以类似但相反的方式，磁场1875从磁体1870的北极通过铁氧体部分1840，通过MR材料 1820的通道B，通过铁氧体部分1836，再次通过MR材料1820的通道B，通过铁氧体部分1830，并且到达磁体1870的南极。磁场1865、1875分别通过通道A和B中的一些MR材料1820，这使得MR材料1820(至少在磁场通过MR材料的区域中)的粘度增加，这阻挡活塞头1845通过活塞壳体1810 的移动，从而生成阻力分布。磁场的大小和极性可以被实时调整，以改变阻力分布，该阻力分布可以基于软件输入(例如，触发器改变踏板阻力的游戏内事件)、位置数据(例如，基于活塞头1845在活塞壳体1810内的位置)或其他基础，以及它们的任意组合。可以使用更多或更少的磁体和对应的磁场。如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的，可以以任何方式设置任何阻力分布及其对应的阻力强度。在一些实施方式中，可以包括偏置机构 (未示出)以将活塞头返回至顶部位置(像鼠标或键盘按钮)。在这样的情况下，偏置机构(例如，弹簧)可以围绕活塞轴放置在活塞头的底部与活塞壳体的底部之间，或者可替换地放置在活塞头的顶部与活塞壳体的顶部之间。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解本公开内容的许多修改、变型和替选实施方式。在另一实施方式中，偏置机构。
图19示出了根据某些实施方式的被配置成控制踏板系统的性能特性踏板阻尼系统1900。踏板阻尼系统1900可以类似于踏板阻尼系统1800来工作，但是控制系统可以被配置在活塞壳体的外部，这可以提供替选的制造选项，特别是对于具有空间限制的紧凑踏板组件。
踏板阻尼系统1900可以包括活塞壳体1910，活塞壳体1910内包含有 MR材料并通过O形环1990密封。踏板阻尼系统1900还包括活塞，该活塞具有活塞杆1940和活塞头1945，活塞在活塞壳体1910内沿纵向路径线性遍历。侧通道A将活塞壳体1910的顶部连接至活塞壳体1910的底部。如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将会理解的，侧通道A提供了当活塞头 1945在活塞壳体1910内上下移动时MR流体1920移位的路径，以减轻由于 MR流体1920的压缩而对活塞头1945的移动产生的任何阻力。EPM组件被配置成远离活塞壳体1910的侧面并沿通道A。EPM组件包括两个分别具有对应线圈1980、1985的磁体1960、1970。电路和控制处理器(例如，一个或更多个处理器210、302等—未示出)控制通过线圈1980、1985的电流，以设置由磁体1960(磁场1965)和磁体1970(磁场1975)产生的磁场。活塞头1945还包括配置在磁体1960、1970的磁极上的铁氧体部分1930、1932 以及配置在通道A的相对侧上的铁氧体部分1934。铁氧体部分可以被配置成传导磁体1960、1970的磁场。当踏板阻尼系统1900处于“解锁”位置(未示出)时，MR材料具有低粘度(例如，不暴露于磁场)，在活塞头1945在活塞壳体1910内移动时，MR材料1920可以以最小的阻力通过通道A移位。当踏板阻尼系统1900处于“锁定”位置时(如所示)，MR材料1920具有高粘度(例如，暴露于磁场)，并且不能通过通道A移位，或者移位可能受到高阻力，这可以限定踏板组件的阻力分布。更具体地，当EPM组件被配置成使得磁体1960、1970具有相同的极性时，踏板阻尼系统1900处于“锁定”配置，这使得它们对应的磁场1965、1975彼此远离并通过穿过MR材料1920 的电路进行传导。例如，磁场1965从磁体1960的北极通过铁氧体部分1932，通过MR材料1920的通道A，通过铁氧体部分1934，再次通过MR材料1920 的通道A，通过铁氧体部分1930，并且到达磁体1960的南极，如所示。以类似的方式，磁场1975从磁体1970的北极通过铁氧体部分1932，通过MR 材料1920的通道A，通过铁氧体部分1934，再次通过MR材料1920的通道 A，通过铁氧体部分1930，并且到达磁体1970的南极。磁场1965、1975各自通过通道A中的一些MR材料1920，这使得MR材料1920(至少在磁场通过MR材料1920的区域中)的粘度增加，这阻挡活塞头1945通过活塞壳体1910的移动，从而生成阻力分布。磁场的大小和极性可以被实时调整，以改变阻力分布，该阻力分布可以基于软件输入(例如，触发器改变踏板阻力的游戏内事件)、位置数据(例如，基于活塞头1945在活塞壳体1910内的位置)或其他基础以及它们的任意组合)。可以使用更多或更少的磁体和对应的磁场。如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的，可以以任何方式设置任何阻力分布及其对应的阻力强度。
EPM与MR材料结合的附加示例
上述各种实施方式示出了如何使用EPM和MR材料例如以线性或旋转方式来控制一个自由度的移动。下面提供了一些示例，以呈现多种方法中的一些，本文描述的新颖技术可以应用于许多不同应用。以下实施方式仅仅是示例，并且在EPM与MR材料组合的实现的应用方面决不是穷尽的，并且受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解本公开内容的许多修改、变型和替选实施方式。
