手柄和智能设备

技术领域

本发明涉及人机交互设备技术领域，特别涉及一种手柄和应用该手柄的智能设备。

背景技术

当前在VR(Virtual Reality，虚拟现实)游戏设备中，射击场景通常占据了相当大的比重，而目前主要通过软件在视觉层面及手柄均匀振动来实现射击后坐力模拟。但是用户手上握持的手柄只能起到普通的振动效果，导致用户手上没有真实的射击后坐力触感，体验感较弱。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种手柄和智能设备，旨在改善用户手上没有真实的射击后坐力触感的问题，以提升用户的体验感。

为实现上述目的，本发明提出一种手柄，所述手柄包括：

壳体，所述壳体包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳与所述第二外壳活动连接，并围合形成安装腔；和

撞击组件，所述撞击组件包括驱动件和撞锤，所述驱动件设于所述安装腔内，所述撞锤活动设于所述安装腔内，并与所述驱动件传动连接；

其中，所述手柄具有所述驱动件驱动所述撞锤撞击所述第一外壳的撞击状态；

在所述撞击状态，所述第一外壳相对于所述第二外壳活动。

在一实施例中，所述第一外壳具有第一抵接面，所述第二外壳具有第二抵接面；

所述手柄还具有所述撞锤远离所述第一外壳的静止状态；

在所述静止状态，所述第一抵接面与所述第二抵接面抵接，且所述撞锤与所述第一外壳之间具有间隙；

在所述撞击状态，所述驱动件驱动所述撞锤靠近并撞击所述第一外壳，以使所述第一抵接面与所述第二抵接面相互远离。

在一实施例中，所述壳体还包括弹性件，所述第一外壳通过所述弹性件与所述第二外壳弹性连接，以使所述第一抵接面与所述第二抵接面抵接。

在一实施例中，所述第一外壳邻近所述第一抵接面还设有第一连接柱，所述第二外壳邻近所述第二抵接面还设有第二连接柱；

所述弹性件的两端分别与所述第一连接柱和所述第二连接柱连接。

在一实施例中，所述弹性件包括多个，多个所述弹性件沿所述第一抵接面和所述第二抵接面的连接处间隔设置；

且/或，所述弹性件为弹簧；

且/或，所述弹性件的两端分别设有悬挂孔，两个所述悬挂孔分别套设于所述第一连接柱和所述第二连接柱；

且/或，所述第一抵接面和所述第二抵接面中二者之一设有导向孔，二者之另一设有导向件，所述导向件滑动穿设于所述导向孔内；

且/或，所述第一外壳和所述第二外壳中至少一个还凸设有挡板，所述挡板位于所述安装腔内，以遮挡所述第一抵接面与所述第二抵接面的连接处。

在一实施例中，所述第一外壳面向所述撞锤的一侧还设有缓冲垫；

在所述撞击状态，所述撞锤与所述缓冲垫抵接；

在所述静止状态，所述撞锤与所述缓冲垫间隔。

在一实施例中，所述第二外壳还设有间隔设置的第一安装座和第二安装座，所述驱动件设于所述第一安装座，并与所述撞锤的一端传动连接，所述撞锤的另一端与所述第一安装座转动连接。

在一实施例中，所述撞击组件还包括：

曲轴，所述曲轴转动连接于所述第一安装座，并与所述驱动件的输出轴连接；和

连杆，所述连杆的一端与所述曲轴转动连接，所述连杆的另一端与所述撞锤远离所述第二安装座的一端转动连接；

其中，所述驱动件驱动所述曲轴转动，并带动所述连杆摆动，以使所述连杆带动所述撞锤撞击所述第一外壳。

在一实施例中，所述第一安装座包括间隔设置的两个支柱，所述驱动件固定于一所述支柱，所述曲轴设于两个所述支柱之间，并与两个所述支柱转动连接；

且/或，所述曲轴包括转动轴、两个连接耳及两个连接轴，两个所述连接耳连接于所述转动轴的两端，并与所述转动轴围合形成转动槽，所述连杆的一端伸入所述转动槽内，并转动套设于所述转动轴，两个所述连接轴分别设于两个所述连接耳背向所述转动槽的一侧，一所述连接轴与所述驱动件的输出轴连接，另一所述连接轴与所述第一安装座转动连接，所述转动轴的轴向方向与所述驱动件的输出轴的轴向方向不重合；

