使用电流变流体的触觉反馈装置的制作方法

专利名称：使用电流变流体的触觉反馈装置的制作方法
使用电流变流体的触觉反馈装置
背景技术：
除非另有声明，这里描述的材料并非相对于本申请中权利要求是现有技术，并且并不承认包括在这一部分中就是现有技术。增强现实(“AR”)通过将真实世界环境的元素与虚拟现实数据合并来创建新混合现实。例如，可以将计算机图像对象实时地混合到真实镜头中向终端用户显示。此外，AR的范围已经扩展为包括诸如触觉反馈之类的非视觉增强以及更宽广的应用领域，仅举几个例子，例如广告、导航、军事服务和娱乐。已经提出了用于展现触觉信息的各种AR设备，所述AR设备能够只提供触感或者力感，或者更复杂一些。因此，对于改进的触觉反馈装置的兴趣增加。

发明内容
这里公开的一些实施例总地涉及一种触觉反馈装置。在一些示例中，描述了一种触觉反馈装置，所述触觉反馈装置可以包括第一层，所述第一层包括多个分立流体腔。第二层可以耦合至所述第一层，并且可以包括包含电流变流体的多个互连微腔。多个电极可以定位于所述多个互连微腔的相对的第一侧和第二侧上。在一些示例中，描述了一种可以包括触觉反馈装置的系统。所述触觉反馈装置可以包括第一层，所述第一层包括多个分立流体腔。第二层可以耦合至所述第一层，并且可以包括包含电流变流体的多个互连微腔。多个电极可以定位于所述互连微腔的相对的第一侧和第二侧上。所述系统还可以包括压力源，所述压力源液压地耦合至所述触觉反馈装置的所述第一层的分立流体腔。所述系统还可以包括电源，所述电源电耦合至所述触觉反馈装置的电极。所述系统还可以包括控制模块，所述控制模块电耦合至所述压力源和所述电源。在一些示例中，描述了一种对虚拟现实空间中与人接触的虚拟对象进行触觉表示的方法，所述方法可以包括:对人佩戴的触觉反馈装置的第一层中包括的多个分立流体腔的子集选择性地加压。在所述触觉反馈装置的第二层中可以产生硬度分布，所述第二层可以耦合至所述第一层、并且定位于所述第一层和人之间。可以将来自所述第一层的压力通过所述第二层的硬度分布传递至人，以引起人的触感和力感，所述触感表示与虚拟对象的接触，所述力感表示虚拟对象的硬度。以上概述只是说明性的而不是意欲按照任何方式进行限制。除了上述说明性的方面、实施例和特征之外，另外的方面、实施例和特征通过参考以下附图和详细描述将变得清楚明白。


图1是包括触觉反馈装置在内的系统的方框图；图2A示出了图1的触觉反馈装置的前视图的说明性示例；图2B示出了图1的触觉反馈装置的部分截面侧视图的说明性示例；
图2C示出了在图2B的区域2C中图1的触觉反馈装置的第一层和第二层的一部分的具体截面视图的说明性示例；图3A示出了沿图2C中的切削平面线3A的图1的触觉反馈装置的一部分的截面图的说明性示例；图3B示出了沿图2C的切削平面线3A的图1的触觉反馈装置的一部分的截面图的替代实施例；图4A-4B示出了图1的触觉反馈装置的各种操作模式的说明性示例；图5示出了沿图2C中的切削平面线5的图1的触觉反馈装置的一部分的截面视图的说明性示例；图6A-6C示出了在AR空间中虚拟对象和人之间的接触的各种状态以及图1的触觉反馈装置的各种对应操作模式的说明性示例；图7示出了对AR空间中与人接触的虚拟对象进行触觉表示的方法的示例流程图；以及图8是适用于形成触觉反馈装置的系统的说明性实施例的方框图，所有附图都根据这里描述的至少一些实施例设置。
