专利名称：力回馈装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种力回馈装置。
背景技术：
所谓力回馈，是指一种机械表现出的反作用力，其可将游戏传递的数据通过力回馈设备 表现出一定的力量与方向。比如在玩赛车游戏中，由于弯度的作用，用户向左或向右转弯不 会太容易，此时在力回馈方向盘上便会产生一定的阻力，使得用户在向左或者向右转动方向 盘时较为困难。力回馈设备的作用是让玩家感受到游戏中力的真实存在，即由原始的声光效 果演化至具有"触感"的境地。微软、索尼等公司纷纷推出了力回馈设备，如力回馈方向盘 、力回馈手柄等。
最近，任天堂公司推出了一款体感动作游戏Wii Fit，该游戏使用一块四方形的控制板 ，玩家可以通过控制板将指令反应到游戏中，即控制板计算玩家在控制板上的各个方位的力 量并将其计算后传输给游戏，从而可以得知玩家的指令。该控制板可以将玩家的力量通过控 制板计算后传递给游戏，从而模拟游戏的真实性。
所述力回馈设备可以用作模拟游戏的输出，所述任天堂的控制板可以用作模拟游戏的输 入。但是，所述力回馈设备及控制板均只具有单向的力量或数据传递功能。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种具有双向力量和数据传递功能的力回馈装置，所述力回 馈装置既可用作模拟游戏的输出，也可用作模拟游戏的输入。
一种力回馈装置，包括一运动平台、 一弹性装置、 一动力装置、 一感测装置、 一控制卡 及一软件系统，所述软件系统用于处理一模拟环境的数据并将其传输给所述控制卡，所述控 制卡根据该模拟环境的数据控制所述动力装置驱动所述弹性装置控制所述运动平台的运动状 态，所述感测装置通过感测所述弹性装置的形变量感测所述运动平台的运动状态并将所述弹 性装置的形变量传输给所述控制卡，所述控制卡将所述弹性装置的形变量处理之后传输给所 述软件系统进行数据运算，使得所述软件系统相应的改变所述模拟环境的数据。
上述力回馈装置通过所述感测装置及弹性装置感测所述运动平台的状态，并将其传输给 所述控制卡，所述控制卡处理之后将其传输给所述软件系统，所述软件系统根据接收到的信 息进行数据运算之后即产生相应的虚拟环境即游戏环境；同时，所述软件系统对虚拟环境即游戏环境的信息进行运算处理之后将其传输给所述控制卡，所述控制卡相应控制所述动力装 置的工作状态，通过所述弹性装置使得所述运动平台产生相应的运动，从而可以使使用者感 受到相应的力回馈的操作感受。从而可以使得所述力回馈装置既可以用作模拟游戏的输出， 也可用作模拟游戏的输入。
下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述。 图l为本发明力回馈装置较佳实施方式的原理框图。 图2为本发明力回馈装置较佳实施方式的结构框图。
具体实施例方式
请参考图l，本发明力回馈装置的较佳实施方式包括一硬件系统1及一软件系统2，所述 硬件系统1包括一运动平台10、 一弹性装置ll、 一动力装置12、 一感测装置14及一控制卡16 ，所述软件系统2包括一程序界面20、 一软件驱动模块22及一模拟法则模块24，所述程序界 面20及软件驱动模块22用于设定模拟参数，所述模拟法则模块24用于处理从所述硬件系统1 得到的信息以改变虚拟环境相应的数据，所述软件系统2负责建构虚拟环境如游戏环境，并 同时将虚拟环境相应的数据经由所述控制卡16输出对应的电压命令给所述动力装置12以使其 作出对应的力回馈动作。
请继续参考图2，所述弹性装置11包括一弹簧110，所述动力装置12包括一马达120，所 述感测装置14包括一测长感测器140，所述控制卡16包括一控制系统160，所述测长感测器 140的输入端与所述弹簧110相连，输出端与所述控制系统160相连，所述控制系统160还与所 述软件系统2相连。所述测长感测器140用于感测所述弹簧110的形变量，并将所述弹簧110的 形变量输出给所述控制系统160，所述控制系统160用于将所述弹簧110的形变量处理之后传 输给所述软件系统2，还用于接收所述软件系统2的数据并相应控制所述马达120的工作状态
当使用者在所述运动平台10上做出动作时，所述弹簧110会产生相应的形变量，所述弹 簧110的形变量经所述测长感测器140测量后传输给所述控制系统160，所述控制系统160在处 理之后即传输给所述软件系统2，所述软件系统2将所述运动平台10上各个方位的受力经过运 算之后即可判断使用者所发送的指令，并根据该指令通过所述模拟法则模块24产生相应的虚 拟环境即游戏环境。此时，所述力回馈装置用作模拟游戏的输入。
当虚拟环境产生相应的信息时，所述软件系统2将该信息进行处理之后传输给所述控制 系统160，所述控制系统160根据所接收的信息对应地控制所述马达120的工作状态，所述马达120通过所述弹簧110驱动所述运动平台10，使得所述运动平台10产生相应的运动状态。此 时，所述力回馈装置用作模拟游戏的输出。