且/或，所述驱动件驱动所述曲轴的转动角度为0°～360°。

本发明还提出一种智能设备，所述智能设备包括显示装置和上述所述的手柄，所述手柄与所述显示装置信号连接。

本发明技术方案的手柄通过将壳体设置为活动连接的第一外壳和第二外壳，使得第一外壳和第二外壳围合形成安装腔，从而利用安装腔安装、固定和保护撞击组件，同时利用撞击组件的驱动件驱动活动设于安装腔内的撞锤撞击第一外壳，使得手柄具有撞击状态，如此在手柄处于撞击状态时，撞锤撞击第一外壳，使得第一外壳相对于第二外壳活动，以使手柄可以产生摆幅跳动的效果，以模拟射击后坐力的反馈，从而实现手上有真实的射击后坐力触感的效果，以提升用户的体验感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中手柄的结构示意图；

图2为本发明一实施例中手柄的分解示意图；

图3为本发明一实施例中手柄的剖面示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

同时，全文中出现的“和/或”或“且/或”的含义为，包括三个方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

头戴式显示设备(Head Mounted Display，简称HMD)，通过光学系统放大超微显示屏上的图像，将影像投射于视网膜上，进而呈现于观看者眼中大屏幕图像，可以实现虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)、增强现实(AugmentedReality，简称AR)、混合现实(MixedReality，简称MR)等不同效果。

伴随HMD产品技术的快速发展，以及AI游戏资源的不断丰富，用户对AI游戏的互动性体验要求也越来越高。基于这些互动性的需求，用户对具有场景力反馈和手感力反馈的手柄(尤其是VR控制手柄)提出了更高的需求，这也成为各大厂商研究的热点。

当前在VR(Virtual Reality，虚拟现实)游戏设备中，射击场景通常占据了相当大的比重，而目前主要通过软件在视觉层面及手柄均匀振动来实现射击后坐力模拟。但是用户手上握持的手柄只能起到普通的振动效果，导致用户手上没有真实的射击后坐力触感，体验感较弱。特别是在玩VR游戏的时候，使用不同游戏道具时，给人的反馈一般都是震动，这就对游戏有很不好的体验，没有十足的沉浸感。

基于上述构思和问题，本申请提出一种手柄100，该手柄100应用于智能设备中，例如VR设备、头戴式显示装置等。可以理解的，智能设备包括头戴式显示设备和手柄100等结构，使用该手柄100玩VR游戏时，使用游戏道具，比如枪支、道具等，就可以感受到道具给人的反作用力、比如枪械后坐力、刀具削砍力等，让人玩游戏时更加有沉浸感。也即该手柄100在游戏中使用枪支类的道具时，可以模拟枪支发射后的后坐力，而不是震动，或者使用刀具类道具时，自动改变模式模拟刀具砍削的反馈力等，从而给人十足的沉浸感。

本发明提出的一种手柄100，旨在改善用户手上没有真实的射击后坐力触感的问题，以提升用户的体验感。

请结合参照图1至图3所示，在本发明实施例中，该手柄100包括壳体1和撞击组件2，壳体1包括第一外壳12和第二外壳13，第一外壳12与第二外壳13活动连接，并围合形成安装腔11，撞击组件2包括驱动件21和撞锤22，驱动件21设于安装腔11内，撞锤22活动设于安装腔11内，并与驱动件21传动连接；其中，手柄100具有驱动件21驱动撞锤22撞击第一外壳12的撞击状态；在撞击状态，第一外壳12相对于第二外壳13活动。

在本实施例中，壳体1用于安装固定撞击组件2等部件，同时起到保护撞击组件2等部件的作用。同时，手柄100的壳体1还用于方便用户握持。可以理解的，壳体1的结构可以是具有安装腔11的盒体、箱体或支撑架等结构，在此不做限定。

可以理解的，为了方便用户握持，手柄100的壳体1上形成环形结构的握手腔，从而方便用户通过该握手腔握紧手柄100。壳体1的握手腔呈封闭的环形结构，握手腔的开口呈圆形、椭圆形、方形、多边形或异形等，在此不做限定。可选地，壳体1的形状可设置为类似欧洲护手剑的护手结构。当然，壳体1的结构外形可根据实际需求选择设置，在此不做限定。在其他实施例中，为了避免手柄100脱离用户的手部，也可在壳体1的外部设置锁紧环或锁紧绷带等结构，在此不做限定。

在本实施例中，通过在壳体1的安装腔11内设置撞击组件2，使得撞击组件2的驱动件21设于安装腔11内，且撞锤22活动设于安装腔11内，并与驱动件21传动连接，使得手柄100具有驱动件21驱动撞锤22撞击第一外壳12的撞击状态，如此在撞锤22撞击第一外壳12时，第一外壳12可相对于第二外壳13活动，从而使得手柄100可以产生摆幅跳动的效果，以模拟射击后坐力的反馈，从而实现手上有真实的射击后坐力触感的效果，以提升用户的体验感。

