申请/专利权人：戴姆勒股份公司

申请日：2016-11-21

公开（公告）日：2021-04-13

公开（公告）号：CN108369450B

主分类号：G06F3/01(20060101)

分类号：G06F3/01(20060101);H03K17/96(20060101)

优先权：["20151212 DE 102015016152.0"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.13#授权;2018.08.28#实质审查的生效;2018.08.03#公开

摘要：本发明涉及用户界面200和致动器202控制方法，致动器与手动操作的用户界面200的操作元件201连接且用于通过操作元件201输出触觉反馈信号SAt给用户。在操作元件201中设有传感器203，其采集的传感器信号SSt通过作为对输出的反馈信号SAt的反应的用户手动操作的输入产生。所提出的方法的特点是，在时间t0通过致动器输出反馈信号SAt0后，根据传感器信号SSt确定用户的反应时间RZ，其中，tt0，如果所确定的反应时间RZ小于预定的极限值GRZ，则将来要输出的触觉反馈信号SAt被改变，以使其触觉能感知的强度被减小，而如果所确定的反应时间RZ大于预定的极限值GRZ，则将来要输出的触觉反馈信号SAt被改变，以使其触觉能感知的强度被增大，和或在时间t0通过致动器输出反馈信号SAt0后，根据传感器信号SSt确定传感器信号SSt的最大绝对值|SSt|max，其中，tt0，如果所确定的最大绝对值|SSt|max小于预定的极限值GSsmax，则将来要输出的触觉反馈信号SAt被改变，以使其触觉能感知的强度被减小，而如果所确定的最大绝对值|SSt|max大于预定的极限值GSsmax，则将来要输出的触觉反馈信号SAt被改变，以使其触觉能感知的强度被增大。

主权项：1.一种用于控制致动器202的方法，该致动器与手动操作的用户界面200的操作元件201相连接且用于通过该操作元件201输出触觉反馈信号SAt给用户，其中，在该操作元件201中设有传感器203，该传感器所采集的传感器信号SSt通过作为对输出的反馈信号SAt的反应的用户手动操作的输入产生，该方法具有以下步骤：-在时间t0通过该致动器202输出反馈信号SAt0后，根据传感器信号SSt确定用户的反应时间RZ，其中，tt0，-如果所确定的反应时间RZ小于预定的极限值GRZ，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，使得其触觉能感知的强度被减小；如果所确定的反应时间RZ大于预定的极限值GRZ，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，以使其触觉能感知的强度被增大，和或-在时间t0通过该致动器输出反馈信号SAt0后，根据传感器信号SSt确定该传感器信号SSt的最大绝对值|SSt|max，其中，tt0，-如果所确定的最大绝对值|SSt|max小于预定的极限值GSsmax，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，以使其触觉能感知的强度被减小；而如果所确定的最大绝对值|SSt|max大于预定的极限值GSsmax，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，以使其触觉能感知的强度被增大。