具体实施例方式参考附图进行以下详细描述，所述附图形成了描述的一部分。在附图中，除非上下文另有规定，类似的符号典型地表示类似的部件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例并非意味着限制。在不脱离这里所展现主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例或者可以进行其他变化。应该理解的是如这里一般性描述并且在附图中说明的本公开的方面可以按照多种不同的配置进行排列、替代、组合、分离和设计，这里明确地考虑了这些内容。这里公开的一些实施例通常涉及一种触觉反馈装置，所述触觉反馈装置配置为触觉表示AR空间中与人接触的虚拟对象。示例触觉反馈装置可以实现为手套或者其他合适的产品，配置为由人佩戴或者向人传达触觉信息。示例实施例可以包括第一层、第二层和多个电极。第一层可以包括多个分立的流体腔。第二层可以耦合至第一层，并且可以包括多个互连微腔，所述微腔包含电流变(“ER”)流体。可以将电极定位于第二层的互连微腔的相对的第一侧和第二侧上。示例实施例还可以包括压力源、电源和控制模块。所述压力源可以液压地耦合至所述触觉反馈装置的第一层的分立流体腔，以便对所述分立流体腔选择性地加压。所述电源可以电耦合至所述电极，以便在位于电极之间的互连微腔上选择性地施加电场。所述控制模块可以电耦合至压力源和电源，以便控制所述压力源和所述电源。在操作中，可以通过由压力源控制的流体并且根据由所述控制模块向压力源提供的数据信号来向所述触觉反馈装置的第一层的分立流体腔的子集选择性地加压。电源根据由控制模块向电源提 供的数据信号，通过电极的子集在触觉反馈装置的第二层中的互连微腔的子集上选择性地施加电场，来在触觉反馈装置的第二层中产生硬度分布。来自第一层的分立流体腔的加压子集的压力可以通过第二层的硬度分布传递至人，以引起人的对与虚拟对象的接触加以表示的触感以及对虚拟对象的硬度加以表示的力感。
图1是系统100的方框图，所述系统100包括根据这里描述的至少一些实施例布置的触觉反馈装置。通常，所述系统可以配置为触觉表示AR空间106中与人的身体部位104接触的虚拟对象102。例如，系统100可以配置为引起人的对与虚拟对象102的接触加以表示的触感以及对虚拟对象102的硬度加以表示的力感。在所示实施例中，系统100包括触觉反馈装置108、电源110、压力源112和控制模块 114。简而言之，触觉反馈装置108包括:第一层，所述第一层包括多个分立流体腔；第二层，所述第二层包括包含ER流体的多个互连微腔；以及多个电极，定位于所述互连微腔的相对侧上。可以向第一层中的分立流体腔独立地并且选择性地加压，以引起佩戴触觉反馈装置108的人的对与虚拟对象102的接触加以表示的触感。可以通过电极的子集在微腔的子集上选择性地施加电场，以改变所述微腔的子集内的ER流体的表观粘度，从而引起佩戴所述触觉反馈装置108的人的对虚拟对象102的硬度加以表示的力感。下面将提供与触觉反馈装置108有关的附加细节。如图1所示，所述触觉反馈装置108可以配置为将要佩戴在人的手上的手套。更一般地，可以将触觉反馈装置108配置为佩戴在人的几乎任意身体部位上。例如，触觉反馈装置108可以配置为通常分别佩戴在人的手上、脚上、下部躯干和下肢、上部躯干和手臂或者脸上的手套、袜子、裤子、衬衫或面具。电源110电耦合至触觉反馈装置108。更具体地，电源110可以电耦合至触觉反馈装置108的电极。电源110可以配置为根据从控制模块114接收的数据信号，通过电极在触觉反馈装置108的相应微腔上选择性地施加电场。根据一些实施例，可以根据所施加的电场来改变所述微腔内部包含的ER流体的表观粘度。压力源112液压地耦合至触觉反馈装置108。更具体地，压力源112可以液压地耦合至触觉反馈装置108的分 立流体腔。压力源112可以配置为根据从控制模块114接收的数据信号向触觉反馈装置108的分立流体腔选择性地加压。