一种摇杆组件、摇杆控制方法、手柄及系统与流程

1.本发明属于手柄技术领域，具体地说，是涉及一种摇杆组件、摇杆控制方法、手柄及系统。


背景技术：

2.随着技术的发展与进步，游戏成为大多数人的主要娱乐方式之一。游戏手柄是一种常用的游戏外设设备，摇杆是游戏手柄的重要部件。
3.目前，常用的摇杆是利用电位器检测摇杆在工作时的电压变化，再利用mcu端adc采集此变化，并作出相应的动作，随着用户对游戏体验要求的提高，电位器摇杆只能完成摇杆的基本功能，无法给用户一定的互动的震感反馈。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种摇杆组件、摇杆控制方法、手柄及系统，既可以实现摇杆的基本功能，又可通过逆压电效应的原理，实现震感反馈，提升用户游戏体验。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：在一个方面，本发明提出了一种摇杆组件，包括：摇杆、压电模块和主板；其中，所述摇杆用于用户操作，所述压电模块与所述摇杆相适配，使得所述摇杆在机械运动时可以触发所述压电模块输出电信号，所述主板与所述压电模块电连接。
6.在本技术的一些实施例中，在所述摇杆的运动方向上布设1个所述压电模块；在摇杆运动方向上设计1个压电模块，简化摇杆的结构，主板需采集每个压电模块的压缩电信号和拉伸电信号，判别摇杆的移动位置，压缩信号为摇杆靠近的运动方向，拉伸信号为摇杆远离的运动方向。
7.在本技术的一些实施例中，在所述摇杆的运动方向的正反两侧各布设1个所述压电模块；在摇杆运动方向的正反两侧各布设1个压电模块，主板只需采集每个压电模块的压缩电信号，即可判断出摇杆运动的方向，实现多方位的移动判断，增加了操作的灵活性。
8.在本技术的一些实施例中，还包括第一支架，所述摇杆穿过所述第一支架，所述压电模块位于所述第一支架下方，所述摇杆位于所述第一支架上方的一端用于用户操作，所述摇杆位于所述第一支架下方的一端用于触发所述压电模块；将压电模块设置于第一支架下，为摇杆的运动提供足够大的位移，便于触发压电模块。
9.在本技术的一些实施例中，还包括弹性连接件，所述弹性连接件一端与所述摇杆底部连接，另一端与所述压电模块连接；使用弹性连接件连接摇杆与压电模块，避免了摇杆与压电模块的直接触碰，减少硬性件对压电模块的损伤。
10.在本技术的一些实施例中，还包括转动部，所述转动部包括第一转动部和第二转动部，所述第一转动部与所述摇杆相对静止设置，所述第二转动部与所述第一转动部转动连接；转动部便于控制摇杆的运动方向。
11.在本技术的一些实施例中，还包括第二支架，所述第二支架与所述第一转动部和
所述第二转动部转动连接，所述第二支架上设有凸起部；所述第一支架上设有与所述凸起部配合的沉孔；所述主板设置于柔性电路板上，所述柔性电路板上设有固定孔，所述凸起部通过所述固定孔与所述沉孔插装配合。
12.在一个方面，本发明提出了一种摇杆控制方法，应用于上述任一所述的摇杆组件，所述的控制方法包括：所述主板接收所述压电模块输出的电信号；所述主板向所述压电模块发送反馈信号，控制所述压电模块形变振动。
13.在一个方面，基于上述的摇杆组件，本发明提出了一种手柄，包括壳体、按键和该摇杆组件，可完成手柄的基本功能，且给用户提供震感反馈。
14.在另一个方面，基于上述的手柄，本发明还提出了一种系统，包括终端设备和该手柄，手柄和终端设备，通过有线或无线的信号传输方式，进行操作和互动。
15.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：1、当用户操作摇杆触发压电模块输出电信号时，主板获取该信号后可以输出相应的反馈信号给压电模块施加电压，压电模块产生形变，进而带动压电模块附近的部件产生震动，实现震感反馈。
