CN117519512A - 触觉反馈系统 - Google Patents

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张利金
张玉蕾
胡旺旺
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Abstract

本发明提供了一种触觉反馈系统，应用于终端设备，触觉反馈系统包括：按压部，按压部包括至少一个，按压部设置于通孔内且部分外露于中框；压力传感器，压力传感器固定于按压部的内侧，且压力传感器与按压部一一对应，压力传感器用于采集按压部受按压后生成的压力参数；以及，触觉反馈振动器，触觉反馈振动器用于根据压力传感器采集的压力参数进行相应的振动反馈驱动；触觉反馈振动器、压力传感器和按压部刚性连接形成一体模组，一体模组与中框通过弹性体柔性连接，且弹性体的形变方向与触觉反馈振动器的振动方向一致。与现有技术相比，本发明的触觉反馈系统能节省安装空间，适应场景多，用户体验效果好。

Description

触觉反馈系统
技术领域
本发明涉及触觉反馈技术领域，尤其涉及一种触觉反馈系统。
背景技术
触觉反馈技术目前已广泛应用于手机以及游戏中，并取得了很好的用户体验效果和市场反响。目前基本上所有手机都会在内部加一颗马达来实现振动，作为比如闹钟，来电等提醒。而在手机应用中，还有些机械按键的一些应用，比如音量键以及电源键等。并且按键的效果比较单一，无法配合对特有的场景做相适应的特殊效果，为用户提供更直接并利于肌肉记忆的提示和反馈。
相关技术中，触觉反馈包括按键和与按键连接的锅仔片等来实现。按键的功能主要是通过锅仔片按压来导通电路实现，手感则是通过锅仔片变形过程中的力反馈实现。然而，这样会导致按键手感反馈效果单一，使用寿命低。另外，当采用按键和线性马达来实现虚拟振动反馈时，在每个按键下都会加一个线性马达来做触觉反馈，使得马达占用的空间较大，驱动电路比较复杂，每个按键的效果都需要进行单独调试，按键效果容易受装配影响，反馈体验效果差。
因此，有必要提供一种新的触觉反馈系统来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装配简单，虚拟反馈体验效果好的触觉反馈系统。
为了达到上述目的，本发明提供了
一种触觉反馈系统，应用于终端设备，所述终端设备包括中框，所述中框设有贯穿其上的通孔，所述触觉反馈系统包括：
按压部，所述按压部包括至少一个，所述按压部设置于所述通孔内且部分外露于所述中框；
压力传感器，所述压力传感器固定于所述按压部的内侧，且所述压力传感器与所述按压部一一对应，所述压力传感器用于采集所述按压部受按压后生成的压力参数；以及，
触觉反馈振动器，所述触觉反馈振动器用于根据所述压力传感器采集的压力参数进行相应的振动反馈驱动；所述触觉反馈振动器、所述压力传感器和所述按压部刚性连接形成一体模组，所述一体模组与所述中框通过弹性体柔性连接，且所述弹性体的形变方向与所述触觉反馈振动器的振动方向一致。
优选的，所述按压部包括按键本体和由所述按键本体突出形成的至少一个键帽，所述按键本体设置于所述中框的内侧，所述键帽设置于所述通孔内，每一个所述键帽靠近所述触觉反馈振动器的一侧对应设置一个所述压力传感器；所述按键本体能实现受按压后产生应变及复位。
优选的，所述按压部还包括由所述按键本体靠近所述触觉反馈振动器的一侧凹陷形成的避空槽，所述压力传感器固定于所述避空槽内；
所述触觉反馈系统还包括固定片，所述固定片靠近所述按键本体的一侧固定于所述按键本体，并将所述压力传感器覆盖于所述避空槽内，所述触觉反馈振动器固定于所述固定片远离所述压力传感器的一侧。
优选的，所述固定片为弹片，所述弹片为硅胶、泡棉和塑料中的任意一种材质制成。
优选的，所述弹性体为金属或非金属制成的弹片，或者为由硅胶、橡胶和泡棉中的任意一种材质制成的柔性体。
优选的，所述压力传感器为通过应变来感应按压力的压阻式、压电式及压容式的中的任意一种的传感器。
