DE20080209U1 - Steuerung von haptischen Empfindungen für Schnittstellenvorrichtungen mit Vibrotaktiler Rückkopplung - Google Patents
Steuerung von haptischen Empfindungen für Schnittstellenvorrichtungen mit Vibrotaktiler RückkopplungInfo
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Claims (33)
1. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung,
die mit einem Hauptmikroprozessor gekoppelt ist und eine
Schwingung vorsieht, wobei die haptische
Rückkopplungsvorrichtung umfaßt:
ein Stellglied, das eine drehbare Masse umfaßt; und
eine Steuereinheit, die eine Information empfängt, welche eine Amplitude und eine Frequenz einer Schwingung beschreibt, wobei die Amplitude und die Frequenz voneinander unabhängig sind, wobei die Steuereinheit ein periodisches Steuersignal auf der Basis der Information erzeugt, wobei das Steuersignal das Stellglied in einer Richtung antreibt, um die Masse in der einen Richtung um eine Rotationsachse des Stellgliedes zu drehen, so daß die Rotation der Masse die Schwingung mit der Amplitude und der Frequenz in der haptischen Rückkopplungsvorrichtung veranlaßt, die von einem Benutzer gespürt wird, welcher die haptische Rückkopplungsvorrichtung berührt, wobei die Amplitude der Schwingung auf einem Tastgrad des Steuersignals basiert und wobei die Frequenz der Schwingung auf einer Frequenz des Steuersignals basiert.
ein Stellglied, das eine drehbare Masse umfaßt; und
eine Steuereinheit, die eine Information empfängt, welche eine Amplitude und eine Frequenz einer Schwingung beschreibt, wobei die Amplitude und die Frequenz voneinander unabhängig sind, wobei die Steuereinheit ein periodisches Steuersignal auf der Basis der Information erzeugt, wobei das Steuersignal das Stellglied in einer Richtung antreibt, um die Masse in der einen Richtung um eine Rotationsachse des Stellgliedes zu drehen, so daß die Rotation der Masse die Schwingung mit der Amplitude und der Frequenz in der haptischen Rückkopplungsvorrichtung veranlaßt, die von einem Benutzer gespürt wird, welcher die haptische Rückkopplungsvorrichtung berührt, wobei die Amplitude der Schwingung auf einem Tastgrad des Steuersignals basiert und wobei die Frequenz der Schwingung auf einer Frequenz des Steuersignals basiert.
2. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach Anspruch 1, wobei das Steuersignal entweder
eingeschaltet oder ausgeschaltet ist und wobei das
Steuersignal für eine Einschaltzeit für jede Periode der
Schwingung eingeschaltet wird, wobei die Einschaltzeit des
Steuersignals eingestellt wird, um die Amplitude der
Schwingung einzustellen.
3. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-2, wobei das Steuersignal zu
einem vorbestimmten Zeitpunkt jeder Periode der Schwingung
angelegt wird, um zu ermöglichen, daß die Amplitude und
Frequenz der Schwingung unabhängig voneinander festgelegt
werden.
4. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Steuersignal für
einen Bruchteil jeder Periode der Schwingung eingeschaltet
wird.
5. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Steuersignal an
einem Beginn jeder Periode der Schwingung angelegt wird.
6. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 2-5, wobei die Einschaltzeit des
Steuersignals als Prozentsatz einer Periode der Schwingung
festgelegt wird, wobei der Prozentsatz zu einer gewünschten
Amplitude der Schwingung proportional ist.
7. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 2-5, wobei die Einschaltzeit des
Steuersignals als vorbestimmte Zeitdauer für jede Periode
der Schwingung festgelegt wird.
8. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-7, wobei eine Amplitude des
Steuersignals verändert wird, um die unabhängige Amplitude
und Frequenz vorzusehen.
9. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 2-8, wobei die Einschaltzeit des
Steuersignals auf der Basis einer befohlenen Frequenz der
Schwingung festgelegt wird, wobei, wenn die befohlene
Frequenz unterhalb einer vorbestimmten Schwellenfrequenz
liegt, die Einschaltzeit unter Verwendung eines ersten
Verfahrens festgelegt wird, und wenn die befohlene Frequenz
über der vorbestimmten Schwellenfrequenz liegt, die
Einschaltzeit unter Verwendung eines zweiten Verfahrens
festgelegt wird.
10. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach Anspruch 9, wobei das erste Verfahren die
Einschaltzeit als Prozentsatz einer Periode der Schwingung
festlegt, wobei der Prozentsatz zu einer gewünschten
Amplitude der Schwingung proportional ist, und wobei das
zweite Verfahren die Einschaltzeit als vorbestimmte
Zeitdauer für jede Periode der Schwingung festlegt.
11. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die vibrotaktile
Schnittstellenvorrichtung eine Spielpaddel-Steuereinheit
ist, die von einer Hand eines Benutzers ergriffen wird, und
der Hauptmikroprozessor in einem Hauptrechner vorgesehen
ist, und wobei die Schwingung mit zumindest einem Ereignis
oder einer Wechselwirkung, die innerhalb einer graphischen
Umgebung stattfindet, die vom Hauptrechner implementiert
wird, korreliert ist.
12. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-11, welche ferner das Überwachen
einer Position der Masse um die Rotationsachse umfaßt, um
sicherzustellen, daß sich die Masse dreht, wenn es ihr von
dem Steuersignal befohlen wird.
13. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-12, wobei die an der haptischen
Rückkopplungsvorrichtung empfangene Information ein
Hauptrechnerbefehl ist, der Amplituden- und
Frequenzparameter umfaßt, die eine gewünschte Amplitude und
Frequenz der Schwingung beschreiben, wobei eine Schaltung
in der haptischen Rückkopplungsvorrichtung das Steuersignal
auf den Amplituden- und Frequenzparametern basieren läßt,
um zu bewirken, daß die Amplitude und Frequenz der
Schwingung im wesentlichen gleich der gewünschten Amplitude
und Frequenz sind.
14. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-12, wobei die an der haptischen
Rückkopplungsvorrichtung empfangene Information zu dem
Steuersignal im wesentlichen äquivalent ist, so daß der
Hauptmikroprozessor das Stellglied direkt steuert.
15. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-14, wobei die Information einen
kinästhetischen Effekt beschreibt und wobei das
Steuersignal von der Information des kinästhetischen
Effekts durch Umsetzen eines vibrotaktilen Effekts in den
kinästhetischen Effekt geliefert wird.
16. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-15, wobei ein lokaler
Mikroprozessor in der haptischen Rückkopplungsvorrichtung
den vibrotaktilen Effekt in den kinästhetischen Effekt
umsetzt.
17. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-16, welche ferner das Senden
eines anfänglichen Steuersignals zu dem Stellglied, um die
Rotation der Masse zu starten, bevor die Ausgabe der
Schwingung beginnt, umfaßt, wodurch sichergestellt wird,
daß sich die Masse dreht, wenn die Ausgabe der Schwingung
befohlen wird.
18. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-17, wobei das anfängliche
Steuersignal bei einer maximalen befohlenen Amplitude für
eine Dauer von einer Periode der Schwingung gesandt wird.
19. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-18, wobei das Stellglied eines
von mehreren Stellgliedern ist, die in der haptischen
Rückkopplungsvorrichtung enthalten sind, wobei jedes der
Stellglieder gesteuert wird, um eine Schwingung auszugeben.
20. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-19, wobei das Steuersignal durch
Hüllkurvenparameter modifiziert wird, die von dem
Hauptrechner empfangen werden, wobei die
Hüllkurvenparameter die Amplitude der Schwingung
modifizieren.
21. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach einem der Ansprüche 1-20, wobei die Masse eine
exzentrische Masse ist.
