一种游戏摇杆及操控方法与流程

本发明涉及电子设备配件技术领域，具体涉及一种游戏摇杆及操控方法。

背景技术：

随着全球电竞产业的蓬勃发展，各种专业游戏设备也不断推陈出新，摇杆作为一种常用的游戏设备在外设大家族中一直占有比较重要的位置。

目前常见的摇杆主要有开关型和电位器型两种结构:开关型是靠摇杆运动触发机械或光电等电子开关，达到输出指令的目的；电位器结构是靠摇杆运动带动可调电阻产生电信号达到输出指令的目的。

开关型结构存在触发距离固定无法调节和机械开关老化的问题，电位器结构存在物理磨损影响寿命的问题。这两种结构的游戏摇杆还同时存在不可由用户根据自身使用习惯调节触发位置的问题，在实际使用过程中这两种类型的摇杆均不能满足用户独特的操作习惯和个性化需求，也不能提高用户输入指令的准确性和容错率。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种游戏摇杆及操控方法，该游戏摇杆能满足不同用户的操作习惯和个性化需求，且使用寿命长。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

第一方面，本发明提供了一种游戏摇杆，包括：

安装件；

杆芯，所述杆芯竖直、活动穿设在所述安装件内，所述杆芯顶端设置有握球，所述杆芯底部从所述安装件底部穿出，所述杆芯的底端上设置有永磁磁铁；

回位机构，安装在所述杆芯底部，使所述杆芯于常态下保持竖直状态；

位置判断模块，所述位置判断模块包括控制元件位于所述永磁磁铁正下方固定设置的磁感应元件，所述磁感应元件和控制元件电连接；

所述磁感应元件用于感应所述永磁磁铁的位置变化并输出电信号；

所述控制元件用于接收所述电线号，对所述电信号进行解析、计算和逻辑判断后向游戏控制器主板输出方向信号；

进一步，所述安装件中部开设有连接孔，所述连接孔的直径尺寸大于所述杆芯的直径尺寸，所述杆芯插设在所述连接孔内，所述杆芯与所述连接孔之间通过连接块活动连接。

进一步，所述安装件中部开设有连接孔，所述连接孔的直径尺寸大于所述杆芯的直径尺寸，所述杆芯活动插设在所述连接孔内，所述杆芯与所述连接孔的连接处上方套设有固定卡件，所述固定卡件的直径尺寸大于所述连接孔的直径尺寸。

