马达驱动游戏控制器的制作方法

专利名称：马达驱动游戏控制器的制作方法
马达驱动游戏控制器相关申请的交叉引用本申请主张2007年11月15日提交的申请号为60/988，185的美国临时专利申请 的优先权，其内容通过引用并入本申请。
背景技术：
1.发明领域本发明与在游戏中使用的游戏控制器相关，尤其与马达驱动游戏控制器相关。2.相关技术的描沭游戏控制器是一种用于控制视频游戏的输入设备。控制器通常连接至视频游戏控 制台(video game console)或个人电脑。游戏控制器可以是键盘、鼠标、游戏手柄、操纵杆、 游戏棒或任何其它设计用于游戏的可接收输入的设备。游戏控制器用于控制视频游戏机或 计算机游戏中某一单元(entity)的移动或动作。被控元素的类型取决于游戏，但是典型的 被控元素是玩家角色的动作和移动。游戏手柄游戏手柄是最常见的一种游戏控制器；能被双手握控，使用拇指提供输入，可以任 意设置2个至12个按键或者更多按键，并结合数个全方向控制棒。游戏手柄通常主要有由 右手拇指控制的一组动作按键及左手拇指控制的方向控制器。这些控制通常允许玩家在多 至三个维度上对游戏元素的移动进行控制，及还有多个按键执行快捷动作。由于游戏手柄 的使用简单且精准，游戏手柄已从原来的传统控制台发展为计算机的常见输入设备。大多数现代游戏控制器是标准游游戏手柄的演变。标准手柄的一些常见附加件包 括沿手柄边缘放置的侧肩按键、中间位置设置的标识为开始、选择和模式的按钮以及提供 力反馈的内部马达。游戏手柄是几乎所有现代视频游戏机的主要输入工具。游戏手柄也可用于个人计 算机，但很少有计算机游戏支持游戏手柄，多数倾向于更传统的键盘和鼠标。游戏棒游戏棒是一个控制器，主要安装有圆形转轮以及一个或多个开火按键。转轮通常 用于沿着屏幕上的一个轴控制玩家或一个物体的运动。操纵杆操纵杆是计算机的外围设备，包括一个手控杆，该手控杆可围绕两个轴中的任意 一个倾斜并(有时)沿第三个轴旋转。通常，操纵杆上主要安装有一个可握住的球状手柄的传动轴以及一个或多个游戏 动作按键。一般而言，其布局为左侧为操纵杆，右侧为按键。此外，也存在左右两侧布局颠 倒或者操纵杆位于中间而按键分列两侧的情况。

发明内容
与游戏控制器有关的问题是痉挛，即在拇指和手掌处有拉伤、肌肉疲劳、肌肉疼痛 等感觉。这种情况当使用尺寸过小的控制器或手指及手部保持弯曲姿势的时间过长时会更
4频繁地出现。多数控制器的设计在总体上适合手部呈放松状态。多数控制器的叉状设计都 是基于手部的放松姿势设计，这可减少长时间使用后造成的酸痛及痉挛。但是，这种静态设 计并不能足以减少重复性过度劳累损伤(RSI)或腕骨隧道综合症(CTS)的发生。游戏控制器优选地装有一个中心轮毂及一对侧翼(wing)。该对侧翼优选地与中心 轮毂相连，并设置成相对中心轮毂绕至少一条轴线进行转动。在另一个实施例中，游戏控制器包括一对侧翼，其中任何一个侧翼设置为相对另 一侧翼绕至少一条轴线转动。一种操作游戏控制器的方法包括将游戏控制器连接至电脑或游戏机两者中的至 少一个。参数被监测，该参数包括按键按压力、时间和侧翼位置三者中的至少一个。驱动装 置根据参数激活，驱动装置能改变其中至少一个侧翼以及至少一个按键的位置。附图简要说明

图1A-1C是根据本发明一个实施例的游戏控制器的主视图；图2A-2C是根据本发明一个实施例的游戏控制器的俯视图；以及图3是根据本发明一个实施例的游戏控制器的示意图。目前优选实施例的详细说明控制器是与游戏进行互动的最常见方式。根据本发明的一个实施例可知，游戏控 制器是根据人体工程学设计的，因此这种游戏控制器使用舒适，并且使用这种游戏控制器 能避免重复性过度劳累损伤(RSI)或腕骨隧道综合症(CTS)等损伤的发生。这里描述游戏控制器的是一个优选实施例包括一个(1)或更多个的十(10)轴控 制器。在一个实施例中，控制器使用马达驱动改变其与使用者手部的相对位置和角度。