图20A示出了根据某些实施方式的被配置成在底层平台上倾斜的计算机鼠标2000。计算机鼠标2000可以以与以下中更详细描述的实施方式类似地进行操作，但包括如本文所述的EPM组件2020和MR材料：于2017年6 月9日提交的且题为“Input Device withTrackball”的美国专利第10,365,730 号，该美国专利的全部内容出于所有目的通过引用并入于此。计算机鼠标 2000可以沿轨迹2010倾斜，其中，EPM组件2020耦接至轨迹2010。在一些实施方式中，EPM组件可以耦接至阻挡计算机鼠标2000沿轨迹2010移动的MR材料。MR材料阻挡移动的量可以基于MR材料的粘度。在左图像中，计算机鼠标2000被示出为在第一位置倾斜并处于“锁定”状态，其中EPM 组件生成被施加至锁定或强烈阻挡计算机鼠标2000沿轨迹2010的移动的 MR材料的磁场。在中心图像中，计算机鼠标2000被示出为在第一位置倾斜，并且处于“解锁”状态，其中EPM组件不生成磁场(或者引导其远离MR 材料)，使得MR材料具有低粘度，允许计算机鼠标2000沿轨迹2010自由地倾斜。在右图像中，计算机鼠标2000被示出为在第二位置倾斜并处于“锁定”状态，其中EPM组件(例如，磁体和磁化组件)生成施加至锁定或强烈阻挡计算机鼠标2000沿轨迹2010的移动的MR材料的磁场。在一些情况下，轨迹可以是线性的、基本线性的、弯曲的等，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将会理解的。图20B示出了被配置成在底层平台上沿轨迹2060 倾斜的计算机鼠标2050，其中EPM组件2070被配置成以类似于上面关于图 20A所述的方式但是沿不同的轨迹控制计算机鼠标2050的锁定和解锁状态。
图21示出了根据某些实施方式的被配置成相对于底层平台倾斜的计算机鼠标2100。计算机鼠标2100与计算机鼠标2000、2050的不同之处在于倾斜机构的实现方式。计算机鼠标2100不沿线性轨迹移动，而是包括在轴上旋转的椭圆形凸轮2110，并基于凸轮2110锁定的位置为计算机鼠标2100提供不同的倾斜角。EPM组件2120使用永磁体和具有MR材料的磁化组件来控制沿轴的旋转。当EPM组件2120向MR材料施加磁场时，MR材料基于MR 材料的粘度提供对旋转的阻力。在左图像中，凸轮2110被EPM组件2120 锁定，使得计算机鼠标2100被锁定在第一位置。在右图中，凸轮2110被EPM 组件2120锁定，使得计算机鼠标1200被锁定在第二位置。在中心图像中， EPM组件2120解锁凸轮2110以自由旋转，从而将计算机鼠标设置在任何合适的位置。图20A至图21的各种实施方式提供了相比可以倾斜的现有计算机鼠标的改进在于可以使用EPM组件和MR材料将沿线性轨迹或旋转轴的任何位置锁定在合适位置，如以上各种实施方式中所述。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解本公开内容的许多修改、变型和替选实施方式。
图22示出了根据某些实施方式的游戏轮组件2200。游戏轮组件2200可以包括轮2210、基座2220和EPM组件2230，EPM组件2230可以包括一个或更多个磁体、磁化组件和MR材料。轮2210可以沿旋转轴2225相对于基座2220倾斜。EPM组件2230可以被配置在旋转轴上，以通过向MR材料施加磁场来锁定和解锁轮倾斜，该MR材料被配置成基于磁场强度和MR材料的对应粘度来提供对轮倾斜的阻力，如以上各种实施方式中所述。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解本公开内容的许多修改、变型和替选实施方式。
图23示出了根据某些实施方式的键盘系统2300。键盘系统2300包括键盘2310、可以在轴上旋转的可旋转凸轮2320以及EPM组件2330。EPM组件2330使用永磁体和具有MR材料的磁化组件(例如，在旋转的轴处耦接至键盘)控制凸轮2320沿旋转轴的旋转。当EPM组件2330向MR材料施加磁场时，MR材料基于MR材料的粘度提供对旋转的阻力。在左图像中，凸轮2320被EPM组件2330锁定，使得键盘系统2300被锁定在第一位置中。在中心图像中，EPM组件2330将磁场从MR材料中移除或改变路线，使得凸轮2320能够沿着旋转轴自由旋转，如所示出的。在这种状态下，键盘2310 可以基于凸轮2320的位置移动至任何合适的倾斜角度。在右图像中，凸轮 2320被EPM组件2330再次锁定并且键盘2310保持锁定在该倾斜角度处。因此，性能特征(例如，凸轮2320沿旋转轴的旋转)允许用户将键盘2310 设置在任何期望的高度处。一些实施方式可以采用可以以与以上实施方式中描述的方式类似的方式由EPM组件和MR材料控制的线性伸缩支承结构。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
图24示出了根据某些实施方式的麦克风支架2400。麦克风支架2400可以沿旋转接头2410、2420和2430沿不同旋转轴以多种不同的配置进行操纵。可以在每个旋转接头处配置EPM组件。例如，在一些实施方式中，旋转接头可以结合图9的一些或所有特征，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。在一些实施方式中，旋转接头2410至2430可以耦接至基于 MR材料的粘度提供对旋转的阻力的MR材料。在一些实施方式中，可以在每个旋转接头处包括磁化组件以分别独立地控制每个旋转接头的旋转。在一些方面，可以使用单个控制实体(例如，处理器210、302等)来控制麦克风支架2400的性能特征(在每个旋转接头处施加至MR材料的阻力)。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