优选的，所述触觉反馈系统还包括触摸模块，所述触摸模块用于检测手势操作。
优选的，所述触觉反馈振动器的振动方向垂直于按下所述按压部的按压方向，所述弹性体垂直于所述固定片设置，所述弹性体的两端分别固定于所述中框；所述按键本体的周侧固定于所述弹性体的两端之间位置。
优选的，所述触觉反馈振动器的振动方向平行于按下所述按压部的按压方向，所述弹性体平行于所述固定片设置，所述弹性体的两端分别固定于所述中框，所述按键本体的周侧固定于所述弹性体的两端之间位置。
优选的，所述触觉反馈振动器为振动马达或磁吸式致动器。
与现有技术相比，本发明的触觉反馈系统中，通过在终端设备的中框上贯穿设有通孔，将至少一个按压部设置于通孔内且部分外露所述中框；；将压力传感器固定于按压部的内侧，且压力传感器与按压部一一对应，所述压力传感器用于采集所述按压部受到的压力参数；所述触觉反馈振动器用于根据所述压力传感器采集的压力参数进行相应的振动反馈驱动；将触觉反馈振动器、压力传感器和按压部刚性连接形成一体模组，减少模块的体积，可以用于各类需要具有局部性反馈的虚拟按键效果模拟设备，该模块可以装在手机，PAD，遥控器、车机等电子设备上，可以满足各种应用场景的触觉反馈；将一体模组与中框通过弹性体柔性连接，且弹性体的形变方向与触觉反馈振动器的振动方向一致，触觉反馈体验效果良好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明实施例提供的终端设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的终端设备的分解图；
图3为图2中的触觉反馈系统的分解图；
图4为图1的A-A线剖视图；
图5为图4的B局部放大图；
图6为本发明实施例提供的触觉反馈系统Z轴振动的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1至图6所示，本发明实施例提供了一种触觉反馈系统100，应用于终端设备200，所述终端设备200包括底壳21和盖设固定于底壳21的中框22，终端设备200可以是手机，PAD(平板)，遥控器、车机等电子设备。所述中框22设有贯穿其上的通孔221。可选的，中框22与底壳21通过多个螺丝固定连接。
所述触觉反馈系统100包括：按压部1、压力传感器2和触觉反馈振动器3。按压部1用于与人体接触，实现触感压力激励，方便压力传感器2
所述按压部1包括至少一个，所述按压部1设置于所述通孔221内且部分外露于所述中框22。通过将按压部1的部分突出中框22用于感受外部的触感压力，同时通孔221还能对按压部1形成导向限位功能，防止按压部1受力时发生偏移。
所述压力传感器2固定于所述按压部1的内侧，且所述压力传感器2与所述按压部1一一对应，所述压力传感器2用于采集所述按压部1受到按压后生成的压力参数。
所述触觉反馈振动器3、所述触觉反馈振动器3用于根据所述压力传感器2采集的压力参数进行相应的振动反馈驱动；所述压力传感器2和所述按压部1刚性连接形成一体模组，所述一体模组与所述中框22通过弹性体5柔性连接，且所述弹性体5的形变方向与所述触觉反馈振动器3的振动方向一致。将所述触觉反馈振动器3与所述中框22柔性连接，不仅可以实现局部振动，同时由于一体模组和中框22之间的柔性连接，可以在不想要的方向上屏蔽或减少触觉反馈。同时，可以将触觉反馈系统100的频响范围变大，并且在触觉反馈系统100的共振点将振动量放大。而触觉反馈系统100的F0(工作频率)可以控制在300Hz以上，满足不同的振感需求。
其中，触觉反馈振动器3的振动方向可以是可以为X轴、Y轴或者Z轴。其中X轴和Y轴平行与按压部1，Z轴垂直于按压部1，且其振动方向与柔性连接方向一致。
具体地，将所述触觉反馈振动器3、所述压力传感器2和所述按压部1刚性连接形成一体模组，有效减少模块的体积，可以用于各类需要具有局部性反馈的虚拟按键效果模拟设备，该模块可以装在手机，PAD，遥控器、车机等电子设备上，可以满足各种应用场景的触觉反馈。
