用于减轻电子设备中的冲击故障的系统和方法
【专利摘要】一种用于电子设备的转动补偿系统，一种用于减轻电子设备的碰撞的方法以及一种包含该系统或方法的耐碰撞的移动设备。在一个实施例中，该系统包括：（1）多个传感器，其可操作以检测电子设备的取向和运动；（2）控制器，其构造为基于运动检测掉落并基于取向和运动确定用于减轻的转动；以及（3）补偿器，其可操作以执行用于减轻的转动，从而减少严重碰撞的可能性。
【专利说明】 用于减轻电子设备中的冲击故障的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年3月27日由Rohrer所提交的申请号为13/851，447的、标题为“用于减轻电子设备中的冲击故障的系统和方法”的美国申请的权益，在先申请与本申请共同转让，并且，其，通过引用的方式，并入本文。
【技术领域】
[0003]本申请总地指向电子设备，且更具体地指向用于减轻电子设备中的冲击故障的系统和方法。
【背景技术】
[0004]由于跌落引起的严重(catastrophic)故障,移动电子设备被频繁地返回至其制造商处。跌落的设备的共同弊端是显示器或触摸屏幕部件破碎。在移动电子工业中，这些玻璃故障是一笔重大开销，一笔大部分消费者都在某个时刻体验过或迟早在某个时刻将要体验的花销。
[0005]消费者经常为了他们的移动设备而求助于保护配件，包括:所谓的“加固”外壳，硬边壳体以及柔软、减震的壳体。保护配件通常有能力防护设备的玻璃避免受到碰撞。
【发明内容】
[0006]—种用于电子设备的转动补偿系统，一种用于减轻电子设备的碰撞的方法以及一种包含该系统或方法的耐碰撞的移动设备。在一个实施例中，该系统包括:(1)多个传感器，其可操作以检测电子设备的取向和运动；(2)控制器，其构造为基于运动检测掉落并基于取向和运动确定用于减轻的转动；以及(3)补偿器，其可操作以执行用于减轻的转动，从而减少严重碰撞的可能性。
[0007]另一方面提供了一种用于减轻电子设备的碰撞的方法。在一个实施例中，该方法包括:(1)检测自由落体的状态；(2)基于测量的电子设备的取向和旋转估计最终取向；
(3)确定减轻的最终取向；以及(4)使块体加速，以实现减轻的最终取向。
[0008]又一方面提供了一种耐碰撞的移动设备。在一个实施例中，该设备包括:(I)外部壳体；(2)多个传感器，其可操作以检测该外部壳体的取向和运动；(3)存储器，其构造为存储该耐碰撞的移动设备的初始高度；(4)控制器，其可操作以能够访问存储器，且构造为:(4a)基于所检测的运动检测掉落；(4b)基于初始高度、所检测的运动和所检测的取向估计外部壳体的预计的最终取向和碰撞表面；以及(4c)基于所述预计的最终取向和碰撞表面确定用于减轻的转动；以及(5)电致动的补偿器，其由控制器控制，且可操作以执行用于减轻的转动，从而减少耐碰撞的移动设备的严重碰撞的可能性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]现在结合附图对下面的描述予以参考，其中:
[0010]图1是其中包含用于减轻冲击故障的系统或方法的电子设备的一个实施例的示意图；
[0011]图2是用于减轻电子设备中的冲击故障的方法的一个实施例的框图。
【具体实施方式】
[0012]本文中意识到由于跌落而造成电子设备严重故障的数量的减少会转化为翻新中的潜在显著的成本节省。在跌落情况中玻璃显示器和触摸屏幕部件的故障非常普遍。本文中意识到无需附加的填充物、硬边的箱体或保护壳体而可以使跌落减轻。本文中意识到电子设备的特定点上的碰撞在统计学上比其它点更严重。例如，拐角的碰撞比完整的边缘的碰撞更有可能导致严重故障。同样地，显示器上的碰撞比相对的后壳体上的碰撞可能更严重。严重故障可能不会完全消除，但是当应用成千上万个或者甚至百万个电子设备时，严重故障的可能性的减少会形成节约。