22. Schnittstellenvorrichtung mit haptischer Rückkopplung
nach Anspruch 11, wobei die Spielpaddel-Steuereinheit einen
Steuerhebel mit zwei Freiheitsgraden umfaßt, welcher ein
Eingangssignal zum Hauptrechner liefert, wenn er vom
Benutzer bedient wird.
23. Haptische Rückkopplungsvorrichtung zum Vorsehen von
vibrotaktilen Empfindungen für einen Benutzer, wobei die
haptische Rückkopplungsvorrichtung mit einem
Hauptmikroprozessor gekoppelt ist und folgendes umfaßt:
ein vom Benutzer berührtes Gehäuse;
ein Stellglied, das mit dem Gehäuse gekoppelt ist und eine exzentrische Masse umfaßt, die an einer Drehwelle des Stellgliedes versetzt angeordnet ist, wobei die Masse durch das Stellglied gedreht werden kann; und
eine Schaltung, die mit dem Stellglied gekoppelt ist und dieses steuert und ein Steuersignal empfängt, wobei die Schaltung einen mit dem Stellglied gekoppelten Verstärker umfaßt, wobei der Verstärker das Stellglied gemäß dem Steuersignal steuert, um die Masse um eine Rotationsachse zu drehen und eine Schwingung in dem Gehäuse zu veranlassen, wobei die Schwingung vom Benutzer als vibrotaktile Empfindungen empfunden wird, wobei eine Frequenz und eine Amplitude der Schwingung durch Einstellen des Steuersignals unabhängig voneinander eingestellt werden können, wobei die Amplitude der Schwingung auf einem Tastgrad des Steuersignals basiert und wobei die Frequenz der Schwingung auf einer Frequenz des Steuersignals basiert.
ein vom Benutzer berührtes Gehäuse;
ein Stellglied, das mit dem Gehäuse gekoppelt ist und eine exzentrische Masse umfaßt, die an einer Drehwelle des Stellgliedes versetzt angeordnet ist, wobei die Masse durch das Stellglied gedreht werden kann; und
eine Schaltung, die mit dem Stellglied gekoppelt ist und dieses steuert und ein Steuersignal empfängt, wobei die Schaltung einen mit dem Stellglied gekoppelten Verstärker umfaßt, wobei der Verstärker das Stellglied gemäß dem Steuersignal steuert, um die Masse um eine Rotationsachse zu drehen und eine Schwingung in dem Gehäuse zu veranlassen, wobei die Schwingung vom Benutzer als vibrotaktile Empfindungen empfunden wird, wobei eine Frequenz und eine Amplitude der Schwingung durch Einstellen des Steuersignals unabhängig voneinander eingestellt werden können, wobei die Amplitude der Schwingung auf einem Tastgrad des Steuersignals basiert und wobei die Frequenz der Schwingung auf einer Frequenz des Steuersignals basiert.
24. Haptische Rückkopplungsvorrichtung nach Anspruch 23,
wobei der Verstärker ein unidirektionaler Verstärker ist.
25. Haptische Rückkopplungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 23-24, wobei die Schaltung einen lokalen
Mikroprozessor umfaßt, der eine Information vom
Hauptmikroprozessor empfängt und das Steuersignal ausgibt.
26. Haptische Rückkopplungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 23-25, welche ferner einen Sensor zum Feststellen
einer Position der Masse in einem Drehfreiheitsgrad der
Masse umfaßt.
27. Haptische Rückkopplungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 23-26, wobei die haptische
Rückkopplungsvorrichtung eine Spielpaddel-Steuereinheit
ist, wobei die Spielpaddel-Steuereinheit eine Information
von dem Hauptmikroprozessor empfängt, die auf der Basis von
Ereignissen, die innerhalb einer graphischen Umgebung
stattfinden, die vom Hauptmikroprozessor implementiert und
angezeigt wird, festlegt, wann die vibrotaktilen
Empfindungen ausgegeben werden sollen.