本发明的手柄100通过将壳体1设置为活动连接的第一外壳12和第二外壳13，使得第一外壳12和第二外壳13围合形成安装腔11，从而利用安装腔11安装、固定和保护撞击组件2，同时利用撞击组件2的驱动件21驱动活动设于安装腔11内的撞锤22撞击第一外壳12，使得手柄100具有撞击状态，如此在手柄100处于撞击状态时，撞锤22撞击第一外壳12，使得第一外壳12相对于第二外壳13活动，以使手柄100可以产生摆幅跳动的效果，以模拟射击后坐力的反馈，从而实现手上有真实的射击后坐力触感的效果，以提升用户的体验感。

在本实施例中，撞击组件2的驱动件21用于为撞锤22提供驱动力，以实现驱动撞锤22撞击第一外壳12，从而产生摆幅跳动的效果，以模拟射击后坐力的反馈。可选地，驱动件21为驱动马达、驱动气缸或其他能够提供驱动力的结构，在此不做限定。

在一实施例中，第一外壳12具有第一抵接面121，第二外壳13具有第二抵接面131；手柄100还具有撞锤22远离第一外壳12的静止状态；在静止状态，第一抵接面121与第二抵接面131抵接，且撞锤22与第一外壳12之间具有间隙；在撞击状态，驱动件21驱动撞锤22靠近并撞击第一外壳12，以使第一抵接面121与第二抵接面131相互远离。

在本实施例中，如图1和图2所示，壳体1的第一外壳12和第二外壳13可以是规则形状，例如第一外壳12和第二外壳13配合形成的壳体1的外形结构可以是圆柱形、椭圆柱形、方形等多边形结构。当然，第一外壳12和第二外壳13也可以是不规则形状，例如第一外壳12和第二外壳13配合形成的壳体1的外形结构可以是异形等，在此不做限定。

可以理解的，第一外壳12具有第一凹腔，第二外壳13具体第二凹腔，第一外壳12和第二外壳13对接配合，使得第一凹腔和第二凹腔围合形成安装腔11。在本实施例中，第一外壳12与第二外壳13的抵接处或连接处分别形成第一抵接面121和第二抵接面131，也即第一抵接面121环绕第一凹腔设置，并位于第一凹腔的开口处，第二抵接面131环绕第二凹腔设置，并位于第二凹腔的开口处。

在本实施例中，第一外壳12与第二外壳13对接时，第一抵接面121与第二抵接面131抵接。可以理解的，在撞锤22不撞击第一外壳12或撞锤22远离第一外壳12时，第一抵接面121与第二抵接面131始终处于抵接状态，使得手柄100具有静止状态。

可以理解的，在手柄100处于静止状态，第一抵接面121与第二抵接面131抵接；在手柄100处于撞击状态，驱动件21驱动撞锤22靠近并撞击第一外壳12，以使第一抵接面121与第二抵接面131相互远离。

为了使得第一外壳12在撞锤22撞击结束后，能够与第二外壳13对接，也即第一抵接面121与第二抵接面131抵接。在一实施例中，壳体1还包括弹性件14，第一外壳12通过弹性件14与第二外壳13弹性连接，以使第一抵接面121与第二抵接面131抵接。

在本实施例中，第一外壳12与第二外壳13通过弹性件14进行弹性连接。可以理解的，在手柄100处于静止状态，第一外壳12与第二外壳13受到弹性件14的弹性作用，此时第一抵接面121与第二抵接面131抵接；在手柄100处于撞击状态，驱动件21驱动撞锤22靠近并撞击第一外壳12，此时第一外壳12带动弹性件14拉伸，使得第一抵接面121与第二抵接面131相互远离。而驱动件21驱动撞锤22远离第一外壳12时，第一外壳12受到弹性件14的弹性收缩复位，以使第一抵接面121与第二抵接面131抵接。

可以理解的，弹性件14可以是弹性套、弹性带或弹簧等结构。弹性件14可以是套设于或设置于第一外壳12和第二外壳13外部；或者，弹性件14也可以设置于安装腔11内。在本实施例中，为了提高手柄100的外观美观性，弹性件14可选地设于安装腔11内。

在一实施例中，第一外壳12邻近第一抵接面121还设有第一连接柱122，第二外壳13邻近第二抵接面131还设有第二连接柱132；弹性件14的两端分别与第一连接柱122和第二连接柱132连接。

