一种自适应调节力反馈的扳机及人机交互设备

文档序号:576963 发布日期:2021-05-25 浏览:38次 >En<

阅读说明:本技术 一种自适应调节力反馈的扳机及人机交互设备 (Trigger capable of adaptively adjusting force feedback and man-machine interaction equipment ) 是由 张兴 于 2021-02-20 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种自适应调节力反馈的扳机及人机交互设备,扳机包括框体、固定于框体上的扳机轴、转动安装在扳机轴上的扳机按键、套设在扳机轴上的扭转弹簧以及设置于框体上的力反馈调节单元;扳机还包括控制单元和位置检测单元,位置检测单元用于确定扳机按键的位置,控制单元用于根据扳机按键的位置控制力反馈调节单元动作、以使力反馈调节单元与扳机按键在相应位置抵接;实现用户端不同力度的反馈。人机交互设备包括壳体和上述扳机。本发明可克服现有技术中存在的扳机作用到用户端的力反馈大小无法调节且不可控、用户体验感差的问题。(The invention discloses a trigger capable of adaptively adjusting force feedback and man-machine interaction equipment, wherein the trigger comprises a frame body, a trigger shaft fixed on the frame body, a trigger button rotatably arranged on the trigger shaft, a torsion spring sleeved on the trigger shaft and a force feedback adjusting unit arranged on the frame body; the trigger further comprises a control unit and a position detection unit, the position detection unit is used for determining the position of the trigger key, and the control unit is used for controlling the force feedback adjusting unit to act according to the position of the trigger key so as to enable the force feedback adjusting unit to be abutted against the trigger key at the corresponding position; and feedback of different force of the user side is realized. The man-machine interaction device comprises a shell and the trigger. The invention can solve the problems that the force feedback of the trigger acting on the user terminal in the prior art cannot be adjusted and is uncontrollable and the user experience is poor.)

一种自适应调节力反馈的扳机及人机交互设备

技术领域

本发明属于游戏控制技术领域,尤其涉及一种自适应调节力反馈的扳机及人机交互设备。

背景技术

随着社会的进步以及网络技术的发展,越来越多的游戏被开发出来并受到人们的青睐,用于人机交互的游戏手柄已成为玩家必不可少的操作设备。普通游戏手柄的主要功能是实现游戏的操作功能,例如控制方向、行进、跳跃、武器发射等。

通常,游戏手柄上的扳机按键仅靠螺旋扭转弹簧提供复位弹力,力反馈大小无法调节且不可控、用户游戏体验感较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应调节力反馈的扳机及人机交互设备,旨在克服上述现有技术中存在的扳机作用到用户端的力反馈大小无法调节且不可控、用户体验感差的问题。

为解决上述现有技术中存在的问题,本发明实施例提供了一种自适应调节力反馈的扳机,包括框体、固定于所述框体上的扳机轴、转动安装在所述扳机轴上的扳机按键、套设在所述扳机轴上的扭转弹簧以及设置于所述框体上的力反馈调节单元;

所述扳机还包括控制单元和位置检测单元,所述位置检测单元用于确定所述扳机按键的位置,所述控制单元用于根据所述扳机按键的位置控制所述力反馈调节单元动作、以使所述力反馈调节单元与所述扳机按键在相应位置抵接。

作为进一步改进,所述位置检测单元包括设置于所述扳机按键上的磁性元件,以及,与所述控制单元电连接且与所述磁性元件配合的霍尔元件。

作为进一步改进,所述力反馈调节单元包括旋转驱动件、施力接触件和电位器;