16.2、目前检测摇杆的运动方向通常使用电位器，频繁操作摇杆时会导致电位器磨损，进而导致零点漂移的问题，另外电位器的漏电问题也会缩短摇杆的使用寿命；本发明在使用压电模块实现震感反馈时发现，在摇杆的运动方向上布设压电模块，摇杆往不同的方向运动可以触发不同的压电模块，可以完成对摇杆运动方向的检测，也就是说可以使用压电模块取代目前常规的电位器来实现摇杆运动方向的检测，因此解决了电位器所带来的零点漂移和漏电的问题。
17.综上，本发明的有益效果是在实现震感反馈的同时，还解决了电位器所带来的零点漂移和漏电的问题。
18.结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
19.图1是本发明所提出的摇杆组件的一种实施例的结构示意图；图2是图1的爆炸结构示意图；图3是图2中的第一转动部的放大结构示意图；图4是图2中的第二转动部的放大结构示意图；图5是图2中的第一支架的放大结构示意图；图6是图2中的摇杆帽的放大结构示意图；图7是图2中的部分结构的放大结构示意图。
20.图中，100、摇杆；110、杆芯；120、连接部；130、复位弹簧；140、弹性连接件；111、第一杆芯；112、第二杆芯；113、第三杆芯；114、第一阶梯台；115、第二阶梯台；200、压电模块；300、转动部；310、第一转动部；311、第一轴支撑部；312、第一装配孔；320、第二转动部；321、第一转动孔；322、第二轴支撑部；323、第一导向槽；410、第一支架；411、沉孔，412、卡扣；413、通孔；420、第二支架；421、第二转动孔；422、第三转动孔；423、第二导向槽；424、凸起部；425、
卡接台；426、连接孔；500、柔性电路板；510、固定孔；600、摇杆帽；610、第二装配孔；700外壳。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
24.术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.参见图1至图7所示，本实施例公开了一种摇杆组件，包括：摇杆100、压电模块200和主板；摇杆100用于用户操作；压电模块200与摇杆100相适配，当摇杆100进行机械运动时，可以触发压电模块200输出电信号；主板与压电模块200电连接。
26.通过压电效应的原理，将压电模块200与摇杆100的相结合，当用户操作摇杆100触发压电模块200输出电信号时，主板获取该信号后可以输出相应的反馈信号给压电模块200施加电压，压电模块200产生形变，进而带动压电模块200附近的部件产生震动，实现震感反馈。
27.在一个优选的实施例中，在摇杆100的运动方向上布设1个压电模块200。具体的，以一个方向为例，当摇杆100在x方向上运动时，摇杆100可以向x正或x负两个方向运动，压电模块200可以放在x正的方向。当摇杆100向x正方向上运动时，对压电模块200造成挤压，压电模块200输出压缩电信号，压缩电信号越大，摇杆100对压电模块200的挤压力越大，摇杆100在x正方向上偏移的越大；当摇杆100向x负方向上运动时，对压电模块200进行拉伸，压电模块200输出拉伸电信号，拉伸电信号越大，摇杆100对压电模块200的拉力越大，摇杆100在x负方向上偏移的越大，由此可判断摇杆100的运动方向。同时，从摇杆结构上来看，只在运动方向上设计1个压电模块，简化了摇杆结构，主板采集每个压电模块的压缩电信号和拉伸电信号，判别摇杆的移动位置。
28.在一个优选的实施例中，在摇杆100的运动方向的正反两侧各布设1个压电模块200。具体的，以一个方向为例，当摇杆100在x方向上运动时，摇杆100可以向x正或x负两个方向运动，在x正和x负的方向上均设有压电模块200。当摇杆100向x正方向上运动时，对x正方向的压电模块200造成挤压，x正方向的压电模块200输出压缩电信号，压缩电信号越大，摇杆100对x正方向的压电模块200的挤压力越大，摇杆100在x正方向上偏移的越大；当摇杆100向x负方向上运动时，对x负方向的压电模块200造成挤压，x负方向的压电模块200输出
