用于振動環(huán)境和設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于振動環(huán)境和設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)和方法。例如，所描述的系統(tǒng)包括：觸覺輸出設(shè)備；耦合至該觸覺輸出設(shè)備的處理器，該處理器被配置為：確定應(yīng)當(dāng)生成觸覺效果；接收與寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號；部分基于該寄生振動確定觸覺效果；并且向該觸覺輸出設(shè)備輸出與該觸覺效果相關(guān)聯(lián)的觸覺信號。
【專利說明】用于振動環(huán)境和設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及觸覺反饋，尤其涉及用于振動環(huán)境和設(shè)備中的觸覺反饋的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]觸覺反饋能夠為電子設(shè)備提供一種向用戶傳輸信息的通道。該通道能夠是除標(biāo)準(zhǔn)的視覺或聽覺效果之外的。包括一些形式的觸覺反饋的設(shè)備的數(shù)量在過去數(shù)年間大幅增長。然而，這些設(shè)備中的一些例如已經(jīng)將振動作為其常規(guī)操作的副產(chǎn)品進(jìn)行輸出。另外，許多設(shè)備可以在振動環(huán)境中使用。這些均會使得觸覺效果遲鈍或者被淹沒。因此，設(shè)備需要對這些背景振動進(jìn)行補償。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的實施例包括以振動環(huán)境和設(shè)備中的觸覺為特征的設(shè)備。在一個實施例中，根據(jù)本公開的系統(tǒng)可以包括:觸覺輸出設(shè)備；耦合至該觸覺輸出設(shè)備的處理器，該處理器被配置為:確定應(yīng)當(dāng)生成觸覺效果；接收與寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號；部分基于該寄生振動確定觸覺效果；并且向該觸覺輸出設(shè)備輸出與該觸覺效果相關(guān)聯(lián)的觸覺信號。
[0004]提及該說明性實施例并非對本主題的保護(hù)范圍進(jìn)行限制或限定，而是提供示例以有助于對其的理解。說明性示例在【具體實施方式】中進(jìn)行討論，并且在那里提供了進(jìn)一步的描述。各個實施例所提供的優(yōu)勢可以通過研習(xí)該說明書和/或?qū)嵺`請求保護(hù)主題的一個或多個實施例而得以被進(jìn)一步理解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]在參考附圖閱讀以下【具體實施方式】時，本公開的這些和其它特征、方面和優(yōu)勢可更好地被理解，其中:
[0006]圖1是根據(jù)一個實施例的用于振動環(huán)境和設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)和方法的框圖；
[0007]圖2A和2B是用于振動環(huán)境和設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)的一個實施例的圖示；
[0008]圖3是用于振動環(huán)境和設(shè)備中的觸覺的方法的一個實施例的流程圖的圖示；
[0009]圖4A是用于振動設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)的一個實施例的圖示；
[0010]圖4B是用于振動設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)的另一個實施例的圖示；以及
[0011]圖5是用于振動設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)的另一個實施例的圖示。

【具體實施方式】
[0012]現(xiàn)在將參考形成這里的一部分的附圖對若干說明性實施例進(jìn)行描述。雖然以下對可以在其中實施本公開的一個或多個方面的特定實施例進(jìn)行了描述，但是可以使用其它實施例并且可以進(jìn)行各種變化而并不背離本公開的保護(hù)范圍或所附權(quán)利要求的精神。
[0013]振動環(huán)境或設(shè)備中的觸覺的說明實施例
[0014]本公開的一個說明性實施例包括一種可以在傾向于發(fā)生振動的環(huán)境中使用的設(shè)備，例如包括觸覺輸出設(shè)備以及用戶通過其感受到觸覺效果的用戶接口的智能電話。說明性實施例的移動設(shè)備例如可以在車輛、飛機、巴士、列車或者一些其它具有實質(zhì)性振動的環(huán)境中使用。這些寄生振動可能對說明性移動設(shè)備所輸出的觸覺效果造成干擾。例如，寄生振動可能會掩蔽觸覺輸出設(shè)備所輸出的振動。
[0015]本公開的說明性實施例包括用于對這些寄生振動進(jìn)行補償?shù)南到y(tǒng)。例如，說明性實施例可以包括數(shù)據(jù)存儲體(或存儲區(qū))，其包括與寄生振動相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)存儲體可以處于移動設(shè)備本地，或者可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行訪問。因此，在說明性實施例中，當(dāng)用戶處于與寄生振動相關(guān)聯(lián)的位置時，說明性移動設(shè)備可以接收到來自該數(shù)據(jù)存儲體的信號?；谠撔盘枺f明性移動設(shè)備可以確定能夠與寄生振動區(qū)分開來的觸覺效果。