在 一个实施例中，外壳接触使用者手掌，并且外表面上的按键接触使用者手指。在一个实施例 中，两个侧翼绕轴旋转。手掌区域可改变其与手指部位的相对高度。这可以改变使用者的手 指和手腕的角度。在一个实施例中，手指区域分离形成若干多个区域，并且/或者该手指区 域延长以无限多可能的方式改变手指的角度。以上对游戏控制器的改变在微处理器、定时 控制器、经编程序的模式的控制下发生，这种改变根据所用时间、按键点击量，依靠于温度、 随机运动而发生，或者与在游戏中不同协调时间中游戏玩耍法变化有关。正是通过这种改 变，控制器的使用可减少罹患RSI和CTS的风险。在一个实施例中，游戏控制器包括一个微处理器。对微处理器被编程，用于分析使 用者在使用游戏控制器过程中的数据输入条目，这些数据输入条目包括按键点击情况和/ 或十轴控制器的运动状态。在按钮点击量或十轴控制器运动状态超过固定值或随机值后， 微处理器使游戏控制器改变其位置。在一个实施例中，游戏控制器可以固定的时间间隔或 随机的时间间隔移动。虽然游戏控制器优选地使用板载微处理器，但在其它实施例中，游戏 控制器是与游戏机控制台或计算机相连的控制器。在另一个实施例中，游戏控制器是由通 过因特网等通讯网络由中央服务器进行控制的。在一个实施例中，板载控制器控制游戏控制器100。控制器位于设备内部或位于与 游戏控制器连接的计算机或游戏控制台中。通讯，通过WIFI连接、蓝牙、RS232、USB、火线、 串口通信、并口通信等方式发生在控制器与游戏控制器之间。控制器优选地具有诸如速度 变化、按键高度变化限制等功能选择(options)；运动由开关、传感器等类似装置控制和监 测。在一个实施例中，游戏控制器100由远程控制或由其它位于板载的设备、或者在计算机或者在服务器上的设备控制。控制软件优选地包括但不限于旨在缓解或防止特定疾病发生的程序，如腕骨隧道 或其他由于重复性运动导致的疼痛。游戏控制器100的平缓移动(gradualmovements)，尤 其是侧翼104、106和控制按键的平缓移动能消除来自相同角度的重复性运动，从而可以改 善血液循环，改变正中神经的位置，并且放松过度劳累的肌肉。软件程序优选地监测特定按键的重复性运动，并相应调整游戏控制器100的组 件。如果使用者经常性地集中于一个按钮或十轴控制器，程序就会相应地优先调整此部分， 更频繁地移动该部位，或者调整为其它不同角度。软件可存储于游戏控制器100本身、或者存储在与该游戏控制器连接的计算机或 游戏控制台、或者存储在网络上的第三方计算机或服务器；或者专用硬件控制器，或者如识 别卡、USB存储卡、固态储存器或其它存储装置等的外部资源。在一个实施例中，软件的个性化通过使用预编程序或存储在电脑、游戏控制台、服 务器上的设置信息、或由使用者输入来操作完成。当使用者登录到电脑或游戏控制台时，配 置的改变能够自动地发生。软件的个性化也可以在生物辨识参数、使用者个人识别卡或身 份证的帮助下自动配置。一旦确定了使用者身份，不论软件存储在何处，软件都能为该特定 使用者调整游戏控制器。除已经提到的改动外，另一个实施例还可为手及腕部提供休息温度的改变，以缓 解常见的手、腕部及手臂疼痛。为此，可通过加热控制器温暖使用者手部。在一个实施例中，游戏控制器100通过存储在游戏机中的设置信息进行工作。使 用者的游戏控制器100设置信息与游戏玩耍一同进行存储。换言之，游戏控制器100的配 置文件(profile)得以保留，以为使用者提供个性化的移动方式。图IA为根据本发明的一个实施例的游戏控制器主视图。如图IA所示，控制器100 包括一个中心部分102以及侧面部分或侧翼104和106。侧面部分104、106为游戏控制器 的手柄。在一个优选实施例中，侧翼104、106根据人手的形状塑型。侧翼104、106，以游戏 控制器领域内已知的方式适合用抓握。此外，如图所示，控制器100包括两个多轴控制器 108。多轴控制器108优选地为十轴控制器。