进一步，所述固定卡件为套管或卡环。

进一步，所述回位机构包括从上到下依次设置的弹簧垫圈、压力弹簧和弹簧底座，所述弹簧垫圈、压力弹簧和弹簧底座均活动套设在所述杆芯上；

所述永磁磁铁呈圆形块状，与杆芯同心设置，顶部有螺栓，通过顶部螺栓与杆芯底端面连接，所述弹簧底座的底部抵在所述永磁铁的上表面上。

进一步，所述磁感应元件为磁感芯片。

所述控制元件为单片机，所述单片机上连接有数据传输接口。

第二方面，本发明还提供了一种游戏摇杆的操控方法，用于操控如第一方面所述的游戏摇杆，所述操控方法写入所述控制元件中，所述操控方法包括：

预定义二维坐标系，设定x轴y轴坐标值的范围和修正参数；

设定坐标系的最小触发单元和每个单元代表的方向值。

第三方面，本发明还提供了一种游戏摇杆的操控方法，用于操控如第一方面所述的游戏摇杆，所述操控方法写入所述控制元件中，所述操控方法包括：

预定义二维坐标系，设定x轴y轴坐标值的范围和修正参数；

设定坐标系的非触发区域、斜方向区域和正方向区域。

第四方面，本发明还提供了一种游戏摇杆的操控方法，用于操控如第一方面所述的游戏摇杆，所述操控方法写入所述控制元件中，所述操控方法包括：

预定义二维坐标系，设定x轴y轴坐标值的范围和修正参数；

设定坐标系的最小触发单元和每个单元代表的方向值；

设定杆芯操控方向信号辅助脚本。

第五方面，本发明还提供了一种游戏摇杆的操控方法，用于操控如第一方面所述的游戏摇杆，所述操控方法写入所述控制元件中，所述操控方法包括：

预定义二维坐标系，设定x轴y轴坐标值的范围和修正参数；

设定坐标系的非触发区域、斜方向区域和正方向区域；

设定杆芯操控方向信号辅助脚本。

第六方面，本发明还提供了一种游戏摇杆的操控方法，用于操控如第一方面所述的游戏摇杆，所述操控方法写入所述控制元件中，所述操控方法包括：

预定义二维坐标系，设定x轴y轴坐标值的范围和修正参数；

设定坐标系的最小触发单元及其代表的方向值；

设定最小触发单元的非触发区域、斜方向区域和正方向区域；

设定杆芯操控方向信号辅助脚本。

本发明的有益效果体现在：

本发明提供的游戏摇杆及操控方法，游戏摇杆与该操控方法结合能够适应不同用户的手法习惯和不同游戏的操作特点，同时还能提高摇杆的精度和使用寿命。使用磁感技术定位的同时又可通过软件调整触发区域和响应时间，提高用户输入指令的准确性，在操控时能够更好地满足用户操作习惯和个性化需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例一提供的一种游戏摇杆的爆炸结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种游戏摇杆的回位机构与杆芯连接的爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种游戏摇杆的杆芯与安装件连接的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的一种游戏摇杆的杆芯与安装件连接的爆炸结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的一种游戏摇杆的回位机构与杆芯的安装结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例一

如图1-图5所示，本实施例一提供的一种游戏摇杆，包括安装件1、杆芯2、回位机构以及位置判断模块。

具体的，安装件1呈块状，水平设置。杆芯2竖直、活动穿设在安装件1内，使杆芯2可相对于安装件1活动，杆芯2底部从安装件1底部穿出，杆芯2的底端上设置有永磁磁铁3。回位机构安装在杆芯2底部，使杆芯2于常态下保持竖直状态。位置判断模块包括控制元件5和位于永磁磁铁3正下方固定设置的磁感应元件6，磁感应元件6和控制元件5电连接。磁感应元件6用于感应永磁磁铁3的位置变化并向控制元件5输出电信号；控制元件5用于接收电线号，对电信号进行解析、计算和逻辑判断后向游戏控制器主板发出方向信号。

本实施例中，磁感应元件6为磁感芯片。控制元件5为单片机，单片机上有电源和数据传输接口。单片机通过电线连接到游戏控制器主板上，包括电源正负极各一根，上下左右方向信号线各一根，共6根导线。在功能设置状态下，单片机通过usb接口连接到电脑，通过电脑端的设置软件对摇杆进行设置操作。

具体的，安装件1中部开设有连接孔7，连接孔7的直径尺寸大于杆芯2的直径尺寸，杆芯2插设在连接孔7内，杆芯2与连接孔7之间通过连接块8活动连接。连接块8和连接孔7相互匹配，连接块8的表面呈球面弧形，杆芯2穿设在连接块8内。当用户扳动杆芯2上部，可通过连接块8使底端的永磁磁铁3可以向相反方向移动，使磁感芯片感应的磁场强度发生变化，磁感芯片输出的模拟电信号也会相应地发生改变。

具体的，回位机构包括从上到下依次设置的弹簧垫圈9、压力弹簧10和弹簧底座4，弹簧垫圈9、压力弹簧10和弹簧底座4均活动套设在杆芯2上。

具体的，永磁磁铁3呈圆形块状，与杆芯2同心设置，顶部有螺栓，永磁磁铁3通过顶部螺栓与杆芯2底端面连接。弹簧底座4底部抵设在永磁铁3上表面上，杆芯2顶端设置有握球11，用户用手握住握球11即可摇动杆芯2，进行操作。

由于压力弹簧10和弹簧垫圈9的配合，摇动杆芯2的过程中，弹簧垫圈9与安装件1底面接触，会在杆芯2上滑动，从而向下压缩压力弹簧10，当没有扳动杆芯2的情况下，靠压力弹簧10的弹力向上推动弹簧垫圈9，弹簧垫圈9的上表面与安装件1底面充分接触，使杆芯2回复到竖直状态。

