用于生成和伺服被实时定位的可移动元件的移位力的设备和系统的制作方法_2

文档序号:9492812阅读:来源:国知局
可移动元件的一个或几个机械元件的移位力,其中机械元件优选地是振动器类型。控制信 号的目的地可以在控制信号本身当中被指定。因此,控制信号尤其可以包括可移动元件标 识符、定位模块标识符和/或可移动元件的机械元件的标识符,其中机械元件优选地是振 动器类型。
[0058] 控制引航模块可以被集成到位置检测引航模块中。以简化的形式,这个模块使用 可移动元件的位置和朝向来控制集成到可移动元件中的机械元件(通过控制例如集成到 那些机械元件中的电机的旋转方向和速度),其中机械元件优选地是振动器类型。
[0059] 可移动元件的朝向尤其可以通过使用可移动元件中的多个定位模块来获得。利 用例如PID类型调节器的反馈回路,这些朝向和位置数据使得能够伺服控制位置(路径控 制)。
[0060] 根据特定的实施例,用于可移动元件的激活、定位和控制的电子器件至少部分地 通过感应以供电,被用来捕捉能量的天线也被用来激活和同步可移动元件,即,启用定位表 面与可移动元件之间的通信。实现感应耦合的、通过感应的供给可以使用特定的控制电路 或标准电路,例如,符合RFID标准(RFID代表射频标识)或者符合(由"无线充电联盟"开发 的)QI推荐的电路,诸如由德州仪器(Texas Instruments)公司开发的、带有参考BQ500110 和BQ510lx的电路。
[0061] 仍然参考特定的实施例,用于可移动元件的激活、定位和控制的电子器件至少部 分地通过诸如电池或蓄电池组之类的电源以供电。这种电池组可以至少部分地通过感应来 充电,尤其是通过利用被用来激活和同步可移动元件的天线的感应。如上所述,实现感应耦 合的、通过感应的供给可以使用特定的控制电路或标准电路,例如,符合RFID标准或者符 合QI推荐的电路。
[0062] 在这里观察到,当激活和定位电子器件由电池或蓄电池组供给时,它可以使用仅 无线电接收器。
[0063] 位置检测表面是,例如,用于电磁接收的PCB类型板(PCB代表印制电路板),它可 以是柔性的或刚性的。它可以与屏幕关联,屏幕也可以是柔性的或刚性的、触摸敏感的或不 是触摸敏感的,例如LCD类型屏幕(LCD代表液晶显示器)或0LED(有机发光二极管的缩 写),从而使可移动元件能够在交互式可视表面上移动。检测表面还可以与磁化表面关联, 从而使可移动元件能够在倾斜、垂直或倒置(面朝下)或者遭受撞击的平面上移动,而不改 变位置检测。
[0064] 图1用图示出了能够被用来实现本发明的体系架构100的例子。
[0065] 体系架构100在这里包括板105,例如游戏板,在其上部署可移动元件110,从而通 过移位可移动元件110来使用户能够与和板关联的计算机系统交互,还有可能让这些可移 动元件自主移位。虽然在这里只表示了五个可移动元件,但是有可能使用几十个可移动元 件,或者甚至几百个。板105定义所实施的可移动元件的位置和/或朝向检测区。
[0066] 板105在这里包括親合到屏幕120的检测表面115和磁化表面125 (检测表面115、 屏幕120和磁化表面125在这里是基本平行的)。它还包括硬件模块130 (或中央处理系 统),用于检测可移动元件110的位置并且,如果需要,还检测其朝向,以及实现用户与其交 互的一个或多个应用并控制可移动元件的移位。
[0067] 硬件模块130尤其负责管理可移动元件的位置和/或朝向的检测,即,一个接一个 地识别位置模块,以激活它们,使得它们每个依次发射电磁场,以评估它们的位置并计算控 制可移动元件移位的控制。
[0068] 硬件模块130优选地插入具有板105的其它部件的壳体中。作为替代,它可以是集 成在例如计算机或游戏控制台中的远程模块。它可以通过可再充电的电池组或者经由电源 适配器供电并且在需要时具有一组常规连接135,例如用于电源适配器的电插头,和USB、 以太网、VGA视频(VGA代表视频图形阵列)和/或HDMI (HDMI代表高清晰多媒体输入)端 口,尤其是如果屏幕与检测区关联的话。此外,它还优选地包括无线通信模块,例如WIFI 或蓝牙类型的无线通信模块,使得能够经由通信网络与另一计算机系统交互和/或访问数 据。
[0069] 硬件模块130通常包括计算模块、用于位置感测和检测引航模块以及控制引航模 块,如以下具体描述的。计算模块在这里具有中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、存 储实现本发明必需的程序和变量的存储器部件(RAM,代表随机存取存储器,R0M,代表只读 存储器,和/或闪存类型的存储器)以及以例如芯片集形式的音频处理模块。
[0070] 根据特定的实施例,硬件模块130不集成到板105中,而是与其链接。它是例如PC 类型的便携式计算机或者诸如智能电话或连接到板105的平板电脑的设备。
[0071] 用于位置感测和检测引航的模块优选通过无线电顺序激活每个要确定其位置的 定位模块或者控制这种顺序激活。在激活之后,每个定位模块在这里发射由检测表面感测 的电磁场。然后,检测表面向位置感测和检测模块发送信息,从而启用定位模块的位置,例 如(x,y,z)类型,的计算。如下所述,当多个定位模块与同一个可移动设备关联时,基于那 些定位模块的位置,有可能确定可移动设备的朝向参数,例如以角度的形式。然后,其位置 和/或朝向要被确定的所有可移动元件的位置和/或朝向被发送到计算模块,计算模块使 用它们来管理与所考虑的应用的交互性。
