CN1336842A - 阻力产生器 - Google Patents

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Abstract

本发明的一目的是产生一等比于输入操作单元的操作速度的阻力,并降低组件的数目,且玩游戏者可在输入操作单元的触摸方面获得完全直接之感觉。根据本发明的阻力产生器(53)是一种根据游戏信息来产生一阻力的阻力产生器,且该阻力对应于一操作装置之一板机的输入操作,而该操作装置输入信息至游戏机的一主单元。阻力产生器具有一容器(54)与一电磁铁(55),其中容器(54)包含一磁性粉末(56),许多旋转叶片(57),且该旋转叶片(57)是提供于容器(54)以内并基于板机的输入操作来旋转,而电磁铁(55)根据游戏信息在容器(54)以内产生一磁场。

Description

阻力产生器
发明领域
本发明涉及一种阻力产生器，且该阻力产生器根据游戏内容(信息)，例如游戏之种类或状态，在输入操作单元上产生阻力。
发明背景
传统上，一输入操作单元，例如一家庭用游戏机的操作装置的按钮或杠杆，受到弹簧之类的推压以致回复一指定的状态，且当输入操作单元受到操作时，弹簧根据其位移来产生变形且由于其弹性而遭受一反作用力。
在此种构造之下，如果通过由操纵操作按钮等，以指定动作于显示器荧幕之动作标的来进行一游戏，则只可通过观看显示器荧幕上的人物(视讯)及通过收听显示器所产生的声音(音频)来感受所发生之事，且因为实际上动作只是由于使用者之手指之操作而功能性发生，所以不存在通过对操作装置的反馈所提供的经验功能。
反应产生器已获得开发，因而当，由于游戏之类及输入操作单元的操纵，遭遇一指定的动作或场景时，游戏性能由于临场感之强化而获得改善，因为自游戏机主单元反馈至手指及手臂的感觉可在输入单元本身取得。
例如，图1所示的装置将马达1等所产生的扭转力转换成为一线性运动，且同时利用包含一齿轮2，一齿轮3、一小齿轮4，一齿条5等的减速机构6来降低速度及增加功率，因而通过一连杆组7来执行通往一杠杆8的输入操作单元的传输。介于减速机构6及连杆组7之间的是由弹簧9等组成的缓冲构件10。缓冲构件10根据杠杆8之操作位移来产生一反作用力，防止过多的力施加于组成组件上。
图2所示的装置是建造成为经由减速机构16，一由弹簧17等所形成的缓冲构件18及一连杆组19，来传送马达11等所产生的扭转力至杠杆20等所形成的输入操作单元，其中速度降低机构16包含一蜗杆12，一蜗轮13，一小齿轮14，一齿条15等。此装置与图1的装置之不同在于齿条15及小齿轮14防止输入单元的反作用力传送至马达11。
在图1及2所示的装置中，杠杆8，20的反作用力是通过根据游戏信息来驱动马达1，11以修正弹簧9，17的挠曲数量来修正的。
在该二装置上提供减速机构6，16会增加组件的数目，且对于可靠度及成本是不利的。
因为一些机构穿插于马达1，11及该输入操作单元之间，所以存在反撞所导致之拍击，而且因为未立即产生所要的阻力，所以此拍击倾向于减损传送至指尖的直接感觉。
此外，在此种传统装置中，一“反作用力”的产生等比于输入操作单元的操纵数量，亦即等比于输入操作单元的位移。如果输入操作单元偏离其中性状态之位移数量很小，则反作用力很小，而如果位移很大，则反作用力也很大。因此一直无法产生等比于输入操作单元之操作速度的“阻力”。
发明概述
本发明的目的是解决前述问题并提供一阻力产生器。该阻力产生器可产生一等比于输入操作单元的操作速度的“阻力”，可降低组件数目，且允许在传送至指尖的触觉方面具有完全直接的感觉。
本发明的前述及其他目标是通过由一阻力产生器来达成，且该阻力产生器，根据游戏信息，产生一阻力，而该阻力对应于游戏机主单元的输入装置的一输入操作单元的输入操作，其中信息是通过输入装置来输入至主单元。该阻力产生器包含一容器，以容纳一磁性物质；旋转构件，以基于输入操作单元的一输入操作来旋转，和一磁场产生装置，以根据游戏信息在该容器以内产生一磁场。