[0016]該可區(qū)分的觸覺效果可以包括許多潛在的觸覺效果中的一種或多種。例如，觸覺效果可以包括被配置為盡管在寄生振動的情況下也得以被感受到的基于振動的效果，例如與該振動處于不同頻率和/或振幅并且因此能夠與寄生振動區(qū)分開來的觸覺效果。在另一個實施例中，觸覺效果可以包括被配置為對寄生振動進(jìn)行補償?shù)男Ч?。例如，觸覺效果可以包括處于被配置為對寄生振動進(jìn)行補償或掩蔽(例如，“減弱”或“消除”)的頻率和振幅。
[0017]在又另一個實施例中，觸覺效果可以包括皮膚拉伸效果、基于靜電的效果或者表面變形效果。在這樣的實施例中，寄生振動可以對于觸覺效果具有很小的影響或沒有影響。另外，在一些實施例中，觸覺效果可以包括非基于振動的效果。
[0018]在再另一個實施例中，觸覺效果可以包括被配置為控制寄生振動的效果。例如，在一個實施例中，寄生振動可能是設(shè)備的正常操作的結(jié)果。在一個這樣的實施例中，該設(shè)備可以包括輸出寄生振動的電機。在該實施例中，觸覺效果可以包括控制該電機以改變寄生振動并且因此輸出可感知的觸覺效果。
[0019]因此，在該說明性實施例中，移動設(shè)備可以輸出盡管在寄生振動的情況下也能夠被用戶所感知的觸覺效果。這使得用戶能夠在例如車輛、列車或飛機的振動環(huán)境中使用說明性設(shè)備。
[0020]在另一個說明性實施例中，該設(shè)備可以被整合到振動環(huán)境中。例如，該說明性設(shè)備可以包括用于在車輛立體聲裝置中使用的觸摸屏顯示器或者用于在飛機娛樂系統(tǒng)中使用的觸摸屏。在這樣的實施例中，該設(shè)備可以輸出能夠與較大系統(tǒng)的振動(例如，當(dāng)車輛在道路上移動或者飛機經(jīng)歷顛簸時的振動)區(qū)分開來的觸覺效果。
[0021]在又另一個實施例中，該設(shè)備可以是已經(jīng)包括振動的設(shè)備，例如電動剃須刀、廚房電器或者一個工業(yè)設(shè)備。在這樣的實施例中，可以由設(shè)備上的電機生成寄生振動。因此，觸覺效果可以與控制該電機相關(guān)聯(lián)，例如暫時停止或減緩其操作，并且因此通過停止或減緩寄生振動而生成可感知的觸覺效果。
[0022]給出這些說明性示例以便向讀者介紹這里所討論的一般主題。本發(fā)明并不局限于這些示例。以下部分描述了用于振動環(huán)境中的觸覺的系統(tǒng)和方法的各種附加實施例和示例。
[0023]現(xiàn)在參考附圖，其中同樣的附圖標(biāo)記貫穿若干附圖指示同樣的要素，圖1是根據(jù)本公開的一個實施例的用于振動環(huán)境和設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)的框圖。
[0024]圖1所示的系統(tǒng)100包括設(shè)備102。在一些實施例中，設(shè)備102可以包括各種手持設(shè)備之一，諸如移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)或手持導(dǎo)航系統(tǒng)。在其它實施例中，本公開可以在并非便攜式的設(shè)備中實施，例如在車輛控制臺、飛機控制臺、用于工業(yè)設(shè)備的控制臺、家用電器、游戲機或其它電子設(shè)備中實施。
[0025]本公開的實施例可以與以下或以下的組合相結(jié)合實施:數(shù)字電子電路、計算機硬件、固件和軟件。圖1所示的設(shè)備102包括處理器110。處理器110接收輸入信號并且生成用于通信、顯示和提供觸覺反饋的信號。處理器I1包括諸如存儲器112的一個或多個計算機可讀介質(zhì)或者與之進(jìn)行通信，該計算機可讀介質(zhì)可以包括隨機訪問存儲器(RAM)。
[0026]處理器110執(zhí)行存儲在存儲器112中的計算機可執(zhí)行程序指令，諸如執(zhí)行一個或多個用于發(fā)送消息或生成觸覺反饋的計算機程序。處理器110可以包括微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、一個或多個現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或狀態(tài)機。處理器可以進(jìn)一步包括可編程電子設(shè)備，諸如PLC、可編程中斷控制器(PIC)、可編程邏輯設(shè)備(PLD )、可編程只讀存儲器(PR0M)、電可編程只讀存儲器(EPROM或EEPR0M)或者其它類似設(shè)備。
[0027]存儲器112包括可以存儲指令的計算機可讀介質(zhì)，當(dāng)被處理器110執(zhí)行時，該指令使得其執(zhí)行諸如這里所描述的那些步驟的各種步驟。計算機可讀介質(zhì)的實施例可以包括但并不局限于諸如電子、光學(xué)、磁性或者能夠為處理器110提供計算機可讀指令的其它存儲或傳輸設(shè)備的非瞬時計算機可讀介質(zhì)。介質(zhì)的其它示例包括但并不局限于軟盤、CD-ROM、磁盤、存儲器芯片、ROM、RAM、ASIC、配置的處理器、所有光學(xué)介質(zhì)、所有磁帶或其它磁性介質(zhì)，或者計算機處理器能夠從其進(jìn)行讀取的任意其它介質(zhì)。而且，各種其它設(shè)備可以包括計算機可讀介質(zhì)，諸如路由器、私人或公眾網(wǎng)絡(luò)或者其它傳輸設(shè)備。所描述的處理器110以及處理可以為一種或多種結(jié)構(gòu)，并且可以分散于一種或多種結(jié)構(gòu)的各處。
[0028]在一些實施例中，存儲器112進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)存儲體，該數(shù)據(jù)存儲體包含了與寄生振動相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。例如，存儲器112可以包括與各種環(huán)境相關(guān)聯(lián)的寄生振動的數(shù)據(jù)庫，其可由處理器110進(jìn)行訪問。例如，在一些實施例中，存儲器112可以包括寄生振動的一個或多個模板的數(shù)據(jù)庫。這些模板可以包括與常見環(huán)境中的寄生振動相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。例如，在一些實施例中，模板可以包括與飛機(例如，各種水平的顛簸)、各種道路類型上的巴士、各種道路類型上的車輛或者與背景振動相關(guān)聯(lián)的其它環(huán)境的振動相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。