此外，控制器100还包括多个控制按键(见图 2)。虽然此处描述的实施例中中心部位显示为球状，但是其它任何形状也均可。手柄部分104和手柄部分106可从图IA所示的静止位置进行移动。具体地，侧翼 104和106可在加大或减小角度A，即侧翼104与106间角度的方向上移动。在一个优选实 施例中，马达安装在中心部分102内。马达驱动齿轮传动链，齿轮传动链移动104和106。 在另一个实施例中，侧翼由磁力驱动器驱动。而在另一个实施例中，移动可由一个自卷动弹 簧或摩擦驱动装置或同等装置驱动进行。如图所示，在使用游戏控制器100时，侧翼104、106以使用者察觉不到方式移动。 在另一个实施例中，使用者可以感觉到步进式移动。而在另一个实施例中，驱动装置与之脱 档，以使侧翼104和106可作为附加的游戏输入方式被移动。当前游戏决定侧翼的驱动装 置是否脱档，以便侧翼能用作输入方式。使用者可移动侧翼104、106来改变游戏玩耍。图2A-2C是控制器100的俯视图。如图所示，控制器100包括按键，如按键110 ； 和摇杆按键，如摇杆按键120。控制器100在如图2A所示的初始静止状态处开始工作。从 此初始静止状态，侧翼104、106进行调节，使两侧翼之间的角度B如图2B所示减小或者如
6图2C所示增大。需要说明的是，如图IA至IC中所示的具有角度A的移动变化及/或侧翼围绕轴 200旋转及/或如图2A至2C中所示具有角度B的移动以上变化，可以结合进行或各自独自 进行。此外，控制器108的位置相对于侧翼104、106的位置可以改变。而且，按键110和按 键120的平面可以相对于侧翼104、侧翼108发生变化。换言之，按键可提高于或降低于控 制器表面。在另一个实施例中，按键110、120沿游戏控制器110顶面的表面移动。侧翼104、106利用马达、弹簧、齿轮、压电元件、磁力元件或同等装置相对于轮毂 102进行移动。用于移动的动力来自于电池、USB端口、太阳能或同等装置。而在另一个实 施例中，移动可由一个自卷动弹簧或摩擦驱动装置或同等装置驱动进行。换言之，既可采用 马达驱动装置，又可采用非马达驱动装置。侧翼104、侧翼106响应于一些因素改变位置，这些因素的全部、或组合、或独立地 影响其位置的改变。具体地说，这些因素包括但不限于已用时间、游戏玩耍、按键的激活、控 制器的激活、位置等因素。侧翼104、106可连续移动或周期性移动。进而，侧翼及/或按键 可通过一系列预定位置步进或随机移动。在一个实施例中，训练游戏用来练习使用者的手部和手指，以避免罹患RSC或 CTS。在一个实施例中，控制器包括一个运动传感器。运动传感器既能提升游戏的玩耍， 又能提供控制控制器的输入，用于移动侧翼104、106及/或按键110、120。在一个实施例中，控制器100包括一个配置成控制控制器100移动的控制器(图 中未显示)。该控制器可以是微处理器或用于控制游戏控制器100的其它硬件和软件。在另 一个实施例中，控制器的移动由游戏硬件控制。需要说明的是，在一个实施例中，侧翼104、 106的移动为游戏玩耍提供了附加的一种输入方式。虽然图1A-1C及图2A-2C中的各图描述在一条轴线上的运动，但应指出，在一个实 施例中，侧翼104、106也可以沿轴200转动。侧翼104、106可围绕轴200转动。侧翼104、 侧翼106可同时移动，也可各自移动。在一个实施例中，第一侧翼围着至少一条轴线移动， 第二侧翼围着另一轴线移动。因此，侧翼104、106可围绕至少一条轴线转动，并如已描述的 围绕三条轴线转动。图3描述的是控制器100的示意图。在轮毂102中有一个驱动装置302。在一个 实施例中，驱动装置302包括驱动器304，诸如如马达和齿轮传动链306。齿轮传动链306 由一个或多个直齿轮、直切或螺旋锥齿轮、蜗轮、行星齿轮，准双曲面齿轮、螺旋齿轮、人字 形齿轮或同等部件组成。在一个实施例中，使用多种齿轮排列方式提供侧翼104、106相对 于轮毂102在三个轴上的移动。在一个实施例中，驱动装置302包括一个传动装置能使马 达脱档，从而允许使用者对侧翼进行调节。需要说明的是，在一个实施例中，使用者设置侧 翼的位置。此外，驱动装置302被配置成用于改变按键110、120及多轴控制器108的位置。虽然对本发明的描述是通过参照一个优选实施例进行的，但应该认识到在上述 创造性概念的精神与范围内可进行众多改动。因此，本发明不应只局限于已公开的实施例， 还应包括下述权利要求中语言允许的范围。