该旋转构件可配置成为处于一种状态，其中当磁场不存在时其周边一部分沉浸于该磁性物质以内，或者他们可配置成为处于一种状态，其中当磁场不存在时，他们表面侧之一全部皆沉浸于该磁性物质以内。同时，该旋转构件可具有一结构，且该结构具有一容纳单元，以当磁场存在时容纳该磁性物质。最好该旋转构件是以非磁性物质制成的旋转叶片。
一磁性粉末或一磁性流体可做为该磁性物质。
一电磁铁等可做为该磁场产生装置。最好此磁场产生装置是配置成为，当产生磁场时，其可聚集磁性物质于该旋转构件的全部区域。
该容器可具有一结构，且该结构在与该旋转构件分离的一组件中具有一空隙，而当产生磁场时，该空隙聚集一磁性物质。
在此种组态之下，利用磁场产生装置来产生磁场导致磁性物质受到激励且磁性聚集，且因此增加或减少该旋转构件的旋转阻力。
同时，根据游戏信息来产生一阻力的阻力产生器包含一磁性构件与一磁场产生装置，其中该阻力对应于输入装置的输入操作单元的输入操作，该磁性构件基于输入操作单元的输入操作来旋转，而该磁场产生装置根据游戏信息来产生一朝向该磁性构件的磁场。
在此种状态之下，磁性构件的旋转阻力是通过磁场产生装置产生一磁场来增加。
附图简述
图1是展示一传统反作用力产生器的简图；
图2是展示另一传统反作用力产生器的简图；
图3是展示一游戏机以解释本发明第一实例的示意图；
图4是展示图3的游戏机的一操作装置的简图；
图5是展示图4的操作装置的一阻力产生器的透视图；
图6是展示反作用力产生器的关键组件的横截面图；
图7是用以解释本发明的反作用力产生器的操作的横截面图；
图8是游戏机的操作装置与游戏机的主单元的连接状态的方框图；
图9是展示游戏机的操作装置侧的处理程序的流程图；
图10是展示游戏机的主单元侧的处理程序的流程图；
图11是展示本发明的阻力产生器的另一实例的横截面图；
图12是展示图11的阻力产生器的旋转叶片的透视图；
图13是阻力产生器的另一实例的横截面图；
图14是用以解释图13的反作用力产生器的操作的横截面图；
图15是本发明的阻力产生器的另一实例的横截面图；
图16是用以解释图15的反作用力产生器的操作的横截面图；且
图17是展示游戏机的操作装置以解释第二实施例的透视图。
实现本发明的最佳方式
下文将参照图3至10来解释一运用根据本发明的第一实施例之阻力产生器的游戏机。
在图3中，31是游戏机的主单元，其中主单元31连接至显示器32，例如电视接收器，与一游戏机操作装置(输入装置)33(请参看图4)。
一CD-ROM驱动器建于主单元31内，并具有一功能以再生一CD-ROM，而CD-ROM是一视讯记录媒体。一结构位于游戏机主单元31的顶部表面上并配备一容纳及涵盖CD-ROM的盖构件34；一开启及关闭盖构件34的开启及关闭开关35；一提供电力的电源开关36；一设定主单元31的操作成为其最初状态的重置开关37；与一可连接二操作装置的连接单元38。通过连接游戏机操作装置33的连接器39(稍后将会说明)至连接单元38，主单元31及游戏机操作装置33可经由电缆40来电气连接，且主单元31及游戏机操作单元33之间可建立一双向通讯。
如图4所示，游戏机操作装置33允许所要的输入操作可通过使得整个装置沿x方向及y方向倾斜来执行，且其连接至主单元31及显示器32，例如电视接收器。
操作装置33具有一罩41，且罩41是塑造成为近似一棒，以利于紧握及单手操作。此罩在其后侧(近侧)具有输入按钮42…且在其前侧(远侧)具有一板机43以做为输入操作单元。
同时，在罩41以内存在许多开关(未示出)，一电路板(未示出)以控制与一可播放的主单元31的通讯，与一阻力产生器53，其中主单元31容纳一CD-ROM，而CD-ROM是一视讯记录媒体，且稍后将详细说明阻力产生器53。