优选的，当按压部1需要面积比较大时，可以通过串联或并联多个包含压力反馈的触觉反馈模组来建立一个相适应的新系统。
本实施方式，所述按压部1包括按键本体11和由所述按键本体11突出所述中框22延伸形成的至少一个键帽12，所述按键本体11设置于所述中框22的内侧，所述键帽12设置于所述通孔221内，每一个所述键帽12靠近所述触觉反馈振动器3的一侧对应设置一个所述压力传感器2；所述按键本体11能实现受压后产生的应变及复位。通过按压键帽12将压力通过按键本体11传输到压力传感器2上，压力传感器2采集按压的压力参数，将压力参数的信号传输至触觉反馈振动器3上，触觉反馈振动器3根据压力参数输出相应的振动频率，用以提供触觉反馈，用于体验感良好。
其中，一个键帽12时为单键按键，单键按键中，按键本体11设置于通孔内，键帽12远离所述中框22设置。两个键帽12时为双键按键，此时按键本体11设置于中框22的内侧，键帽12设置于通孔221内。当然，本发明不仅仅限于1个或2个，还可以是多个按键等。
优选的，按键本体11通过其本身或通过其他结构实现应变和复位功能。
本实施方式，所述按压部1还包括由所述按键本体11靠近所述触觉反馈振动器3的一侧向其内凹陷形成的避空槽13，所述压力传感器2固定于所述避空槽13内。可以减少压力传感器2的安装空间，降低整体模组的组装空间。
所述触觉反馈系统100还包括固定片4，所述固定片4靠近所述按键本体11的一侧固定于所述按键本体11，并将所述压力传感器2覆盖于所述避空槽13，所述触觉反馈振动器3固定于所述固定片4远离所述压力传感器2的一侧。固定片4用于感应和传递按压部1被施加的按压力。触觉反馈振动器3可以驱动两个或者多个按键，从而来减少模组的体积，并且占用的空间也会较小。
优选的，压力传感器2和触觉反馈振动器3之间的刚性连接可以是直接连接，也可以间接连接。其中，将固定片4来连接压力传感器2和触觉反馈振动器3的方式属于间接刚性连接。
本实施方式，所述固定片4为弹片，所述弹片为硅胶、泡棉和塑料中的任意一种材质制成。任何材质在表面施加力后都会有相应应变并且能复位的材质。
本实施方式，所述弹性体5为金属或非金属制成的弹片，或者为由硅胶、泡棉和塑料中的任意一种材质制成的传感器。通过对弹性体5的材料参数可调，适应于不同马达或者系统。
本实施方式，所述压力传感器2为通过应变来感应按压力的压阻式、压电式及压容式的中的任意一种的传感器。
可选的，压力传感器2可以检测电阻或电压或电容等的变化。例如压阻式，压电式及压容式。其共同特征是足以对20μm以下的微小形变发生反应，并且在系统中可以预先设定1个或1个以上的压力阈值。
本实施方式，所述触觉反馈系统100还包括触摸模块(Touch模块)，用于检测手势操作。并且可以规避一些误操作，比如跌落，挤压等外力引起的压力值的变化而造成的触发。但当没有touch模块时，其所包含的压力传感器2模块也可以用于手势操作检测，例如滑动，多级压力等。
本实施方式，所述触觉反馈振动器3为振动马达或磁吸式致动器。
本实施方式，所述触觉反馈振动器3的振动方向垂直于按下所述按压部1的按压方向，所述弹性体5垂直于所述固定片4设置，所述弹性体5的两端分别固定于所述中框22；所述按键本体11的周侧固定于所述弹性体5的两端之间位置。当触觉反馈振动器3的振动方向与按压部1的按压方向垂直，振动马达振动时对压力传感器2的影响较小。通过信号调试，马达驱动输出不同的电信号来满足不同的应用需求，通过压力传感驱动接收压力传感器2的信号，并通过处理来识别手势。
本实施方式，所述触觉反馈振动器3的振动方向平行于按下所述按压部1的按压方向，所述弹性体5平行于所述固定片4设置，所述弹性体5的两端分别固定于所述中框22，所述按键本体11的周侧固定于所述弹性体5的两端之间位置。触觉反馈振动器3的振动方向与按压部1的按压方向平行，需要对固定片4有一些设计，防止振动马达振动时将应变传递到传感器上。通过信号调试，振动马达驱动输出不同的电信号来满足不同的应用需求，通过压力传感驱动接收压力传感器2的信号，并通过处理来识别手势。
