电子设备及其跌落控制方法与流程

本发明属于电子设备领域，尤其涉及一种电子设备及其跌落控制方法。

背景技术：

现在的直板智能手机通常采用玻璃屏幕，用户在使用手机的过程中总是会出现一些手机意外跌落的情况，玻璃屏幕着地后容易碎裂，当下流行的全面屏手机由于屏占比的增大更增加了手机跌落碎屏的风险。生活中使用手机的时候遇到手滑、手抖或运动过程中手机没有固定好，这都会增大手机跌落的几率。手机跌落后屏幕易产生裂纹，甚至出现碎屏现象，功能上由于跌落的撞击有可能导致音效变差出现噪音，电子元器件被撞击脱离主板还可导致手机不能正常开机，严重的还会导致主板劈裂，零部件脱落。多次的跌落撞击是导致手机报废的重要原因之一。

目前，采用质地比较温和柔软的tpu(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)和硅胶材质的手机壳给手机增加防护是一种常见的措施，柔软的手机壳可以增加手机跌落缓冲的时间、吸收跌落的冲击能量，但手机壳的使用增加了整机厚度、降低了用户使用手机时的触摸手感，并且一定程度上遮盖了手机外表面的靓丽色彩，影响手机美观。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了针对电子设备在无保护套的状况下，可能因意外跌落而出现故障的缺陷，提供一种电子设备及其跌落控制方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种电子设备，所述电子设备包括：姿态控制模块和重心调控组件，所述重心调控组件包括具有重量的金属活动块、限定所述金属活动块移动路径的轨道以及驱动所述金属活动块在所述轨道内移动的磁力装置；

所述姿态控制模块用于判断所述电子设备是否处于跌落状态，若所述电子设备处于跌落状态，则向所述磁力装置发送姿态控制信号；

所述磁力装置用于在接收到所述姿态控制信号后产生磁力，所述金属活动块在所述磁力的作用下沿着所述轨道移动，所述移动致使所述电子设备的重心改变，所述电子设备的实际姿态向平衡姿态变化。

可选地，所述电子设备还包括加速度传感器；

所述加速度传感器用于检测所述电子设备的加速度并将所述加速度发送至所述姿态控制模块；

所述姿态控制模块还用于判断所述加速度是否小于加速度阈值，若所述加速度不小于所述加速度阈值，则所述电子设备处于跌落状态，产生所述姿态控制信号并将所述姿态控制信号发送至所述磁力装置，若所述加速度小于所述加速度阈值，则所述电子设备未处于跌落状态。

可选地，所述电子设备还包括姿态检测模块和落地预估模块；

所述姿态检测模块用于检测所述电子设备的实际姿态；

所述落地预估模块用于计算所述电子设备的预计落地时间；

所述姿态控制模块还用于比较所述实际姿态与所述平衡姿态，计算在所述预计落地时间内使所述实际姿态变化为所述平衡姿态所需的磁力参数，所述磁力参数包括磁力的大小和方向，所述姿态控制信号包括所述磁力参数；

所述磁力装置还用于按照所述磁力参数产生所述磁力，所述磁力用于控制所述金属活动块的移动方向和速度。

可选地，所述轨道布设于所述电子设备的边缘。

可选地，所述磁力装置的数量为至少两个，所述金属活动块的数量为至少一个，每个所述金属活动块感应相对设置的两个所述磁力装置所产生的磁力。

一种电子设备的跌落控制方法，所述电子设备包括重心调控组件，所述重心调控组件包括具有重量的金属活动块、限定所述金属活动块移动路径的轨道以及驱动所述金属活动块在所述轨道内移动的磁力装置；

所述跌落控制方法包括：

判断所述电子设备是否处于跌落状态；

若所述电子设备处于跌落状态，则控制所述磁力装置产生磁力，所述金属活动块在所述磁力的作用下沿着所述轨道移动，所述移动致使所述电子设备的重心改变，所述电子设备的实际姿态向平衡姿态变化。