如图5所示，一板机43是提供成为可在罩41以内自由绕旋转轴44旋转。当其旋转时，板机43可突出或插入罩41之孔(未示出)中。板机43是通过一止块(未受到展示)来防止被拉出至罩41以外。
轴45设在板机43的不旋转端，且杆46的一端可旋转式耦接至轴45。杆46的另一端经由轴47可旋转式耦接至臂48的不旋转端，且臂48的基底端固定于轴49。
分岔弹簧50的基底端部分附接于轴49。弹簧50的一端接合臂48，且其另一端接合罩41的接合组件51。等比于板机43的位移的反作用力是通过弹簧50的弹力来提供。如果位移数量很小，则弹簧50所产生的反作用力很小，而相反地，如果位移很大，则反作用力也很大。
旋钮52耦接至轴49的一端。当操作板机43时，旋钮52旋转，且产生一输入信号。
阻力产生器53耦接至轴49的另一端，且阻力产生器53根据游戏信息来施加一对应于输入操作的阻力于板机43。
阻力产生器53具有一容器54与一电磁铁(磁场产生装置)55。
容器54做成一具有基底的圆柱体。如图6所示，少量磁性粉末(磁性物质)56密封于容器54以内，且利用非磁性物质所制成的旋转叶片(旋转构件)57包含于容器54以内。
旋转叶片57附接于轴49的末端。换句话说，一插入孔58提供于容器54，且轴49的末端穿越此插入孔58以进入至容器54的内部。旋转叶片57附接于轴49的插入末端部分，且他们基于板机43的输入操作来旋转。
被容纳磁性粉末56当磁场不存在时累积于容器54的底部，且旋转叶片57是配置成为，当磁场不存在时，他们的周边部分沉浸于累积于底部的磁性粉末56以内。
电磁铁55根据游戏信息来产生一磁场于容器54以内，所以其被设在容器54的插入孔58的相反侧的末端面，且其具有一铁芯60及一线圈61。铁芯60包含一大直径组件60a与一小直径组件60b，其中大直径组件60a设置成邻接容器54的末端面，而小直径组件60b则部分地接触大直径组件60a。线圈61配置在小直径组件60b上。如图7所示，当电磁铁55产生磁场时，磁性粉末聚集于旋转叶片57的全部区域。
请回到图5，当板机43受到推入时，弹簧50由于弹力而变形。等比于输入操作位移的反作用力施加于板机43，旋钮52及旋转叶片57受到旋转，且自旋钮52输出一输入信号。
同时，取决于游戏信息，一如下文所讨论的驱动器65受到驱动。一对应于游戏信息的电流自驱动器65流向线圈61，并产生一对应于该电流的磁力。
换句话说，通常，如图6所示，电流未流入线圈61磁性粉末56落至容器54的基底，且磁性粉末只接触旋转叶片57的一部分，亦即周边下部分，且没有出现由于磁力所造成的聚集现象(磁性粉末紧密结合及成形)。因此旋转叶片57的旋转阻力很小。
当，基于游戏信息，电流流入线圈61时，如图7所示，磁性粉末56聚集于旋转叶片57的全部区域，且抵抗旋转叶片57的旋转的阻力增加。换句话说，由电磁铁55产生的磁场激励及磁性聚集磁性粉末56，增加了旋转叶片57的旋转阻力。以此方式，对应于游戏信息的阻力施加于板机43。在此种情形之下，板机43获得等比于板机43之输入操作速度的阻力，无论输入操作位移为何，因为其是一通过磁性粉末56的聚集来产生阻力于旋转叶片57的方法。
接着，下文将解释一双向通讯功能。如图8所示，游戏机操作装置33具有一结构，其中该结构具有一串行输入/输出接口SIO以执行与主单元31的串列通讯，一并行输入/输出接口PIO从多个操作按钮输入操作数据，一由CPU，RAM及ROM，电磁铁55与驱动器65所形成的单片微处理器，驱动器提供对应于游戏信息的电流。
同时，主单元31是配置成为具有一串行输入/输出接口SIO，以执行与游戏机操作装置33的串行通讯，且当游戏机操作装置33的连接器39连接至其时，主单元31经由连接器39连接至游戏机操作装置33的串行输入/输出接口面SIO，且因此形成一双向通讯装置，而可进行一双向串行通讯。