所述旋转驱动件的动力端与所述施力接触件连接,所述电位器与所述施力接触件连接;所述电位器和所述旋转驱动件均与所述控制单元电连接。

作为进一步改进,所述框体上设置有安装座,所述安装座上设置有防护盖;所述安装座与所述防护盖围成有安装腔,所述旋转驱动件安装在所述安装腔内。

作为进一步改进,所述框体上间隔设置有两个固定耳,所述扳机轴贯穿两个所述固定耳且与两个所述固定耳固定连接。

作为进一步改进,所述框体上设有第一抵接板,所述扭转弹簧的第二扭臂与所述第一抵接板抵接;所述框体上设有用于对按压后回弹的所述扳机按键进行限位的限位板,所述限位板用于与所述扳机按键接触的部位设有缓冲件。

作为进一步改进,所述扳机按键包括按键本体,所述按键本体的内部间隔设置有两个铰接耳;所述扳机轴穿出所述固定耳与相应所述铰接耳转动连接。

作为进一步改进,所述按键本体的内部设有第二抵接板和用于与所述施力接触件接触的接触块;所述扭转弹簧的第一扭臂与所述第二抵接板抵接,所述接触块用于与所述施力接触件接触的一端端面为圆弧面;

所述第二抵接板与所述铰接耳之间、所述接触块与所述第二抵接板之间以及所述接触块与所述按键本体的内壁之间均设置有连接筋板。

作为进一步改进,所述按键本体的边部设有安装臂,所述磁性元件安装在所述安装臂上;所述按键本体的边部设有配合限位臂,所述配合限位臂用于与所述缓冲件配合。

作为进一步改进,所述扭转弹簧包括以扭转方向彼此相反的方式连接且中心线重合的第一弹簧体和第二弹簧体;所述第一弹簧体和所述第二弹簧体均包括所述第一扭臂和所述第二扭臂;所述第一弹簧体的所述第一扭臂与所述第二弹簧体的所述第一扭臂通过U形连杆连接,所述U形连杆与所述扳机按键抵接;

所述第一弹簧体的所述第二扭臂和所述第二弹簧体的所述第二扭臂均与所述框体抵接。

本发明实施例还提供了一种人机交互设备,包括壳体;还包括所述的自适应调节力反馈的扳机;所述框体安装在所述壳体内,所述控制单元与所述人机交互设备的主控单元共用;或者,所述控制单元与所述人机交互设备的主控单元电连接。

由于采用了上述技术方案,本发明取得的有益效果如下:

本发明中的自适应调节力反馈的扳机包括框体、固定于框体上的扳机轴、转动安装在扳机轴上的扳机按键、套设在扳机轴上的扭转弹簧以及设置于框体上的力反馈调节单元;扳机还包括控制单元和位置检测单元,位置检测单元用于确定扳机按键的位置,控制单元用于根据位置检测单元反馈的扳机按键的位置控制力反馈调节单元动作、以使力反馈调节单元与扳机按键在相应位置抵接;以实现用户端不同力度的反馈。

初始状态时,按压扳机按键,力反馈调节单元不会与按压的扳机按键接触,用户感受到的只是扭转弹簧的扭力值;力反馈状态时,按压扳机按键的同时控制单元基于位置检测单元反馈的位置信号并根据内部预设的游戏/使用场景控制力反馈调节单元动作,在某一位置力反馈调节单元与按压的扳机按键抵接,力反馈调节单元因扳机按键而无法进行动作,这样就会在用户端产生一个反馈力,同时对按键功能进行激活;控制单元根据内部预设的不同游戏/使用场景和扳机按键的位置控制力反馈调节单元进行不同动作(主要体现在转速调节),进而实现用户端不同力度的反馈,从而达到手感与游戏/使用场景密切结合的效果,提升了用户体验;且结构简单、紧凑、占用空间小,可被广泛应用在人机交互设备上。

附图说明

图1是本发明中自适应调节力反馈的扳机的结构示意图;

图2是图1的结构分解图;

图3是图2的扳机按键的结构示意图;

图4是图1的原理框图;

图5是本发明中自适应调节力反馈的扳机的初始状态图;

图6是在图5的基础上按压扳机按键的状态图;