28. Haptische Rückkopplungsvorrichtung nach Anspruch 27,
wobei die Spielpaddel-Steuereinheit einen Steuerhebel mit
zwei Freiheitsgraden umfaßt, welcher ein Eingangssignal zum
Hauptrechner liefert, wenn er vom Benutzer bedient wird.
29. Haptische Rückkopplungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 23-28, wobei die haptische
Rückkopplungsvorrichtung eine Vielzahl von Stellgliedern
umfaßt, wobei die Schaltung bewirkt, daß jedes der Vielzahl
von Stellgliedern eine zu jedem Stellglied gehörende Masse
dreht und eine Schwingung in dem Gehäuse veranlaßt.
30. Haptische Rückkopplungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 23-29, wobei das Stellglied Leistung über einen
Schnittstellenbus empfängt, der die haptische
Rückkopplungsvorrichtung mit dem Hauptmikroprozessor
verbindet.
31. Haptische Rückkopplungsvorrichtung zum Vorsehen von
vibrotaktilen Empfindungen für einen Benutzer, wobei die
haptische Rückkopplungsvorrichtung mit einem
Hauptmikroprozessor gekoppelt ist und folgendes umfaßt:
ein Gehäuse, das vom Benutzer berührt wird;
ein Stellglied, das mit dem Gehäuse gekoppelt ist und eine exzentrische Masse umfaßt, die versetzt an einer Drehwelle des Stellgliedes angeordnet ist, wobei die Masse von dem Stellglied gedreht werden kann; und
eine Schaltung, die das Stellglied in nur einer Richtung antreibt, wobei die Schaltung ein Steuersignal empfängt und veranlaßt, daß das Stellglied die Masse um eine Rotationsachse dreht; und
ein Hinderniselement, das verhindert, daß die Masse eine vollständige Rotation durchführt, wobei das Hinderniselement bewirkt, daß sich die Masse in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung, die von der Schaltung angesteuert wird, bewegt, nachdem die Masse auf das Hindernis auftrifft, wobei eine Schwingung in dem Gehäuse gemäß dem Steuersignal und zumindest teilweise durch die Masse, die auf das Hinderniselement auftrifft, bewirkt wird, wobei das Steuersignal ermöglicht, daß eine Frequenz und Amplitude der Schwingung unabhängig voneinander gesteuert werden.
ein Gehäuse, das vom Benutzer berührt wird;
ein Stellglied, das mit dem Gehäuse gekoppelt ist und eine exzentrische Masse umfaßt, die versetzt an einer Drehwelle des Stellgliedes angeordnet ist, wobei die Masse von dem Stellglied gedreht werden kann; und
eine Schaltung, die das Stellglied in nur einer Richtung antreibt, wobei die Schaltung ein Steuersignal empfängt und veranlaßt, daß das Stellglied die Masse um eine Rotationsachse dreht; und
ein Hinderniselement, das verhindert, daß die Masse eine vollständige Rotation durchführt, wobei das Hinderniselement bewirkt, daß sich die Masse in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung, die von der Schaltung angesteuert wird, bewegt, nachdem die Masse auf das Hindernis auftrifft, wobei eine Schwingung in dem Gehäuse gemäß dem Steuersignal und zumindest teilweise durch die Masse, die auf das Hinderniselement auftrifft, bewirkt wird, wobei das Steuersignal ermöglicht, daß eine Frequenz und Amplitude der Schwingung unabhängig voneinander gesteuert werden.
32. Haptische Rückkopplungsvorrichtung nach Anspruch 31,
wobei das Hinderniselement ein harter Anschlag ist, der in
einer Bewegungsbahn der Masse vorgesehen ist.
33. Haptische Rückkopplungsvorrichtung nach Anspruch 31,
wobei das Hinderniselement ein Federelement mit einer
Nachgiebigkeit ist, um die Energie in der Bewegung der
Masse in der entgegengesetzten Richtung zu steigern.
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