在一些实施方式中，EPM组件和MR可以组合以得到计算机鼠标上的改进按钮。与上述示例(例如，参见图10至图16)类似，计算机鼠标(例如，左/右单击、侧按钮等)上的按钮(也被称为输入元件、可压下元件、键板等，如以上提到的)可以改变针对静态控制的点击分布(例如，将按钮设置为静态分布——无移动、预设阻力等)或动态控制(例如，当按压按钮时，分布改变，如图14A至图14C所示)。存在用于以上述方式在计算机鼠标上实现按钮的许多方式，像图25A至图25B的实施方式一样包括使用膜结构来提供对按钮位移的阻力和触觉反馈的实施方式，以及可以在功能上类似于图10 至图16的键实现方式的线性运动键实现方式，并且下面关于图26A至图26B 进行描述。其他实现方式是可能的并且受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
图25A示出了根据某些实施方式的组合EPM和MR以得到改进的性能特性的计算机鼠标2500上的输入元件架构的截面的示例。这种实现方式是基于膜的，其中可以利用MR材料(例如，流体)来调整输入元件的“点击”阻力。膜的塌陷或弯曲提供与点击相关联的触觉反馈。计算机鼠标2500可以包括框架2505、可压下的输入元件2510(例如，左主按钮)和上框架2515。框架2505和上框架2515可以以蛤壳式布置耦接在一起，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。EPM/MR结构2520可以耦接至输入元件2510以在输入元件2510被压下(例如，“点击”)时向输入元件2510提供阻力分布，如下面关于图25B进一步描述的。
图25B示出了根据某些实施方式的组合EPM和MR以得到改进的性能特性的计算机鼠标上的输入元件架构(EPM/MR结构2520)的截面图。 EPM/MR结构2520可以包括外壳2530、致动器2540、柔性膜2550、铁质膜2560(“可收缩膜”)、主外壳2570、MR流体2580和具有线圈2592的EPM/MR 组件2590以及生成磁场2596的磁体2594。致动器2540可以耦接至可压下元件2510的底侧并且可以在可压下元件被压下时沿路径(例如，向上/向下) 遍历，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。应当理解，虽然许多实施方式描述了某些特征(例如，致动器2540)的线性遍历，但是在其他维度上可能存在一些移动，使得致动器的向上/向下移动(z-移动)也可能具有一些沿其他方向例如x和y的移动。由于这样的考虑使受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的细节混淆了本文中描述的新实施方式，因此在此没有详细解决这样的考虑。外壳2530可以由塑料、橡胶或其他合适的材料构成并且可以包括柔性膜2550(例如，塑料、橡胶等)，该外壳2530 被配置成在致动器2540下方并且当可压下元件2510和对应的致动器2540 被压下时可以与致动器2540耦接，如图25B所示。
当可压下元件2510被压下时，致动器2540推动柔性膜2550，柔性膜2550 进一步推动铁质膜2560，铁质膜2560向致动器提供阻力以阻止进一步在壳体内沿行程路径遍历。可收缩膜2560被配置成响应于从致动器2540接收阈值力而收缩并且提供触觉反馈。MR流体2580可以被配置在可收缩膜2560 内部并且MR流体2580的粘度可以控制可收缩膜2560响应于由致动器2540 提供的力而具有的针对屈曲的阻力量。EPM/MR组件2590可以由可以使线圈2592生成电流脉冲的一个或更多个处理器(未示出)控制，该电流脉冲可以使磁体2594生成具有特定极性和强度的磁场2596，如在通过本公开内容的许多实施方式中所描述的。因此，当磁体2594被配置成具有相反的磁极时，如图25B所示，磁场2596从第一磁极通过主外壳2570(例如，由铁氧体组成)、通过至少部分地填充有MR流体2580的铁质膜2560、通过主外壳2570 的相对侧传导，并且在其第二磁极处回到磁体2594。在该配置下，MR材料经受磁场并且已经由可收缩膜2560的机械完整性提供的阻力补充有来自MR 流体的变化粘度的附加阻力。在磁场强度足够高的一些情况下，可收缩膜 2560可以提供显著的针对屈曲的阻力，使得用户可能无法压下按钮(例如，当用户以典型方式操作计算机鼠标并且向按钮2510提供典型的力)。在磁体不相对的情况下(未示出，但类似于图12，左图像)，磁场包含在EPM组件 2590中，并且可收缩膜通常基于其自身的机械阻力弯曲，并且不经受由MR 材料提供的附加的大量阻力。在一些方面，即使在中压下期间，也可以动态地改变由MR材料提供的粘度和对应的阻力以产生特定的阻力分布，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。在某些实施方式中，耦接至计算机鼠标的主计算装置可以操作可以控制EPM组件2590(经由来自系统200、300或两者的一个或更多个处理器)的软件(例如，视频游戏)以控制按钮按压针对按钮2510的分布(例如，当与特定按钮相关联的游戏功能在游戏中不可用时，按钮2510不可压下)。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。虽然图25B示出了可收缩膜 2560内部的MR流体2580，MR流体可以包含在整个可收缩膜2560中，或者包含在可收缩膜2560的一个或更多个子部分中。因此，可收缩膜2560可以是中空的或者可以具有中空部分以包含MR流体。替选地或附加地，MR 流体可以包含在外壳2530内，使得可收缩膜浸没在MR流体中。在这种情况下，磁场2596可以通过MR流体通过可收缩膜2560或者经由另一路径并且通常经由铁氧体材料路径路由。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