[0029]仍然參考圖1，設(shè)備102還包括與處理器110進(jìn)行通信的用戶輸入設(shè)備114。例如，在一些實施例中，用戶輸入設(shè)備114可以包括觸摸屏。在這樣的實施例中，用戶輸入設(shè)備114可以感測用戶交互以及交互的位置。一個這樣的實施例包括基于電容的觸摸屏。在其它實施例中，用戶輸入設(shè)備114可以包括按鈕、開關(guān)、滑動器或軌跡球。在再其它的實施例中，設(shè)備102可以包括觸摸屏和附加用戶輸入設(shè)備114兩者。
[0030]設(shè)備102還包括顯示器116。顯示器116與處理器110進(jìn)行通信并且被配置為將來自處理器I1的輸出向用戶進(jìn)行顯示。例如，在一個實施例中，設(shè)備102包括部署在用戶輸入設(shè)備114下方的液晶顯不器(IXD)。在一些實施例中，顯不器116和用戶輸入設(shè)備114可以包括單個集成部件，諸如觸摸屏LCD。在一些實施例中，設(shè)備102可以不包括顯示器。
[0031]設(shè)備102還包括觸覺輸出設(shè)備118，其與處理器110進(jìn)行通信并且被配置為輸出觸覺效果。處理器I1向觸覺輸出設(shè)備118輸出觸覺信號，后者隨后基于該觸覺信號輸出觸覺效果。例如，處理器110可以輸出被設(shè)計為使得觸覺輸出設(shè)備118發(fā)生振動的觸覺信號。在其它實施例中，響應(yīng)于觸覺信號，觸覺輸出設(shè)備118可以輸出不同類型的觸覺效果。例如，在一些實施例中，觸覺輸出設(shè)備118被配置為輸出改變觸覺表面的所感知摩擦系數(shù)的觸覺效果。除此之外或可替換地，觸覺輸出設(shè)備118可以提供使得用戶設(shè)備114或者設(shè)備102的其它部件以可控方式發(fā)生移動的振動觸覺效果。
[0032]在一些實施例中，觸覺輸出設(shè)備118可以包括耦合至設(shè)備102的殼體的致動器，并且一些觸覺效果可以順序和/或一齊使用多個致動器。例如，在一個實施例中，能夠通過以高于閾值的變化頻率使得表面發(fā)生振動而改變可感知摩擦系數(shù)。在另一個實施例中，能夠使用變化的不同組合/順序來模仿其它效果。
[0033]雖然圖1中示出了單個觸覺輸出設(shè)備118，但是一些實施例可以使用相同或不同類型的多個觸覺輸出設(shè)備來輸出類型有所變化的效果。例如，在一個實施例中，使用壓電致動器可用于替換處于超聲頻率下垂直和/或水平(振動)的某些或全部觸摸表面，諸如通過使用以大于20kHz的頻率進(jìn)行移動的致動器。在一些實施例中，諸如偏心旋轉(zhuǎn)質(zhì)量電機和線性諧振致動器的多個致動器能夠被單獨或一齊用來提供其它觸覺效果。在另一個實施例中，觸覺輸出設(shè)備118可以包括靜電致動器或者被配置為改變設(shè)備102的一個或多個部件的形狀的致動器。
[0034]在再其它的實施例中，觸覺輸出設(shè)備118可以包括被配置為改變由設(shè)備102上的另一個電機所輸出的振動的設(shè)備。例如，觸覺輸出設(shè)備118可以包括要被施加于電機的附加質(zhì)量以便改變該電機的旋轉(zhuǎn)并生成振動。在另一個實施例中，觸覺輸出設(shè)備118可以包括被配置為改變與電機相關(guān)聯(lián)的殼體或固定件(mount)的結(jié)構(gòu)特征的設(shè)備。這可以以可被設(shè)備102的用戶所感知的方式改變寄生振動。
[0035]設(shè)備102還包括傳感器120。傳感器120被配置為檢測寄生振動并且將與寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號傳送至處理器110。在一些實施例中，傳感器120可以是觸覺輸出設(shè)備118的部件。例如，觸覺輸出設(shè)備118可以包括也用作檢測寄生振動的傳感器的壓電致動器。在其它實施例中，傳感器120包括另一類型的振動檢測設(shè)備，例如加速度計。在再另一個實施例中，傳感器120包括被配置為確定設(shè)備102的位置的傳感器。例如，傳感器120包括被配置為確定設(shè)備102當(dāng)前是否處于例如道路、火車、飛機的與具體類型的寄生振動相關(guān)聯(lián)的區(qū)域中或者與寄生振動相關(guān)聯(lián)的一些其它位置的GPS傳感器。在一些實施例中,傳感器120并非是設(shè)備102所要求的部件。
[0036]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2A-2B，其圖示了用于振動環(huán)境或設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)的示例。圖2A是圖示系統(tǒng)200的外部視圖的圖形，該系統(tǒng)200包括計算設(shè)備201，后者包括支持觸摸的顯示器202。圖2B示出了設(shè)備201的截面圖。雖然在該圖中出于清楚的原因而并未示出諸如處理器、存儲器、傳感器等的部件，但是設(shè)備201可以類似于以上參考圖1所描述的設(shè)備102進(jìn)行配置。