游戏控制器开机后，摇杆的单片机和磁感芯片也同时接通电源，当用户扳动杆芯上部时，带动杆芯底部的磁铁移动，磁铁的磁场也随之移动。位于永磁磁铁3下方的磁感芯片在开机状态下一直向单片机输出所感应到的磁场变化而产生的x轴y轴坐标值，单片机对该坐标值进行修正、计算和逻辑判断之后向游戏控制器主板输出方向信号。

实施例二

本实施了二提供了另一种游戏摇杆，其包括安装件1、杆芯2、回位机构以及位置判断模块。本实施例的游戏摇杆与实施例一中游戏摇杆的唯一区别在于，本实施中，安装件1中部开设有连接孔7，连接孔7的直径尺寸大于杆芯2的直径尺寸，杆芯2活动插设在连接孔7内，杆芯2与连接孔7的连接处上方套设有固定卡件，杆芯2通过固定卡件活动安装在连接孔7内,固定卡件底部与安装件1上表面接触，从而起到对杆芯2限位的作用。固定卡件为套管或卡环。当用户水平方向扳动杆芯2上端时，因为杆芯2穿过的安装件1上的连接孔7大于杆芯2直径，所以杆芯2可以在有限范围内自由活动，当杆芯2不受力时，杆芯2底部的套装的压力弹簧10可以使杆芯2回复直立状态。

实施例三

本实施例中提供了一种游戏摇杆的操控方法，用于操控如实施例一、实施例二的游戏摇杆，该操控方法通过电脑端的设置软件写入单片机中。

本实施例中，单片机的逻辑操控方法具体如下：

首先单片机程序会定义一个二维坐标系，横轴代表x轴，纵轴代表y轴。

1.x轴y轴范围值，为方便计算，单片机程序设置了永磁磁铁坐标值的范围，当坐标值超出范围，则按此范围上下限赋值。设置范围值的意义在于把坐标系取值控制在一个有限范围内，方便后续的各种逻辑判断，同时也可以避免由于电气问题导致磁感芯片偶然产生的错误数据。

2.x轴y轴数据修正，因为磁感芯片在不同磁场强度、磁铁大小、距离远近、供电电压电流波动等情况下，所产生的x轴y轴数据会发生偏离。为使单片机能正确识别用户的操作，需要对磁感芯片传入的数据进行修正。用于修正的方法一般为一个变量或一个含有变量参数的函数。设x0为原始数据，x为修正后的数据，f()为修正函数，则x＝f(x0)。设置修正功能的意义在于用户可以自己对摇杆进行重新校准，从而提高摇杆的使用精度。

3.最小触发单元定义：最小触发单元是指在二维坐标系中，按精度需求对x轴y轴进行分割，从逻辑上将磁感芯片的原始坐标数值范围进一步整理，使整个坐标体系形成一个网格系统，用户可以对每一个网格单独进行触发反馈设置，也可以按区域或范围对网格的触发反馈进行设置。最小触发单元的意义在于，可以根据用户需要对摇杆的精度进行控制，设置较高的单元密度能提高摇杆的感应精度，反之则可以降低精度，另外还能实现通过摇杆的简单运动产生出复杂的输出指令，比如在一个直线方向上给相邻的几个单元分别设置不同的方向反馈值，则用户在沿此方向推动摇杆时就会依次触发设置好的方向。

4.非触发区域定义：回中区。回中区是指杆芯在保持正直或小范围偏斜的情况下，单片机不向游戏控制器主板输出方向触发信号。当杆芯移动超出回中区范围摇杆才向游戏控制器发送方向触发信号。在单片机程序里，回中区一般是一组x轴y轴的参数，简单的情况下，回中区在单片机坐标系中可以是一个矩形，同时也可以通过使用几何函数将回中区定义为圆形、椭圆形、对称多边形或不规则几何形状。设置回中区范围和形状的意义在于用户可以对不同方向的触发距离进行个性化设置，比如需要上下方向比左右方向更灵敏，则回中区的y轴参数范围就会小于x轴的参数范围。