[0013]很多现代的电子设备采用运动传感器以用于各种目的，包括用户输入和视频输出取向。本文中意识到可以采用这些相同的传感器来检测和减轻自由落体。这些传感器能够产生取向和加速度数据，其足够检测掉落、预测碰撞并影响掉落的剩余持续时间中的动力学。本文中意识到转动补偿可以减轻严重碰撞，该转动补偿经计算可以带来完整边缘的撞击，而非相对的拐角撞击。电子设备的坚固的表面在自由落体中可能更有帮助，且更灵敏的表面可以受到保护。本文中进一步意识到转动补偿可以通过联接到电子设备的电致动的块体实现。块体的精确的致动能够产生必要的加速度(例如操作)，以有效地指令电子设备上的碰撞点。
[0014]可替换的实施例采用了不是基于块体的主动响应。例如，检测到掉落时一个或多个气囊或边缘衬垫可以自动应用，以对着陆提供缓冲。
[0015]已经大体描述了对电子设备由于跌落而造成的冲击的减轻，现将描述本文中引入的用于减轻冲击故障的系统或方法的各种实施例。
[0016]图1是其中包含用于减轻冲击故障的系统或方法的电子设备110的一个实施例的示意图。电子设备110包括屏幕120和具有传感器130的转动补偿系统、控制器140和补偿器150。在特定实施例中，电子设备110可以是移动电话或平板计算设备。在其它实施例中，电子设备110是手持数字媒体设备，诸如MP3播放器。很多现代设备采用屏幕120作为主要的用户界面，其经常采用触摸屏幕功能并增加了玻璃故障的危险程度。
[0017]传感器130联接到控制器140，且构造为检测沿着三个正交轴线的取向和加速度。当电子设备110变为自由落体，重力加速度被引入一段时间。传感器130测量加速度且识别出自由落体。根据该识别，控制器140确定电子设备110的初始取向和旋转，该确定基于传感器130产生的取向和加速度数据。考虑到初始取向和旋转(在一些实施例中，以及假设的自由落体的初始高度)，控制器140预计碰撞时电子设备110将会如何取向，这也被称为是最终取向。在特定实施例中，假设的初始高度是由用户输入可配置的，而在其它的实施例中，初始高度是从先前的自由落体和碰撞而收集的数据中推导出的。
[0018]最终取向可以指示在统计学上比其它点更严重的碰撞点。例如，电子设备110的拐角上的碰撞传达了对屏幕120的更大的冲击，其使屏幕120的玻璃或触摸屏幕部件更有可能破裂。相反地，如果碰撞点是电子设备110的完整边缘，冲击更有可能被抑制并被吸收，且更有可能使屏幕120幸免于该碰撞。在一个实施例中，制造商可以基于对部件的常识和材料特性和装配数据，诸如焊接应力、塑料脆性、附着强度和粘附抗剪强度，塑造用于特殊设备的最佳的撞击取向。
[0019]考虑到预计的最终取向，控制器140确定统计学上的更有利的最终取向，以使碰撞点总体上较少可能导致屏幕120或电子设备110的严重故障。有利的最终取向通过由补偿器150执行的转动补偿可实现。在一些实施例中，控制器140计算加速度和有必要产生期望的转动补偿的时刻。在一些场景中，期望的转动补偿使由自由落体引起的转动加速。在其它的场景中，期望的转动补偿使由自由落体引起的转动减速。通过加快或减慢电子设备110的旋转，最终取向被改变，并提供了统计学上的更可幸免的碰撞。
[0020]在一些实施例中，补偿器150是联接到控制器140并由控制器140控制的电致动的块体。在图1的实施例中，补偿器150包括作为转子的块状的圆盘，其构造为绕电子设备110的一个轴线旋转。块状的圆盘构造允许二维的转动补偿。替换的实施例通过采用电致动的块状的球体或正交取向的第二块状圆盘可以提供三维的转动补偿。
[0021]在其它实施例中，可以使用电池单元代替如刚刚描述的专用块体作为可移动的块。相应地，一个或多个电池可以可移动地安装，以使各种力矩都可以引入这些电池以提供转动补偿。原则上，可以采用具有充足质量的能够移动得足够远或足够快的任何物体。相关领域的技术人员可以理解，质量或加速度越多，响应可以越大。
