一种智能终端的触觉振动控制系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及触觉反馈技术领域，特别设及一种智能终端的触觉振动控制系统和方 法。
【背景技术】
[0002] 多年W来，通信和媒体技术领域对视觉和听觉两种信息的接收通道进行了充分的 探索和利用，虽然触觉在虚拟现实和游戏特效等领域有应用，如应用在远程或间接操控、利 用游戏手柄的振动模拟射击、爆炸等场景，但直到近几年，才开始进一步挖掘触觉的信息通 道。
[0003] 线性谐振致动器是一种质量块加载在弹黃上的电磁系统，存在固有或自然谐振频 率，而且通常是高品质因子系统，因此当输入的驱动电信号停止后，系统的震荡响应不会立 刻消失而是逐渐减弱，运种残余振动会持续一段时间，甚至会对下一次的振动造成影响，无 法实现期望的振动效果。
【发明内容】
[0004] 鉴于上述问题，本发明提供了一种智能终端的触觉振动控制系统和方法，W有效 地抑制或消除线性谐振致动器的残余振动。
[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案是运样实现的：
[0006] -方面，本发明实施例提供了一种智能终端的触觉振动控制系统，该触觉振动控 制系统包括:命令生成器、滤波器、触觉驱动器和线性谐振致动器；
[0007] 命令生成器根据输入信号生成原始命令信号，并将原始命令信号发送给滤波器；
[0008] 滤波器对接收到的原始命令信号滤波，并将滤波后的命令信号发送给触觉驱动 器;滤波后的命令信号的起始预定数目脉冲的幅值大于设定阔值，且末尾预定个数脉冲的 相位反转；
[0009] 触觉驱动器根据接收到的滤波后的命令信号生成驱动信号，并将生成的驱动信号 发送给线性谐振致动器；
[0010] 线性谐振致动器接收所述驱动信号，并在驱动信号的驱动下振动。
[0011] 另一方面，本发明实施例提供了一种智能终端的触觉振动控制方法，所述方法包 括：
[0012] 根据输入信号生成原始命令信号；
[0013] 对原始命令信号滤波，使滤波后的命令信号的起始预定数目脉冲的幅值大于设定 阔值，且末尾预定个数脉冲的相位反转；
[0014] 根据滤波后的命令信号生成驱动信号，使线性谐振致动器在驱动信号的驱动下振 动。
[0015] 本发明的有益效果为:针对线性谐振致动器在驱动信号停止驱动时还会出现拖尾 的残余现象，本发明采用开环控制方式来控制线性谐振致动器，通过在开环控制中增设滤 波器，利用滤波器对命令生成器生成的原始命令信号进行滤波处理，使得在通过后续生成 的驱动信号驱动线性谐振致动器振动时，快速的启动响应和制动响应，弱化时间维度上间 隔较短的前后振动事件的重叠程度，提高前后振动事件时间维度上的区分度，实现快速启 动和快速制动，从而保证得到期望的振动效果。
[0016] 在优选方案中，本发明还通过设置多个能够对线性谐振致动器的振动状态进行监 测或感应的传感器，将多个传感器输出的表征振动模式相关物理量的传感信号融合为反馈 信号的反馈单元，和能够根据反馈信号和输入信号中的期望信号生成误差信号的比较器来 实时控制线性谐振致动器振动的物理量，通过有效整合的方式来更加鲁棒地估计线性谐振 致动器的状态并施加控制，进一步解决线性谐振致动器振动时出现拖尾的残余现象。并且， 本方案能够通过实时的反馈和调整，达到对致动器的振动状态进行实时调整的技术效果。
【附图说明】
[0017] 图1为实施例一提供的智能终端的触觉振动控制系统框图；
[0018] 图2为实施例一提供的开环触觉振动控制系统工作过程示意图；
[0019] 图3a为实施例一提供的未经滤波处理的命令信号示意图；
[0020] 图3b为实施例一提供的未经滤波处理的线性谐振致动器振子位移图；
[0021] 图4a为实施例一提供的滤波处理后的命令信号示意图；
[0022] 图4b为实施例一提供的滤波处理后的线性谐振致动器振子位移图；
[0023] 图5为实施例二提供的智能终端的触觉振动控制系统框图；
[0024] 图6为实施例二提供的一种闭环触觉振动控制系统工作过程示意图；
[0025] 图7为实施例二提供的另一种闭环触觉振动控制系统工作过程示意图；