图7是在图5的基础上自适应调节力反馈的状态图;

图中:1-框体,11-安装座,12-防护盖,13-固定耳,14-第一抵接板,15-限位板,16-缓冲件,2-扳机轴,3-扳机按键,31-按键本体,32-铰接耳,33-第二抵接板,34-接触块,35-连接筋板,36-安装臂,361-磁铁安装座,37-配合限位臂,371-配合部,4-扭转弹簧,41-第一弹簧体,42-第二弹簧体,43-第一扭臂,44-第二扭臂,441-第一连接臂,442-第二连接臂,45-U形连杆,5-力反馈调节单元,51-电机,52-施力接触件,521-本体,522-连接轴部,523-接触部,53-电位器,6-控制单元,7-磁铁。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

实施例一:

由图1至图4共同所示,本实施例公开的自适应调节力反馈的扳机包括框体1、固定于框体1上的扳机轴2、转动安装在扳机轴2上的扳机按键3、套设在扳机轴2上的扭转弹簧4以及设置于框体1上的力反馈调节单元5;扭转弹簧4的第一扭臂43与扳机按键3抵接,第二扭臂44与框体1抵接。扳机还包括控制单元6和位置检测单元,位置检测单元用于确定扳机按键3的位置,控制单元6用于根据位置检测单元反馈的扳机按键3的位置控制力反馈调节单元5动作、以使力反馈调节单元5与扳机按键3在相应位置抵接;以实现用户端不同力度的反馈。

其中,控制单元6设置在框体1上;位置检测单元包括设置于扳机按键3上并可以产生磁场的磁性元件(优选磁铁7),以及,与控制单元6电连接且与磁性元件配合的霍尔元件(图中未示出,霍尔元件可集成在控制单元6上)。霍尔元件与磁铁7相配合(霍尔效应)可确定扳机按键3的位置(霍尔元件为控制单元6提供控制力反馈调节单元5动作的激发信号);控制单元6基于霍尔元件反馈的位置信号控制力反馈调节单元5动作,动作的力反馈调节单元5可与按压的扳机按键3在不同位置抵接,以实现用户端不同力度的反馈。

比如,按压扳机按键3,扳机按键3绕扳机轴2转动10度(预设角度)时,控制单元6基于霍尔元件反馈的到位信号控制力反馈调节单元51以预设速度朝向扳机按键3运动,动作的力反馈调节单元5与按压的扳机按键3在某一位置抵接,力反馈调节单元5无法继续动作,这样便在在用户端产生一个反馈力;通过调节预设角度和预设速度,可实现用户端不同力度的反馈。

本实施例中,力反馈调节单元5包括旋转驱动件(优选电机51)、施力接触件52和电位器53(主要用于使电机51复位,确保初始状态时,力反馈调节单元5不与扳机按键3接触)。其中,电机51的动力端与施力接触件52的本体521连接(焊接),电位器53与施力接触件52的连接轴部522连接;电位器53和电机51均与控制单元6电连接。施力接触件52的本体521上设有接触部523。在电机51的驱动下,施力接触件52随其同步转动,在某一位置,接触部523与按压的扳机按键3抵接,施力接触件52无法继续转动(此时,电机51的转子被卡死或低速运转而进入堵转状态),这样便在用户端产生一个反馈力。本实施例中,电位器53直接焊装在控制单元6上。

本实施例中,框体1上设置有安装座11,安装座11上设置有防护盖12;安装座11与防护盖12围成有安装腔,电机51安装在安装腔内。框体1上还间隔设置有两个固定耳13,扳机轴2贯穿两个固定耳13且与两个固定耳13固定连接。框体1上设有第一抵接板14(位于扳机轴2的里侧),第二扭臂44与第一抵接板14抵接;框体1上设有用于对按压后回弹的扳机按键3进行限位的限位板15,限位板15用于与扳机按键3接触的部位设有缓冲件16(由泡棉制成,防止回弹时因硬性碰撞出现部件损伤现象和产生噪音)。