用以进行双向串行通讯的信号线及控制线包含一信号线TXD，一信号线RXD，一信号线SCK(串行时钟)与一控制线DTR(数据终端准备就绪)，其中信号线TXD是用于传送数据自主单元31至游戏机操作单元33的数据通讯，信号线RXD是用于传送数据自游戏机操作单元33侧至主单元31侧的数据通讯，信号线SCK是用以自每一数据传输信号线TXD及RXD获得数据的串行同步时钟，而控制线DTR是用以建立及切断游戏机操作装置33的通讯，且装置33是终端侧。
具有用以执行双向串行通讯的信号线及控制线的电缆，除了信号线及控制线以外，包括一直接取自主单元31侧的电源的电力电缆66。电力电缆66连接至游戏机操作装置33侧的驱动器65，且提供电力至电磁铁55。
在用于前述配置的双向串行通讯程序中，为使主单元31可与游戏机操作装置33进行通讯且自操作按钮42取得操作数据——(按钮信息)，首先，主单元31经由控制线DTR确认其受到选择，在确认之后游戏机操作装置33进入预备状态以接收信号线TXD。接着，主单元31传送一显示游戏机操作装置33的识别码至用于数据通讯的信号线TXD。以此方式，游戏机操作装置33接收来自信号线TXD的此识别码。
其后，因为识别码显示游戏机操作装置33，所以与游戏机主单元31的通讯开始。换句话说，控制数据等是经由数据传输信号线TXD自主单元31传送至游戏机操作装置33的，而操作按钮42…所操作的相反操作数据等是经由数据传输信号线RXD自游戏机操作装置33传送至主单元31。以此方式，双向串行通讯发生于主单元31及游戏机操作装置33之间，且当主单元31经由控制线DTR输出一选择取消信号时，此通讯终止。
如果具备一双向串行通讯功能，操作按钮操作数据等可主要自游戏机操作装置33侧传送至主单元31侧，且用以根据游戏信息来提供电流至电磁铁55以产生磁力的阻力数据可经由数据传输信号线TXD传送至游戏机操作装置33侧。对应于游戏信息的此阻力数据是由安装于主单元31的游戏CD-ROM来事先设定，且根据游戏的种类，内容，及状态与进行游戏的使用者的动作标的，通过从主单元31至游戏机操作装置33本身的固定时间动态传输来进行反馈。下文将参照图9及10来进一步解释。
首先，下文将参照图9来说明操作装置33侧的处理程序。在步骤ST1中，一指定游戏的CD-ROM载入主单元31，游戏开始是由游戏机操作装置33的启始开关来设定，进行游戏的状态起源于选择开关的操作，且继续前进至步骤ST2。
在步骤ST2中，一旦游戏开始，一包含游戏机操作装置33的CPU，RAM，及ROM的微处理器恒定查看是否反作用力数据经由串行输入/输出接口自游戏机主单元31侧传出。包含于此阻力数据的是根据游戏信息来驱动电磁铁55的数据。接着，继续前进至步骤ST3。
在步骤ST3中，判读在游戏机操作装置33侧接收的数据信号的阻力数据。如果阻力数据存在，则继续前进至步骤ST4，而如果反作用力数据不存在，则继续前进至步骤ST5。
在步骤ST5中，决定是否操作按钮等已受到操作，如果答案是肯定的，则继续前进至步骤ST6，而如果答案是否定的，则进入一等候状态，且持续进行监视以查看是否一操作受到执行。
在步骤ST6中，操作数据是经由并行输入/输出接口PIO来输出，且继续前进至步骤ST4。
在步骤ST4中，反作用力数据是由微处理器来处理，且继续前进至步骤ST7。同时，来自并行输入/输出接口PIO的操作数据受到处理，且继续前进至步骤ST8。
在步骤ST7中，阻力数据转换成为一模拟信号，且继续前进至步骤ST9。
在步骤ST9中，驱动器65受到模拟信号的驱动，根据游戏信息的电力自驱动器65输出，且继续前进至步骤ST10。
在步骤ST10中，电磁铁55通过驱动器65提供的电流来产生磁力，  因而施加阻力于板机43。换句话说，对应于电磁铁55所产生的游戏信息的阻力叠加于弹簧50所造成的固有阻力。在此种情形之下，增加至板机43的阻力的大小会随着提供至电磁铁55的电流数量而改变。换句话说，阻力可通过改变通过电流的数量来改变。
