CN117405338A - 一种基于叠加振动的信息提示系统及方法 - Google Patents

一种基于叠加振动的信息提示系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于叠加振动的信息提示系统及方法，属于汽车技术领域，包括：驾驶座椅总成，振荡器总成及功率放大器总成，振荡器总成通过第四金属杆固定在驾驶座椅总成的内部，振荡器总成包括两个振荡器，分别为第一振荡器及第二振荡器，两个荡器分别通过第二金属杆及第三金属杆与第一金属杆连接，第二振荡器与功率放大器总成连接；功率放大器总成用于将驱动信号传递给振荡器，振荡器产生振动并将所产生的振动传递至第一金属杆，使得所述座椅上的期望位置振动从而达到信息提示的功能。该方法是基于布置在座椅中的两个振荡器，补充有关方位的触觉信息，通过控制单个的振荡器的工作状态进行线性叠加振动，达到在期望部位产生简单提示信息的目的。

Description

一种基于叠加振动的信息提示系统及方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种基于叠加振动的信息提示系统及方法。
背景技术
机械振荡器，特别是振动电动机具有多样的用途。其特别是应用于汽车，以便针对性地产生振荡。这类振荡器特别是可以在汽车的座椅中使用，以产生可传递至乘客身体的振荡。通常通过施加于振荡器上的功率，特别是通过施加的直流电压来控制这类振荡器。也就是说，可以借助施加的功率的变化来改变进而控制相应的振荡器的振荡特性或频率。这类振荡器通常布置在或被嵌入这种座椅的介质，特别是软垫中。振荡特性，特别是与施加的电压有关的相应振荡器频率，在被嵌入介质中的状态下与自由状态下或被嵌入另一介质中的状态下有所区别。因此，为精确地或针对性地使用相应的振荡器，需要了解相应的振荡器在被嵌入介质的状态下的振荡特性或频率。若这些振荡器并不相互匹配，例如可能导致相应的振荡器的振荡或振荡器的频率非期望地叠加，其特别是会导致所谓的非期望颤动。
综上，目前基于触觉提醒的实现方式仅为单点触觉提示，缺乏例如左右的方位信息提示。
发明内容
针对现有技术中存在的基于触觉提醒的实现方式仅为单点触觉提示，缺乏例如左右的方位信息提示等问题，本发明提供了一种基于叠加振动的信息提示系统及方法，该方法是基于布置在座椅中的两个振荡器，补充有关方位的触觉信息，通过控制单个的振荡器的工作状态进行线性叠加振动，达到在期望部位产生简单提示信息的目的，丰富触觉提示的信息维度。
本发明通过如下技术方案实现：
一种基于叠加振动的信息提示系统，包括：驾驶座椅总成，振荡器总成及功率放大器总成，其中，所述振荡器总成通过第四金属杆4固定在驾驶座椅总成的内部，所述振荡器总成包括两个振荡器，分别为第一振荡器及第二振荡器，所述两个荡器分别通过第二金属杆2及第三金属杆3与第一金属杆1连接，其中，第二振荡器与功率放大器总成连接；功率放大器总成用于将驱动信号传递给振荡器，所振荡器产生振动并将所产生的振动传递至第一金属杆1，以使得所述座椅上的期望位置振动从而达到信息提示的功能。
进一步地，所述第一振荡器通过第二金属杆2与第一金属杆1连接，所述第二振荡器通过第三金属杆3与第一金属杆1连接。
进一步地，所述第四金属杆4的两端与驾驶座椅总成的框架结构之间设置有缓冲块，所述缓冲块的阻尼系数大于0.5；所述第一金属杆1的两端与驾驶座椅总成的框架结构之间设置有缓冲块，所述缓冲块的阻尼系数大于0.5。
进一步地，所述驾驶座椅总成的框架结构的阻尼系数小于0.01。
另一方面，本发明还提供了一种基于叠加振动的信息提示方法，具体包括如下步骤：
S1、计算第一振荡器振动传递的运动方程；
S2、计算第二振荡器振动传递的运动方程；
S3、振动叠加；
令振幅A1＝An＝A，初相位步骤S1的振动传递的运动方方程与步骤S2的振动传递的运动方程叠加后的运动方程为：
其中，A为简谐振动的振幅；A1为第一座椅振荡器的振幅；An为第二座椅振荡器的振幅；