[0037]如能夠在圖2B中看到的，設(shè)備201包括多個觸覺輸出設(shè)備218和附加的觸覺輸出設(shè)備222。觸覺輸出設(shè)備218-1可以包括被配置為向顯示器202施加垂直力的致動器，而218-2可以橫向移動顯示器202。在該示例中，觸覺輸出設(shè)備直接耦合至顯示器，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，致動器可以被耦合至諸如顯示器202頂部的材料層之類的另一觸摸表面。另外的致動器222可以耦合至包含設(shè)備201的部件的殼體。雖然該原則可以應(yīng)用于完全獨立于顯示器的觸摸表面，但是在圖2A-2B的示例中，顯示器202的區(qū)域?qū)?yīng)于觸摸區(qū)域。
[0038]在一個實施例中，觸覺輸出設(shè)備218均包括壓電致動器，而附加致動器222則包括偏心旋轉(zhuǎn)質(zhì)量電機、線性諧振致動器或另一壓電致動器。致動器222可以被配置為響應(yīng)于來自處理器的觸覺信號而提供振動觸覺效果。該振動觸覺效果可以結(jié)合基于表面的觸覺效果而被加以利用和/或被用于其它目的。
[0039]在一些實施例中，觸覺輸出設(shè)備218-1和218-2中的任一個或二者可以包括諸如壓電致動器之類的致動器。在另一個實施例中，觸覺輸出設(shè)備218-1和218-2可以包括電磁致動器、電活性聚合物、形狀記憶合金、柔性復(fù)合壓電致動器(例如，包括柔性材料的致動器)、靜電和/或磁致伸縮致動器。此外，雖然多個其它觸覺輸出設(shè)備能夠被耦合至設(shè)備201的殼體和/或其它致動器222可以在其它地方耦合，但是示出了單個致動器222。設(shè)備201也可以以在不同位置耦合至觸摸表面的多個觸覺輸出設(shè)備218-1/218-2為特征。
[0040]轉(zhuǎn)回圖2A，用戶可以與支持觸摸的顯示器202進(jìn)行交互。并且響應(yīng)于該用戶交互，觸覺輸出設(shè)備218-1/218-2中的一個或多個可以輸出觸覺效果。然而，在一些實施例中，移動設(shè)備201能夠在包括明顯寄生振動的區(qū)域中使用。在這樣的實施例中，觸覺效果可以被調(diào)諧為盡管在寄生振動的情況下也能夠被感知。因此，在一些實施例中，當(dāng)設(shè)備處于與寄生振動相關(guān)聯(lián)的區(qū)域中時，觸覺效果可以包括可與寄生振動明顯區(qū)分開來的觸覺效果。在一些實施例中，該效果例如可以包括基于靜電的效果、皮膚拉伸效果或者表面變形效果。另夕卜，在一些實施例中，該效果可以包括非基于振動的效果。在其它實施例中，當(dāng)該設(shè)備不再處于與寄生振動相關(guān)聯(lián)的區(qū)域中時，該觸覺效果可以包括基于振動的效果。
[0041]用于振動環(huán)境或設(shè)備中的觸覺的說明性方法
[0042]現(xiàn)在參考圖3，圖3是描述用于振動環(huán)境或設(shè)備中的觸覺的方法的示例性實施例的流程圖。在一些實施例中，圖3中的各階段可以以處理器所執(zhí)行的程序代碼來實施，該處理器例如為通用計算機、移動設(shè)備或服務(wù)器中的處理器。在一些實施例中，這些階段可以由處理器群組來實施，例如移動設(shè)備上的處理器以及諸如服務(wù)器的一個或多個通用計算機上的處理器。以下階段參考以上關(guān)于圖1所描述的設(shè)備102的部件進(jìn)行描述。
[0043]如圖3所示，當(dāng)處理器110確定應(yīng)當(dāng)生成觸覺效果時，方法300在階段302開始。在一些實施例中，處理器I1可以確定應(yīng)當(dāng)作為與設(shè)備102的一些部件相關(guān)聯(lián)的警告而生成觸覺效果。例如，在一個實施例中，觸覺效果能夠與當(dāng)前電池水平、存在網(wǎng)絡(luò)或其它類型的連接或者與設(shè)備操作相關(guān)聯(lián)的一些其它特性相關(guān)聯(lián)。在其它實施例中，觸覺效果可以與移動設(shè)備上的任務(wù)或應(yīng)用相關(guān)聯(lián)，例如，觸覺效果可以與GPS應(yīng)用相關(guān)聯(lián)并且包括用戶已經(jīng)到達(dá)特定位置的指示。在另一個實施例中，觸覺效果可以包括文件已經(jīng)被下載或者一些操作或任務(wù)已經(jīng)完成的指示。
[0044]當(dāng)處理器110接收到與寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號時繼續(xù)進(jìn)行至步驟304。在一些實施例中，可以從存儲器112接收信號，在這樣的實施例中，該處理器112可以包括與寄生振動相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫。例如，在一些實施例中，存儲器112可以包括寄生振動的一個或多個模板的數(shù)據(jù)庫。這些模板可以包括與常見環(huán)境中的寄生振動相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。例如，在一些實施例中，模板可以包括與飛機(例如，各種水平的顛簸)、各種道路類型上的巴士、各種道路類型上的車輛或者與背景振動相關(guān)聯(lián)的另一個環(huán)境的振動相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。
[0045]在另一個實施例中，可以從被配置為檢測寄生振動的傳感器120接收信號。在這樣的實施例中，傳感器120例如可以包括加速度計。在另一個實施例中，傳感器120可以包括觸覺輸出設(shè)備118的部件。例如，在這樣的實施例中，觸覺輸出設(shè)備118可以包括壓電元件。另外，在這樣的實施例中，壓電元件可以被配置為輸出與設(shè)備102的寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號。在一些實施例中，該信號可以包括諸如寄生振動的量級或頻率的數(shù)據(jù)。在另一個實施例中，可以從提供當(dāng)前位置和/或速度的位置系統(tǒng)(例如，GPS或AGS)接收信號。在這樣的實施例中，處理器110可以基于該信息確定用戶的當(dāng)前位置以及與振動相關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，在這樣的實施例中，如果處理器110確定用戶在州際公路上高于某個速度行進(jìn)，則處理器110可以確定可能存在具體類型的寄生振動。