可选地，所述跌落控制方法通过以下步骤判断所述电子设备是否处于跌落状态：

利用加速度传感器检测所述电子设备的加速度；

判断所述加速度是否小于加速度阈值；

若所述加速度不小于所述加速度阈值，则所述电子设备处于跌落状态；

若所述加速度小于所述加速度阈值，则所述电子设备未处于跌落状态。

可选地，所述跌落控制方法还包括在判断出所述电子设备处于跌落状态之后：

检测所述电子设备的实际姿态；

计算所述电子设备的预计落地时间；

比较所述实际姿态与所述平衡姿态，计算在所述预计落地时间内使所述实际姿态变化为所述平衡姿态所需的磁力参数，所述磁力参数包括磁力的大小和方向；

控制所述磁力装置向所述金属活动块施加磁力的步骤包括：

按照所述磁力参数控制所述磁力装置产生所述磁力，所述磁力用于控制所述金属活动块的移动方向和速度。

可选地，所述轨道布设于所述电子设备的边缘。

可选地，所述磁力装置的数量为至少两个，所述金属活动块的数量为至少一个，每个所述金属活动块感应相对设置的两个所述磁力装置所产生的磁力。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本发明针对电子设备在无保护套的状况下，可能出现一些意外跌落的情况导致设备出现故障情况，通过识别电子设备所处的状态，判断电子设备是否跌落，进一步在跌落时实现整机姿态的自动调整，从而使电子设备具有较好的平衡系统，使抗冲击的地方先着地，在跌落情况下能够实现自我保护，提高电子设备的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例1的电子设备的示意图。

图2为本发明实施例2的电子设备的示意图。

图3a-3d为本发明实施例2的电子设备内设置轨道的示意图。

图4为本发明实施例2的一种优选的重心调控组件的示意图。

图5为本发明实施例2的一种电子设备跌落过程中姿态调整对比图。

图6为本发明实施例3的一种电子设备的跌落控制方法的流程图。

图7为本发明实施例4的一种电子设备的跌落控制方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

图1示出了本实施例的一种电子设备。所述电子设备包括：姿态控制模块11和重心调控组件12。

所述重心调控组件12包括具有重量的金属活动块121、限定所述金属活动块121移动路径的轨道122以及驱动所述金属活动块121在所述轨道122内移动的磁力装置123。

所述姿态控制模块11用于判断所述电子设备是否处于跌落状态，若所述电子设备处于跌落状态，则向所述磁力装置123发送姿态控制信号。

所述磁力装置123用于在接收到所述姿态控制信号后产生磁力，所述金属活动块121在所述磁力的作用下沿着所述轨道122移动，所述移动致使所述电子设备的重心改变，所述电子设备的实际姿态向平衡姿态变化。

本实施例对所述金属活动块121的具体重量不做限定，技术人员可以根据需求自由设定，只要所述金属活动块121的移动能够对电子设备的重心产生影响即可。本实施例对所述金属活动块121所采用的具体材质也不做限定，技术人员可以根据需求自由设定，但是考虑到所述金属活动块121及所述轨道122均会占用所述电子设备的内部空间，所以为了缩小所述金属活动块121和所述轨道122的体积、避免影响电子设备的整体尺寸，所述金属活动块121优选密度较大的材质。

本实施例采用磁力控制金属活动块121的移动。由于磁力的产生与消逝较快，所以采用磁力有助于实现所述金属活动块121的快速移动，进而使得所述电子设备快速到达所述平衡姿态。而且磁力装置123与金属活动块121之间不需要物理接触，使得整个重心调控组件12的结构上得到简化，另外，在所述磁力装置123未接收到所述姿态控制信号而不产生磁力的情况下，所述金属活动块121可以在轨道122内自由移动或固定于一处。

本实施例中，所述平衡姿态是指所述电子设备落地时抗冲击最强、对所述电子设备损伤最小的姿态。所述平衡姿态可以通过跌落测试或其他手段确定，其具体姿态可能是以所述电子设备的最坚硬的部位触地的姿态，也可能是所述电子设备水平放置、受力面积最大的姿态。