在步骤ST8中，操作数据转换成为串行数据，且经由串行输入/输出接口SIO送回至游戏机主单元31，且继续前进至步骤ST11。
在步骤ST11中，在预备状态中等候接收来自游戏机主单元31的数据，且继续前进至步骤ST12。
接着，下文将参照图10来说明游戏机主单元31侧的处理程序。首先，在步骤ST12中，进入一状态，且在该状态中游戏是与步骤ST1同时进行，且继续前进至步骤ST13。
在步骤ST13中，接收来自游戏机操作装置33的串行数据，且继续前进至步骤ST14。
在步骤ST14中，取得串行数据，以致可进行动作标的数据与收到的串行数据之间的比较，且继续前进至步骤ST15。
在步骤ST15中，动作标的数据及收到的串行数据受到比较，且辨识命中状态。当动作标的数据与收到的串行数据吻合时，亦即，  当出现命中时，继续前进至步骤ST16及ST17。如果他们不匹配，则继续前进至步骤ST18。
在步骤ST16中，命中的动作标的显示于显示器荧幕。
在步骤ST17中，输出阻力数据，且继续前进至步骤ST19。
在步骤ST19中，阻力数据转换成为串行数据，且经由串行输入/输出接口SIO送回至游戏机操作装置33，以做为指定的回应信号，且继续前进至步骤ST20。
在步骤ST18中，游戏机主单元31的CPU(中央处理单元)基于操作按钮来显示动作标的于显示器荧幕，且继续前进至步骤ST20。
在步骤ST20中，等候来自游戏机操作装置33的数据，且继续前进至步骤ST13。
在前述构造之下，对应于游戏信息(游戏内容)的阻力施加于板机43。此外，在此种情形之下，  因为运用一种通过磁性粉末56的聚集来产生阻力于旋转叶片57的系统，一等比于板机43的输入操作速度的阻力可产生于板机43，而不用考虑板机43的输入操作位移。因此，在传送至指尖的触觉方面可获得完全直接的感觉。除此之外，还降低了组件的数目。
同时，此组态使得游戏机操作装置33接收来自主单元31的前述阻力数据作为一指定回应信号，但是也可使用一种组态，其中阻力数据是通过单向通讯自主单元31传送至游戏机操作装置33。
接着，下文将说明阻力产生器53的另一实例。
在此实例中，如图11所示，容器54是配置成为插入孔58朝上。因此磁性粉末56受到容纳，以致当磁场不存在时，磁性粉末累积于容器54的底部，亦即，位于相反于插入孔58的末端面。旋转叶片57是配置成为处于一状态，其中，当磁场不存在时，他们之一侧的全部，亦即相反于轴49之一侧的全部，沉浸在累积于底部的磁性粉末56以内。
如图12所示，旋转叶片57具有臂57a——该臂自轴49及叶片57b径向延伸——该叶片是形成自该等臂57a的顶端向下延伸——且在该叶片57a的下端他们沿累积于容器54的底部的磁性粉末56刮擦前进。
在此种组态之下，通常没有电流通过线圈61且磁性粉末56累积于容器54之底部，但未出现磁性聚集，所以旋转叶片57的旋转阻力很低。
基于游戏信息，当电流通过线圈61时，磁性粉末56磁性聚集，因而增加旋转叶片57的旋转阻力。
接着，下文将说明阻力产生器53的另一实例。
在图13所示的实施例中，旋转叶片57具有一结构，且该结构具有一容纳组件57a，其中当产生一磁场时磁性粉末56受到聚集。换句话说，通常，如图13所示，线圈16内没有电流通过，磁性粉末56落至容器54的底部，且只有旋转叶片57的一部分，亦即他们的下边缘，接触磁性粉末56。在此种情形之下，磁性粉末56的数量及种类是选择成为通过磁性粉末56施加阻力于旋转叶片57。因此，此时旋转叶片57的旋转阻力很大。
当电流基于游戏信息而通过线圈61时，如图14所示，磁性粉末56是通过磁场来容纳于旋转叶片57的容纳件57a。因此，根据通过线圈61的电流来使旋转叶片57的旋转阻力变小。
