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EP0875819B1

Offline force effect rendering

Abstract

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EP0875819B1, drawing sheet 1
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Expired 13 February 2018, 8.6 years ago.

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18 claims: 18 independent, 0 dependent

  1. 1
    A force feedback device (11) that generates force effects in accord with a schedule, comprising:a) a member (13) adapted to be in contact with a user;b) a force generator (22,24) coupled to the member (13), said force generator (22,24) responding to drive signals by producing forces that act on the member (13) said member (13) transmitting the forces to the user in contact with the member (13) so that the user experiences the force effects;c) a memory for storing data that specify the force effects and for storing machine instructions that define a plurality of functions;andd) a processor (10,35), coupled to the force generator and the memory, said processor (10,35) executing the machine instructions to carrying out a plurality of functions, including: (i) determining when each force effect is initiated and a duration of each force effect in accord with the schedule;(ii) rendering each force effect as specified by the data stored in the memory, and when a force effect is required by the schedule, providing a corresponding drive signal to the force generator (22,24);(iii) storing force effect profiles for the force effects in the memory and assigning unique identifiers to the force effects, each unique identifier being associated with a profile for a different one of the force effects;and(iv) rendering a force effect that is specified in the schedule by the unique identifier for said force effect, in accord with the profile for said force effect, wherein a plurality of profiles are combined to indicate a single force effect that is assigned a unique identifier. Dispositif de retour de force (11) qui génère des effets de force selon un programme, comprenant : a) un élément (13) adapté pour être en contact avec un utilisateur;b) un générateur de force (22, 24) couplé à l'élément (13), ledit générateur de force (22, 24) répondant à des signaux de commande en produisant des forces qui agissent sur l'élément (13), ledit élément (13) transmettant les forces à l'utilisateur en contact avec l'élément (13) de sorte que l'utilisateur ressente les effets de force;c) une mémoire pour stocker des données qui spécifient les effets de force et pour stocker des instructions machine qui définissent une pluralité de fonctions;etd) un processeur (10, 35), couplé au générateur de force et à la mémoire, ledit processeur (10, 35) exécutant les instructions machine pour effectuer une pluralité de fonctions, comprenant : (i) la détermination du moment où chaque effet de force est initié et une durée de chaque effet de force en accord avec le programme;(ii) le rendu de chaque effet de force tel que spécifié par les données stockées dans la mémoire, et lorsqu'un effet de force est requis par le programme, la délivrance d'un signal de commande correspondant au générateur de force (22, 24);(iii) le stockage de profils d'effet de force pour les effets de force dans la mémoire et l'affectation d'identificateurs uniques aux effets de force, chaque identificateur unique étant associé à un profil pour un effet de force différent parmi les effets de force;et(iv) le rendu d'un effet de force qui est spécifié dans le programme par l'identificateur unique pour ledit effet de force, en accord avec le profil pour ledit effet de force, dans lequel une pluralité de profils sont combinés pour indiquer un seul effet de force auquel est affecté un identificateur unique. Kraftrückkopplungseinrichtung (11), welche Krafteffekte gemäß einem Plan erzeugt, umfassend: a) ein Element (13), ausgebildet für den Kontakt durch einen Benutzer;b) einen Krafterzeuger (22, 24), der mit dem Element (13) gekoppelt ist und auf Treibersignale anspricht, indem er Kräfte erzeugt, die auf das Element (13) einwirken, wobei das Element (13) die Kräfte auf den in Kontakt mit dem Element (13) befindlichen Benutzer überträgt, so daß der Benutzer die Krafteffekte spürt;c) einen Speicher zum Speichern von Daten, die die Krafteffekte spezifizieren, und zum Speichern von Maschinenbefehlen, die mehrere Funktionen definieren;undd) einen Prozessor (10, 35), der mit dem Krafterzeuger und dem Speicher gekoppelt ist, wobei der Prozessor (10, 35) die Maschinenbefehle ausführt, um mehrere Funktionen auszuführen, umfassend: (i) Feststellen, wann jeder Krafteffekt eingeleitet wird, und der Dauer jedes Krafteffekts nach Maßgabe des Plans;(ii) Erbringen jedes Krafteffekts, wie er durch die in dem Speicher gespeicherten Daten spezifiziert wird, und wenn ein Krafteffekt durch den Plan gefordert wird, Bereitstellen eines entsprechenden Treibersignals für den Krafterzeuger (22, 24);(iii) Speichern von Krafteffektprofilen für die Krafteffekte in dem Speicher und Zuordnen einzigartiger Kennungen zu den Krafteffekten, wobei jede einzigartige Kennung einem Profil für einen anderen Krafteffekt zugewiesen wird;und(iv) Erbringen eines Krafteffekts, der in dem Plan durch die einzigartige Kennung für den Krafteffekt spezifiziert wird, übereinstimmend mit dem Profil für den Krafteffekt, wobei eine Mehrzahl von Profilen kombiniert wird, um einen einzelnen Krafteffekt anzugeben, dem eine einzigartige Kennung zugeordnet ist.