本实施例的电子设备可以自动判断电子设备是否跌落，进一步在跌落时利用磁力改变所述金属活动块121的位置，以此改变所述电子设备的重心，进而将所述电子设备的实际姿态调整至所述平衡姿态，使得所述电子设备很好地抵抗落地时受到的冲击，将损伤降到最小，实现跌落状态下的自我保护，提高电子设备的使用寿命。所述电子设备可以为任何能够实施上述功能的电子设备，尤其适合手机、平板电脑等掌上设备。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上的进一步改进。本实施例的电子设备具体通过检测所述电子设备的加速度来确定所述电子设备是否跌落。为此，如图2所示，所述电子设备还可以包括加速度传感器13。所述加速度传感器13用于检测所述电子设备的加速度并将所述加速度发送至所述姿态控制模块11。

所述姿态控制模块11还用于判断所述加速度是否小于加速度阈值，若所述加速度不小于所述加速度阈值，则所述电子设备处于跌落状态，产生所述姿态控制信号并将所述姿态控制信号发送至所述磁力装置123，若所述加速度小于所述加速度阈值，则所述电子设备未处于跌落状态。其中，所述加速度阈值可以设定为等于重力加速度，或稍小于所述重力加速度的其它值。

本实施例中，为了实现对金属活动块121位置分布的更精准控制，所述电子设备还包括姿态检测模块14和落地预估模块15。

所述姿态检测模块14用于检测所述电子设备的实际姿态。所述姿态检测模块14主要包括利用惯性信标的敏感器，如陀螺仪、角加速度计和重力加速度感应器，所述电子设备的实际姿态可通过各检测值利用相应的信息处理算法计算而得。

所述落地预估模块15用于计算所述电子设备的预计落地时间。其中，所述预计落地时间可以利用所述电子设备距离地面的高度与重力加速度计算而得，所述高度可以利用所述电子设备内置的距离传感器获得；当然本实施例并不局限于此，也可采用其他手段计算所述电子设备的预计落地时间。

所述姿态控制模块11还用于比较所述实际姿态与所述平衡姿态，计算在所述预计落地时间内使所述实际姿态变化为所述平衡姿态所需的磁力参数，所述磁力参数包括磁力的大小和方向。具体地，所述姿态控制模块11可以将所述实际姿态和所述平衡姿态共置于同一参考坐标系中，计算所述实际姿态和所述平衡姿态若干指定对应点之间的坐标差，计算所述实际姿态要弥补所述坐标差所要做出的重心改变量，根据金属活动块121的重量计算所述金属活动块121实现所述重心改变量所需移动的方向和距离，根据移动的方向确定磁力的方向，根据移动的距离以及预计落地时间计算金属活动块121移动的速度，所述速度应大于或等于(距离/预计落地时间)，进而计算达到所述速度所需的磁力大小。

所述磁力参数被包括在所述姿态控制信号中传输至所述磁力装置123。所述磁力装置123通常由高磁导率的棒状磁芯和外部均匀密绕的线圈组成，线圈通以额定电流，则会产生所需的工作磁力，产生的磁力具有很好的方向性(沿磁芯的长轴方向)。所述磁力装置123还用于按照所述磁力参数产生所述磁力，所述磁力的大小和方向则由线圈中通过的电流大小和方向调整。所述磁力用于控制所述金属活动块121的移动方向和速度，以使得所述电子设备可以在所述预计落地时间内调整至所述平衡姿势。

利用所述姿态检测模块14、所述落地预估模块15，配合所述姿态控制模块11，可以控制所述电子设备的姿态变化进度，使得所述电子设备在落地前即可完成向所述平衡姿态的姿态转变，使得所述电子设备以最安全的姿态着地，分散所述电子设备落地时的冲击力，避免跌落冲击造成的设备内部结构损坏，从而起到降低设备跌落失效的作用。

