結(jié)合拉伸特性的觸覺設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明實施例一般涉及用于設備的用戶接口，尤其涉及利用拉伸特性產(chǎn)生動態(tài)觸覺效果。
【背景技術】
[0002]電子設備制造商努力為用戶產(chǎn)生豐富的接口。常規(guī)的設備利用視覺和聽覺提示來為用戶提供反饋。在一些接口設備中，還為用戶提供動覺反饋(諸如作用力反饋和抵制力反饋)和/或觸反饋(諸如振動、紋理和熱)，更一般地統(tǒng)稱為“觸覺反饋”或“觸覺效果”。觸覺反饋能夠提供增強和簡化用戶接口的提示。具體地，振動效果或振觸觸覺效果可用于為電子設備的用戶提供提示以警告用戶特定事件，或者提供現(xiàn)實反饋以在模擬或虛擬環(huán)境內(nèi)產(chǎn)生更大的沉浸感。
[0003]為了產(chǎn)生觸覺效果，許多設備使用某類型的致動器或觸覺效果輸出設備。通常地，這些觸覺效果輸出設備已經(jīng)提供了振動或振觸效果。然而，可以利用作為設備部分的拉伸設備或拉伸材料來提供附加效果。
[0004]而且，提供帶觸發(fā)效果的觸覺反饋的傳統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是可用。然而，因為用戶姿勢和系統(tǒng)動畫具有可變的定時，與觸覺效果的相關性會是靜態(tài)的和不一致的，因此不大會激發(fā)用戶的興趣。提供與用戶輸入交互的系統(tǒng)因此可用于增強用戶體驗。
[0005]因此，需要一種包括拉伸材料作為觸覺效果輸出設備的提供觸覺效果的改進的系統(tǒng)。還需要響應于輸入數(shù)據(jù)而提供觸覺效果。
[0006]發(fā)明概述
[0007]在附圖和文本中通過舉例的方式描述和圖示了本發(fā)明。包括該概述的文本和附圖應當理解為示例性的，而不是限制性的。
[0008]實施例提供了產(chǎn)生觸覺效果的方法。處理器接收來自與處理器耦合的可拉伸傳感器的拉伸輸入信號。處理器判定是否應當發(fā)生觸覺效果輸出響應。響應于判定出應當發(fā)生觸覺效果輸出響應，處理器將信號作為啟動信號發(fā)送到與處理器耦合的第一觸覺效果輸出設備。響應于來自處理器的信號，與處理器耦合的第一觸覺效果輸出設備啟動。第一觸覺效果輸出設備可以是拉伸輸出設備或者其可以是非拉伸觸覺設備。還可以使用附加的觸覺效果輸出設備。
【附圖說明】
[0009]在附圖中通過舉例的方式圖示了本發(fā)明。附圖應當理解為示例性的，而不是限制性的。
[0010]圖1示出了管理拉伸輸入傳感器與觸覺效果輸出設備之間的交互的過程的實施例。
[0011]圖2示出了管理拉伸輸入傳感器與觸覺效果輸出設備之間的交互的過程的實施例。
[0012]圖3示出了帶有拉伸傳感器和觸覺效果輸出設備的裝置的實施例。
[0013]圖4示出了帶有拉伸傳感器和觸覺效果輸出設備的裝置的實施例。
[0014]圖5示出了管理拉伸輸入傳感器與拉伸觸覺效果輸出設備之間的交互的過程的實施例。
[0015]圖6示出了帶有拉伸傳感器和拉伸觸覺效果設備的裝置的實施例。
[0016]圖7示出了帶有拉伸傳感器和拉伸觸覺效果設備的裝置的實施例。
[0017]圖8示出了帶有拉伸傳感器和拉伸觸覺效果設備的裝置的實施例。
[0018]圖9示出了管理輸入傳感器和拉伸與非拉伸觸覺效果輸出設備之間的交互的過程的實施例。
[0019]圖10示出了管理輸入傳感器和拉伸與非拉伸觸覺效果輸出設備之間的交互的過程的實施例。
[0020]圖11示出了帶有輸入傳感器和拉伸觸覺效果輸出設備的裝置的實施例。
[0021]圖12示出了帶有輸入傳感器和拉伸觸覺效果輸出設備的裝置的實施例。
[0022]圖13示出了帶有輸入傳感器和拉伸觸覺效果輸出設備的裝置的實施例。
[0023]圖14示出了帶有輸入傳感器和拉伸觸覺效果輸出設備的裝置的實施例。
[0024]圖15示出了帶有輸入傳感器和拉伸觸覺效果輸出設備的裝置的實施例。
[0025]圖16示出了通過裝置實施例中的拉伸觸覺效果輸出設備的實現(xiàn)和致動的實例的實施例。
[0026]發(fā)明詳述