[0046]在階段306處，處理器110部分基于該寄生振動而確定觸覺效果。在一些實施例中，該觸覺效果可以是被配置為對寄生振動進(jìn)行補償?shù)挠|覺效果。例如，觸覺效果可以包括被配置為盡管在寄生振動的情況下也能夠被感知的基于振動的效果，例如處于不同于振動的頻率和/或振幅并且因此能夠與寄生振動區(qū)分開來的觸覺效果。例如，在這樣的實施例中，處理器I1可以通過將寄生振動的頻率乘以分?jǐn)?shù)數(shù)值(例如，1.3或1.7)而確保不以寄生振動的諧振頻率輸出任何觸覺效果。在另一個實施例中，處理器110可以執(zhí)行寄生振動的快速傅里葉變換(FFT)以選擇并不被寄生振動所表示或明顯表示的頻率分量。
[0047]在另一個實施例中，觸覺效果可以包括被配置為對寄生振動進(jìn)行補償?shù)男Ч?。例如，觸覺效果可以包括處于被配置為補償、掩蔽、干擾、減少或消除寄生振動的頻率和振幅的振動。例如，在一個實施例中，觸覺效果可以包括基本上與寄生振動處于相同頻率和振幅但是發(fā)生180度偏移的振動，并且因此被配置為基本上消除寄生振動的效果。
[0048]在又另一個實施例中，觸覺效果可以包括可明顯與寄生振動區(qū)分開來的效果，并且因此寄生振動將對于該觸覺效果具有很小影響或者沒有影響。例如，觸覺效果可以包括皮膚拉伸效果、基于靜電的效果或者表面變形效果。例如，觸覺效果可以包括被配置為改變用戶輸入設(shè)備114的表面上的所感知摩擦系數(shù)的效果。在另一個實施例中，觸覺效果可以包括被配置為使得用戶輸入設(shè)備114的一部分升高或降低的效果(例如，在用戶輸入設(shè)備114上產(chǎn)生表面變形)。在又另一個實施例中，觸覺效果可以包括以可被用戶感知的方式移動用戶輸入設(shè)備114或者用戶輸入設(shè)備114的部件。在又另一個實施例中，觸覺效果可以包括并不與振動相關(guān)聯(lián)的效果，并且因此盡管在寄生振動的情況下也能夠被感知。
[0049]在又另一個實施例中，寄生振動可以包括與設(shè)備的正常操作相關(guān)聯(lián)的振動。例如，在這樣的實施例中，設(shè)備例如可以包括電動剃須刀、廚房電器或一個工業(yè)設(shè)備。因此，在這樣的實施例中，寄生振動會由設(shè)備上的電機所生成。在這樣的實施例中，觸覺效果可以與控制該電機相關(guān)聯(lián)，例如，簡單地停止或減緩其運行，并且因此通過停止或減緩寄生振動而生成可感知的觸覺效果。例如，在一個實施例中，設(shè)備的殼體可以包括磁流變流體，其在被施加以磁場時改變粘性。因此，可以應(yīng)用磁場以改變寄生振動的強度。用戶可以檢測到寄生振動的這一變化而作為觸覺效果。在另一個實施例中，設(shè)備可以包括一個或多個氣囊或沖擊吸收器，其被用來改變寄生振動的強度并且因此輸出可檢測的觸覺效果。
[0050]接下來，處理器110輸出與觸覺效果相關(guān)聯(lián)的觸覺信號308。該觸覺信號可以是包括觸覺輸出設(shè)備118輸出觸覺效果所需的數(shù)據(jù)的數(shù)字或模擬信號。在一些實施例中，該觸覺信號可以是用于觸覺輸出設(shè)備的模擬驅(qū)動信號，而在一些其它實施例中，該觸覺信號可以是包括描述所要輸出的觸覺效果的參數(shù)信息的高級信號(例如，命令標(biāo)識符和相關(guān)聯(lián)參數(shù))。在這樣的實施例中，觸覺輸出設(shè)備118可以包括基于命令標(biāo)識符和相關(guān)聯(lián)參數(shù)確定并輸出觸覺效果的內(nèi)部功能。
[0051]在階段310，觸覺輸出設(shè)備118輸出觸覺效果。在一些實施例中，該觸覺效果可以包括振動效果，其如以上所描述的被配置為可與寄生效果區(qū)分開來。在其它實施例中，其可以包括被配置為可從寄生振動明顯地感知的不同類型的觸覺效果，例如靜電摩擦效果、表面變形效果或皮膚拉伸效果。
[0052]用于振動環(huán)境或設(shè)備中的觸覺的說明性系統(tǒng)
[0053]現(xiàn)在參考圖4A和4B，圖4A是根據(jù)一個示例實施例的用于振動環(huán)境或設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)的圖示。圖4A包括系統(tǒng)400，其可以被安裝在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的殼體之內(nèi)。如圖4A所示，該系統(tǒng)包括經(jīng)由軸402連接至齒輪404的電機416。在一些實施例中，該電機可以被配置為執(zhí)行各種任務(wù)。例如，在一個實施例中，電機416包括諸如攪拌機、咖啡研磨機、手動混合器或者一些其它已知電器的家用電器上的電機。在其它實施例中，電機416包括工業(yè)或商業(yè)應(yīng)用中所使用的電機。例如，電機416可以是在鉆機、鋸、磨沙機或一些其它工業(yè)工具中使用的電機。
[0054]根據(jù)本公開的一些實施例，當(dāng)電機416運行時其輸出振動(如以上所描述的寄生振動)。根據(jù)一些實施例，不同于使用附加振動來輸出觸覺效果，處理器另外輸出與控制該寄生振動相關(guān)聯(lián)的效果。因此，如圖4A所示，系統(tǒng)400進(jìn)一步包括被配置為對齒輪404進(jìn)行制動的制動機構(gòu)406和制動器408。