x为运动方程中的位移，x1为第一座椅振荡器的位移；xn为第二座椅振荡器的位移；
归纳整理后为：
由上式可知，两个同方向但是不同频率的简谐运动合成之后仍然是振动，振幅部分为呈现周期性变化；/>为振动方程，其中，/>为合成后新振动的角频率，ω1为第一振荡器的振动角频率，ωn为第二振荡器受迫振动后期稳定状态的振动角频率；
两个简谐振动叠加以后的新频率为其中，f1为第一振荡器的振动频率，fn为第二振荡器受迫振动后期稳定状态的振动频率；
S4、通过控制第二振荡器的振动频率，从而达成不同振幅以及不同振动频率的触觉提示信息。
进一步地，步骤S1中所述第一振荡器振动传递的运动方程，具体为：
其中，An为简谐振动的振幅；ωn为简谐振动的角频率；为简谐振动的初相位；
令表示每秒中振动的周数，即简谐振动的频率。
进一步地，步骤S2中所述第一振荡器振动传递的运动方程，具体为：
其中，为简谐振动的初相位；/>为第一座椅振荡器的初相位。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、利用双振动点源的叠加，通过数据设计阶段布置的振动传递结构，在驾驶员肩部位置除了振荡提示信息外，补充了有关方位的触觉信息，丰富了触觉提示的信息维度，从单一的振动提示变为带有方位信息的振动提示；
2、有关两个座椅振荡器的布置位置是基于音响系统的4D音效布置的基础，即改布置同时满足音响系统的4D音效以及触觉提示两种功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的一种基于叠加振动的信息提示系统的结构框图；
图2为本发明的驾驶座椅总成的示意图；
图3为本发明的一种基于叠加振动的信息提示方法的流程示意图。
具体实施方式
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
实施例1
一种基于叠加振动的信息提示系统，包括：驾驶座椅总成，振荡器总成及功率放大器总成，其中，所述振荡器总成通过第四金属杆4固定在驾驶座椅总成的内部，所述振荡器总成包括两个振荡器，分别为第一振荡器及第二振荡器，所述两个荡器分别通过第二金属杆2及第三金属杆3与第一金属杆1连接，其中，第二振荡器与功率放大器总成连接；功率放大器总成用于将驱动信号传递给座椅振荡器，所振荡器总成产生振动并将所产生的振动传递至第一金属杆1，以使得所述座椅上的期望位置振动从而达到信息提示的功能。
所述第一振荡器通过第二金属杆2与第一金属杆1连接，所述第二振荡器通过第三金属杆3与第一金属杆1连接。
所述第四金属杆4的两端与驾驶座椅总成的框架结构之间设置有缓冲块，所述缓冲块的阻尼系数大于0.5；所述第一金属杆1的两端与驾驶座椅总成的框架结构之间设置有缓冲块，所述缓冲块的阻尼系数大于0.5。
所述驾驶座椅总成的框架结构的阻尼系数小于0.01。
实施例2
如图3所示，本实施例提供了一种基于叠加振动的信息提示方法，具体包括如下步骤：
S1、计算第一振荡器振动传递的运动方程；
S2、计算第二振荡器振动传递的运动方程；
S3、振动叠加；
令振幅A1＝An＝A，初相位步骤S1的振动传递的运动方方程与步骤S2的振动传递的运动方程叠加后的运动方程为：
其中，A为简谐振动的振幅；A1为第一座椅振荡器的振幅；An为第二座椅振荡器的振幅；
x为运动方程中的位移，x1为第一座椅振荡器的位移；xn为第二座椅振荡器的位移；
归纳整理后为：
由上式可知，两个同方向但是不同频率的简谐运动合成之后仍然是振动，振幅部分为呈现周期性变化；/>为振动方程，其中，/>为合成后新振动的角频率，ω1为第一振荡器的振动角频率，ωn为第二振荡器受迫振动后期稳定状态的振动角频率；
两个简谐振动叠加以后的新频率为其中，f1为第一振荡器的振动频率，fn为第二振荡器受迫振动后期稳定状态的振动频率；
S4、通过控制第二振荡器的振动频率，从而达成不同振幅以及不同振动频率的触觉提示信息。