全文数据：在用户界面中的触觉反馈技术领域[0001]本发明涉及一种致动器控制方法，该致动器与手动操作的用户界面的操作元件相连接且用于通过操作元件输出触觉反馈信号SAt给用户。本发明还涉及手动操作的用户界面，其包括用于通过用户手动操作的输入的操作元件和与操作元件连接的用于通过操作元件输出触觉反馈信号SA⑴给用户的致动器。背景技术[0002]本发明被用在任何手动操作的用户界面，其设计用于输出触觉反馈信号，其中，该触觉反馈信号尤其给出关于手动操作的用户界面的或操作元件的当前状态的信息。手动的操作元件此时例如能以键、触敏表面、开关、计算机鼠标、操纵杆等形式构成。[0003]为此，由EP2117122A1公开了用于在依靠传感器的操作元件处的触觉反馈和或声音反馈的装置和方法。在此所公开的装置用于对依靠传感器的操作元件处的操作进行反馈，该装置包括至少一个作为操作元件的载板、安置在载板上的传感器、至少一个宽带的机电和或声电的信号转换器且优选是配属于所述至少一个载板的振动圈和与传感器和振动圈电连接的控制单元，该控制单元设置用于分析由传感器输出的传感器信号和产生至少一个触觉的和或声音的反馈信号。[0004]对于这样的如EP2117122A1所公开的装置，也采用了术语“触觉用户界面”。这样的“触觉用户界面”允许用户在手动的操作该操作元件的同时获得触感反馈或运动反馈。所述反馈允许提供操作元件的手动的操作与由此引起的动作之间的直观关联。所述反馈还允许用户例如被通知操作元件的当前状态或模式，而不必关注显示器。这尤其在该操作元件安置在车辆且尤其是汽车中且用于控制例如汽车系统时是有利的。为了操作，司机不必从观察周围交通事件分心地转看向操作元件，以获得关于触觉用户界面的或操作元件的当前状态的信息，而是他通过触觉反馈获得关于操作元件当前状态的信息。因此，用户例如可以根据所输出的反馈识别何时已进行因对操作元件的输入所产生的开关过程。尤其是可以显示反馈信号，其代表不同的信息，例如代表具体所知的操作元件操作的第一反馈信号和代表在操作元件操作时的错误输入的第二反馈信号。尤其是由此可至少近似模拟在例如按键操作时的触觉感受。[0005]反馈信号还可以表示正确已知的操作元件操作开始和正确已知的操作元件操作结束。在关于时间间隔的输入时，这总是有利的。优选地在此情况下，一旦已正确发现操作开始，就进行第一反馈信号的发出，且一旦已正确发现操作结束，就进行第二反馈信号的输出。发明内容[0006]本发明的任务是提出一种改进的触觉用户界面和一种用于控制这种触觉用户界面的方法，它们考虑了操作元件的用户专属操作。[0007]本发明由独立权利要求的特征得出。有利的改进方案和实施方式是从属权利要求的主题。[0008]该任务的第一方法方面通过一种致动器控制方法来完成，该致动器与手动操作的用户界面的操作元件相连接且用于通过操作元件输出触觉反馈信号sAt给用户。在此，在操作元件内设有传感器，其采集的传感器信号Sst是通过作为所输出的反馈信号SAt之反应的用户手动操作的输入来产生的。所提出的方法包括以下步骤。[0009]在一个步骤中，在时间to通过致动器输出反馈信号Sato之后，根据传感器信号Sst其中tto确定用户的反应时间RZ，其中，如果所确定的反应时间RZ小于预定的极限值Grz，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，以使其触觉用户的可感知的强度被减小，如果所确定的反应时间RZ大于预定的极限值Grz，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号Sa⑴，以使其触觉用户的）可感知的强度被增大。[0010]在一个替代的或附加的步骤中，在时间to通过致动器输出反馈信号Sato之后，根据传感器信号Sst其中tt〇确定传感器信号Sst的最大绝对值|Sst|max，其中，如果所确定的最大绝对值ISstImax小于预定的极限值GS_X，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号Sat，以使其触觉（用户的）可感知的强度被减小，而如果所确定的最大绝对值ISst|max大于预定的极限值Gssmax，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，以使其触觉用户的可感知的强度被增大。[0011]术语“操作元件”在此应广义理解。这样的操作元件形成所述界面交互接口，其记录用户手动操作的输入并用传感器采集传感器信号Sst。该传感器为此适当地与该操作元件相连。手动操作的输入有利地通过用户对操作元件的力输入、力矩输入或压力输入来产生。术语“操作元件”例如包含触敏表面元件例如已知为触摸板）、键、开关、计算机鼠标、操纵杆等。[0012]基本上所有设计用于采集手动操作的输入的传感器被考虑作为传感器，尤其是力传感器、压力传感器、力矩传感器或其组合。该传感器在用户在操作元件上手动操作输入的情况下采集与时间相关的传感器信号Sst。传感器信号Sst优选“再现”用户在输入时施加至操作元件的力和或力矩和或压力。传感器信号Sst尤其可以是多维的，因而可以给出操作元件的多维状态，例如该操作元件的位置、角度、速度、加速度。[0013]术语“致动器”在此应广义理解，其包含例如电机、压电元件、振动圈、磁力线圈等。该致动器用于在操作元件上产生可由用户触觉感知的反馈信号SAt。反馈信号SAt优选在其振幅或振幅特性、其频率或频率特性、其衰减特性方面是可预定的或可调节的。