  2. 2
    Dispositif de retour de force selon la revendication 1, dans lequel l'élément (13) est adapté pour être saisi par un utilisateur du dispositif de retour de force. Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der das Element (13) von einem Benutzer der Kraftrückkopplungseinrichtung ergriffen werden kann. The force feedback device of Claim 1, wherein the member (13) is adapted to be grasped by a user of the force feedback device.
  3. 3
    Dispositif de retour de force selon la revendication 1, dans lequel un effet de force concaténé inclus dans le programme comprend de multiples effets de force qui sont exécutés en séquence, chaque effet de force ayant une enveloppe d'amplitude d'effet de force, l'effet de force concaténé ayant une enveloppe de concaténation d'amplitude prédéterminée, ladite enveloppe de concaténation d'amplitude pré-déterminée supplantant lesdites enveloppes d'amplitude d'effet de force de manière à régler une amplitude des effets de force qui sont exécutés en séquence. Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der ein verknüpfter Krafteffekt, der in dem Plan enthalten ist, mehrere Krafteffekte umfaßt, die sequentiell ausgeführt werden, wobei jeder Krafteffekt eine Krafteffektamplituden-Hüllkurve aufweist, der verknüpfte Krafteffekt eine vorbestimmte Amplituden-Verknüpfungshüllkurve aufweist, die vorbestimmte Amplituden-Verknüpfungshüllkurve die Krafteffekt-Amplitudenhüllkurven ersetzt, um eine Amplitude der Krafteffekte zu steuern, welche sequentiell ausgeführt werden. The force feedback device of Claim 1, wherein a concatenated force effect included on the schedule comprises multiple force effects that are executed sequentially, each force effect having a force effect amplitude envelope, the concatenated force effect having a pre-determined amplitude concatenation envelope, said predetermined amplitude concatenation envelope superseding said force effect amplitude envelopes so as to control an amplitude of the force effects that are executed sequentially.
  4. 4
    Dispositif de retour de force selon la revendication 1, comprenant en outre un capteur (40) qui détecte une position de l'élément (13) et produit un signal indicatif de la position, ledit signal étant utilisé pour définir au moins un des effets de force. Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Sensor (40), der eine Stellung des Elements (13) erfaßt und ein für die Stellung kennzeichnendes Signal erzeugt, welches dazu benutzt wird, mindestens einen der Krafteffekte zu definieren. The force feedback device of Claim 1, further comprising a sensor (40) that detects a position of the member (13) and produces a signal indicative of the position, said signal being used in defining at least one of the force effects.
  5. 5
    Dispositif de retour de force selon la revendication 1, comprenant en outre une liaison de communication (41) couplant le processeur (10, 35) à un ordinateur central (32, 33), ladite liaison de communication (41) acheminant de l'ordinateur central (32, 33) au processeur (10, 35) une demande de rendu des effets de force, ladite demande étant utilisée pour programmer les effets de force. Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Verbindungsleitung (41), die den Prozessor (10, 35) mit einem Host-Computer (32, 33) verbindet, und die von dem Host-Computer (32, 33) an den Prozessor (10, 35) eine Anforderung schickt, die Krafteffekte zu erbringen, wobei die Anforderung dazu dient, die Krafteffekte zu planen. The force feedback device of Claim 1, further comprising a communication link (41) coupling the processor (10,35) to a host computer (32,33), said communication link (41) conveying from the host computer (32,33) to the processor (10,35) a request to render the force effects, said request used for scheduling the force effects.
  6. 6
    Dispositif de retour de force selon la revendication 5, dans lequel le processeur (10, 35) programme les effets de force de sorte qu'ils soient générés au cours d'intervalles de temps requis par l'ordinateur central (32, 33). Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 5, bei der der Prozessor (10, 35) die Krafteffekte derart plant, daß diese während von dem Host-Computer (32, 33) angeforderten Zeitintervallen erzeugt werden. The force feedback device of Claim 5, wherein the processor (10,35) schedules the force effects so that they are generated during time intervals requested by the host computer (32,33).