[0055]根據(jù)一個實施例，當(dāng)處理器確定要輸出觸覺效果時，處理器向制動機構(gòu)406傳送觸發(fā)信號。作為響應(yīng)，制動機構(gòu)406拉動制動器408抵靠齒輪404，由此減緩齒輪404。當(dāng)齒輪404緩慢時，在系統(tǒng)400上輸出扭矩，該扭矩隨后被作用于合并于系統(tǒng)400的設(shè)備上。該扭矩的強度與施加于齒輪404的制動力相關(guān)聯(lián)。因此，制動機構(gòu)406可以被配置為在齒輪404上施加變化的壓力以提供變化的扭矩水平。例如，處理器可以確定弱的觸覺效果。在這樣的實施例中，制動機構(gòu)406使得制動器408輕微壓在齒輪404上以便僅使其略微放緩，由此輸出小的扭矩。在其它實施例中，處理器能夠確定強的觸覺效果。在這樣的實施例中，制動機構(gòu)406可以使得制動器408壓靠在齒輪404上而在小于一整圈的旋轉(zhuǎn)內(nèi)使齒輪404完全停止并因此輸出強扭矩。
[0056]在其它實施例中，圖4A所示的系統(tǒng)可以以不同方式進(jìn)行操作。例如，在一些實施例中，可以不存在制動機構(gòu)406。在這樣的實施例中，電動機416可以被配置為通過快速對耦合至軸402的齒輪404或飛輪或者另一質(zhì)量(圖4A中未示出)進(jìn)行加速以輸出觸覺效果，并且因此輸出扭矩。在這樣的實施例中，系統(tǒng)400可以進(jìn)一步包括諸如電容器或電池的能量存儲設(shè)備，其被配置為存儲和釋放能量以允許電動機416足夠快地令齒輪404加速以輸出扭矩。
[0057]圖4B是根據(jù)本公開另一個實施例的用于振動環(huán)境或設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)的圖示。如圖4B所示，系統(tǒng)450包括飛輪452、可移動配重454和軌道456。飛輪452被配置為通過電動機進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。例如，與以上關(guān)于圖4A所討論的設(shè)備之一相關(guān)聯(lián)的電動機。
[0058]在一個實施例中，可移動配重454的位置可以基于磁場的應(yīng)用進(jìn)行配置。例如，可移動配重454可以包括諸如鐵或一些復(fù)合材料之類的對所應(yīng)用磁場作出響應(yīng)的材料。在一些實施例中，可移動配重454可以包括磁體。例如，磁性線圈可以環(huán)繞飛輪452并且被激活以將可移動配重454拉向飛輪的外邊緣，或者將可移動配重454返回至飛輪的中心。在一些實施例中，可移動配重454可以通過抵抗在飛輪旋轉(zhuǎn)時的離心力的彈簧而被固定在靜止位置或在靜止位置附近，諸如在飛輪452的中心。這樣的彈簧作用隨后可以通過應(yīng)用磁場而被克服以將可移動配重454拉向飛輪452的邊緣。
[0059]當(dāng)可移動配重454發(fā)生移動時，它們改變了飛輪452上的質(zhì)量分布并且因此改變了飛輪452的角動量。角動量的這一變化使得飛輪452輸出在使其旋轉(zhuǎn)的電動機上的力。握持致動器與之相關(guān)聯(lián)的手持設(shè)備的用戶會感覺到這一作為觸覺效果的力。在一些實施例中，該觸覺效果可以包括使得手持設(shè)備在用戶手中旋轉(zhuǎn)或扭動。
[0060]在圖4B所示的實施例中，軌道456包括沿通過飛輪452的中心的直線而切割的凹槽。在其它實施例中，軌道456包括不同配置。例如，在一個實施例中，軌道456可以被配置為在并不輸出觸覺效果時將兩個配重454保持在飛輪452的中心處。但是當(dāng)飛輪452從處理器接收到觸發(fā)信號時，軌道456可以被配置為允許配重454移動至飛輪452的相同部分以提供偏心旋轉(zhuǎn)質(zhì)量。
[0061]在圖4B所示的實施例中，系統(tǒng)450包括兩個配重454和一條軌道456。在其它實施例中，可以使用不同數(shù)量的配重和軌道。例如，在一個實施例中，飛輪452可以包括三個配重，并且每個配重都可以包括其自己的軌道。
[0062]在圖4A或4B中并未示出的其它實施例中，不同于應(yīng)用制動或偏心旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，可以通過修改電動機置于其中的殼體的部件而另外輸出觸覺效果。例如，設(shè)備的殼體可以包括磁流變流體，其在應(yīng)用磁場時改變粘性。因此，可以應(yīng)用磁場以改變寄生振動的強度。用戶可以檢測到這一作為觸覺效果的寄生振動中的變化。在另一個實施例中，設(shè)備可以包括一個或多個氣囊或沖擊吸收器，其被用來改變寄生振動的強度并且因此輸出可檢測的觸覺效果O
[0063]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，示出了用于振動設(shè)備中的觸覺的系統(tǒng)的另一個實施例。圖5中示出了系統(tǒng)500，其包括電動剃須刀502。電動剃須刀502包括電動機，其在運行時輸出寄生振動。因此，在圖5所示的實施例中，電動剃須刀502可以實施用于在振動設(shè)備中輸出觸覺效果以便向用戶提供觸覺反饋的系統(tǒng)。在一些實施例中，這可以包括以上關(guān)于圖4A和48所描述的系統(tǒng)之一。在另一個實施例中，其可以包括對電動機的操作進(jìn)行其它操作改變以便輸出可感知的觸覺效果。在一些實施例中，該觸覺效果可以與有關(guān)電動剃須刀502的運行的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。例如，觸覺效果可以與設(shè)備的當(dāng)前電池水平相關(guān)聯(lián)，即強烈觸覺效果可以與電池水平低的警告相關(guān)聯(lián)。在另一個實施例中，觸覺效果可以與其它操作信息相關(guān)聯(lián)，例如操作時間、設(shè)備設(shè)置(例如，修剪器長度)或設(shè)備的電機溫度。
[0064]本公開的各個實施例的優(yōu)勢
[0065]本公開的實施例提供了相對于提供觸覺反饋的常規(guī)方法的多種優(yōu)勢。例如，這里所描述的實施例使得能夠在傾向于發(fā)生振動的設(shè)備中使用觸覺效果。這對于用戶帶入振動環(huán)境之中的移動設(shè)備而言會是有用的。類似地，這對于將觸覺整合到例如車輛、飛機、火車或巴士中的控制系統(tǒng)的新位置之中會是有用的。