本实施例中,扳机按键3包括按键本体31,按键本体31的内部间隔设置有两个铰接耳32;扳机轴2穿出固定耳13与相应铰接耳32上安装的轴承转动连接。且,按键本体31的内部设有第二抵接板33和用于与施力接触件52接触的接触块34(为了减轻重量,可做成壳体结构);第一扭臂43与第二抵接板33抵接(限位板15可确保扳机按键3未按压时,第一扭臂43也与第二抵接板33抵接,处于预压状态),接触块34用于与施力接触件52接触的一端端面为圆弧面,便于与转动不同角度后的施力接触件52抵接。

其中,第二抵接板33与铰接耳32之间、接触块34与第二抵接板33之间以及接触块34与按键本体31的内壁之间均设置有连接筋板35。按键本体31的边部设有安装臂36,安装臂36的外侧设有磁铁安装座361,磁铁7安装在磁铁安装座361上,与霍尔元件配合使用,利用霍尔效应确定扳机按键3的位置。按键本体31的边部设有配合限位臂37,配合限位臂37的配合部371用于与缓冲件16配合实现回弹位置的精确控制。

本实施例中,扭转弹簧4包括以扭转方向彼此相反的方式连接且中心线重合的第一弹簧体41和第二弹簧体42;第一弹簧体41和第二弹簧体42均包括第一扭臂43和第二扭臂44;第一弹簧体41的第一扭臂43与第二弹簧体42的第一扭臂43通过U形连杆45连接,U形连杆45与扳机按键3的第二抵接板33抵接;第一弹簧体41的第二扭臂44和第二弹簧体42的第二扭臂44均与框体1的第一抵接板14抵接。其中,第二扭臂44包括第一连接臂441和第二连接臂442,第一连接臂441与第二连接臂442垂直且过渡连接。第二连接臂442与框体1的第一抵接板14抵接。上述扭转弹簧4为一体式结构且由一根线材卷绕而成。

由图5至图7共同所示,初始状态(预设角度范围内)时,按压扳机按键3,力反馈调节单元5中的施力接触件52不会与按压的扳机按键3接触,用户感受到的只是扭转弹簧4的扭力值;力反馈状态时,按压扳机按键3达到预设角度后,控制单元6基于霍尔元件反馈的到位信号并根据内部预设的游戏/使用场景控制力反馈调节单元5中的电机51以预设转速朝向扳机按键3方向动作,在某一位置力反馈调节单元5中的施力接触件52与按压的扳机按键3抵接,施力接触件52因扳机按键3的抵接而无法继续动作(此时电机51处于堵转状态),这样就会在用户端产生一个反馈力,同时对按键功能进行激活;此时电机51的位置由电位器53读取,以便于后续进行电机复位操作。控制单元6根据内部预设的不同游戏/使用场景和扳机按键3的位置信号控制力反馈调节单元5进行不同动作(主要体现在转速调节),进而实现用户端不同力度的反馈,从而达到手感与游戏/使用场景密切结合的效果;用户除了视觉的享受,还可通过不同力度的反馈体验游戏的力学冲击,大大提升了用户体验;且结构简单、紧凑、占用空间小,可被广泛应用在人机交互设备上。

实施例二:

本实施例公开了一种人机交互设备,包括壳体和实施例一中公开的自适应调节力反馈的扳机;框体1安装在壳体内,控制单元6与人机交互设备的主控单元共用;或者,控制单元6与人机交互设备的主控单元电连接。应用实施例一中扳机的人机交互设备,大大提高了人机交互的体验感。人机交互设备不局限于VR手柄和游戏手柄,任何需要安装扳机按键的设备均适用。

综上所述,本发明克服了上述现有技术中扳机作用到用户端的力反馈大小无法调节且不可控、用户体验感差的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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