[发明专利]超声波触觉控制系统

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种用于机动车辆的触觉控制系统，并且尤其是涉及一种配置成减少呈现给车辆乘员的控件数量的触觉控制系统。

背景技术

机动车辆通常包括大量控件，以便乘员可希望在操作车辆的同时与车辆进行交互。许多控件可能与驾驶车辆相关，这些控件例如为指示器控件和外部灯光控件。然而，可为车辆的附件系统(例如娱乐系统、导航系统以及气候控制系统)提供其他控件。

通常期望为车辆系统提供在驾驶位置附近的控件，以便允许驾驶员在不离开驾驶位置的情况下使用该控件。这可能导致大量控件被设置在车辆的一小块区域内。在某些情况下，可能必须利用单个控制面来为车辆的多于一个的系统提供控制输入，以便将所有控件提供给每个车辆系统。

提供大量的控件会不期望地增加操作车辆的复杂性并且会增加驾驶员周围的杂乱性，这会有损于驾驶车辆的体验。

发明内容

根据本公开的一方面，提供一种用于机动车辆的超声波触觉控制系统。该系统包括：方向盘总成，其包括配置成由车辆的乘员握持并且围绕中心轴线旋转以操纵车辆的环形构件；以及多个超声波发射器，其与方向盘相关联，超声波发射器配置成在环形构件在圆周方向延伸所围绕的中心区域内(例如在环形构件所限定的空隙内)和/或在环形构件的径向外侧并且邻近环形构件处聚焦超声波，聚焦的超声波配置成形成一个或多个触觉控制面。

方向盘的中心轴线可穿过中心区域。一个或多个超声波发射器可设置成超声波发射器的阵列。超声波发射器的阵列可设置在车辆的装饰部分上(例如，在车辆的仪表板上)。超声波发射器的阵列可配置成朝向方向盘投射超声波。另外或可替代在车辆的装饰部分上设置超声波发射器，一个或多个超声波发射器可设置在环形构件上。例如，超声波发射器可围绕环形构件圆周分布。

超声波发射器可围绕环形构件的内径分布并且配置成将超声波投射到由环形构件限定的空隙中。另外或可替代地，超声波发射器可围绕环形构件的外径分布并且配置成将超声波投射到与环形构件相邻的区域中。

方向盘可包括沿着中心轴线偏离环形构件的另外的环形构件，一个或多个超声波发射器可设置在另外的环形构件上(例如，围绕另外的环形构件圆周分布)。

该系统可进一步包括配置成捕捉乘员的手或手指的图像的摄像机(例如3D摄像机)。该系统可配置成确定乘员的手或手指与环形构件和/或形成或将要形成触觉控制面的位置的相对位置。例如，通过参照摄像机捕捉到的图像。

该系统可配置成当乘员的手或手指在形成或将要形成触觉控制面的位置的阈值距离内时提供触觉控制面。该系统可配置成当乘员的手或手指不在该位置的阈值距离内时不提供触觉控制面。

在一些设置中，当乘员的手或手指在一个或多个位置的阈值距离内时，触觉控制系统可在一个或多个位置处提供对应的触觉控制面。触觉控制系统可不提供形成在远离乘员的手或手指(例如，距乘员的手或手指的距离超过阈值距离)的位置中的一个或多个其他触觉控制面。

该系统可配置成控制超声波发射器的操作以根据乘员的手或手指的位置来控制触觉控制面的位置和/或触觉品质，例如，以便使人产生乘员已操纵触觉控制面的感觉。

该系统可配置成基于乘员的手或手指(例如，相对于一个或多个触觉控制面)的位置来确定控制输入。该系统可将控制输入发送到车辆的另一个控制器，例如以便对车辆的相关系统起作用。

方向盘可在车辆内移动(例如可围绕另一个轴线平移或旋转)，使得环形构件的中心轴线可在第一位置和第二位置之间移动。触觉控制系统可配置成使得触觉控制面随着环形构件移动而相对于环形构件的中心轴线保持静止。

触觉控制系统可配置成使得一个或多个触觉控制面不随着环形构件围绕中心轴线旋转而旋转。例如，如果发射器设置在车辆的装饰部分上，则相同的发射器可随着方向盘旋转而操作。可替代地，如果超声波发射器设置在方向盘上，则方向盘上的不同角位置处的超声波发射器可随着方向盘旋转而操作。

另外或可替代地，触觉控制系统可配置成使得一个或多个触觉控制面随着环形构件围绕中心轴线旋转而与环形构件一起旋转。例如，如果发射器设置在车辆的装饰部分上，则触觉控制系统可随着方向盘旋转而通过发射器旋转(例如，操作设置在超声波发射器的阵列中的不同角位置处的发射器)。或者，如果超声波发射器设置在方向盘上，则可随着方向盘旋转而操作相同的超声波发射器。

超声波发射器可配置成与环形构件一起移动，使得触觉控制面随着环形构件移动而相对于环形构件的中心轴线保持静止。