5.斜方向区域定义：因为一般游戏控制器主板只接收上下左右4个方向的信号，另外4个斜方向左上、左下、右上、右下要靠同时触发两个方向来模拟。因此在包括回中区的情况下，坐标系会被分割为9个触发区域：回中、上、下、左、右、左上、左下、右上、右下，摇杆单片机会对从磁感芯片获取的x轴y轴数据进行修正和判断，从而生成9种不同的信号或信号组合传输给游戏控制器主板。斜方向区域定义的意义在于用户可以更进一步的设置摇杆的触发范围，通过把某个斜方向触发区域设置得大一些或小一些，可以有效避免因个人习惯导致的误操作问题。斜方向区域定义的实现：设置斜方向的判断参数：简单情况下，斜方向采用对称形态，每个区域具有2个直线边界，(x0，y0；x1，y1),(x0，y0；x2，y2)，其中x0，y0代表坐标系中心点，x1,y1和x2,y2分别代表两条直线在坐标系外边框上的交点。四个斜方向就分别是：右上(x0，y0；x1，y1),(x0，y0；x2，y2)；左上(x0，y0；-x1，y1),(x0，y0；-x2，y2)；右下(x0，y0；x1，-y1),(x0，y0；x2，-y2)；左下(x0，y0；-x1，-y1),(x0，y0；-x2，-y2)当坐标值处于每组两条直线之间的区域内，则向游戏控制器输出对应的斜向方向信号。在对称情况下，通过设置x1，y1和x2，y2的值，可以确定全部四个斜方向的坐标范围。同时，分别设置(x0，y0；x1，y1),(x0，y0；x2，y2)；(x0，y0；-x1，y1),(x0，y0；-x2，y2)；(x0，y0；x1，-y1),(x0，y0；x2，-y2)；(x0，y0；-x1，-y1),(x0，y0；-x2，-y2)的值，就能得到不同的斜方向范围。在复杂情况下，用户可以对全部8条直线分别进行设置，也就是分别设置16个坐标值，从而可以得到4个完全不同的斜方向区域范围。

6.正方向区域定义：因为排除回中区域和斜方向区域后只有正方向，所以判断正方向区域时，只要比较当前坐标的x值y值哪个更大即可。

7.操控方向信号辅助脚本(简称辅助脚本)功能：辅助脚本功能主要分为以下两个部分：

a.自动补全指令功能：单片机程序中设置了自动补全指令功能开关，启用自动带出指令功能后，可以根据用户的方向操作顺序对方向信号进行自动补全。自动带出指令功能的意义在于：在用户高速扳动杆芯时，由于速度太快可能会导致动作变形，使某些想要触发的方向没能正确触发。自动补全功能会判断用户实际触发的相邻两个方向中间是否包含中间方向，如果有，则在向游戏控制器发送方向信号时，将这个中间方向自动添加到输出序列中，从而达到修正用户输入的目的，避免用户因手法问题导致的指令输入错误。自动补全指令功能的实现：单片机程序中会记录用户上一次输入的方向值，对比当前的输入值，如果用户上一次输入的方向是下，本次输入的方向是左，则程序会将左下这个方向的指令输出加入到左方向输出之前，则实际输出的方向序列就是下、左下、左。

b.宏命令功能：单片机程序中设置了宏命令功能开关，启用宏命令功能后，可以根据用户的方向操作向游戏控制器输入预定义好的一连串方向序列。宏命令功能的意义在于：用户可以通过简单的操作，实现复杂的输出，从而大大简化用户的输入难度，提高用户输入指令的销率。宏命令功能的实现：在单片机程序中，将一连串的输出方向指令存储为变量；将任意一个坐标区域或多个坐标区域的顺序触发过程作为判断依据，当用户的操作满足判断依条件后，单片机程序将读取含有预定义方向序列的变量，并向游戏控制器依次输出此变量所存贮的方向序列，输出过程中，摇杆将不再接收用户的操作指令，直至序列输出完毕。

综上所述，本发明提供的游戏摇杆及操控方法，游戏摇杆与该操控方法结合能够适应不同用户的手法习惯和不同游戏的操作特点，同时还能提高摇杆的精度和使用寿命。使用磁感技术定位的同时又可通过软件调整触发区域和响应时间，提高用户输入指令的准确性，在操控时能够更好地满足用户操作习惯和个性化需求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。