[0066]此外，本公開的實施例可以使得觸覺能夠被整合到已經(jīng)輸出了一些振動的設(shè)備之中。這可以使得觸覺能夠被整合到工業(yè)應(yīng)用以及家用電器中。這將會使得這些設(shè)備更為有用，因為用戶將能夠通過比傳統(tǒng)的視覺和聲音感知接收到更多來自設(shè)備的信息。這最終將導(dǎo)致更大的用戶滿意度以及這些設(shè)備更為有效的使用。
[0067]一般考慮
[0068]以上所描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備是作為示例。各種配置可以適當(dāng)省略、替換或增加各種過程或部件。例如，在可替換的配置中，方法可以以與所描述不同的順序來執(zhí)行，和/或可以增加、省略和/或合并各個階段。而且，參考某些配置所描述的特性可以在各種其它配置中進(jìn)行組合。配置的不同方面和元件可以以類似方式進(jìn)行組合。而且，所涉及到的技術(shù)并且因此許多元件作為示例而并不對本公開或權(quán)利要求的保護(hù)范圍進(jìn)行限制。
[0069]在描述中給出具體細(xì)節(jié)以便提供對示例配置(包括實施方式)的全面理解。然而，配置可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下進(jìn)行實踐。例如，公知的電路、處理、算法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)已經(jīng)在沒有不必要細(xì)節(jié)的情況下進(jìn)行了示出以免對配置造成混淆。該描述僅提供了示例配置而并不對權(quán)利要求的保護(hù)范圍、應(yīng)用性或配置進(jìn)行限制。相反，之前對配置的描述將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供以實施所描述技術(shù)的支持性描述?？梢栽谠墓δ芎筒渴鸱矫孢M(jìn)行各種改變而并不背離本公開的精神或保護(hù)范圍。
[0070]而且，配置可以被描述為作為流程圖或框圖進(jìn)行描繪的處理。雖然均可以將操作描繪為順序處理，但是許多操作可以并行或同時執(zhí)行。此外，操作的順序可以重新排列。處理可以具有圖中并不包括的附加步驟。此外，方法的示例可以通過硬件、軟件、固件、中間件、微代碼、硬件描述語言或者其組合來實施。當(dāng)以軟件、固件、中間件或微代碼實施時，用來執(zhí)行必要任務(wù)的程序代碼或代碼段可以存儲在諸如存儲介質(zhì)的非瞬時計算機可讀介質(zhì)中。處理器可以執(zhí)行所描述的任務(wù)。
[0071]已經(jīng)對若干示例配置進(jìn)行了描述，可以使用各種修改、可替換構(gòu)造和等同形式而并不背離本公開的精神。例如，以上元件可以是較大系統(tǒng)的部件，其中其它規(guī)則可以優(yōu)先于本公開的應(yīng)用或者以其它方式對其進(jìn)行修改。而且，在考慮以上元件之前、期間或之后可以采取多個步驟。因此，以上描述并不界定權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0072]這里使用的“適于”或“被配置為”意在作為開放和包含性語言，其并不排除適于或被配置為執(zhí)行附加任務(wù)或步驟的設(shè)備。此外，所使用的“基于”意在是開放且包含性的，其中“基于”一個或多個所引用條件或數(shù)值的處理、步驟、計算或其它動作實際上可以是基于所引用的那些以外的其它條件或數(shù)值。這里所包括的標(biāo)題、列舉和編號是僅是為了便于解釋而并非意味著進(jìn)行限制。
[0073]依據(jù)該主題各個方面的實施例可以以數(shù)字電子電路、計算機硬件、固件、軟件或者前者的組合來實施。在一個實施例中，計算機可以包括一個或多個處理器。處理器包括耦合至處理器的諸如隨機訪問存儲器(RAM)的計算機可讀介質(zhì)或具有對其的訪問。該處理器執(zhí)行存儲在存儲器中的計算機可執(zhí)行程序指令，諸如執(zhí)行包括傳感器采樣例程、選擇例程以及執(zhí)行以上所描述方法的其它例程的一個或多個計算機程序。
[0074]這樣的處理器可以包括微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和狀態(tài)機。這樣的處理器可以進(jìn)一步包括可編程電子設(shè)備，諸如PLC、可編程中斷控制器(PIC)、可編程邏輯設(shè)備(PLD)、可編程只讀存儲器(PR0M)、電可編程只讀存儲器(EPR0M或EEPR0M)或者其它類似設(shè)備。
[0075]這樣的處理器可以包括例如有形計算機可讀介質(zhì)的介質(zhì)或者與之進(jìn)行通信，該介質(zhì)可以存儲指令，當(dāng)被處理器所執(zhí)行時，該指令能夠使得處理器執(zhí)行如由處理器所實施或輔助的這里所描述的步驟。計算機可讀介質(zhì)的實施例包括但并不局限于能夠為諸如web服務(wù)器中的處理器的處理器提供計算機可讀指令的所有電子、光學(xué)、磁性或其它存儲設(shè)備。介質(zhì)的其它示例包括但并不局限于軟盤、⑶-ROM、磁盤、存儲器芯片、ROM、RAM、ASIC、配置的處理器、所有光學(xué)介質(zhì)、所有磁帶或其它磁性介質(zhì)，或者計算機處理器能夠從其進(jìn)行讀取的任意其它介質(zhì)。而且，各種其它設(shè)備可以包括計算機可讀介質(zhì)，諸如路由器、私人或公眾網(wǎng)絡(luò)或者其它傳輸設(shè)備。所描述的處理器以及處理可以為一種或多種結(jié)構(gòu)，并且可以分散于一種或多種結(jié)構(gòu)的各處。該處理器可以包括用于實施這里所描述的一種或多種方法(或者方法的一部分)的代碼。