[0027]提供了用于結(jié)合拉伸特性的觸覺設備的系統(tǒng)、方法和裝置。在該文檔中描述的具體實施例代表了本發(fā)明的示例性的實例，本質(zhì)上是示例性的，而不是限制性的。
[0028]在下面的說明中，為了說明的目的，為提供對本發(fā)明的充分理解，闡述了多個具體的細節(jié)。然而，本領域技術人員顯而易見的是，本發(fā)明能夠在不具有這些具體細節(jié)的情況來實施。在其他實例中，為避免使本發(fā)明不清晰，以框圖形式示出了結(jié)構(gòu)和設備。
[0029]在說明書中提到“一個實施例”或“實施例”意指結(jié)合實施例所描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的至少一個實施例中。在說明書中各處出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”不一定都指代同一實施例，也不是與其他實施例相互排斥的分離的或可替代的實施例。
[0030]拉伸(stretch)觸覺輸出設備具有張緊、壓縮、摩擦和紋理的品質(zhì)，其根據(jù)所進行的拉伸動作的速度或距離來提供自然的和立即的觸反饋感。這本身具有在與所進行的拉伸的速度或距離相關聯(lián)的控件交互中為用戶提供立即的或同時的觸反饋的價值。例如，設備可以根據(jù)諸如開/關、容量升/降、速率控制滾動、游戲中角色移動的一個或多個速度或距離參數(shù)來提供拉伸觸覺效果，例如產(chǎn)生有利的直觀觸覺交互。在另一實施例中，諸如振觸、動覺或熱反饋的非拉伸觸覺輸出與拉伸觸覺輸出配合以產(chǎn)生組合的觸覺效果。拉伸觸覺輸出效果一般是由于拉伸觸覺輸出致動器或拉伸觸覺輸出設備的張緊或壓縮的變化引起的，因此提供信號給用戶。這些設備在下面稱為拉伸輸出設備。
[0031]在一個實施例中，非可編程可拉伸表面層應用于觸摸交互表面，類似在諸如移動電話/平板設備、可佩戴設備或其他設備的手持式、移動或非移動設備上的觸摸交互表面，利用拉伸交互來啟動UI控制元件。拉伸觸覺響應可以是在控制交互過程中表面材料的固有拉伸感覺，或者還可以具有互補致動器響應以增加拉伸控制動作/輸入的確認或者作為附加觸覺反饋。
[0032]值得注意的是，可拉伸層無需應用于顯示器，而是可以應用于任何表面。例如，可拉伸區(qū)域或?qū)涌梢耘c任何設備的背面或側(cè)面相關聯(lián)，設備包括例如移動設備或非移動設備、游戲控制器、或可佩戴衣物。此外，可拉伸層可以是透明的、半透明的或全不透明。
[0033]在實施例中，可編程可拉伸表面層應用于諸如移動電話/平板設備、可佩戴設備或其他設備的手持式的、移動或非移動設備上的觸摸交互表面，并且利用拉伸交互來啟動UI控制元件。該拉伸系統(tǒng)的觸覺響應取決于拉伸表面的編程響應。在該情況下，拉伸響應的物理屬性能夠改變，類似于當施加電壓時壓電或EAP元件的物理狀態(tài)的變化。例如，可以通過編程來改變經(jīng)由可拉伸層的摩擦系數(shù)。
[0034]在又一實施例中，可編程可拉伸表面層應用于諸如移動電話/平板設備、可佩戴設備或其他設備的手持式、移動或非移動設備上的觸覺交互表面，并且利用拉伸交互來啟動UI控制元件。該拉伸系統(tǒng)的觸覺響應取決于拉伸表面的編程響應以及與拉伸表面協(xié)調(diào)的非拉伸觸覺設備。拉伸響應的物理屬性可以例如通過編程方式來改變。在該實施例中，互補致動器還能夠用于給予拉伸控制動作/輸入的確認或者作為附加的觸覺反饋。
[0035]拉伸輸出和拉伸輸入可以結(jié)合到各種類型的設備中，設備可以是可佩戴的和非可佩戴的?？梢栽诶缫曨l游戲控制器、鍵盤、移動設備、手表、如Google GlassTM的眼睛用具、方向盤、控制面板和其他設備或組件中提供拉伸輸入和輸出。利用這種設備，拉伸輸入和輸出可以以允許與可視用戶接口交互的方式與顯示器相關聯(lián)，或者拉伸輸入和輸出可與可視顯示器分離且區(qū)分開，允許協(xié)調(diào)操作而不會使得分離操作可能令人困惑。還可以提供不是用戶立即覺察到的輸出的特征，例如當用戶試圖滑動設備時使表面平滑，或者當用戶將設備放置在表觀存儲位置上時被提供有較粗糙的紋理。這種應用的實例是，當用戶伸入口袋來移除設備時使表面平滑，當用戶將設備放到口袋中時提供具有較大摩擦的較粗糙的外表面。