过合成后的运动方程可知，只要合理控制叠加的振荡器频率，就可以改变第一金属杆的振动频率，达到在第一金属杆即驾驶员肩部横向位置产生不同触觉振动提示信息。
通过单独控制右侧振荡器的振动频率f1，就可达成不同振幅(振动剧烈与否)以及不同振动频率(振动的频次，以及是否规律振动)的触觉提示信息。
通过上述过程，事先定义好的针对不同情况，例如提示优先级以及振动设定，功率放大器接收不同指令信号，通过功率放大器给右侧单独振荡器输入不同的频率，跟独立系统n叠加后，组合产生不同的提示信息。
在本实施例中，步骤S1中所述第一振荡器振动传递的运动方程，具体为：
其中，An为简谐振动的振幅；ωn为简谐振动的角频率；为简谐振动的初相位；
令表示每秒中振动的周数，即简谐振动的频率。
进一步地，步骤S2中所述第一振荡器振动传递的运动方程，具体为：
其中，为简谐振动的初相位；/>为第一座椅振荡器的初相位。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种基于叠加振动的信息提示系统，其特征在于，包括：驾驶座椅总成，振荡器总成及功率放大器总成，其中，所述振荡器总成通过第四金属杆(4)固定在驾驶座椅总成的内部，所述振荡器总成包括两个振荡器，分别为第一振荡器及第二振荡器，所述两个荡器分别通过第二金属杆(2)及第三金属杆(3)与第一金属杆(1)连接，其中，第二振荡器与功率放大器总成连接；功率放大器总成用于将驱动信号传递给振荡器，所振荡器产生振动并将所产生的振动传递至第一金属杆(1)，以使得所述座椅上的期望位置振动从而达到信息提示的功能。
2.如权利要求1所述的一种基于叠加振动的信息提示系统，其特征在于，所述第一振荡器通过第二金属杆(2)与第一金属杆(1)连接，所述第二振荡器通过第三金属杆(3)与第一金属杆(1)连接。
3.如权利要求1所述的一种基于叠加振动的信息提示系统，其特征在于，所述第四金属杆(4)的两端与驾驶座椅总成的框架结构之间设置有缓冲块，所述缓冲块的阻尼系数大于0.5。
4.如权利要求1所述的一种基于叠加振动的信息提示系统，其特征在于，所述第一金属杆(1)的两端与驾驶座椅总成的框架结构之间设置有缓冲块，所述缓冲块的阻尼系数大于0.5。
5.如权利要求1所述的一种基于叠加振动的信息提示系统，其特征在于，所述驾驶座椅总成的框架结构的阻尼系数小于0.01。
6.如权利要求1所述的一种基于叠加振动的信息提示系统的提示方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、计算第一振荡器振动传递的运动方程；
S2、计算第二振荡器振动传递的运动方程；
S3、振动叠加；
令振幅A1＝An＝A，初相位步骤S1的振动传递的运动方方程与步骤S2的振动传递的运动方程叠加后的运动方程为：
其中，A为简谐振动的振幅；A1为第一座椅振荡器的振幅；An为第二座椅振荡器的振幅；
x为运动方程中的位移，x1为第一座椅振荡器的位移；xn为第二座椅振荡器的位移；
归纳整理后为：
由上式可知，两个同方向但是不同频率的简谐运动合成之后仍然是振动，振幅部分为呈现周期性变化；/>为振动方程，其中，/>为合成后新振动的角频率，ω1为第一振荡器的振动角频率，ωn为第二振荡器受迫振动后期稳定状态的振动角频率；
两个简谐振动叠加以后的新频率为其中，f1为第一振荡器的振动频率，fn为第二振荡器受迫振动后期稳定状态的振动频率；
S4、通过控制第二振荡器的振动频率，从而达成不同振幅以及不同振动频率的触觉提示信息。
7.如权利要求6所述的一种基于叠加振动的信息提示方法，其特征在于，步骤S1中所述第一振荡器振动传递的运动方程，具体为：
其中，An为简谐振动的振幅；ωn为简谐振动的角频率；为简谐振动的初相位；
令表示每秒中振动的周数，即简谐振动的频率。
进一步地，步骤S2中所述第一振荡器振动传递的运动方程，具体为：
其中，为简谐振动的初相位；/>为第一座椅振荡器的初相位。
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