另外，本实施例还给出了所述重心调控组件12的几种具体结构：

如图3a-3d所示，为了使所述重心调控组件12的设置不影响所述电子设备原有的内部结构以及达到更明显的重心调控效果，所述轨道122可以布设于所述电子设备的边缘，当然也不排除所述重心调控组件12设置于所述电子设备的其它位置的可能，如电子设备的背部。所述轨道122可以具体如图3a所示的包裹电子设备的整个边缘，也可以具体如图3b所示的包裹电子设备的部分边缘。所述轨道122可以具体如图3c所示是一条全部连通的轨道，也可以是如图3d所示是若干段隔断的轨道。轨道122的设定位置及长短影响了所述金属活动块121的活动区间，也会影响所述电子设备的重心调整范围。

所述金属活动块121的数量至少为一个，可以在每段轨道122中分别设置至少一个所述金属活动块121或者只在部分轨道122中设置至少一个所述金属活动块121。所述磁力装置123的数量可以与所述金属活动块121的数量有关，每个金属活动块121至少可以感应到一个磁力装置123产生的磁力。当然为了实现更精准、更大范围的移动控制，所述磁力装置123的数量可以为至少两个，每个所述金属活动块121可以感应相对设置的两个所述磁力装置123所产生的磁力。

所述磁力装置123可以设置于所述轨道122内或设置于所述轨道122的附近。考虑到所述金属活动块121移动时的摩擦力及移动的灵活性，所述金属活动块121优选球形。当然本实施例并不局限于此，在轨道122和金属活动块121的表面十分光滑、摩擦力小、磁力足够大或出于其他因素考虑，所述金属活动块121还可以为球形以外的任意形状。

参考上述说明，以金属活动块121为球形为例，图4给出了一种优选的重心调控组件12的示意图。在包裹电子设备整个边缘的轨道内，电子设备的三个端脚处设置4个磁力装置1321、1322、1323和1324。在磁力装置1231和磁力装置1322之间的轨道1221内设置金属活动球1211，金属活动球1211可在磁力装置1231和磁力装置1322之间的轨道1221内灵活运动。在磁力装置1323和磁力装置1324之间的轨道1222内设置金属活动球1212，金属活动球1212可在磁力装置1233和磁力装置1324之间的轨道1222内灵活运动。

以图中金属活动球1211运动为例，当需要金属活动球1211朝向设备顶部16运动时，有三种方式可实现：

方式一：磁力装置1321对金属活动球1211施加的作用力为排斥力，且磁力装置1322不工作，则金属活动球1211以速度v1向顶部运动；

方式二：磁力装置1321对金属活动球1211施加的作用力为排斥力，磁力装置1322对金属活动球1211施加的作用力为吸引力，金属活动球1211以速度v2朝向顶部运动，此时速度v2＞速度v1；

方式三：磁力装置1321对金属活动球1211施加的作用力为排斥力，磁力装置1322对金属活动球1211施加的作用力为排斥力且小于磁力装置1321施加的作用力时，金属活动球1211以速度v3朝向顶部运动，此时速度v3＜速度v1。

同理类推，磁力装置1323和磁力装置1324控制着金属活动球1212的分布位置，通过所述姿态控制模块11发出的指令信号来定制化的控制金属活动球1211和1212的分布从而控制电子设备的重心，最后达到控制电子设备跌落过程中姿态的目的，使电子设备以平衡姿态落地，将跌落对设备的损伤降到最小。

图5给出一种电子设备跌落过程中姿态调整对比图。假设电子设备在1米高度处自由落下，经计算着地用时0.45秒，在这段时间内电子设备中内置的姿态控制模块11识别到电子设备处于自由落体状态中，触发调整电子设备的姿态。p0为电子设备刚落下时的初始姿态，p3为电子设备调整到平衡姿态，p1、p2为p0变化到p3之间的过渡姿态。假设电子设备以刚落下时的初始姿态p0着地，则着地时由于受力面积小产生的局部压强大易使壳体局部变形或者屏幕出现裂纹，这时通过内部的磁力装置1231对金属活动球1211施加排斥力，磁力装置1232对金属活动球1211施加吸引力，使得金属活动球1211向电子设备顶部运动，迫使电子设备顶部向下倾斜底部向上抬起，逐渐过渡到姿势p1、p2，最后调整至平衡姿态p3着地，此状态下着地可减小电子设备局部收到的冲击，降低电子设备跌落失效的风险。