应当注意的是，尽管没有示出感测架构，但是可以使用任何数量或类型的传感器来检测按钮2510何时被压下，感测架构包括但不限于电容式传感器、光学传感器、电感式传感器、霍尔效应传感器、TMR(隧道磁阻传感器)、电流接触等。例如，TMR可以放置在致动器附近(例如，在键板上)，并且当可收缩元件弯曲时可以感测磁场中的变化。
通过示例的方式，使用EPM/MR架构的计算机鼠标的一些实施方式可以包括壳体、可压下元件(例如，按钮)、致动器以及可收缩膜，其中该可压下元件的第一侧被配置成被用户压下，致动器耦接至可压下元件的与第一侧相对的第二侧，其中致动器被配置成当可压下元件被用户压下时，在壳体内沿行程路径以至少一个自由度的移动遍历(例如，按钮基本上向上和向下移动)，可收缩膜提供第一阻力以阻止致动器在壳体内沿行程路径遍历，其中可收缩膜被配置成响应于从致动器接收阈值力而收缩并且提供触觉反馈。在一些方面，可收缩膜由铁质材料构成并且包括中空部分。计算机鼠标可以包括耦接至壳体的EPM组件并且可以包括被配置成生成磁场的永磁体以及被配置成设置由永磁体产生的磁场的磁化组件。在一些情况下，MR材料可以被设置在可收缩膜的中空部分内。壳体可以包括产生磁场传导路径的铁氧体部分，该磁场传导路径将磁场从永磁体的第一极通过可收缩膜传导至永磁体的第二极。MR材料可以被配置成使可收缩膜提供阻碍致动器在壳体内沿行程路径的遍历的附加阻力，该附加阻力基于穿过影响MR材料的粘度的可收缩膜的中空部分中的MR材料的磁场。在一些实施方式中，磁化组件被配置成设置永磁体的磁场的强度，并且MR材料的粘度进一步基于磁场的强度。
计算机鼠标还可以包括一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器被配置成使可压下元件根据至少两种操作模式进行操作，所述至少两种操作模式包括：第一操作模式，在第一操作模式下永磁体的磁场被设置成使可收缩膜的中空部分内的MR材料的粘度改变为第一粘度，该第一粘度向致动器在壳体内沿行程路径的遍历提供第一附加阻力；以及第二操作模式，在第二操作模式下永磁体的磁场被设置成使可收缩膜的中空部分内的MR材料的粘度改变为第二粘度，该第二粘度向致动器在壳体内沿行程路径的线性遍历提供第二附加阻力，第二附加阻力大于第一附加阻力。在进一步的实施方式中，计算机鼠标可以包括耦接至一个或更多个处理器的开关，该开关被配置成响应于被激活而生成控制信号，其中当可收缩膜收缩时该开关被激活。可压下元件可以是计算机鼠标上的左鼠标按钮或右鼠标按钮，或者任何合适的输入元件。
在进一步的实施方式中，计算机鼠标按钮可以使用线性运动、基于键的方法，如以上至少关于图10至图16所描述的关于键盘的基于EPM/MR的键，如图26A至图26B所示。类似于图25A至图25B，单个EPM组件可以用于一个按钮(例如，左按钮)、两个按钮(例如，左按钮和右按钮)，或者甚至使用MR材料的附加按钮/元件(例如，图30A至图31C)。此外，虽然图26A至图26B示出了用于感测按钮按压的电流接触，但是其他感测实现方式也是可能的，如以上关于图25A至图25B所提到的。
图26A示出了根据某些实施方式的组合EPM和MR以得到改进的性能特性的计算机鼠标2600上的输入元件架构的示例。计算机鼠标2600包括框架2605、可压下的输入元件2610(例如，左主按钮)和上框架2615。框架 2605和上框架2615可以以蛤壳式布置耦接在一起，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。EPM/MR结构2620可以耦接至输入元件2510 以在输入元件2610被压下(例如，“点击”)时向输入元件2610提供阻力分布，如下面关于图26B进一步描述的。
图26B示出了根据某些实施方式的组合EPM和MR以得到改进的性能特性的计算机鼠标上的输入元件架构(EPM/MR结构2620)的截面图。 EPM/MR结构2620包括外壳2630(例如，塑料、橡胶等)、致动器2640、O 形环2650、电流接触2660、偏置机构2670、MR流体2680和具有线圈2692 的EPM组件2690以及生成磁场2696的磁体2694。图26A和图26B可以以与上面关于图12所描述的类似的方式进行操作，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。
图27示出了根据某些实施方式的结合EPM和MR以得到改进的性能特性的万向节/移位器系统2700的简化图像。万向节/移位器系统2700示出了可以如何使用两个铰链接头来实现球型接头。例如，第一铰链接头2710可以提供沿第一轴(例如，x轴)的运动范围，而第二铰链接头2720可以提供沿第二轴(例如，y轴)的运动范围。通常，第一轴和第二轴彼此正交并且可以共面或者可以不共面。实施方式例如图9A至图9C中的实施方式可以用于提供这样的铰链接头并且产生整体万向节结构，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。
图28示出了根据某些实施方式的结合EPM和MR以得到改进的性能特性的具有轨迹球的输入装置2800。输入装置2800包括轨迹球2810、磁流变轴承2820、高摩擦圆柱体2830和位置编码器2840、以及其他各种输入元件 (例如，左/右按钮、滚轮等)、输出元件(例如，LED)、以及结构元件(例如，输入装置壳体等)。在一些实施方式中，可以使用两个滚轮系统来跟踪轨迹球2810在两个旋转轴(示出一个)上的移动。在操作中，第一滚轮系统(轴承2820)被推靠在轨迹球2810上并且使用具有MR组件的EPM施加“制动”力，如上所述。在第二独立的滚轮系统(未示出)中，第二滚轮系统被推靠在轨迹球2810上。每个滚轮系统都可以使用它们对应的位置编码器来跟踪不同的旋转轴(例如，彼此正交的X轴和Y轴)，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。在一些实施方式中，EPM组件可以施加短电流脉冲以在球移动时给出“棘轮”反馈，类似于以上关于图13所描述的“凸起”反馈。