[0022]在图1的实施例中，控制器140命令补偿器150使块状的圆盘加速，以产生绕旋转轴线的力矩。最终，该力矩经过计算表明作为转动补偿，其在统计学上减轻了自由落体和即将发生的碰撞。
[0023]在特定实施例中，使块体加速(操作)，以使掉落的、旋转的电子设备可以重新取向，并以期望取向稳定。这些实施例可以采用可操作以每时每刻调整块状的圆盘的主动的(或许连续的)反馈控制循环，以使电子设备达到目标取向。因此，应该理解，本文的教导不排除重复地再评估并适应性地改变取向，以使再取向是至少连续的和主动的过程。
[0024]图2是用于减轻电子设备中的冲击故障的方法的一个实施例的流程图。该方法在启动步骤210开始。在步骤220，该电子设备被检测为处于自由落体状态。根据该检测，在步骤230确定电子设备的初始取向和旋转。考虑确定的初始取向和旋转，在步骤240确定碰撞时的取向或最终取向。估计最终取向需要常识或掉落高度的假设。在特定实施例中，该高度可以从在先前掉落期间收集的数据中恢复。可替换地，该高度可以由电子设备的用户或制造商配置。
[0025]在步骤250，在确定期望的最终取向时采用估计的最终取向，该期望的最终取向经计算为比估计的最终取向在统计学上严重程度低。该确定基于期望的最终取向的可实现性(相对于期望的最终取向与估计的最终取向的接近度)、掉落的估计持续时间和电子设备的旋转可以控制到的以及最后加速或减速到的速度。在步骤260确定必要的补偿加速度。在步骤270，补偿加速度然后转化为用于补偿器的命令，该补偿器相应地被驱动。补偿器的加速度经计算以减慢或者加快电子设备的旋转，从而实现期望的最终取向。然后，在步骤280该方法结束。
[0026]本申请相关领域的技术人员应理解的是，可对所描述的实施例进行其他和进一步的增加、删除、替换和修改。
【权利要求】
1.一种用于电子设备的转动补偿系统，包括: 多个传感器，其可操作以检测所述电子设备的取向和运动； 控制器，其构造为基于所述运动检测掉落并基于所述取向和所述运动确定用于减轻的转动；以及 补偿器，其可操作以执行所述用于减轻的转动，从而减少严重碰撞的可能性。
2.如权利要求1所述的转动补偿系统，其中所述多个传感器为多个移动电话加速度计。
3.如权利要求1所述的转动补偿系统，其中所述补偿器包括电池。
4.如权利要求1所述的转动补偿系统，其中所述控制器进一步构造为估计最终姿态并确定所述用于减轻的转动，以实现被减轻的最终取向。
5.如权利要求1所述的转动补偿系统，其中所述用于减轻的转动经计算以相对于所述运动关于所述补偿器引起抵消力矩。
6.如权利要求1所述的转动补偿系统，其中所述运动为转动。
7.如权利要求1所述的滚动补偿系统，其中电子设备为移动电话。
8.一种耐碰撞的移动设备，包括: 外部壳体； 多个传感器，其可操作以检测所述外部壳体的取向和运动； 存储器，其构造为存储所述耐碰撞的移动设备的初始高度； 控制器，其可操作以能够访问所述存储器，且构造为: 基于所检测的运动检测掉落； 基于所述初始高度、所述所检测的运动和所检测的取向估计所述外部壳体的预计的最终取向和碰撞表面；以及 基于所述预计的最终取向和碰撞表面确定用于减轻的转动；以及电致动的补偿器，其由所述控制器控制，且可操作以执行所述用于减轻的转动，从而减少所述耐碰撞的移动设备的严重碰撞的可能性。
9.如权利要求8所述的耐碰撞的移动设备，其中所述多个传感器为多个加速度计。
10.如权利要求8所述的耐碰撞的移动设备，其中所述用于减轻的转动进一步基于所述初始高度。
【文档编号】G05D3/00GK104076822SQ201310687122
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年3月27日
【发明者】丹尼尔·罗雷尔 申请人:辉达公司