本实施例的电子设备能够准确地识别自身是否处于跌落状态，还能够根据跌落的时间自动调整向平衡姿态变化的进度，另外，重心调控组件12的多种结构使得实现控制金属活动块121的位置分布的手段多样化，有助于所述姿态控制模块11对金属活动块121的移动方向和速度实现更精准的控制。

实施例3

图6示出了本实施例的一种电子设备的跌落控制方法。所述电子设备包括重心调控组件，所述重心调控组件包括具有重量的金属活动块、限定所述金属活动块移动路径的轨道以及驱动所述金属活动块在所述轨道内移动的磁力装置。

所述跌落控制方法包括：

步骤21：判断所述电子设备是否处于跌落状态，若所述电子设备处于跌落状态，则执行步骤22。

步骤22：控制所述磁力装置产生磁力。所述金属活动块在所述磁力的作用下沿着所述轨道移动，所述移动致使所述电子设备的重心改变，所述电子设备的实际姿态向平衡姿态变化。

若所述电子设备未处于跌落状态，所述磁力装置未被触发，可以重复返回步骤21，实现是否跌落的实时检测。

本实施例对所述金属活动块的具体重量不做限定，技术人员可以根据需求自由设定，只要所述金属活动块的移动能够对电子设备的重心产生影响即可。本实施例对所述金属活动块所采用的具体材质也不做限定，技术人员可以根据需求自由设定，但是考虑到所述金属活动块及所述轨道均会占用所述电子设备的内部空间，所以为了缩小所述金属活动块和所述轨道的体积、避免影响电子设备的整体尺寸，所述金属活动块优选密度较大的材质。

本实施例采用磁力控制金属活动块的移动。由于磁力的产生与消逝较快，所以采用磁力有助于实现所述金属活动块的快速移动，进而使得所述电子设备快速到达所述平衡姿态。而且磁力装置与金属活动块之间不需要物理接触，使得整个重心调控组件的结构上得到简化，另外，在所述电子设备未跌落时，所述磁力装置不产生磁力，所述金属活动块可以在轨道内自由移动或固定于一处。

本实施例中，所述平衡姿态是指所述电子设备落地时抗冲击最强、对所述电子设备损伤最小的姿态。所述平衡姿态可以通过跌落测试或其他手段确定，其具体姿态可能是以所述电子设备的最坚硬的部位触地的姿态，也可能是所述电子设备水平放置、受力面积最大的姿态。

本实施例的跌落控制方法可以自动判断电子设备是否跌落，进一步在跌落时利用磁力改变所述金属活动块的位置，以此改变所述电子设备的重心，进而将所述电子设备的实际姿态调整至所述平衡姿态，使得所述电子设备很好地抵抗落地时受到的冲击，将损伤降到最小，实现跌落状态下的自我保护，提高电子设备的使用寿命。所述电子设备可以为任何能够实施上述步骤的电子设备，尤其适合手机、平板电脑等掌上设备。

实施例4

本实施例是在实施例3的基础上的进一步改进。如图7所示，本实施例的跌落控制方法通过以下步骤判断所述电子设备是否处于跌落状态：

步骤211：利用加速度传感器检测所述电子设备的加速度。

步骤212：判断所述加速度是否小于加速度阈值；

若所述加速度不小于所述加速度阈值，则所述电子设备处于跌落状态；

若所述加速度小于所述加速度阈值，则所述电子设备未处于跌落状态。

其中，所述加速度阈值可以设定为等于重力加速度，或稍小于所述重力加速度的其它值。在所述电子设备未处于跌落状态时，所述磁力装置未被触发，可以重复返回步骤211，实现是否跌落的实时检测。

