一种触觉仿真游戏手柄系统及触觉仿真方法与流程

本发明涉及触觉反馈技术领域，具体是指一种触觉仿真游戏手柄系统及触觉仿真方法。

背景技术：

电脑外设(主要是游戏外设)市场目前最大的短板是用户只有视觉和听觉体验，触觉体验还停留在原始的震动和线性力回馈层面；以最常见的角色扮演类动作游戏为例，主角手持武器在场景中的各种动作，比如击中不同的物体，武器反馈到的震动感是完全不同的，而现有技术中无法实现震动感之间的差异，不能得到相信的触觉感知。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种触觉仿真游戏手柄系统，包括游戏手柄主体、设置于游戏手柄主体内的触觉仿真系统以及设置于游戏手柄上的触觉响应装置，所述触觉响应装置的输入端与触觉仿真系统的输出端连接，所述触觉响应装置包括设置于游戏手柄表面的震动块、设置于震动块上的陀螺仪以及用于驱动震动块的偏心电机组；

所述触觉仿真系统包括信号接收模块和与信号接收模块进行数据传输的信号处理模块，所述信号接收模块用于接收触觉仿真信号并将触觉仿真信号传输至信号处理模块，所述信号接收模块包括与硬件进行信号传输的硬件接口单元、通信协议单元及控制协议单元；所述信号处理单元用于接收信号接收单元传输的触觉仿真信号并对触觉仿真信号进行处理，并调动触觉响应装置实现触觉仿真，所述信号处理单元包括控制芯片、与控制芯片连接的运算芯片、样本库存储单元、控制保护电路及驱动器，所述样本库存储单元用于存储震动样本库矩阵，用于定义多种震动波形，用于控制芯片的调取。

本发明还公开了一种触觉仿真游戏手柄系统的触觉仿真方法，包括以下步骤：

s1、首先需要采集或模拟生成多种震动样本，逐渐构成触觉样本矩阵库，将触觉样本矩阵库存储于样本库存储单元中；

s2、信号接收模块中的硬件接口单元、通信协议单元接收到软件或游戏中发出信号编码，并将信号编码传输到信号处理模块；

s3、信号处理模块中的控制芯片、运算芯片通过检索触觉样本矩阵库并计算，最后生成相应的震动指令，并将震动指令发送至触觉响应装置，由偏心电机组合陀螺仪组合动作，形成可感知的震动。

进一步地，所述触觉样本矩阵库的构成包括以下步骤：

s101、设置m行和n列的触觉样本矩阵库，其中m和n是大于1的整数；

s102、设置震动触发件和震动被触发件，设置震动触发件为人体接触并通过它感知震动的物体，震动被触发件则为触发件件接触并引起震动的第二物体；

s103、定义震动触发件为a，定义震动被触发件为b，并记录或模拟出震动触发件a碰撞震动被触发件b的单元矩阵a0000b，并将单元矩阵记录于触觉主动矩阵中；

s104、通过记录或模拟数个震动触发件及震动被触发件，生成数个与其对应的单元矩阵，记录于触觉主动矩阵中。

本发明一种高度触觉仿真的计算机外设，实现各种场景下的真实手感，通过设置触觉样本矩阵库能够存储不同的震动的特征，包含波形、频率、振幅等特征，并通过手柄中的触觉响应装置还原震动，使得人体可以感知，极大提升游戏的仿真度，增加游戏的趣味性。

附图说明

图1是本发明一种触觉仿真游戏手柄系统中游戏手柄主体的结构示意图。

图2是本发明一种触觉仿真游戏手柄系统中触觉仿真系统的结构示意图。

图中：1、震动块，2、陀螺仪，3、偏心电机组。

具体实施方式

结合附图，一种触觉仿真游戏手柄系统，包括游戏手柄主体、设置于游戏手柄主体内的触觉仿真系统以及设置于游戏手柄上的触觉响应装置，所述触觉响应装置的输入端与触觉仿真系统的输出端连接，所述触觉响应装置包括设置于游戏手柄表面的震动块、设置于震动块上的陀螺仪以及用于驱动震动块的偏心电机组；

所述触觉仿真系统包括信号接收模块和与信号接收模块进行数据传输的信号处理模块，所述信号接收模块用于接收触觉仿真信号并将触觉仿真信号传输至信号处理模块，所述信号接收模块包括与硬件进行信号传输的硬件接口单元、通信协议单元及控制协议单元；所述信号处理单元用于接收信号接收单元传输的触觉仿真信号并对触觉仿真信号进行处理，并调动触觉响应装置实现触觉仿真，所述信号处理单元包括控制芯片、与控制芯片连接的运算芯片、样本库存储单元、控制保护电路及驱动器，所述样本库存储单元用于存储震动样本库矩阵，用于定义多种震动波形，用于控制芯片的调取。

本发明还公开了一种触觉仿真游戏手柄系统的触觉仿真方法，包括以下步骤：

s1、首先需要采集或模拟生成多种震动样本，逐渐构成触觉样本矩阵库，将触觉样本矩阵库存储于样本库存储单元中；

s2、信号接收模块中的硬件接口单元、通信协议单元接收到软件或游戏中发出信号编码，并将信号编码传输到信号处理模块；

s3、信号处理模块中的控制芯片、运算芯片通过检索触觉样本矩阵库并计算，最后生成相应的震动指令，并将震动指令发送至触觉响应装置，由偏心电机组合陀螺仪组合动作，形成可感知的震动。

进一步地，所述触觉样本矩阵库的构成包括以下步骤：

s101、设置m行和n列的触觉样本矩阵库，其中m和n是大于1的整数；

s102、设置震动触发件和震动被触发件，设置震动触发件为人体接触并通过它感知震动的物体，震动被触发件则为触发件件接触并引起震动的第二物体；

s103、定义震动触发件为a，定义震动被触发件为b，并记录或模拟出震动触发件a碰撞震动被触发件b的单元矩阵a0000b，并将单元矩阵记录于触觉主动矩阵中；

在触觉样本矩阵库的构建中，震动触发件为人体接触并通过它感知震动的物体，震动被触发件则为触发件件接触并引起震动的第二物体，例如长剑击中树干：其中长剑即为震动触发件a，树干则为震动被触发件b，定义为“100001”，同理，长剑击中石块定义为“100002”，长矛击中树干定义为“300001”，短刀击中石块为“400002”，依次类推，使用者也可以自定义样本库。

s104、通过记录或模拟数个震动触发件及震动被触发件，生成数个与其对应的单元矩阵，记录于触觉主动矩阵中。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种触觉仿真游戏手柄系统及触觉仿真方法，包括游戏手柄主体、设置于游戏手柄主体内的触觉仿真系统以及设置于游戏手柄上的触觉响应装置，所述触觉响应装置的输入端与触觉仿真系统的输出端连接，所述触觉响应装置包括设置于游戏手柄表面的震动块、设置于震动块上的陀螺仪以及用于驱动震动块的偏心电机组，本发明一种高度触觉仿真的计算机外设，实现各种场景下的真实手感，通过设置触觉样本矩阵库能够存储不同的震动的特征，包含波形、频率、振幅等特征，并通过手柄中的触觉响应装置还原震动，使得人体可以感知，极大提升游戏的仿真度，增加游戏的趣味性。

技术研发人员：黄鑫
受保护的技术使用者：黄鑫
技术研发日：2019.03.02
技术公布日：2019.07.05