在本实施例中，如图1至图3所示，弹性件14可选为弹簧结构，例如伸缩弹簧或收缩弹簧等，在此不做限定。可以理解的，为了方便弹性件14与第一外壳12和第二外壳13连接，通过在第一外壳12的第一凹腔内设置第一连接柱122，第二外壳13的第二凹腔内设置第二连接柱132，如此将弹性件14的两端分别与第一连接柱122和第二连接柱132连接，既可以实现弹性件14的安装固定，又可以实现第一外壳12与第二外壳13的弹性活动连接。

可以理解的，为了确保第一外壳12通过弹性件14与第二外壳13连接时，第一抵接面121与第二抵接面131抵接。可选地，第一连接柱122凸设于第一外壳12的第一凹腔邻近第一抵接面121的内壁，第二连接柱132凸设于第二外壳13的第二凹腔邻近第二抵接面131的内壁。

可选地，弹性件14包括多个，多个弹性件14沿第一抵接面121和第二抵接面131的连接处间隔设置。可以理解的，如此设置可确保第一外壳12与第二外壳13对接时，第一抵接面121与第二抵接面131处于抵接状态。

在本实施例中，第一连接柱122的数量与第二连接柱132的数量相同，且均与弹性件14的数量相同，也即弹性件14分别与第一连接柱122和第二连接柱132一一对应设置。为了方便弹性件14的拆装，提高装配效率，在一实施例中，弹性件14的两端分别设有悬挂孔141，两个悬挂孔141分别套设于第一连接柱122和第二连接柱132。

可以理解的，悬挂孔141可以是由弹性件14端部的挂钩形成。当然，在其他实施例中，也可直接利用弹性件14端部的挂钩与第一连接柱122/第二连接柱132连接，此时可在第一连接柱122/第二连接柱132设置固定孔等结构，在此不做限定。

为了确保第一外壳12在撞锤22撞击后受到弹性件14的弹性收缩复位时，第一外壳12的第一抵接面121与第二抵接面131不会发生偏移或错位等问题。在一实施例中，第一抵接面121和第二抵接面131中二者之一设有导向孔，二者之另一设有导向件，导向件滑动穿设于导向孔内。

可以理解的，导向件可以是凸设于第一抵接面121或第二抵接面131上的导向柱或导向板等结构，导向孔开设于第一抵接面121或第二抵接面131上，导向件滑动穿设于导向孔，也即导向件与导向孔一一对应设置。在本实施例中，导向件和导向孔可以是一个或多个。导向件和导向孔均为多个时，导向件和导向孔也可同时设置在第一抵接面121和第二抵接面131，此时第一抵接面121上的导向件与第二抵接面131上的导向孔对应，第一抵接面121上的导向孔与第二抵接面131上的导向件对应，在此不做限定。

为了避免撞锤22撞击第一外壳12时，第一抵接面121与第二抵接面131分离，以使得第一抵接面121与第二抵接面131之间的间隙暴露安装腔11内的结构。在本实施例中，第一外壳12和第二外壳13中至少一个还凸设有挡板123，挡板123位于安装腔11内，以遮挡第一抵接面121与第二抵接面131的连接处。

在本实施例中，如图1和图2所示，挡板123设于第一外壳12的第一凹腔内壁上，且挡板123朝向第二外壳13的第二凹腔内延伸；或者，挡板123设于第二外壳13的第二凹腔内壁上，且挡板123朝向第一外壳12的第一凹腔内延伸；或者，挡板123包括两个或多个时，部分挡板123设于第一外壳12的第一凹腔内壁上，且朝向第二外壳13的第二凹腔内延伸，部分挡板123设于第二外壳13的第二凹腔内壁上，且朝向第一外壳12的第一凹腔内延伸，此时多个挡板123沿第一抵接面121/第二抵接面131的周缘方向间隔且延伸排布，在此不做限定。

在一实施例中，第一外壳12面向撞锤22的一侧还设有缓冲垫3；在撞击状态，撞锤22与缓冲垫3抵接；在静止状态，撞锤22与缓冲垫3间隔。

在本实施例中，如图1至图3所示，通过设置缓冲垫3，从而有效通过缓冲垫3对撞锤22撞击第一外壳12时进行缓冲和消音。可选地，缓冲垫3为橡胶垫或硅胶垫或海绵垫。可以理解的，为了进一步实现消音目的，可在第一抵接面121和第二抵接面131之间设置缓冲垫3等，在此不做限定。