输入装置形状调整和形状移位
上述许多实施方式利用EPM组件和MR流体来控制各种输入元件(例如，键、按钮、踏板、离合器、移位器、接头、支承结构等)。在一些方面， EPM组件和MR流体可以用于定制电子装置(例如，输入装置)的表面，这可以改进用户与电子装置之间的人体工程学界面。例如，通过使用MR材料来设置掌托的方向或轮廓，可调整计算机鼠标上的掌托以符合用户的喜好。在一些实现方式中，掌托可以包括也被称为“子模块”的多个“区域”，每个区域具有形成掌托表面轮廓的至少一部分的顶表面，如图29A所示。子模块可以类似于键结构或多键结构进行操作，如以上关于图10至图16所描述的，并且如图29B所示。在一些情况下，掌托可以是与多个子模块相对的单个板。例如，该板可以由配置在下方的多个子模块支承，使得掌托可以被配置在优选的方向上，如下面关于图30A至图32所示和进一步描述的。尽管本文中呈现的各种示例应用于计算机鼠标，但是相同的概念也可以应用于键盘掌托、耳机耳垫、椅子扶手或任何其他合适的表面。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
图29A示出了根据某些实施方式的具有可调整掌托2910的计算机鼠标 2900。可调整掌托2910可以包括表面，该表面包括一个或更多个子模块2920，其中一个或更多个子模块2920可以像上述的键结构一样被压下。用户可以向掌托2910施加力(例如，通过将他们的手搁置在掌托上)，这可以基于所施加的力的量使子模块2920中的每一个被压下一定量。由于用户手的轮廓，用户手掌的不同部分可能会在不同区域对掌托施加不同的力的量。因此，在某些实施方式中，一旦子模块符合用户的手(当MR流体具有低粘度并且几乎没有磁场通过它时)，用户就可以使EPM组件将磁场施加至子模块2910以将它们锁定到位，从而针对用户的喜好保留掌托轮廓。
图29B示出了根据某些实施方式的具有多个EPM/MR受控的子模块 2920的计算机鼠标2900的简化截面图。子模块可以类似于键结构或多键结构进行操作，如以上关于图10至图16所描述的，如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的。在操作中，每个单独的子模块都可以是弹簧加载的，并且当磁体的极化使得由EPM组件磁体产生的磁场产生自身闭合的磁场回路路径时，可以“解锁”，如图29B的顶部图像中所示出的。当磁体的极化彼此相反时，磁场可以通过每个子模块(或其一部分)路由以将子模块锁定到位，如图29B的底部图像中所示出的。在一些方面，每个子模块可以通过单个磁路连接并且用一个EPM组件控制，尽管一些实施方式可以采用多个EPM组件。在操作期间，除了在调整期间(在施加电流脉冲以设置永磁体的磁场之后)之外，通常不消耗电力。对于高度顺应的计算机鼠标，该方法可以用许多子模块来缩放，或者对于鼠标的手掌区域的路线调整，可以用很少的子模块(例如，少于五个)来缩放。注意，虽然描述了具有子模块的手掌区域，但是如受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解的，相同的概念可以应用于计算机鼠标的任何部分或任何输入装置。
图30A示出了根据某些实施方式的具有掌托面板3010和设置在其下方的多个子模块3020a至3020c的计算机鼠标3000。在该实施方式中，掌托3010 是具有表面轮廓的单一单元。掌托3010搁置在支承掌托3010的多个子模块 3020(例如，类似于子模块3020)上。由于当力施加至掌托3010的顶部时掌托3010的移动，掌托3010可以在多达三个自由度上进行调整，而下面的子组件基于施加至它们的力的量而被压下不同的量(例如，当足够强度的磁场通过子模块3020以允许它们被调整时)，如图30B所示。例如，在图31A 中，计算机鼠标3100包括由多个底层子模块(未示出)支承的掌托3110，并且掌托处于中性配置。在图31B中，掌托3110从中性位置被向下推，在图31C中，掌托3110从中性位置向上移动。受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多修改、变型和替选实施方式。
通过示例的方式，在一些实施方式中，输入装置(例如，计算机鼠标) 可以包括壳体、以及耦接至壳体并且被配置成当输入装置被用户操作时接收用户的手掌的手掌区域，其中手掌区域部分地由多个子模块形成。子模块中的每一个可以包括框架、被配置成在框架内沿行程路径遍历的柱塞、耦接至框架的EPM组件，该EPM组件包括被配置成生成磁场的永磁体和被配置成设置由永磁体产生的磁场的磁化组件、以及设置在框架内并且耦接至柱塞的 MR材料。MR材料可以具有基于磁场而改变的粘度，其中MR材料被配置成对柱塞在框架内沿行程路径的遍历提供阻力，该阻力基于MR材料的粘度。在一些实施方式中，输入装置包括一个或更多个处理器，该一个或更多个处理器被配置成使子模块中的每一个根据至少两种操作模式进行操作，包括：第一操作模式，在第一操作模式下，永磁体的磁场被设置成使MR材料的粘度改变为第一粘度，该第一粘度向柱塞在框架内沿行程路径的遍历提供第一阻力；以及第二操作模式，在第二操作模式下，永磁体的磁场被设置成使 MR材料的粘度改变为第二粘度，该第二粘度向柱塞在壳体内沿行程路径的遍历提供第二阻力，其中第一阻力允许子模块中的每一个响应于接收沿行程路径施加的力而沿行程路径遍历，而其中第二阻力阻止子模块中的每一个响应于接收所施加的力而沿行程路径遍历，第二阻力高于第一阻力。在一些实现方式中，当子模块中的每一个在第一操作模式下操作时，由永磁体产生的磁场不通过MR材料，而当子模块中的每一个在第二操作模式下操作时，由永磁体产生的磁场通过MR材料。通常，当在至少两种操作模式之间切换时，输入装置仅由EPM组件消耗电力。
