車輛轉向盤觸覺反饋系統及其反饋方法技術方案

本發明專利技術公開了車輛轉向盤觸覺反饋系統及其反饋方法，觸覺反饋系統將直線振動馬達嵌入轉向盤內部，并通過直線振動馬達的振動進行觸覺的反饋；反饋方法包括常規反饋、中斷反饋和緊急反饋，當車輛的輔助系統需要進行信息反饋時，向車輛控制器ECU發送反饋請求，車輛控制器ECU根據反饋請求進入不同的反饋模式，進而生成不同的控制信號，并驅動嵌置在轉向盤上的直線振動馬達工作。本發明專利技術將直線振動馬達通過信號線與車輛控制器ECU相連，能夠反饋多種不同的觸覺信號，豐富駕駛者與車輛間的人機交互方式。

Vehicle steering wheel tactile feedback system and feedback method thereof

The invention discloses a vehicle steering system with haptic feedback and feedback method, tactile feedback linear vibration motor system will be embedded in the inner of the steering wheel, and the vibration of linear vibration motor for tactile feedback; feedback methods including conventional feedback, feedback interruption and emergency feedback, when the vehicle auxiliary system requires information feedback, feedback to the request the vehicle controller ECU sends ECU request to enter the vehicle controller based on feedback feedback mode different, then generate different control signals, and drive embedded in the steering wheel on the linear vibration motor industry as. The invention connects the linear vibration motor with the vehicle controller ECU through the signal line, and can feedback a variety of different tactile signals, and enriches the mode of human-computer interaction between the driver and the vehicle.