一个或多个在时间上前后相继的反馈信号SAt例如向用户表示:所完成的手动操作的输入因为其输入强度和或时间长度己导致了操作元件状态的变化，例如该操作元件己经处于或产生新的开关状态，和或通知用户对操作元件的手动操作的输入的开始和结束。[0014]所提出的方法用于使触觉反馈信号SAt自动适配于当前用户的输入特性，从而针对每位用户个性化地保证他安全可靠地感知所输出的反馈信号Sato。[0015]如此确定的且适配于当前用户的反馈信号SAt优选可以按照可调用的方式存储起来。具有至少一个这样的操作元件的用户界面优选专门针对相应用户被初始化。因此可以保证在多位用户都适合输入到操作元件的情况下针对每位用户输出针对其所优化的反馈信号Sa⑴。[0016]根据本发明的第一替代方式，这是如此做到的：在时间to通过致动器输出反馈信号SAtQ之后，根据所获得的传感器信号Ssttto来确定用户的反应时间RZ。反应时间RZ优选在从to开始的预定时间间隔内被确定。为此，有利地分析tto的传感器信号Sst。例如反应时间RZ可以是从时间to起直至达到传感器信号Sst其中tto的最大值或最小值所消耗的时间。用于确定反应时间RZ的标准可以根据任务设定而与之相异地选择。反应时间RZ因此是自在时间to输出反馈信号Sato之后直到进行由此触发的用户反应所消耗的时间，所述用户反应可以根据tto的传感器信号Ss〇:来识别。[0017]根据反应时间RZ的定义，设定极限值Grz，其有利地限定正常预期的反应时间。极限值Grz根据要求和任务设定而被相应规定。极限值Grz优选选自20ms至60ms范围或者30ms至50ms范围。如果所确定的反应时间RZ小于预定的极限值Grz，那么所输出的反馈信号Sa⑴的触觉能感知的强度被选择为过高，从而在这种情况下，自动改变将来要输出的触觉反馈信号SA⑴，以使其触觉能感知的强度被减小。[0018]反之，如果所确定的反应时间RZ大于预定的极限值Grz，则可以认为反馈信号Sato无法或无法合适地被用户感觉到。作为反应，将来要输出的触觉反馈信号Sat被自动改变，从而其触觉能感知的强度被增大。[0019]在第二替代方式中或者作为第一替代方式的补充，在时间to由致动器输出反馈信号Sat。之后，根据ttQ的传感器信号Ss⑴确定传感器信号Ss⑴的最大绝对值|Sst|max。有利地，确定在从to开始的预定时间间隔内的最大绝对值|Sst|max。还预先规定极限值Gs_x，其优选限定传感器信号Ss⑴的正常预期的最大绝对值|Sst|max。极限值GSsmax根据要求和任务设定被相应规定。[0020]如果所确定的最大绝对值|Sst|max小于预定的极限值GSsmax，则可以认为在时间to的反馈信号Sato已由用户非常好地感知。将来要输出的触觉反馈信号Sa⑴因此可被自动改变，以使其触觉能感知的强度相对于在时间to的迄今反馈信号Sato被减小。而如果所确定的最大绝对值ISst|max大于预定的极限值GSsmax，则将来要输出的触觉反馈信号Sat被改变，以使其触觉能感知的强度被增大。[0021]有利地，将来要输出的触觉反馈信号SAt按照预定的强度步值被相应改变。该方法于是优选在输出改变的反馈信号SAt时再次进行，从而进行针对当前用户的连续优化。有利地，根据以下各项来改变反馈信号SAt:所采集的传感器信号Sst其中tto和或根据由从传感器信号Sst其中tto得到的反应时间RZ与极限值Grz确定的偏差和或根据从传感器信号Sst其中tto得到的最大绝对值|Sst|max与极限值GSsmax，确定的偏差。[0022]待输出的触觉反馈信号的触觉能感知的强度可以通过各种不同措施被减小或增大。例如反馈信号SAt的振幅振幅范围和或其频率频谱和或其随时间的升高特性或降低特性和或其衰减性能可以被改变。[0023]如果在用户在操作元件上输入的情况下输出两个或两个以上的按时间前后相继的反馈信号SAt以便例如向用户表示操作元件的各种不同切换状态，则有利地针对每个所输出的反馈信号SAtQ1、SAtQ2SAtQ3…执行前述的方法。因此，通过分析跟在各反馈信号Sa⑴之后的传感器信号Ss⑴得到两个或两个以上的所确定的反应时间RZq1、RZq2、RZ〇3-"和两个或两个以上的最大绝对值|Ss,Qlt|max、|Ss,Q2t|max、|Ss,Q3t|max….。它们优选被分别确定并与极限值Grz或Gs_x相比较。基于该比较，将来要输出的触觉反馈信号就像如前所述的那样被改变。或者，也可以如前所述地只分析在时间上在输出其中一个所述反馈信号SAtQ1、SAtQ2、SAtQ3…之后所采集的传感器信号Sst，在此，所有将来要输出的触觉反馈信号Sa〇:据此如上所述地被改变。[0024]所提出的方法有利地只应用户的请求而执行。所述请求可以通过在相应输入界面中的手动操作的输入或声音输入来进行。上述的反馈信号SAt之调整在此情况下按照当前用户的明确请求来进行。作为其替代方式，所提出的方法可以在每次手动操作的输入至该用户界面时自动进行。[0025]本发明的另一方面涉及一种用户界面，包括：用于用户手动操作的输入的操作元件，与操作元件相连接的用于通过操作元件输出触觉反馈信号SAt给用户的致动器，与操作元件相连的传感器，该传感器所采集的传感器信号Sst通过“作为对所输出的反馈信号Sa⑴的反应”的用户对操作元件的手动操作的输入产生，以及与致动器和传感器相连的控制装置。