输入装置还可以包括耦接至手掌区域的盖板，其中盖板覆盖手掌区域，其中盖板的第一侧形成手掌区域的用户可访问表面，并且其中盖板的与第一侧相对的第二侧耦接至子模块中的每一个的顶表面并且由子模块中的每一个的顶表面支承，在图30A至图31C中所示出的。在一些情况下，当子模块中的每一个在第一操作模式下操作时，盖板能够以至少两个自由度调整，而当子模块中的每一个在第二操作模式下操作时，盖板是不可调整的。EPM组件可以是多个子模块中的每一个共用的单个EPM组件，或者可以使用多于一个的EPM组件。在一些方面，手掌区域可以具有表面轮廓，并且每个子模块可以包括形成手掌区域的表面轮廓的一部分的顶部部分，如图29A至图29B所示。
图32是示出根据某些实施方式的用于控制输入装置的表面轮廓的方法 3200的方面的简化流程图。方法3200可以由处理逻辑执行，该处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、在适当硬件(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)或者其任何组合。在某些实施方式中，方法3200可以由系统200、300或其组合的方面来执行。
在操作3210处，根据某些实施方式，方法3200可以包括接收与输入装置的操作模式对应的输入数据，该操作模式对应于对输入装置的手掌区域的表面轮廓的控制，该手掌区域部分地由多个子模块形成，其中每个子模块具有可移动元件，该可移动元件被配置成在框架内沿线性行程路径遍历。
在操作3220处，根据某些实施方式，方法3200可以包括基于输入数据确定对操作模式的选择。
在操作3240处，根据某些实施方式，响应于对应于第一操作模式的输入数据，方法3200可以包括使磁化组件设置永磁体的第一磁场强度，该永磁体的第一磁场强度控制耦接至可移动元件的MR材料的粘度，MR材料在第一磁场强度下向可移动元件沿线性行程路径的移动提供第一阻力。
在操作3250处，根据某些实施方式，响应于对应于第二操作模式的输入数据，方法3200可以包括使磁化组件设置永磁体的第二磁场强度，MR材料在第二磁场强度下向可移动元件沿线性行程路径的移动提供第二阻力。在一些方面，第二磁场强度可以高于第一磁场强度，或者第一磁场强度可以高于第二磁场强度。在第一操作模式中，MR材料可以具有最小粘度，而在第二操作模式中，MR材料可以具有最大粘度。在一些方面，第一阻力允许子模块中的每一个响应于沿线性行程路径接收施加的力而沿行程路径遍历，而第二阻力阻止子模块中的每一个响应于接收施加的力而沿着线性行程路径遍历，第二阻力高于第一阻力。在一些情况下，输入装置包括耦接至手掌区域的盖板，其中盖板覆盖手掌区域，其中盖板的第一侧形成手掌区域的用户可访问表面，并且盖板的与第一侧相对的第二侧耦接至子模块中的每一个的顶表面并且由子模块中的每一个的顶表面支承。在某些实施方式中，当子模块中的每一个在第一操作模式下操作时，盖板能够以至少两个自由度调整，并且当子模块中的每一个在第二操作模式下操作时，盖板是不可调整的。手掌区域可以具有表面轮廓，并且每个子模块(或至少一个子模块)可以包括形成手掌区域的表面轮廓的一部分的顶部部分。在一些情况下，磁化组件是多个子模块中的每一个共用的单个磁化组件。
应当理解，根据某些实施方式，图32所示的具体步骤提供了用于控制输入装置的表面轮廓的特定方法3200。也可以根据替选实施方式执行其他步骤序列。此外，可以根据特定应用添加或移除附加步骤。可以使用变化的任何组合并且受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解其许多变型、修改和替选实施方式。
一些实施方式可以利用本领域技术人员将熟悉的至少一个网络来支持使用各种商业上可获得的协议例如TCP/IP、UDP、OSI、FTP、UPnP、NFS、 CIFS等中的任何一种的通信。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、无线网以及其任何组合。
这样的装置还可以包括计算机可读存储介质读取器、通信装置(例如，调制解调器、网卡(无线或有线)、红外通信装置等)和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代表远程、本地、固定和/或可移动存储装置的非暂态计算机可读存储介质以及用于临时和/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连接或者被配置成接收代表远程、本地、固定和/或可移动存储装置的非暂态计算机可读存储介质以及用于临时和/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。系统和各种装置通常还将包括位于至少一个工作存储器装置内的多个软件应用、模块、服务或其他元件，包括操作系统和应用程序，例如客户端应用或浏览器。应当理解，替选实施方式可以具有与上述不同的许多变型。例如，还可以使用定制硬件和/或可以在硬件、软件(包括便携式软件，例如小程序)或两者中实现特定元件。此外，可以采用到其他计算装置例如网络输入/输出装置的连接。