压缩电信号，压缩电信号越大，摇杆100对x负方向的压电模块200的压力越大，摇杆100在x负方向上偏移的越大，由此可判断摇杆100的运动方向。同时，主板只需采集分析压电模块的压缩的电信号即可，简化了分析模块。
29.在摇杆的运动方向上布设压电模块，摇杆往不同的方向运动可以触发不同的压电模块，可以完成对摇杆运动方向的检测，也就是说可以使用压电模块取代目前常规的电位器来实现摇杆运动方向的检测；而常规检测摇杆的运动方向使用的电位器，存在频繁操作摇杆导致电位器磨损，进而导致零点漂移的问题，电位器的漏电缩短摇杆使用寿命的问题；使用压电模块取代，解决了电位器所带来的零点漂移和漏电的问题。
30.在一个优选的实施例中，还设有第一支架410，摇杆100穿过第一支架410，摇杆100位于第一支架410上方的一端用于用户操作，位于第一支架410下方的一端用于触发压电模块200；压电模块200与摇杆100的底部连接，位于第一支架410的下方；具体的，参照图7所示，第一支架410上设有用于摇杆100穿过的通孔413，用户操作摇杆100的上端时，其下端有比较大的移动空间，便于触发压电模块200，如果将压电模块200设置于第一支架410的上方，为了使得摇杆100的下端具有足够的位移来触发压电模块200，需要把第一支架410设置的比较深，进而会占用摇杆所在的设备的较大空间，通过摇杆100穿过第一支架410的设计，解决了摇杆结构占用空间过大的问题。
31.为了使摇杆100在运动过程中与压电模块200更好的连接，还可在二者之间设置弹性连接件140，弹性连接件140一端与摇杆100的底部连接，另一端与压电模块200连接，避免了摇杆100与压电模块200的直接接触，减小了刚性件在压缩或拉伸过程中对压电模块200的损伤，增加压电模块200的使用寿命。压电模块200一端与弹性连接件140连接，另一端与外壳700固定连接，便于摇杆100对压电模块200进行拉伸压缩。
32.摇杆100包括杆芯110、连接部120和复位弹簧130；连接部120一端固定设置于杆芯110的底部，另一端与压电模块200连接；复位弹簧130套设在杆芯110上。
33.具体的，杆芯110包括第一杆芯111、第二杆芯112和第三杆芯113，第一杆芯111的直径大于第二杆芯112，第一杆芯111与第二杆芯112之间设有第一阶梯台114，第二杆芯112的直径大于第三杆芯113，第二杆芯112与所第三杆芯113之间设有第二阶梯台115；复位弹簧130可套设在第一阶梯台114上，第一阶梯台114固定了复位弹簧130的位置，复位弹簧130增加了摇杆的回弹效果，提升用户操作手感。
34.为了便于控制摇杆的运动，在摇杆100上设有转动部300，转动部300包括第一转动部310、第二转动部320；第一转动部310与摇杆100相对静止设置，第二转动部320与第一转动部310转动连接。
35.具体的，参照图3至图4所示，第一转动部310在x轴方向上设有两个第一轴支撑部311；第一转动部310的内部设有第一装配孔312，第一装配孔312可与摇杆100的杆芯110插装配合，将第一转动部310套设在摇杆100上，第一转动部310与杆芯110保持相对静止的连接关系。第二转动部320的顶端开设有第一导向槽323，第一转动部310部分穿过第一导向槽323外露；第二转动部320的y轴方向上设有第二轴支撑部322；第二转动部320在x轴方向上设有与第一轴支撑部311转动配合的第一转动孔321，第一转动孔321为通孔，第一轴支撑部311通过第一转动孔321外露；第二转动部320和第一转动部310套装滑动配合。
36.在转动部300外还设有第二支架420，第二支架420对设置在其内部的转动部300起
到了保护作用。第二支架420与第一转动部310和第二转动部320转动连接，第二支架420上设有凸起部424；第一支架410的底部与外壳700固定连接；第一支架410上设有与凸起部424配合的沉孔411；主板设置于柔性电路板500上，柔性电路板500上设有固定孔510，凸起部424通过固定孔510与沉孔411插装配合。优选的，凸起部424为多个，均匀的设置于第二支架420的四周，固定孔510和沉孔411与其数量位置相匹配，使安装受力更均匀。