【技術實現步驟摘要】
車輛轉向盤觸覺反饋系統及其反饋方法
本專利技術屬于車輛人機交互
，具體涉及車輛轉向盤觸覺反饋系統及其控制方法，尤其適用于裝有車載電腦的車輛。
技術介紹
隨著智能車載系統的發展，車輛智能化程度越來越高，相應的，能夠傳達給駕駛者的信息也越來越多。傳統的駕駛過程中，駕駛者往往通過視覺、聽覺以及少部分觸覺來獲取反饋信息。其中，觸覺信息的反饋往往局限于力與力矩的反饋(如踏板感覺反饋、轉向盤力矩反饋等)。在現有的觸覺信息的反饋技術中，觸覺信息反饋的方式較少，沒有充分利用人機交互過程中，駕駛人員豐富的觸覺感官能力，使得交互內容單一，人機交互過程中觸覺感官體驗不佳。
技術實現思路
針對上述現有技術中存在的不足本專利技術提供了車輛轉向盤觸覺反饋系統及其控制方法，使駕駛員通過觸覺接收更為豐富的信息，實現更加完善的人機互方式。結合說明書附圖，本專利技術的技術方案如下：車輛轉向盤觸覺反饋系統，所述處觸覺反饋系統由安裝在轉向盤2上的直線振動馬達1和車輛控制器ECU9控制連接組成；所述直線振動馬達1由馬達殼體5、彈簧支座3、螺旋彈簧4、振子6和線圈7組成；所述馬達殼體5嵌置在轉向盤2內，兩個所述彈簧支座3固定在馬達殼體5內部兩端，所述振子6兩端加工有軸針，振子6活動安裝在兩個所述彈簧支座3之間，且軸針與彈簧支座3和馬達殼體5兩端的通孔間隙配合；所述螺旋彈簧4安裝在彈簧支座3內，一端頂靠在彈簧支座3底部，另一端頂靠在振子6軸針的軸肩處；所述線圈7纏繞在馬達殼體5的外表面，且線圈7纏繞段的中線從振子6的中線不重合，線圈7的一端連接公共地端，線圈7的另一端通過信號線8連接車輛控制器ECU9信號輸出端；所述車載控制器ECU9與車輛的信息采集裝置信號連接，車載控制器ECU9獲得并處理車輛的行使狀態信息，進而向直線振動馬達1發送控制信號。車輛轉向盤觸覺反饋系統，其中：所述馬達殼體5采用非金屬材料制成；所述振子6采用高密度可導磁銜鐵制成；所述線圈7為漆包細銅線。本專利技術還提供了車輛轉向盤觸覺反饋系統的反饋方法，當車輛的輔助系統需要進行信息反饋時，向車輛控制器ECU發送反饋請求，車輛控制器ECU9根據反饋請求進入不同的反饋模式，進而生成不同的控制信號，并驅動嵌置在轉向盤2上的直線振動馬達1工作；所述不同的反饋模式包括常規反饋、中斷反饋和緊急反饋；所述常規反饋模式具體如下：A1、首先判斷緊急反饋標志是否觸發，如果判斷緊急反饋標志觸發，則將緊急反饋標志清零，然后進入步驟A4；如果判斷緊急反饋標志沒有觸發，則進行下一步驟A2；A2、判斷駕駛員是否開啟了觸覺反饋系統，如果駕駛員沒有開啟觸覺反饋系統，則進入下一步驟A3；如果駕駛員開啟了觸覺反饋系統，則檢測是否觸發中斷反饋標志，如果觸發中斷反饋標志，此時為中斷反饋工況，并進入中斷反饋模式，如果沒有觸發中斷反饋標志，則進入下一步驟A3；A3、檢測并判斷反饋系統的占用狀態，如果反饋系統未被占用，則進入下一步驟A4；如果反饋系統被占用，反饋占用狀態為“1”，此時直接進行定時器累加，并進入步驟A5；A4、根據當前反饋請求的類型確定當前觸發事件的觸發等級、振動頻率以及振動時間信息，并將定時器清零；車輛控制器ECU根據以上信息產生激勵電流控制直線振動馬達產生振動，此時將反饋占用狀態置“1”，定時器累加，并進入步驟A5；A5、判斷定時器是否溢出，如果定時器沒有溢出，返回步驟A1，重復判斷緊急反饋標志，確定駕駛員開啟觸覺反饋，監測終端標志等步驟；如果定時器的值溢出，此時關閉直線振動馬達，反饋占用狀態清零，返回步驟A1，進行下一個工況的循環；所述中斷反饋模式具體如下：B1、根據上述常規反饋模式中A1、A2的反饋過程，當進行A2步驟時，如果駕駛員開啟了觸覺反饋系統，則檢測是否觸發中斷反饋標志，如果沒有觸發中斷反饋標志，則正常進行后續常規反饋過程；如果觸發了中斷反饋標志，此時為中斷反饋工況，并進入中斷反饋模式；所述觸發了中斷反饋標志，是指在當前反饋系統正在執行當前反饋請求的時候，有另一項中斷反饋請求觸發；B2、進入中斷反饋模式后，確定中斷事件的優先等級并將中斷反饋標志位清零，然后進行下一步驟B3；所述事件優先等級預設并存儲于車輛控制器ECU中；B3、比較當前反饋請求與中斷反饋請求的優先等級；如果當前反饋請求的優先等級大于等于中斷反饋請求，直接進行步驟B6；如果中斷反饋請求的優先等級大于當前反饋請求的優先等級，則關閉直線振動馬達，并進入下一步驟B4；B4、將中斷反饋請求的優先等級賦值給當前反饋請求的優先等級，重新配置振動頻率、振動時間等信息，并將累加器清零，然后進入下一步驟B5；B5、啟動直線振動馬達并將反饋占用狀態置1，然后進入步驟B6；B6、定時器累加，并進行下一步驟B7；B7、判斷定時器是否溢出，如果沒有溢出，返回步驟B1；如果定時器溢出，則關閉直線振動馬達，反饋占用狀態清零，返回步驟B1，進行下一個工況的循環；所述緊急反饋模式具體如下：C1、當出現危及人身及車輛安全的緊急情況時，觸發緊急反饋標志位，并進入下一步驟C2；C2、清零緊急反饋標志位，并進入下一步驟C3；C3、將當前的反饋請求等級設為最高，確定反饋頻率及振動時間，并且清零定時器，并進入下一步驟C4；C4、啟動直線振動馬達，立刻進行觸覺反饋，并將反饋占用狀態置1，并進入下一步驟C5；C5、將定時器進行累加，判斷定時器是否溢出；如果沒有溢出，返回步驟C1；如果溢出，關閉直線振動馬達，并將反饋占用狀態清零。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：本專利技術將直線振動馬達嵌入轉向盤中，用車載電腦控制馬達的振動頻率、振動幅度以及振動時間，模擬出各種觸覺信息，通過轉向盤將振動信息反饋給駕駛者，本專利技術充分利用駕駛員觸覺感官，給駕駛者與車輛間的人機信息交互提供了更多的途徑，豐富了人車交互的途徑與交互內容。在傳統的駕駛過程中，利用視覺、聽覺兩個維度進行信息的反饋，本專利技術充分利用觸覺感官，實現視覺、聽覺、觸覺三個維度的信息反饋。相較于傳統的反饋方式大大豐富的反饋信息的內容。例如傳統的轉向盤的路面感覺反饋，采用的都是力矩反饋的方式，本專利技術可以采用觸覺反饋的方式反饋路面信息。再比如，車輛運行的一些狀態(發動機的運轉情況、制動盤的磨損情況、輪胎的氣壓等信息)通過指示燈或指示圖標的形式反映在儀表盤上，駕駛過程中駕駛員很難察覺，利用觸覺反饋便能能直觀的感受到車輛的運行狀況。再比如，結合輔助駕駛系統，可以通過觸覺反饋的方式實現對危險操作的警告(如疲勞駕駛、超速等)。此外，把專利技術采用直線振動馬達，相較于偏心轉子振動馬達，直線振動馬達具有起振快，振動頻率和振幅可控、體積小、集成度高等優點。附圖說明圖1為本專利技術所述車輛轉向盤觸覺反饋系統結構示意圖；圖2為本專利技術所述車輛轉向盤觸覺反饋系統中，直線振動馬達的結構示意圖；圖3為本專利技術所述車輛轉向盤觸覺反饋系統中，直線振動馬達中振子的結構示意圖；圖4為本專利技術所述車輛轉向盤觸覺反饋系統中，線圈中電流與電壓的關系曲線圖；圖5為本專利技術所述車輛轉向盤觸覺反饋系統中，線圈磁力與激勵電流的關系曲線圖；圖6為本專利技術所述車輛轉向盤觸覺反饋系統的控制方法流程框圖。圖中：1-直線振動馬達，2-轉向盤，3-彈簧支座，4-螺旋彈簧，5-馬達殼體，6-振子，7-線圈，8-信號線，9-車輛本文檔來自技高網...