[0072] 板105和关联的电子器件在以下描述中被称为感测表面。
[0073] 图2示出了检测表面和关联的逻辑的例子。
[0074] 检测表面115在这里是由构成导电网格的行和列形式的网构成的。导电网格沿两 个正交的轴包括一组导电回路。每个回路是离散的传感器,从而使得有可能测量被辐射元 件,通常是属于其位置和/或朝向要被计算的可移动元件的螺线管类型的,感应出的电流 或电压的强度,其中螺线管在检测表面上定位。
[0075] 作为说明,在这里假设螺线管放在位置200,即,位于其一端连接到地并且另一端 连接到被用来计算位置的电子部件的回路205和210的交点。当位于位置200的螺线管被 通电时,它在回路205和210中生成感应电流,该电流可以被分析并且与在其它回路中感应 出的电流进行比较。因此,通过螺线管与网格之间的感应耦合并且通过感应电流的测量,有 可能确定螺线管的位置。
[0076] 多路复用器215和220连接到网格的两个轴当中每个轴的每个回路,即,在这里分 别是垂直和水平回路当中每一个。来自多路复用器215和220的输出分别连接到硬件模块 的位置感测和检测引航模块,在这里表示为130-1,的自动增益控制器(CAG) 225和230。来 自自动增益控制器225和230的输出信号分别在解调器235和240中首先被解调。解调产 生与由交流(或AC)成分补足的原始正弦曲线成正比的直流(或DC)信号,该AC成分是由 螺线管发射的固定频率的倍数。
[0077] 根据常用配置,检测模块130的计算模块,在这里表示为130-2,驱动多路复用器 215和220,以便顺序激活回路,即,在回路η之后激活回路n+1。当到达最后一个回路时,处 理器启动新的循环并且控制第一个回路的激活。
[0078] 带通滤波器有利地在每个自动增益控制器225和230中被采用,以消除来自解调 信号的不期望谐波以及电磁本底噪声。这种滤波使得有可能精炼来自多路复用器215和 220的信号的测量,该信号在解调器235和240中被解调,然后分别在模拟/数字转换器 (DAC) 245和250中被数字化。
[0079] 所获得的数字值被发送到计算模块130-2的中央处理单元(CPU) 255,以便被存 储。如所说明的,中央处理单元225控制解调器235和240。
[0080] 在值被存储之后,中央处理单元递增多路复用器的地址,以便执行来自后续回路 的信号的数字化。当到达最后一个回路时,中央处理单元重新初始化对应于所考虑的轴的 第一个回路的值的多路复用器的地址。
[0081] 在循环结束时,中央处理单元在存储器中为每个轴存储了与接近螺线管位置的相 邻回路相同数量的数字值。基于这些值,中央处理单元通过内插来计算螺线管的位置,如下 所述。
[0082] 在这里应当指出的是,回路的接地连接可以通过位于不同回路之间的金属条来提 供,以便保护它们不受电磁干扰。备选方案在于在导电网络下面部署均匀的接地平面。
[0083] 此外,在这里包括控制引航模块的、用于位置感测和检测的引航模块130-1集成 了由计算模块130-2的中央处理单元255控制的发射器260,从而使可移动元件的定位模块 能够被激活。
[0084] 作为说明,中央处理单元255向发射器260发送要激活的定位模块的标识符。这 个标识符被编码,然后以数字或模拟无线电信号的形式被发送。然后,接收到这个信号的每 个定位模块可以将接收到的标识符与其自己的标识符进行比较并且如果标识符完全相同 就激活其自己。作为替代,中央处理单元255向发射器260发送通用激活信号,该信号被编 码,然后以数字或模拟无线电信号的形式被发送。
[0085] 以类似的方式,利用模块控制命令,中央处理单元255向发射器260发送可移动元 件、定位模块和/或优选地是振动器类型的机械元件的至少一个标识符,以生成用于优选 地是振动器类型的一个或多个机械元件的移位力。这个或者这些标识符以及这个控制优选 地被编码,然后以数字或模拟无线电信号的形式被发送。然后,接收到这个信号的每个定位 模块可以基于接收到的一个或多个标识符确定接收到的控制是否与其有关。
[0086] 发射器260链接到天线265,从而允许在这里被可移动元件用作能量源的激活和 控制信号的发送,以激活定位模块并生成优选地是振动器类型的一个或多个机械元件的移 位力。天线265有利地放在检测表面115上,例如在回路205和210周围。根据特定的实施 例,回路205和210还可以被用来形成天线265。为了这些目的,开关被用来确定回路205 和210的发射或接收功能(然后,根据开关的位置,这些回路205和210被链接到多路复用 器215和220或者链接到发射器260)。
[0087] 如下所述,发射器260尤其可以包括RFID类型的阅读器。
[0088] 因此,为了估计一组定位模块的位置,有必要顺序激活每个定位模块并且,对于这 些激活当中每一个,根据这里所描述的实施例,对每组回路执行循环。
[0089] 多个检测表面可以彼此组合,结果得到的检测表面的面积是组合的检测表面的面 积之和。为了这些目的,一个检测表面被看作"主",而其它的被看作从。可移动元件的顺序 激活由主检测表面管理,该主检测表面优选地接收由与每个从检测表面关联的硬件模块计 算的位置并且通过产生包含定位模块的坐标和自由度的表来整合它们。
[0090] 图3用图示出了螺线管与检测表
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