与现有技术相比，本发明的触觉反馈系统中，通过在终端设备的中框上贯穿设有通孔，将至少一个按压部设置于通孔内且部分外露所述中框；；将压力传感器固定于按压部的内侧，且压力传感器与按压部一一对应，所述压力传感器用于采集所述按压部受到的压力参数；所述触觉反馈振动器用于根据所述压力传感器采集的压力参数进行相应的振动反馈驱动；将触觉反馈振动器、压力传感器和按压部刚性连接形成一体模组，减少模块的体积，可以用于各类需要具有局部性反馈的虚拟按键效果模拟设备，该模块可以装在手机，PAD，遥控器、车机等电子设备上，可以满足各种应用场景的触觉反馈；将一体模组与中框通过弹性体柔性连接，且弹性体的形变方向与触觉反馈振动器的振动方向一致，触觉反馈体验效果良好。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种触觉反馈系统，应用于终端设备，所述终端设备包括中框，所述中框设有贯穿其上的通孔，其特征在于，所述触觉反馈系统包括：
按压部，所述按压部包括至少一个，所述按压部设置于所述通孔内且部分外露于所述中框；
压力传感器，所述压力传感器固定于所述按压部的内侧，且所述压力传感器与所述按压部一一对应，所述压力传感器用于采集所述按压部受按压后生成的压力参数；以及，
触觉反馈振动器，所述触觉反馈振动器用于根据所述压力传感器采集的压力参数进行相应的振动反馈驱动；所述触觉反馈振动器、所述压力传感器和所述按压部刚性连接形成一体模组，所述一体模组与所述中框通过弹性体柔性连接，且所述弹性体的形变方向与所述触觉反馈振动器的振动方向一致。
2.根据权利要求1所述的触觉反馈系统，其特征在于，所述按压部包括按键本体和由所述按键本体突出形成的至少一个键帽，所述按键本体设置于所述中框的内侧，所述键帽设置于所述通孔内，每一个所述键帽靠近所述触觉反馈振动器的一侧对应设置一个所述压力传感器；所述按键本体能实现受按压后产生应变及复位。
3.根据权利要求2所述的触觉反馈系统，其特征在于，所述按压部还包括由所述按键本体靠近所述触觉反馈振动器的一侧凹陷形成的避空槽，所述压力传感器固定于所述避空槽内；
所述触觉反馈系统还包括固定片，所述固定片靠近所述按键本体的一侧固定于所述按键本体，并将所述压力传感器覆盖于所述避空槽内，所述触觉反馈振动器固定于所述固定片远离所述压力传感器的一侧。
4.根据权利要求3所述的触觉反馈系统，其特征在于，所述固定片为弹片，所述弹片为硅胶、泡棉和塑料中的任意一种材质制成。
5.根据权利要求1所述的触觉反馈系统，其特征在于，所述弹性体为金属或非金属制成的弹片，或者为由硅胶、橡胶和泡棉中的任意一种材质制成的柔性体。
6.根据权利要求1所述的触觉反馈系统，其特征在于，所述压力传感器为通过应变来感应按压力的压阻式、压电式及压容式的中的任意一种的传感器。
7.根据权利要求1所述的触觉反馈系统，其特征在于，所述触觉反馈系统还包括触摸模块，所述触摸模块用于检测手势操作。
8.根据权利要求3所述的触觉反馈系统，其特征在于，所述触觉反馈振动器的振动方向垂直于按下所述按压部的按压方向，所述弹性体垂直于所述固定片设置，所述弹性体的两端分别固定于所述中框；所述按键本体的周侧固定于所述弹性体的两端之间位置。
9.根据权利要求3所述的触觉反馈系统，其特征在于，所述触觉反馈振动器的振动方向平行于按下所述按压部的按压方向，所述弹性体平行于所述固定片设置，所述弹性体的两端分别固定于所述中框，所述按键本体的周侧固定于所述弹性体的两端之间位置。
10.根据权利要求1所述的触觉反馈系统，其特征在于，所述触觉反馈振动器为振动马达或磁吸式致动器。
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