权利要求
游戏控制器，包括中心轮毂；以及一对侧翼，所述一对侧翼连接至所述中心轮毂并配置成相对于所述中心轮毂围绕至少一条轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的游戏控制器，其中所述侧翼配置成相对于所述中心轮毂围绕 至少两条轴线旋转。
3.根据权利要求1所述的游戏控制器，还包括驱动装置，所述驱动装置连接至所述一 对侧翼。
4.根据权利要求3所述的游戏控制器，其中，所述驱动装置包括马达和齿轮传动链。
5.根据权利要求3所述的游戏控制器，其中，所述驱动装置配置成使所述一对侧翼围 绕至少一条轴线旋转。
6.根据权利要求3所述的游戏控制器，还包括至少一个多轴控制器及至少一个按键， 所述至少一个多轴控制器和所述至少一个按键安装在所述一对侧翼或所述中心轮毂两者 中的至少一个上。
7.根据权利要求6所述的游戏控制器，其中，所述至少一个多轴控制器以及所述至少 一个按键连接至所述驱动装置。
8.根据权利要求7所述的游戏控制器，其中，所述至少一个按钮可由所述驱动装置驱 动，从而自游戏控制器表面提升其高度。
9.根据权利要求3所述的游戏控制器，其中，所述驱动装置在预设条件满足时驱动所 述一对侧翼进行旋转。
10.根据权利要求9所述的游戏控制器，其中所述一对侧翼中的任何一个都可独自移动。
11.根据权利要求3所述的游戏控制器，其中所述一对侧翼可以同步方式运动。
12.根据权利要求9所述的游戏控制器，其中，预设条件的定制至少部分基于预期的移 动状态。
13.根据权利要求3所述的游戏控制器，还包括控制器，所述控制器可监测参数，所述 参数包括按键按压力、时间、及所述一对侧翼的位置三个中的至少一个，所述控制器根据这 些参数激活所述驱动装置。
14.根据权利要求13所述的游戏控制器，其中，所述控制器集成在所述游戏控制器中。
15.根据权利要求13所述的游戏控制器，其中，所述控制器属于与之相连的电脑及游 戏机两者中的至少一个。
16.游戏控制器，包括一对侧翼，所述一对侧翼配置成两者中的任何一个相对另一个在至少一条轴线上旋转；至少一个多轴控制器，安装在所述一对侧翼中至少一个上；以及 至少一个按键，安装在所述一对侧翼中至少一个上。
17.一种操作游戏控制器的方法，所述游戏控制器包括一个中心轮毂以及一对侧翼，所 述操作方法包括将所述游戏控制器连接至计算机和游戏机两者中的至少一个；对参数进行监控，所述参数包括按钮按压力、时间以及所述一对侧翼位置中的至少一个；根据这些参数激活驱动装置，所述驱动装置可改变所述一对侧翼中的至少一个以及至 少一个按键的位置。
18.根据权利要求17所述的操作游戏控制器的方法，其中所述一对侧翼可围绕至少一 条轴线旋转。
全文摘要
一种游戏控制器和操作游戏控制器的方法。一种游戏控制器具有中心轮毂和一对侧翼。该对侧翼与中心轮毂相连，并设置成相对中心轮毂绕至少一条轴线进行转动。一种操作游戏控制器的方法包括将游戏控制器连接至电脑或游戏机两者中的至少一个。参数被监测，该参数包括按键按压力、时间和侧翼位置三者中的至少一个。驱动装置根据参数激活，驱动装置能改变其中至少一个侧翼以及至少一个按键的位置。
文档编号A63F13/06GK101970068SQ200880123782
公开日2011年2月9日 申请日期2008年11月17日 优先权日2007年11月15日
发明者杰克·A·埃兹蒙 申请人:尔格瓦克斯有限责任公司