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、设备或系统，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，权利要求不旨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，但是将理解，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针对这样的实施方式的变更、变型和等同物。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种修改、变型和/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旨在覆盖如将落入本公开内容的范围和精神内的这种形式或修改。
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，本公开内容的范围旨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装置例如一个或更多个计算机或类似的一个或多个电子计算装置的动作或处理，所述计算装置操纵或转换在计算平台的存储器、寄存器或其他信息存储装置、传输装置或显示装置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。计算装置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。合适的计算装置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装置的软件中实现本文包含的教导。
可以在这样的计算装置的操作中执行本文中公开的方法的实施方式。以上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，否则本文中使用的条件语言例如除了其他以外“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，通常旨在表达某些示例包括某些特征、元件和/或步骤而其他示例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，这样的条件语言通常不旨在暗示：一个或更多个示例以任何方式需要特征、元件和/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、元件和/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，并且不排除附加的元件、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，例如为了连接元件的列表，术语“或”表示列表中的元件中的一个、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装置。附加地，“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之外的附加条件或值。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旨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。本文中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、并行地或以一些其他方式被执行。可以将块或状态添加至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、移除或重新布置元件。

Claims (20)

1.一种用于输入装置的键，所述键包括：
键框架；
键柱塞，其被配置成在所述键框架内沿行程路径以一个自由度的移动线性遍历；
电永磁体EPM组件，其耦接至所述键框架，所述EPM组件包括：
永磁体，所述永磁体被配置成产生磁场；以及
磁化组件，所述磁化组件被配置成设置由所述永磁体产生的磁场；
磁流变MR材料，其设置在所述键框架内并且耦接至所述键柱塞，所述MR材料具有基于所述磁场而改变的粘度，
其中，所述MR材料被配置成向所述键柱塞在所述键框架内沿所述行程路径的线性遍历提供阻力，所述阻力基于所述MR材料的粘度。
2.根据权利要求1所述的键，其中，所述键框架包括铁氧体并且被配置成将由所述永磁体产生的磁场传导和耦接至所述MR材料。
3.根据权利要求2所述的键，其中，所述键柱塞包括铁氧体并且被配置成将由所述永磁体产生的磁场传导和耦接至所述MR材料。
4.根据权利要求1所述的键，还包括偏置机构，
其中，所述键柱塞的行程路径包括：
与所述键柱塞处于未压下状态对应的第一位置；以及
与所述键柱塞处于完全压下状态对应的第二位置，并且
其中，所述偏置机构向所述键柱塞提供使所述键柱塞返回到所述第二位置的恢复力。
5.根据权利要求1所述的键，还包括多个O形环，所述多个O形环被配置成在所述键框架与所述键柱塞之间形成密封储存腔，其中，所述MR材料是包含在所述密封储存腔内的流体。
6.根据权利要求1所述的键，其中，所述键被配置成在多种操作模式下操作，所述多种操作模式包括：
第一操作模式，在所述第一操作模式下，所述磁化组件设置所述永磁体的磁场，使得所述MR材料具有第一粘度，所述第一粘度向所述键柱塞沿所述行程路径的线性遍历提供第一阻力；以及
第二操作模式，在所述第二操作模式下，所述磁化组件设置所述永磁体的磁场，使得所述MR材料具有第二粘度，所述第二粘度向所述键柱塞沿所述行程路径的线性遍历提供第二阻力，
其中，所述第二阻力大于所述第一阻力。
7.根据权利要求6所述的键，还包括被配置成产生第二磁场的第二永磁体，