[0036]拉伸交互可以單點或多點的。在多點交互的情況下，拉伸點可以具有不同的觸覺反饋響應。拉伸響應可以是控制表面交互的結(jié)果，例如觸摸可佩戴物的表面，或者作為傳感器數(shù)據(jù)或預編程軟件的結(jié)果。例如，如果用戶通過在可佩戴物上上/下做手勢而控制顯示器上的滾動列表或翻頁，用戶可能響應于該控件交互而接受拉伸。觸摸表面無需具有用于所有交互情景的顯示器。
[0037]在基于織物的可佩戴接口中，例如，無需存在可視顯示器來給予用戶拉伸響應。其他接口也無需具有可視顯示器，無論是在諸如移動或非移動設備、電話、平板設備、大形式設備的設備上，還是結(jié)合了基于拉伸的接口的其他技術。在一個實施例中，形成為拉伸輸出設備的致動響應區(qū)域與任選的輸入控制接口一起使用。另外，如果用戶使用輔助設備，如用于該同一滾動控制或翻頁控制的移動電話，則用戶仍可以在其佩戴物中具有觸覺拉伸響應。這將需要移動設備和可佩戴物彼此通信。當與其中沒有構(gòu)建觸覺響應的控制表面交互時，該能力也是有益之處，因為可佩戴物將通過拉伸感來提供觸覺響應。當在如上所述的其他技術中使用拉伸接口時，這樣的感覺會類似地出現(xiàn)。
[0038]在不具有輸入控制接口的情況下，觸覺拉伸致動還可以是對傳感器數(shù)據(jù)或軟件的響應。例如，設定為上午8:00的軟件鬧鐘可以致動可佩戴觸覺拉伸襯衫以感覺像是某人正在用力拉肩膀以進行喚醒呼叫?？商娲兀瑯拥目膳宕魑锟赡芘cGPS、攝像機數(shù)據(jù)或其他傳感器配合以通過拉伸響應為可佩戴物用戶提供引導。
[0039]提出的構(gòu)思和實施例以及在拉伸輸出設備中涉及到的作為基礎的可變形單元陣列或其他拉伸致動器能夠利用諸如微流體顯示器、壓電和復合壓電技術、EAP、形狀記憶合金、MEMS (栗)、智能凝膠、電/磁流變流體、熱流體袋、諧振設備、可變多孔膜、層流調(diào)節(jié)器以及電磁致動器的技術的一種或其組合來實現(xiàn)。本文所使用的傳感器可以包括但不限于:應變儀傳感器、FSR傳感器(力-應力傳感器)、多觸摸式觸摸傳感器、多觸摸式壓力傳感器、溫度、濕度或大氣傳感器、加速度計、陀螺儀、磁力計、麥克風以及無線收發(fā)器。
[0040]在一個實施例中，觸覺基板或拉伸輸出設備是由半柔性或半剛性材料構(gòu)造而成的。在一個實施例中，拉伸輸出設備例如包括一個或多個致動器，其能夠由電活性聚合物(“ΕΑΡ”)纖維(或納米管)、壓電元件、形狀記憶合金(“SMA”)纖維等構(gòu)成。ΕΑΡ，也稱為生物肌肉或人工肌肉，能夠響應于施加電壓而改變其形狀。當EAP承受較大的力時，EAP的物理形狀會變形。EAP可以由電致伸縮聚合物、介電彈性體、導電聚合物、離子聚合物金屬合成物、響應性凝膠、布凱氏凝膠致動器或上述EAP材料的組合構(gòu)成。
[0041]SMA(形狀記憶合金)，也稱為記憶金屬，是能夠用于構(gòu)造拉伸輸出設備的另一種材料。SMA可由銅鋅招、銅招鎳、鎳鈦合金或銅鋅招、銅招鎳和/或鎳鈦合金的組合制成。SMA的特性是，當其原始形狀變形時，其根據(jù)環(huán)境溫度和/或周圍環(huán)境而恢復其原始形狀。值得注意的是，本實施例可以組合EAP、壓電元件和/或SMA來實現(xiàn)具體的觸覺感。
[0042]拉伸輸出設備中的變形機構(gòu)提供了拉力和/或推力以平移拉伸輸出設備中的元件，使得柔性表面變形。例如，當變形機構(gòu)在柔性表面與下層基板之間形成真空時，柔性表面被推動抵靠下層基板，使得柔性表面表現(xiàn)出下層基板的表面圖案的紋理。換言之，一旦基板的表面圖案產(chǎn)生，則抵靠基板以拉動或推動柔性表面以通過柔性表面的變形后的表面來顯現(xiàn)基板的圖案。在一個實施例中，在相同或基本相同的層中構(gòu)造基板和變形機構(gòu)?；暹€可以包括多個觸覺區(qū)域，其中每個區(qū)域能夠被獨立