在一实施例中，第二外壳13还设有间隔设置的第一安装座133和第二安装座134，驱动件21设于第一安装座133，并与撞锤22的一端传动连接，撞锤22的另一端与第一安装座133转动连接。

在本实施例中，如图1至图3所示，通过设置第一安装座133和第二安装座134，既可以方便实现安装固定驱动件21和撞锤22，又可以对撞锤22实现支撑，使得撞锤22靠近第一外壳12，从而可减小撞锤22的撞击行程，以达到节省能耗的效果。

在一实施例中，撞击组件2还包括曲轴23和连杆24，曲轴23转动连接于第一安装座133，并与驱动件21的输出轴连接，连杆24的一端与曲轴23转动连接，连杆24的另一端与撞锤22远离第二安装座134的一端转动连接；其中，驱动件21驱动曲轴23转动，并带动连杆24摆动，以使连杆24带动撞锤22撞击第一外壳12。

在本实施例中，如图1和图2所示，曲轴23和连杆24的设置，可有效将驱动件21的转动驱动力转化为上下移动撞击驱动力，有效简化驱动件21的结构，并节省能耗。

可以理解的，如图1和图2所示，曲轴23包括转动轴231、两个连接耳232及两个连接轴233，两个连接耳232连接于转动轴231的两端，并与转动轴231围合形成转动槽234，连杆24的一端伸入转动槽234内，并转动套设于转动轴231，两个连接轴233分别设于两个连接耳232背向转动槽234的一侧，一连接轴233与驱动件21的输出轴连接，另一连接轴233与第一安装座133转动连接，转动轴231的轴向方向与驱动件21的输出轴的轴向方向不重合。

在本实施例中，通过曲轴23和驱动件21配合形成偏心旋转结构，从而方便将偏心驱动通过连杆24传递至撞锤22，如此可有效实现连杆24带动撞锤22上下移动以撞击第一外壳12。可以理解的，撞锤22的一端通过转轴结构与第二安装座134转动连接，撞锤22的另一端通过孔轴结构与连杆24转动连接。

在一实施例中，如图1和图2所示，第一安装座133包括间隔设置的两个支柱135，驱动件21固定于一支柱135，曲轴23设于两个支柱135之间，并与两个支柱135转动连接。可以理解的，两个支柱135分别设有呈同轴设置的转孔136，两个连接轴233分别转动穿设于转孔136，以使曲轴23位于两个支柱135之间。

在本实施例中，两个连接轴233与驱动件21的输出轴呈同轴设置。可以理解的，为了确保驱动件21驱动曲轴23带动连杆24摆动，以使连杆24带动撞锤22上下移动以撞击第一外壳12。可选地，驱动件21驱动曲轴23的转动角度为0°～360°。

需要说明的是，驱动件21驱动曲轴23的转动角度与连杆24带动撞锤22上下移动距离有关，具体根据实际需要设计，在此不做限定。

当在使用本申请的手柄100玩VR游戏，游戏道具枪支类射击的时候，模拟枪支后坐力给人的感觉，开始启动伺服电机(也即驱动件21)，伺服电机转动，同时带动曲轴23转动，曲轴23转动后带动连杆24一端转动与摆动，连杆24另一端会做上下运动，同时与连杆24另一端相连的撞锤33会围绕另一端做上下摆动，当撞锤22撞击第一外壳12时，第一外壳12会往上运动，远离第二外壳13，然后在拉簧(也即弹性件14)的拉力作用下，靠近第二外壳13，最后第一外壳12与第二外壳13合并在一起。

在游戏中使用游戏道具时，不同的道具对应不同的电信号，不同的电信号传递到电机(也即驱动件21)上，比如低电平时，电机低转速，转动90°，高电平时，电机高转速，转动180°，使得电机实现不同转速及转动角度，通过调节电机的转速及转动角度实现撞锤22快速撞击第一外壳12模拟枪械射击后坐力，或者缓慢顶起第一外壳12模拟刀剑砍削反馈力。

可以理解的，通过在撞锤22上加装缓冲垫减少噪声，第一外壳12两侧有挡筋或挡板123可以防止第一外壳12被顶起时看到内部结构而影响美观性。

本发明还提出一种智能设备，该智能设备包括显示装置和上述的手柄100，手柄100与显示装置信号连接。该手柄100的具体结构参照上述实施例，由于本智能设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在本实施例中，智能设备可以是头戴式显示设备，头戴式显示设备可以是AR设备、VR设备、MR设备或其他控制设备等，手柄100与头戴式显示设备可以是有线连接或无线连接，例如采用蓝牙连接、WIFI连接或红外连接等，在此不做限定。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。