[0026] 图8为实施例Ξ提供的智能终端的触觉振动控制方法流程图；
[0027] 图9为实施例Ξ提供的智能终端的闭环触觉振动控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0028] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0029] 触觉作为人体的重要感觉模态，其具有视觉和听觉无可替代的优势：
[0030] 1、相比于视听器官，人体皮肤表面积较大，可W作为信息接收点的可选部位很多， 如指尖、手掌和手臂等部位；
[0031] 2、当人体视听器官不便于使用时，如视听器官被占用时，可W利用皮肤受力或震 动来接收信息；
[0032] 3、触觉通道的信息交流较为隐蔽，具有较高的安全性。
[0033] 针对触觉的上述优势，基于触觉的力反馈、振动反馈的技术逐渐应用到消费电子 和工业控制领域，成为人机交互界面的重要组成部分，广泛见于手持设备、穿戴设备、家用 电器和工控设备中。
[0034] 触觉振动系统的重要功能是传递信息，不同振动模式表示不同信息，因而要求能 够对致动器（a C t U a 10 r)的振动频率和振动幅度进行精准控制。偏屯、旋转质量致动器 化ccentric Rotating Mass motor,ERM)和线性谐振致动器(Xinear Resonant Actuator, LRA)是两种常见的致动器，偏屯、旋转质量致动器的振动频率和振动幅度不能独立控制而且 会有噪声伴随产生；而线性谐振致动器不存在运些问题，而且启动和制动时间比偏屯、旋转 质量致动器短，因此应用更加广泛。
[0035] 线性谐振致动器是一种质量块加载在弹黃上的电磁系统，存在固有或自然谐振频 率，而且通常是高品质因子系统。因而线性谐振致动器在驱动信号停止驱动时还会出现拖 尾的残余现象。
[0036] 本发明针对线性谐振致动器在驱动信号停止驱动时出现拖尾的残余现象进行分 析得到:该拖尾的残余现象完全由驱动信号与线性谐振致动器冲激响应的卷积决定，因而 本实施例通过对驱动信号进行处理，W达到改变其与线性谐振致动器冲激响应卷积后的输 出。
[0037] 实施例一：
[0038] 图1为本实施例提供的智能终端的触觉振动控制系统框图，本发明智能终端可W 为手持设备、可穿戴设备(如智能手表、智能手环）、工控设备。
[0039] 如图1所示，图1中的触觉振动控制系统为开环控制系统，包括:命令生成器11、滤 波器12、触觉驱动器13和线性谐振致动器14。
[0040] 如图1所示，命令生成器11的输出端连接至滤波器12的输入端，滤波器12的输出端 连接至触觉驱动器13的输入端，触觉驱动器13的输出端连接至线性谐振致动器14的输入 玉山 乂而。
[0041] 命令生成器11根据输入信号生成原始命令信号，并将原始命令信号发送给滤波器 12。本实施例中的输入信号可W为包括表征线性谐振致动器振动模式的期望信号和选择指 令，也可W为媒体流数据，媒体流数据可W为音频流数据、视频流数据等媒体流数据。
[0042] 如图1所示，本实施例中的命令生成器11还与振动效果库15连接，振动效果库15中 的振动模式列表记录有线性谐振致动器每种振动模式对应的表征振动效果的物理量序列。
[0043] 当输入信号为包括表征线性谐振致动器振动模式的期望信号和选择指令时，命令 生成器11读取振动效果库15的振动模式列表，并根据输入信号中的选择指令从该振动模式 列表中选择相应的物理量序列，将该物理量序列作为原始命令信号。
[0044] 当输入信号为媒体流数据时，命令生成器11从该媒体流数据中获取媒体流数据衍 生出的表征振动效果的物理信号，将该物理信号作为原始命令信号。
[0045] 滤波器12,对接收到的原始命令信号滤波，并将滤波后的命令信号发送给触觉驱 动器13;滤波后的命令信号的起始预定数目脉冲的幅值大于设定阔值，且末尾预定个数脉 冲的相位反转。本实施例提供的开环控制方案中要求经滤波器处理后的命令信号在初始时 段具有过驱动特点并且在末尾时段具有主动制动特点。
[0046] 需要说明的是，图1中滤波器12优选地作为命令生成器11的