  7. 7
    Dispositif de retour de force selon la revendication 5, comprenant en outre une servohorloge, couplée au processeur (10, 35) et délivrant un top à un intervalle de temps prédéterminé, dans lequel le processeur (10, 35) reçoit de l'ordinateur central (32, 33) une pluralité d'instructions d'effets de force comprenant une liste de jeux, chacune desdites instructions d'effets de force comprenant des informations de synchronisation concernant le moment où l'effet de force ordonné doit être actif et un identificateur d'effet de force correspondant à l'un des profils d'effets de force stockés, ledit processeur évaluant ladite liste de jeux à chaque top de la servohorloge pour rendre un effet de force qui donne des forces audit élément (13), ledit effet de force rendu étant une sommation de tous les profils d'effets de force de la liste de jeux qui sont actifs à cet instant. Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 5, weiterhin umfassend einen Servotakt, der an den Prozessor (10, 35) gekoppelt ist und einen Tick zu einem vorbestimmten Zeitintervall bereitstellt, wobei der Prozessor (10, 35) von dem Host-Computer (32, 33) mehrere Krafteffekt-Befehle, die eine Spiel-Liste umfassen, sendet, wobei jeder der Krafteffekt-Befehle eine Zeitsteuerinformation beinhaltet, die besagt, wann der befohlene Krafteffekt aktiv zu sein hat, ferner eine Krafteffekt-Kennung entsprechend einem der gespeicherten Krafteffektprofile, wobei der Prozessor die Spiel-Liste bei jedem Servotakt-Tick auswertet, um einen Krafteffekt zu erbringen, der Kräfte auf das Element (13) aufbringt, wobei der erbrachte Krafteffekt eine Aufsummierung sämtlicher Krafteffektprofile auf der Spiel-Liste sind, die zu dieser Zeit aktiv sind. The force feedback device of Claim 5, further comprising a servo clock, coupled to the processor (10,35) and providing a tick at a predetermined time interval, wherein the processor (10,35) receives from the host computer (32,33) a plurality of force effect commands comprising a playlist, each of said force effect commands comprising timing information concerning when the commanded force effect is to be active and a force effect identifier corresponding to one of the stored force effect profiles, said processor evaluating said playlist at each servo clock tick to render a force effect that imparts forces to said member (13), said rendered force effect being a summation of all of the force effect profiles on the playlist that are active at that time.
  8. 8
    Dispositif de retour de force selon la revendication 7, dans lequel au moins l'un des profils d'effets de force stockés en mémoire est initialement reçu de l'ordinateur central (32, 33). Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der mindestens eines der Krafteffektprofile, die in dem Speicher gespeichert sind, am Anfang von dem Host-Computer (32, 33) empfangen wird. The force feedback device of Claim 7, wherein at least one of the force effect profiles stored in memory is initially received from the host computer (32,33).
  9. 9
    Dispositif de retour de force selon la revendication 7, dans lequel au moins l'un des profils d'effets de force est stocké dans une mémoire rémanente. Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der mindestens eines der Krafteffektprofile in einem nicht flüchtigen Speicher abgespeichert ist. The force feedback device of Claim 7, wherein at least one of the force effect profiles is stored in non-volatile memory.
  10. 10
    Dispositif de retour de force selon la revendication 7, dans lequel l'ordinateur central (32, 33) peut délivrer une instruction d'effets de force combinés activant simultanément une pluralité de profils d'effets de force stockés avec un seul identificateur d'effet de force unique, ladite instruction d'effets de force combinés étant appliquée à une pluralité des identificateurs d'effets de force stockés. Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der der Host-Computer (32, 33) einen kombinierten Krafteffekt-Befehl ausgeben kann, um gleichzeitig mehrere der abgespeicherten Krafteffektprofile mit einer einzigen einzigartigen Krafteffekt-Kennung zu aktivieren, wobei der kombinierte Krafteffekt-Befehl auf mehrere der abgespeicherten Krafteffekt-Kennungen abgebildet wird. The force feedback device of Claim 7, wherein the host computer (32,33) can issue a combined force effect command simultaneously activating a plurality of stored force effect profiles with a single unique force effect identifier, said combined force effect command being mapped to a plurality of the stored force effect identifiers.