本实施例中，为了实现对金属活动块位置分布的更精准控制，所述跌落控制方法还包括在判断出所述电子设备处于跌落状态之后执行以下步骤：

步骤221’：检测所述电子设备的实际姿态。此步骤可利用惯性信标的敏感器，如陀螺仪、角加速度计和重力加速度感应器实现，所述电子设备的实际姿态可通过各检测值利用相应的信息处理算法计算而得。

步骤222’：计算所述电子设备的预计落地时间。其中，所述预计落地时间可以利用所述电子设备距离地面的高度与重力加速度计算而得，所述高度可以利用所述电子设备内置的距离传感器获得；当然本实施例并不局限于此，也可采用其他手段计算所述电子设备的预计落地时间。

步骤223’：比较所述实际姿态与所述平衡姿态，计算在所述预计落地时间内使所述实际姿态变化为所述平衡姿态所需的磁力参数，所述磁力参数包括磁力的大小和方向。具体地，可以将所述实际姿态和所述平衡姿态共置于同一参考坐标系中，计算所述实际姿态和所述平衡姿态若干指定对应点之间的坐标差，计算所述实际姿态要弥补所述坐标差所要做出的重心改变量，根据金属活动块的重量计算所述金属活动块实现所述重心改变量所需移动的方向和距离，根据移动的方向确定磁力的方向，根据移动的距离以及预计落地时间计算金属活动块移动的速度，所述速度应大于或等于(距离/预计落地时间)，进而计算达到所述速度所需的磁力大小。

相应的，步骤22具体包括：

步骤221：按照所述磁力参数控制所述磁力装置产生所述磁力。所述磁力装置通常由高磁导率的棒状磁芯和外部均匀密绕的线圈组成，线圈通以额定电流，则会产生所需的工作磁力，产生的磁力具有很好的方向性(沿磁芯的长轴方向)。所述磁力装置还用于按照所述磁力参数产生所述磁力，所述磁力的大小和方向则由线圈中通过的电流大小和方向调整。所述磁力用于控制所述金属活动块的移动方向和速度，以使得所述电子设备可以在所述预计落地时间内调整至所述平衡姿势。

上述步骤可以控制所述电子设备的姿态变化进度，使得所述电子设备在落地前即可完成向所述平衡姿态的姿态转变，使得所述电子设备以最安全的姿态着地，分散所述电子设备落地时的冲击力，避免跌落冲击造成的设备内部结构损坏，从而起到降低设备跌落失效的作用。

另外，为了使所述重心调控组件的设置不影响所述电子设备原有的内部结构以及达到更明显的重心调控效果，所述轨道可以布设于所述电子设备的边缘，当然也不排除所述重心调控组件设置于所述电子设备的其它位置的可能，如电子设备的背部。所述重心调控组件的具体结构可以参考实施例2中的图3a-3d，本实施例不再赘述。

所述金属活动块的数量至少为一个，可以在每段轨道中分别设置至少一个所述金属活动块或者只在部分轨道中设置至少一个所述金属活动块。所述磁力装置的数量可以与所述金属活动块的数量有关，每个金属活动块至少可以感应到一个磁力装置产生的磁力。当然为了实现更精准、更大范围的移动控制，所述磁力装置的数量可以为至少两个，每个所述金属活动块可以感应相对设置的两个所述磁力装置所产生的磁力。

所述磁力装置可以设置于所述轨道内或设置于所述轨道的附近。考虑到所述金属活动块移动时的摩擦力及移动的灵活性，所述金属活动块优选球形。当然本实施例并不局限于此，在轨道和金属活动块的表面十分光滑、摩擦力小、磁力足够大或出于其他因素考虑，所述金属活动块还可以为球形以外的任意形状。

所述重心调控组件的具体示例以及控制原理可参考实施例2，本实施例不再赘述。

本实施例的电子设备的跌落控制方法能够准确地识别自身是否处于跌落状态，还能够根据跌落的时间自动调整向平衡姿态变化的进度，另外，重心调控组件的多种结构使得实现控制金属活动块的位置分布的手段多样化，有助于对金属活动块的移动方向和速度实现更精准的控制。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。