其中，在所述第一操作模式下，所述永磁体和所述第二永磁体被磁化，使得它们对应的磁场的磁传导的路径被所述永磁体和所述第二永磁体包含并且不通过所述MR材料，以及
其中，在所述第二操作模式下，所述永磁体和所述第二永磁体被磁化，使得它们对应的磁场的磁传导的路径通过所述MR材料。
8.根据权利要求1所述的键，还包括：
一个或更多个处理器；以及
传感器，其被配置成检测所述键柱塞在所述键框架内沿所述行程路径的位置，所述传感器由所述一个或更多个处理器控制，
其中，所述一个或更多个处理器被配置成使所述磁化组件动态地设置由所述永磁体产生的磁场，以使所述MR材料的粘度根据基于所述键柱塞沿所述行程路径的位置的阻力分布而改变。
9.根据权利要求8所述的键，还包括开关，所述开关被配置成当所述键柱塞沿所述行程路径被压下超过阈值位置时，生成指示键按压事件的输入数据。
10.根据权利要求1所述的键，其中，所述输入装置是键盘，并且所述键是所述键盘上的多个键中的一个键。
11.一种踏板组件，包括：
基底平台；
踏板臂，其在第一位置处可旋转地耦接至所述基座平台，使得所述踏板臂沿旋转轴相对于所述基座平台移动；
活塞组件，其在第二位置处将所述踏板臂耦接至所述基座平台，所述活塞组件包括：
活塞壳体；
活塞，所述活塞被配置成当所述踏板臂沿所述旋转轴旋转时在所述活塞壳体内沿纵向路径线性遍历；
EPM组件；
永磁体，所述永磁体被配置成产生磁场；
磁化组件，所述磁化组件被配置成设置由所述永磁体产生的磁场；以及
具有粘性的MR材料，所述MR材料包含在所述活塞组件内并且被配置成使得所述活塞在其在所述活塞壳体内沿所述纵向路径线性遍历时穿过所述MR材料，
其中，所述MR材料被配置成基于所述MR材料的粘度向所述活塞沿所述纵向路径的线性遍历提供阻力。
12.根据权利要求11所述的踏板组件，还包括多个O形环，所述多个O形环被配置成在所述活塞壳体与所述活塞之间形成密封储存腔，其中，所述MR材料是包含在所述密封储存腔内的流体。
13.根据权利要求11所述的踏板组件，其中，所述踏板组件被配置成在多种操作模式下操作，所述多种操作模式包括：
第一操作模式，在所述第一操作模式下，所述磁化组件设置所述永磁体的磁场，使得所述MR材料具有第一粘度，所述第一粘度向所述活塞沿所述纵向路径的线性遍历提供第一阻力；以及
第二操作模式，在所述第二操作模式下，所述磁化组件设置所述永磁体的磁场，使得所述MR材料具有第二粘度，所述第二粘度向所述活塞沿所述纵向路径的线性遍历提供第二阻力，
其中，所述第二阻力大于所述第一阻力。
14.根据权利要求13所述的踏板组件，还包括被配置成产生第二磁场的第二永磁体，
其中，在所述第一操作模式下，所述永磁体和所述第二永磁体被磁化，使得它们对应的磁场的磁传导的路径不通过所述MR材料，以及
其中，在所述第二操作模式下，所述永磁体和所述第二永磁体被磁化，使得它们对应的磁场的磁传导的路径通过所述MR材料。
15.根据权利要求11所述的踏板组件，还包括：
一个或更多个处理器；以及
传感器，其被配置成检测所述活塞相对于所述活塞壳体的位置，所述传感器由所述一个或更多个处理器控制，
其中，所述一个或更多个处理器被配置成使所述磁化组件动态地设置由所述永磁体产生的磁场，以使所述MR材料的粘度根据基于所述活塞沿所述纵向路径的位置的阻力分布而改变。
16.一种操作输入装置的方法，所述方法包括：
接收与所述输入装置的操作模式对应的输入数据，所述操作模式对应于对所述输入装置的可移动元件沿一个自由度的移动的控制；
基于所述输入数据来确定对操作模式的选择；
响应于与第一操作模式对应的输入数据：
使磁化组件设置永磁体的第一磁场强度，所述永磁体的第一磁场强度控制耦接至所述可移动元件的MR材料的粘度，所述MR材料在所述第一磁场强度下向所述可移动元件沿所述一个自由度的移动提供第一阻力；以及
响应于与第二操作模式对应的输入数据：
使磁化组件设置所述永磁体的第二磁场强度，所述MR材料在所述第二磁场强度下向所述可移动元件沿所述一个自由度的移动提供第二阻力，其中，所述第二磁场强度高于所述第一磁场强度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述第一操作模式下，所述MR材料具有最小粘度，以及其中，在所述第二操作模式下，所述MR材料具有最大粘度。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：
响应于与第三操作模式对应的输入数据：
使磁化组件设置所述永磁体的第三磁场强度，所述MR材料在所述第三磁场强度下向所述可移动元件沿所述一个自由度的移动提供第三阻力，其中，所述第三磁场强度高于所述第一磁场强度并且低于所述第二磁场强度。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述一个自由度对应于所述可移动元件的线性移动，并且其中，所述可移动元件是以下中之一：
能够沿线性的一个自由度压下的按钮；
能够沿线性的一个自由度压下的键；
能够沿线性的一个自由度致动压下的触发器；或
支承结构，其被配置成以多种配置支承所述输入装置，所述支承结构能够沿线性的一个自由度延伸和缩回。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述一个自由度对应于所述可移动元件的旋转移动，并且其中，所述可移动元件是以下中之一：
能够沿旋转的一个自由度旋转的滚轮；
能够沿旋转的一个自由度旋转的轨迹球；
能够沿旋转的一个自由度旋转的旋钮；
能够沿旋转的一个自由度旋转的铰链；
能够沿旋转的一个自由度旋转的方向盘；或
能够沿旋转的一个自由度压下的踏板。
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