  11. 11
    Dispositif de retour de force selon la revendication 7, dans lequel les profils d'effets de force comprennent des données se rapportant à la fréquence, à l'amplitude et à la durée de la force. Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der die Krafteffektprofile Daten umfassen, die Kraft-Frequenz, -Amplitude und -Dauer bedeuten. The force feedback device of Claim 7, wherein the force effect profiles comprise data pertaining to force frequency, amplitude, and duration.
  12. 12
    Dispositif de retour de force selon la revendication 7, dans lequel la liste de jeux comprend une série d'instructions d'effets de force qui sont exécutées en séquence. Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der die Spiel-Liste eine Reihe von Krafteffekt-Befehlen beinhaltet, die sequentiell ausgeführt werden. The force feedback device of Claim 7, wherein the playlist comprises a series of force effect commands that are executed sequentially.
  13. 13
    Dispositif de retour de force selon la revendication 12, dans lequel, pour produire un effet de force concaténé, chacun des effets de force ordonnés en séquence a une enveloppe d'amplitude d'effet de force, l'effet de force concaténé ayant une enveloppe de concaténation d'amplitude prédéterminée, ladite enveloppe de concaténation d'amplitude prédéterminée supplantant lesdites enveloppes d'amplitude d'effets de force de manière à commander une amplitude des effets de force qui sont exécutés en séquence. Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 12, bei der zum Erzeugen eines verknüpften Krafteffekts jeder der sequentiell befohlenen Krafteffekte eine Krafteffekt-Amplitudenhüllkurve besitzt, der verknüpfte Krafteffekt eine vorbestimmte Amplitudenverknüpfungshüllkurve aufweist, welche die Krafteffekt-Amplitudenhüllkurven ersetzt, um eine Amplitude der sequentiell ausgeführten Krafteffekte zu steuern. The force feedback device of Claim 12, wherein for producing a concatenated force effect, each of the sequentially commanded force effects has a force effect amplitude envelope, the concatenated force effect having a predetermined amplitude concatenation envelope, said predetermined amplitude concatenation envelope superseding said force effect amplitude envelopes so as to control an amplitude of the force effects that are executed sequentially.
  14. 14
    Dispositif de retour de force selon la revendication 5, dans lequel le processeur (10, 35) détermine si le processeur (10, 35) est connecté à l'ordinateur central (32, 33) par un port d'interface numérique d'instrument de musique ou par un port sériel et le processeur (10, 35) configure automatiquement la liaison de communication (41) pour utiliser un protocole approprié parmi un protocole d'interface numérique d'instrument de musique et un protocole sériel pour communiquer avec l'ordinateur central (10, 35). Kraftrückkopplungseinrichtung nach Anspruch 5, bei der der Prozessor (10, 35) bestimmt, ob der Prozessor (10, 35) mit dem Host-Computer (32, 33) durch eine Musikinstrument-Digitalschnittstelle oder über ein serielles Port verbunden ist, und der Prozessor (10, 35) automatisch die Verbindungsstrecke (41) konfiguriert, um ein passendes Protokoll von einem Musikinstrument-Digitalschnittstellen-Protokoll und einem seriellen Protokoll dazu zu verwenden, mit dem Host-Computer (10, 35) zu kommunizieren. The force feedback device of Claim 5, wherein the processor (10,35) determines whether the processor (10,35) is linked to the host computer (32,33) through a musical instrument digital interface port or through a serial port and the processor (10,35) automatically configures the communication link (41) to employ an appropriate one of a musical instrument digital interface protocol and a serial protocol to communicate with the host computer (10,35).