其中，上述力回馈装置用作模拟游戏的输入与输出主要取决于所述软件系统2。当使用 者在所述运动平台10上做出动作，同时虚拟环境产生信息时，即所述力回馈装置既用作模拟 游戏的输入，又用作模拟游戏的输出时，所述软件系统2根据虚拟环境所产生的信息及所述 测长感测器140所感应的弹簧形变量进行运算，判断使用者所发送的指令，使得所述模拟法 则模块24产生相应的虚拟环境；并同时通过所述马达120驱动所述弹簧110，使得所述运动平 台产生相应的运动状态。例如当使用者使用所述力回馈装置操作一款滑板游戏时，如果所述 测长感测器140感应到所述弹簧110产生一正向形变量(设为S1)，该正向形变量经过所述控 制系统160处理之后传递给所述软件系统2进行运算，所述软件系统2进行运算后得知此时使 用者对所述运动平台10后端施力100牛顿，则可得知使用者此时的动作为以一定的加速度( 设为al)前进；相反，如果所述软件系统2进行运算后得知此时使用者对所述运动平台10前 端施力100牛顿，则可得知使用者此时的动作为以al的加速度减速。
同时，如果此时游戏画面中滑板位于一斜坡的底端，则所述软件系统2会通过所述控制 系统160驱动所述马达120，对所述弹簧110施加100牛顿的反向力量，此时所述弹簧110会产 生反向形变量S1，如果使用者想要使得游戏画面中滑板能继续以加速度al前进，则需要使得 所述弹簧产生正向形变量S1，根据力的矢量原则，此时使用者需要对所述运动平台10的后端 施力200牛顿才能使得所述弹簧110产生正向形变量S1。以上实施例中忽略整个力回馈装置中 的摩擦力等因素。
上述弹簧110及马达120的数量可以增加，以精确地感应所述运动平台10的受力状态，并 根据虚拟环境对应控制所述运动平台10的运动状态。比如，所述运动平台10可以采用具有六 个自由度的史都华平台，所述史都华平台包括有上下两个平台及六根相同的支脚，其中每一 支脚均可独立运动，用于改变平台的位置及方向，从而使得所述史都华平台具有X、 Y、 Z、 Pitch (倾斜)、Roll (旋转)及Yaw (偏航)六个方向的自由度。在每一支脚中均设置一弹 簧、 一马达及一测长感测器，同时将六个马达均与所述控制系统160相连、六个测长感测器 均与所述控制系统160相连即可，其工作原理同上。同时，所述弹簧110还可为一圈状弹簧， 所述运动平台10为一旋转机构，所述圈状弹簧用于控制所述旋转机构的运动状态，其工作原 理同上。
上述力回馈装置通过所述测长感测器140感测所述弹簧110的形变量，并将其传输给所述 控制系统160，所述控制系统160处理之后将其传输给所述软件系统2，所述软件系统2根据接收到的信息产生相应的虚拟环境；同时，所述软件系统2对虚拟环境的信息进行运算处理之 后将其传输给所述控制系统160，所述控制系统160相应地控制所述马达120的工作状态，使 得所述运动平台10产生相应的运动，从而可以使使用者感受到相应的力回馈的操作感受。从 而可以使得所述力回馈装置既可以用作模拟游戏的输出，也可用作模拟游戏的输入。
权利要求
权利要求1一种力回馈装置，包括一运动平台、一弹性装置、一动力装置、一感测装置、一控制卡及一软件系统，所述软件系统用于处理一模拟环境的数据并将其传输给所述控制卡，所述控制卡根据该模拟环境的数据控制所述动力装置驱动所述弹性装置控制所述运动平台的运动状态，所述感测装置通过感测所述弹性装置的形变量感测所述运动平台的运动状态并将所述弹性装置的形变量传输给所述控制卡，所述控制卡将所述弹性装置的形变量处理之后传输给所述软件系统进行数据运算，以使得所述软件系统相应的改变所述模拟环境的数据。
2.如权利要求l所述的力回馈装置，其特征在于所述感测装置包括 一测长感测器，所述测长感测器一端与所述弹性装置相连，另一端与所述控制卡相连，所述 测长感测器用于感测所述弹性装置的形变量，并将其传输给所述控制卡。
3.如权利要求l所述的力回馈装置，其特征在于所述弹性装置为一弹簧。
4.如权利要求l所述的力回馈装置，其特征在于所述运动平台为一 旋转机构，所述弹性装置为一圈状弹簧，所述圈状弹簧用于控制所述旋转机构的运动状态。
全文摘要
一种力回馈装置，包括一运动平台、一弹性装置、一动力装置、一感测装置、一控制卡及一软件系统，所述软件系统用于处理一模拟环境的数据并将其传输给所述控制卡，所述控制卡根据该模拟环境的数据控制所述动力装置驱动所述弹性装置控制所述运动平台的运动状态，所述感测装置通过感测所述弹性装置的形变量感测所述运动平台的运动状态并将所述弹性装置的形变量传输给所述控制卡，所述控制卡将所述弹性装置的形变量处理之后传输给所述软件系统进行数据运算，使得所述软件系统相应的改变所述模拟环境的数据。所述力回馈装置具有双向力量和数据传递的力回馈装置，其既可用作模拟游戏的输出，也可用作模拟游戏的输入。
文档编号A63F13/02GK101518690SQ20081030044
公开日2009年9月2日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者洪荣煌, 赖幼仙, 陈建宇 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司