同时在此种情形之下，一等比于板机43的输入操作速度的阻力施加于板机43，而不考虑输入操作位移如何。
接着，下文将说明阻力产生器53的另一实例。
在此实例中，如图15所示，容器54是配置成为，在一脱离旋转叶片57的组件中，具有一空隙54a，且当产生一磁场时，磁性粉末56聚集于该空隙。换句话说，通常如图15所示，没有电流通过线圈61，磁性粉末56落至容器54的底部，且只有旋转叶片57的一部分，亦即他们的下边缘，接触磁性粉末56。在此种情形之下，磁性粉末56的数量及种类是选择成为通过磁性粉末56来施加阻力于旋转叶片57。因此，在此时旋转叶片57的旋转阻力很大。
当电流基于游戏信息而通过线圈61时，如图16所示，由于磁场，磁性粉末56聚集于空隙54a，而空隙54a与旋转叶片57隔绝。因此根据通过线圈61的电流来使旋转叶片57的旋转阻力变小。
同时在此种情形之下，一等比于板机43的输入操作速度的阻力施加于板机43，而不考虑输入操作位移如何。
同时，在每一前述实例中，磁性粉末是作为磁性物质的，但是也可使用一种磁性流体。
接着，下文将参照图17来说明本发明的第二实施例。一磁性圆碟(磁性构件)81附接于轴49，且该圆碟是基于板机43的输入操作来转动。同时，电磁铁61是配置成为相反于及位于此磁性圆碟之圆周附近，且根据游戏信息来产生一针对磁碟81的磁场。
在此种组态之下，根据游戏信息，对应于输入操作的阻力可产生于操作装置(输入装置)33的板机(输入操作单元)43上，其中操作装置33输入信息至游戏机主单元31且可等比于板机43的操作速度来增加阻力。
如前所述，根据本发明，可产生一等比于输入操作单元的操作速度之“阻力”及降低组件的数目，且可获致优异的效果，例如在传送至指尖的触觉方面获得完全直接的感觉。

Claims (12)

1.一种用于一游戏机的阻力产生器，以根据游戏信息来产生一对应于一输入装置的输入操作单元的输入操作的阻力，且该输入装置输入信息至该游戏机的一主单元，且该阻力产生器包含：
一容器，用以容纳一磁性物质；
一旋转构件，设于该容器的内侧且基于该输入操作单元的一输入操作来旋转；及
一磁场产生装置，用以根据游戏信息来在该容器以内侧产生一磁场。
2.如权利要求1的阻力产生器，其中该旋转构件是配置成为处于一种状态，且在该种状态中，当磁场不存在于该容器时，该旋转构件的一周边边缘之一部分沉浸于该磁性物质内。
3.如权利要求1的阻力产生器，其中该旋转构件是配置成为处于一种状态，且在该种状态中，当磁场不存在于该容器时，该旋转构件的一侧的全部沉浸于该磁性物质内。
4.如权利要求1的阻力产生器，其中该旋转构件具有一容纳部件，且当产生一磁场时，该容纳部件容纳该磁性物质。
5.如权利要求1的阻力产生器，其中该旋转构件是非磁性物质。
6.如权利要求1的阻力产生器，其中该旋转构件包括许多旋转叶片。
7.如权利要求1的阻力产生器，其中该磁性物质是一磁性粉末。
8.如权利要求1的阻力产生器，其中该磁性物质是一种磁性流体。
9.如权利要求1的阻力产生器，其中该磁场产生装置是一电磁铁。
10.如权利要求1的阻力产生器，其中该磁场产生装置被配置成为，当产生一磁场时，聚集磁性物质于该旋转构件的一全部区域。
11.如权利要求1的阻力产生器，其中该容器，在与该旋转构件隔绝的一组件中，具有一空隙，且当产生一磁场时，磁性物质聚集于该空隙中。
12.一种阻力产生器，用以根据游戏信息来产生一对应于一输入装置的输入操作单元的输入操作的阻力，且该输入装置输入信息至该游戏机的一主单元，且该阻力产生器包括：
一磁性构件，用以基于该输入操作单元的输入操作来旋转；及
一磁场产生装置，用以根据游戏信息来产生一朝着该磁性构件的磁场。
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