[0026]该控制装置如此设计和设置，在时间to输出反馈信号Sato之后，根据tt〇的传感器信号Sst确定用户的反应时间RZ，其中，如果所确定的反应时间RZ小于预定的极限值Grz，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，从而其触觉能感知的强度被减小，而如果所确定的反应时间RZ大于预定的极限值Grz，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，从而其触觉能感知的强度被增大，和或在时间to输出反馈信号Sato之后，根据tto的传感器信号Sst确定传感器信号Sst的最大绝对值|Sst|max，其中，如果所确定的最大绝对值|Sst|max小于预定的极限值GSsmax，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号Sat，使得其触觉能感知的强度被减小，而如果所确定的最大绝对值|Sstkx大于预定的极限值Gs_x，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号Sat，使得其触觉能感知的强度被增大。该控制装置优选包括处理器和存储器单元。通过按照含义且相似地转用结合所提出的方法而做出的说明，得到所提出的用户界面的优点和优选改进方案。[0027]本发明的另一个方面涉及一种具有如前所述的用户界面的车辆。附图说明[0028]从以下的必要时参照附图详细描述至少一个实施例的说明中得到其它的优点、特征和细节。相同的、相似的和或功能相同的零部件带有相同的附图标记，其中：[0029]图1示出按本发明的用户界面200的示意图，和[0030]图2示出所提出的方法的示意图。具体实施方式[0031]图1示意示出按本发明的用户界面200。用户界面200包括呈基板状构成的操作元件201用于用户手动操作的输入。在此，用户在附图中从上方接触操作元件201的表面，并施加在附图中向下指向的力（由箭头代表到操作元件201中。致动器202与操作元件201相连，致动器例如具有振动圈或压电元件未示出），可借此通过操作元件201给用户输出其触觉能感知的反馈信号Sat。反馈信号Sat在此具有预定的频谱、预定的振幅时间曲线、预定的升高和衰减行为。反馈信号Sat控制致动器202且由致动器转化为可由用户触觉感知的机械运动。[0032]操作元件2〇2还与传感器2〇3相连，其所采集的传感器信号Sst通过尤其作为对所输出的反馈信号SAt的反应的、用户对操作元件2〇1的手动操作的输入来产生。传感器203在此有利地是力传感器。传感器203在此尤其有利地设计成与致动器202相同，即呈振动圈单元形式。[0033]用户界面200还包括与致动器202和传感器203相连的控制装置204。控制装置204如此设计和设置，在时间to输出反馈彳目号Sato后，根据tto的传感器彳曰可Ss⑴确走用户的反应时间RZ，其中，如果所确定的反应时间RZ小于预定的极限值Grz，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号Sat，使得其触觉能感知的强度被减小，而如果所确定的反应时间RZ大于预定的极限值Grz，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，使得其触觉能感知的强度被增大。在这里，这通过增大反馈信号Sa⑴的振幅和频率特性来进行。[0034]图2示出了所提出的用于控制致动器202的方法的示意图，致动器与手动操作的用户界面200的操作元件201相连接且用于经操作元件2〇1输出触觉反馈信号Sa⑴给用户，其中，在操作元件201内设有传感器203，其采集的传感器信号Ss⑴通过作为对所输出的反馈信号Sa⑴的反应的手动操作的用户输入来产生。[0035]在此，该方法通过用户的相应输入被启动。所有其它的方法步骤被自动执行。[0036]首先，在时间to借助致动器202经操作元件201向用户输出反馈信号SAtQ。随后，利用传感器203针对““〈以获得传感器信号Sst，其通过作为对所输出的反馈信号Sato的反应的、用户对操作元件的手动操作的输入来产生。时刻被相应设定。基于传感器信号SsaUtKUt，在另一个步骤中确定用户的反应时间RZ。当前，这通过确定在时间to与该时间间隔[t。，。]内的传感器信号Sst值为最大的时间之间的时间段时间间隔来进行。[0037]接着，将反应时间RZ与预定的极限值Grz相比较。如果所确定的反应时间RZ小于预定的极限值Grz，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号Sa*⑴down，使得其触觉能感知的强度被减小，而如果所确定的反应时间RZ大于预定的极限值Grz，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号Sa*⑴up，使得其触觉能感知的强度被增大。[0038]如果所确定的反应时间RZ等于极限值Grz，则不改变在将来输出中的反馈信号。[0039]针对当前用户被相应改变的反馈信号Sa*⑴优选专属于用户地被存储起来。[0040]虽然已经通过优选实施例详细示出和说明了本发明，但本发明不受所公开的实施例的限制，可以由本领域技术人员由此推导得出其它变型，而不会超出本发明的保护范围。因此，显然存在许多变化可能性。也清楚的是，举例说明的实施方式只是举例说明，它们绝不以任何方式被解读为比如对本发明的保护范围、应用可能或配置形式的限制。相反，之前的说明和附图说明使得本领域技术人员能够具体实现示例性实施方式，在此，本领域技术人员在了解所公开的发明构思之后能采取例如在示例性实施方式中提到的若千零部件的功能或布置而言的各种各样的改变，而没有超出由权利要求书及其法定等同比如在说明书中的广泛解释所限定的保护范围。