[0076]雖然已經(jīng)關(guān)于其具體實施例對當(dāng)前主題進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在獲得對上文的理解時將會意識到的是，可以對這樣的實施例形成替換、變化和等同形式。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開是出于示例而非限制的目的被給出，而并不排除包括如對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將會顯而易見的針對當(dāng)前主題的這樣的修改、變化和/或添加。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 觸覺輸出設(shè)備； 耦合至所述觸覺輸出設(shè)備的處理器，所述處理器被配置為: 確定應(yīng)當(dāng)生成觸覺效果； 接收與寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號； 部分基于所述寄生振動確定所述觸覺效果；以及 向所述觸覺輸出設(shè)備輸出與所述觸覺效果相關(guān)聯(lián)的觸覺信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用戶接口，以及其中所述觸覺輸出設(shè)備被配置為向所述用戶接口輸出觸覺效果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng),其中從包括與寄生振動相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲體接收與所述寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中從被配置為檢測所述寄生振動的傳感器接收與所述寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中所述傳感器包括所述觸覺輸出設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述觸覺效果包括被配置為從所述寄生振動明顯地被感知的效果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中所述觸覺效果包括以下的一種或多種:以與所述寄生振動的頻率不同的頻率的振動、或者以被配置為掩蔽所述寄生振動的頻率和振幅的振動。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中輸出所述觸覺效果包括改變所述寄生振動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中改變所述寄生振動包括調(diào)節(jié)與所述寄生振動相關(guān)聯(lián)的部件的特性。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中所述觸覺效果包括以下的一種或多種:非基于振動的效果、靜電摩擦效果、用戶輸入設(shè)備的變形或者皮膚拉伸效果。
11.一種方法，包括: 確定應(yīng)當(dāng)生成觸覺效果； 接收與寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號； 部分基于所述寄生振動確定所述觸覺效果； 向觸覺輸出設(shè)備輸出與所述觸覺效果相關(guān)聯(lián)的觸覺信號；并且 輸出所述觸覺效果。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述觸覺輸出設(shè)備被配置為向用戶接口輸出所述觸覺效果。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中從包括與寄生振動相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲體接收與所述寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中從被配置為檢測所述寄生振動的傳感器接收與所述寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述觸覺效果包括被配置為從所述寄生振動明顯地被感知的效果。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述觸覺效果包括以下的一種或多種:以與所述寄生振動的頻率不同的頻率的振動、或者以被配置為掩蔽所述寄生振動的頻率和振幅的振動。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中輸出所述觸覺效果包括改變所述寄生振動。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中改變所述寄生振動包括調(diào)節(jié)與所述寄生振動相關(guān)聯(lián)的部件的特性。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述觸覺效果包括以下的一種或多種:非基于振動的效果、靜電摩擦效果、用戶輸入設(shè)備的變形或者皮膚拉伸效果。
20.一種包括程序代碼的非瞬時計算機可讀介質(zhì)，所述程序代碼被配置為在被處理器執(zhí)行時使得所述處理器: 確定應(yīng)當(dāng)生成觸覺效果； 接收與寄生振動相關(guān)聯(lián)的信號； 部分基于所述寄生振動確定所述觸覺效果，其中所述觸覺效果包括被配置為從所述寄生振動明顯地被感知的效果； 向觸覺輸出設(shè)備輸出與所述觸覺效果相關(guān)聯(lián)的觸覺信號；并且 輸出所述觸覺效果。
【文檔編號】G06F3/01GK104049730SQ201410085709
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月11日
【發(fā)明者】文森特·萊韋斯克, 阿馬亞·韋德爾 申請人:伊梅森公司