37.具体的，参照图5所示，第二支架420的x轴方向上设有与第一轴支撑部311转动配合的第二转动孔421，使第二支架420和第一转动部310套装滑动配合；第二支架420的y轴方向上设有与第二轴支撑部322转动配合的第三转动孔422，使第二支架420和第二转动部320套装滑动配合；第二支架420的顶端开设有第二导向槽423，第一转动部310部分穿过第二导向槽423外露；为了加固第二支架420与第一支架410的连接，第一支架410上设有多个卡扣412，第二支架420的底部设有多个卡接台425，卡扣412与卡接台425卡合连接，增加了第一支架410与第二支架420连接的牢固性。
38.第一轴支撑部311和第二轴支撑部322均由直径不同的半圆柱体拼接而成，大直径的圆柱体的相对的设置于小直径的圆柱体的上方，第一转动孔321、第二转动孔421和第三转动孔422上设有容纳部分小直径圆柱体的凹槽，便于拨动摇杆100时带动旋转部300共同转动。
39.为了实现摇杆100在360
°
方向上的运动，将第二转动部320的第一导向槽323设计为圆形导向槽，第二支架420的第二导向槽423设计为圆形导向槽，第一转动部310穿过第一导向槽323和第二导向槽423外露，圆形导向槽不限制摇杆100转动的方向，摇杆100即可在360
°
的方向上运动。
40.为了限制摇杆在上下左右四个垂直方向上的运动，将第二转动部320的第一导向槽323设计为长条形导向槽，长条形导向槽沿y轴方向延伸，第二支架420的第二导向槽423设计为圆形导向槽，第一转动部310穿过第一导向槽323和第二导向槽423外露，长条形导向槽将第一转动部310限制在y轴的方向转动，当第一转动部310需要在x轴方向转动时，将带动第二转动部320一起完成x轴方向的转动。
41.本实施例只是列举了一种摇杆运动的结构，还可以通过其他的结构实现控制摇杆的运动。
42.在一个优选的实施例中，参照图6所示，摇杆100上还可设有摇杆帽600，摇杆帽600内设有第二装配孔610，第二装配孔610与第一转动部310的外露部分插装配合，将摇杆帽600固定装配；同时，第一支架410可为弧面设计，摇杆帽600的外沿为弧形边缘，使摇杆帽600与第一支架410吻合；摇杆帽600增加用户对摇杆100的抓握面积，操作方便，提升了用户游戏操作的舒适性。
43.本实施例公开了一种摇杆控制方法，该摇杆控制方法应用于上述的摇杆组件，主板接收压电模块200输出的电信号，主板可向压电模块200发出反馈信号，给压电模块200施加电压，控制压电模块200产生形变；进一步的，主板可针对收到的电信号，控制全部的压电模块200的形变，也可以反馈给发出电信号的压电模块200，单独的控制压电模块200的形变。
44.控制压电模块200产生形变，进而驱动压电模块200附近的设备震动，持续不断的电压使压电模块200产生持续的形变，将震动反馈给用户，提升了用户的操作体验。
45.具有压电模块的摇杆，压电模块产生的形变需足够带动压电模块附近的部件的震动，因此根据压电模块受到外界的电压可产生的形变大小，来设计摇杆结构的重量和大小。
46.本实施例公开了一种手柄，其包括本发明所公开的摇杆组件，还包括壳体和按键等部分，摇杆100的第二支架420上可设置连接孔426，便于摇杆组件在手柄中的固定。
47.本实施例还公开了一种系统，包括本实施例公开的手柄，还包括终端设备，终端设备与手柄采用有线或无线的方式进行信号传输，进行用户与系统的操作交互。具体的，该系统可以为游戏系统或控制系统，在系统为游戏系统时，终端设备可以为主机或显示设备和主机，手柄为游戏手柄，用户通过操作游戏手柄进行游戏时，在操作的过程中，可得到摇杆的震动反馈。
48.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。