权利要求：1.一种用于控制致动器202的方法，该致动器与手动操作的用户界面200的操作元件201相连接且用于通过该操作元件201输出触觉反馈信号SAt给用户，其中，在该操作元件201中设有传感器203，该传感器所采集的传感器信号Sst通过作为对输出的反馈信号Sa⑴的反应的用户手动操作的输入产生，该方法具有以下步骤：-在时间to通过该致动器20¾输出反馈信号Sato后，根据传感器信号Sst确定用户的反应时间RZ，其中，tt〇，-如果所确定的反应时间RZ小于预定的极限值GRZ，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号Sat，使得其触觉能感知的强度被减小;如果所确定的反应时间rz大于预定的极限值Grz，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号Sat，以使其触觉能感知的强度被增大，和或-在时间to通过该致动器输出反馈信号Sato后，根据传感器信号Sst确定该传感器信号Sst的最大绝对值|Sst|max，其中，tt〇，-如果所确定的最大绝对值ISst|max小于预定的极限值GSsttax，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号Sat，以使其触觉能感知的强度被减小;而如果所确定的最大绝对值|Sst|max大于预定的极限值GSsmax，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，以使其触觉能感知的强度被增大。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所改变的触觉反馈信号SAt具有变化的振幅和或变化的频率和或变化的衰减。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述致动器202包括振动圈和或压电元件。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，该极限值Grz从20ms至60ms的范围或者30ms至50ms的范围中选择。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中，自动执行所述方法。6.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中，只有在用于启动该方法的用户输入之后才自动执行所述方法。7.—种用户界面200，包括：-用于通过用户手动操作的输入的操作元件201，-与该操作元件201相连的致动器202，用于通过该操作元件201输出触觉反馈信号Sa⑴给用户，-与该操作元件201相连的传感器203，该传感器所采集的传感器信号Sst通过作为对所输出的反馈信号Sat的反应的、用户在该操作元件2〇1中的手动操作的输入产生，-与该致动器（202和该传感器（203相连的控制装置（204，该控制装置设计和设置成：_在时间to输出反馈信号Sa⑹之后，根据传感器信号Ss⑴确定用户的反应时间RZ，其中，tto，其中，如果所确定的反应时间RZ小于预定的极限值Grz，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，以使其触觉能感知的强度被减小;如果所确定的反应时间RZ大于预定的极限值Grz，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号Sat，以使其触觉能感知的强度被增大，和或-在时间tQ输出反馈信号Sato后，根据传感器信号Ss⑴确定该传感器信号Ss⑴的最大绝对值ISst|max，其中，tto，其中，如果所确定的最大绝对值ISst|max小于预定的极限值GSsmax，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，以使其触觉能感知的强度被减小，而如果所确定的最大绝对值|Sst|max大于预定的极限值GSsmax，则这样改变将来要输出的触觉反馈信号SAt，以使其触觉能感知的强度被增大。8.根据权利要求7所述的用户界面，其中，所改变的触觉反馈信号SAt具有变化的振幅和或变化的频率和或变化的衰减。9.根据权利要求7或8所述的用户界面，其中，所述致动器202包括振动圈和或压电元件。10.—种车辆，包括根据权利要求7至9之一所述的用户界面200。

百度查询： 戴姆勒股份公司 在用户界面中的触觉反馈

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