【技術保護點】
車輛轉向盤觸覺反饋系統，其特征在于：所述處觸覺反饋系統由安裝在轉向盤(2)上的直線振動馬達(1)和車輛控制器ECU(9)控制連接組成；所述直線振動馬達(1)由馬達殼體(5)、彈簧支座(3)、螺旋彈簧(4)、振子(6)和線圈(7)組成；所述馬達殼體(5)嵌置在轉向盤(2)內，兩個所述彈簧支座(3)固定在馬達殼體(5)內部兩端，所述振子(6)兩端加工有軸針，振子(6)活動安裝在兩個所述彈簧支座(3)之間，且軸針與彈簧支座(3)和馬達殼體(5)兩端的通孔間隙配合；所述螺旋彈簧(4)安裝在彈簧支座(3)內，一端頂靠在彈簧支座(3)底部，另一端頂靠在振子(6)軸針的軸肩處；所述線圈(7)纏繞在馬達殼體(5)的外表面，且線圈(7)纏繞段的中線從振子(6)的中線不重合，線圈(7)的一端連接公共地端，線圈(7)的另一端通過信號線(8)連接車輛控制器ECU(9)信號輸出端；所述車載控制器ECU(9)與車輛的信息采集裝置信號連接，車載控制器ECU(9)獲得并處理車輛的行使狀態信息，進而向直線振動馬達(1)發送控制信號。

【技術特征摘要】
1.車輛轉向盤觸覺反饋系統，其特征在于：所述處觸覺反饋系統由安裝在轉向盤(2)上的直線振動馬達(1)和車輛控制器ECU(9)控制連接組成；所述直線振動馬達(1)由馬達殼體(5)、彈簧支座(3)、螺旋彈簧(4)、振子(6)和線圈(7)組成；所述馬達殼體(5)嵌置在轉向盤(2)內，兩個所述彈簧支座(3)固定在馬達殼體(5)內部兩端，所述振子(6)兩端加工有軸針，振子(6)活動安裝在兩個所述彈簧支座(3)之間，且軸針與彈簧支座(3)和馬達殼體(5)兩端的通孔間隙配合；所述螺旋彈簧(4)安裝在彈簧支座(3)內，一端頂靠在彈簧支座(3)底部，另一端頂靠在振子(6)軸針的軸肩處；所述線圈(7)纏繞在馬達殼體(5)的外表面，且線圈(7)纏繞段的中線從振子(6)的中線不重合，線圈(7)的一端連接公共地端，線圈(7)的另一端通過信號線(8)連接車輛控制器ECU(9)信號輸出端；所述車載控制器ECU(9)與車輛的信息采集裝置信號連接，車載控制器ECU(9)獲得并處理車輛的行使狀態信息，進而向直線振動馬達(1)發送控制信號。2.如權利要求1所述車輛轉向盤觸覺反饋系統，其特征在于：所述馬達殼體(5)采用非金屬材料制成；所述振子(6)采用高密度可導磁銜鐵制成；所述線圈(7)為漆包細銅線。3.如權利要求1所述車輛轉向盤觸覺反饋系統的反饋方法，其特征在于：當車輛的輔助系統需要進行信息反饋時，向車輛控制器ECU發送反饋請求，車輛控制器ECU9根據反饋請求進入不同的反饋模式，進而生成不同的控制信號，并驅動嵌置在轉向盤(2)上的直線振動馬達(1)工作；所述不同的反饋模式包括常規反饋、中斷反饋和緊急反饋；所述常規反饋模式具體如下：A1、首先判斷緊急反饋標志是否觸發，如果判斷緊急反饋標志觸發，則將緊急反饋標志清零，然后進入步驟A4；如果判斷緊急反饋標志沒有觸發，則進行下一步驟A2；A2、判斷駕駛員是否開啟了觸覺反饋系統，如果駕駛員沒有開啟觸覺反饋系統，則進入下一步驟A3；如果駕駛員開啟了觸覺反饋系統，則檢測是否觸發中斷反饋標志，如果觸發中斷反饋標志，此時為中斷反饋工況，并進入中斷反饋模式，如果沒有觸發中斷反饋標志，則進入下一步驟A3；A3、檢測并判斷反饋系統的占用狀態，如果反饋系統未被占用，則進入下一步驟A4；如果反饋系統被占用，反饋占用狀態為“1”，此時直接進行定時器累加，并進入步驟A5；A4、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李靜，馮酉南，石求軍，韓紫云，董得志，谷賀沖，劉鵬，泰山，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：吉林,22