  15. 15
    A method for controlling a device that generates force effects, comprising the steps of:(a) storing data that define the force effects in a memory of the device;(b) creating a schedule of force effects that defines when each force effect that is included on the schedule should be initiated and a duration of each force effect;(c) as a function of the schedule, providing a drive signal that enables a force corresponding to the force effect to be produced by the device, so that the force effects are generated in accord with the schedule;(d) assigning a unique identifier to each force effect;and(e) specifying each force effect included in the schedule with the unique identifier for said force effect, wherein data specifying a plurality of force effects are combined to specify a single force effect, the combined single force effect being assigned a unique identifier. Procédé pour commander un dispositif qui génère des effets de force, comprenant les étapes : (a) de stockage de données qui définissent les effets de force dans une mémoire du dispositif;(b) de création d'un programme d'effets de force qui définit le moment où chaque effet de force qui est inclus dans le programme sera initié et une durée de chaque effet de force;(c) de délivrance, en fonction du programme, d'un signal de commande qui active une force correspondant à l'effet de force à produire par le dispositif, de sorte que les effets de force soient générés en accord avec le programme;(d) d'affectation d'un identificateur unique pour chaque effet de force;et(e) de spécification de chaque effet de force inclus dans le programme par l'identificateur unique pour ledit effet de force, dans lequel les données spécifiant une pluralité d'effets de force sont combinées pour spécifier un seul effet de force, un identificateur unique étant affecté au seul effet de force combiné. Verfahren zum Steuern eines Geräts, welches Krafteffekte erzeugt, umfassend folgende Schritte: (a) Speichern von Daten, die die Krafteffekte definieren, in einem Speicher des Geräts;(b) Erzeugen eines Plans von Krafteffekten, welcher definiert, wann jeder Krafteffekt, der in dem Plan enthalten ist, eingeleitet werden sollte, und der die Dauer für jeden Krafteffekt definiert;(c) als Funktion des Plans, Bereitstellen eines Treibersignals, welches eine dem von dem Gerät zu erzeugenden Krafteffekt entsprechende Kraft freigibt, so daß die Krafteffekte entsprechend dem Plan erzeugt werden;(d) jedem Krafteffekt wird eine einzigartige Kennung zugewiesen;und(e) Spezifizieren jedes in dem Plan enthaltenen Krafteffekts mit der einzigartigen Kennung für den Krafteffekt, wobei Daten, die mehrere Krafteffekte spezifizieren, miteinander kombiniert werden, um einen einzelnen Krafteffekt zu spezifizieren, wobei dem kombinierten einzelnen Krafteffekt eine einzigartige Kennung zugewiesen wird.
  16. 16
    Procédé selon la revendication 15, dans lequel un effet de force concaténé inclus dans le programme comprend de multiples effets de force qui sont produits en séquence, chaque effet de force ayant une enveloppe d'amplitude d'effet de force, l'effet de force concaténé ayant une enveloppe de concaténation d'amplitude prédéterminée, ladite enveloppe de concaténation d'amplitude prédéterminée supplantant lesdites enveloppes d'amplitude d'effets de force de manière à commander une amplitude des effets de force qui sont produits en séquence. The method of Claim 15, wherein a concatenated force effect included on the schedule comprises multiple force effects that are produced sequentially, each force effect having a force effect amplitude envelope, the concatenated force effect having a predetermined amplitude concatenation envelope, said predetermined amplitude concatenation envelope superseding said force effect amplitude envelopes. so as to control an amplitude of the force effects that are produced sequentially. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem ein in dem Plan enthaltener verknüpfter Krafteffekt mehrere Krafteffekte aufweist, die sequentiell erzeugt werden, wobei jeder Krafteffekt eine Krafteffekt-Amplitudenhüllkurve aufweist, der verknüpfte Krafteffekt eine vorbestimmte Amplitudenverknüpfungs-Hüllkurve aufweist, welche die Krafteffekt-Amplitudenhüllkurven ersetzt, um eine Amplitude der Krafteffekte zu steuern, welche sequentiell erzeugt werden.
  17. 17
    Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre l'étape d'achèvement d'un effet de force si l'exécution d'une instruction invoquant l'effet de force dépasse un intervalle de temps prédéterminé. The method of Claim 15, further comprising the step of terminating a force effect if execution of a command invoking the force effect exceeds a predetermined time interval. Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend den Schritt des Beendigens eines Krafteffekts, wenn die Ausführung eines den Krafteffekt hervorrufenden Befehls ein vorbestimmtes Zeitintervall überschreitet.
  18. 18
    Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre l'étape d'exécution d'un contrôle de validité pour chaque instruction d'effet de force avant son exécution de sorte que l'instruction d'effet de force ne soit pas exécutée à moins qu'elle ne se trouve parmi un jeu prédéfini d'instructions d'effets de force valables pour le dispositif. The method of Claim 15, further comprising the step of performing a sanity check for each force effect command prior to its execution so that the force effect command is not executed unless it is found among a predefined set of valid force effect commands for the device. Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend den Schritt des Ausführens einer Vernunftsprüfung für jeden Krafteffekt-Befehl vor dessen Ausführung, so daß der Krafteffekt-Befehl nicht ausgeführt wird, wenn er nicht unter einer vorab definierten Menge zulässiger Krafteffekt-Befehle für das Gerät gefunden wird.
Independent claims18