控制模块114电耦合至电源110和压力源112。控制模块114可以配置为向电源110和压力源112提供数据信号。数据信号可以表示人和虚拟对象102之间的各种接触状态。例如，每一个数据信号可以表示人的身体部位104(例如手)和AR空间106内的虚拟对象102之间的不同接触状态。尽管未示出，控制模块114可以包括处理器或者使用处理器来执行在存储器或其他数据存储装置中存储的计算机可执行指令。系统100还包括流体116，所述流体配置为由压力源112使用来向触觉反馈装置中包括的分立流体腔选择性地加压。根据一些实施例，流体116可以通过压力源112经由一个或多个软管118或者其他合适的流体通道流入或流出触觉反馈装置108。通常，流体116可以包括气体、液体或具有实质上均匀粘性的其他流体。例如，流体116可以包括空气、水或油。流体116可以具有小于约800厘泊(“cP”)的粘性。在一些实施例中，流体116的粘性范围可以从约O厘泊(“cP”)至约800cP。在其他实施例中，流体116的粘性范围可以从约0.0018cP至约IOOcP。图2A示出了根据这里描述的至少一些实施例设置的图1的触觉反馈装置108的正视图的说明性示例。图2B示出了根据这里描述的至少一些实施例设置的图1的触觉反馈装置108的部分截面侧视图的说明性示例。在图2A的说明性实施例中，触觉反馈装置108是手套，并且包括多个手指202A-202E以及手掌204。触觉反馈装置108还包括多个分立流体腔，在图2A中由虚线206A-206F表示。分立流体腔206A-206F的每一个可以与手指202A-206F的相应一个或者手掌204相对应。替代地，触觉反馈装置108可以包括多个分立流体腔的多个子集，所述子集的每一个与手指202A-202E的相应一个或者手掌204相对应。更一般地，可以将任意个数的分立流体腔设置在触觉反馈装置108中，其中分立流体腔的个数越多，人的身体部位上的局部触觉反馈的粒度越精细。如图2B所示，触觉反馈装置108包括第一层208和第二层210。触觉反馈装置108的分立流体腔206A-206F可以形成于第一层208中。组合地参考图2A-2B，在第一层208中形成的分立流体腔206A-206F通常可以设置在手指202A-202E和手掌204的前面(例如，手掌一侧)上。替代地或者附加地，在第一层208中形成的分立流体腔206A-206F可以设置在手指202A-202E和手掌204的侧面和/或背面。触觉反馈装置108的第二层210可以耦合至第一层208。更一般地，当将触觉反馈装置108佩戴在人的身体部位上时，第二层210可以定位于第一层208和人的身体部位之间。图2C示出了根据这里描述的至少一些实施例设置的图2B的区域2C中的触觉反馈装置108的第一层210和第二层208的一部分的详细截面图的说明性示例。在图2C说明的实施例中，示出了在第一层210中形成的分立流体腔206A-206F之一，并且一般将其表示为分立流体腔206。可以将分立流体腔206部分地或者完全地填充以流体116。第二层210包括由腔分隔物214限定的多个互连微腔212。ER流体216可以部分地或者完全地填充第二层210内的一些或所有微腔212。通常，可以响应于电场的施加来逆向改变ER流体216的表观粘度。 ER流体216可以具有相对较高的屈服应力，例如约100千帕(“KPA)或以上的屈服应力。在一些实施例中，ER流体216的屈服应力是约200kPA。ER流体216可以包括在包括诸如硅油之类的油在内的电绝缘流体中的固体颗粒悬浮物。例如，悬浮的固体颗粒可以包括氧化钛(“Ti02”)、聚苯胺、微胶囊化聚苯胺、聚(萘醌)基团、聚(对亚苯基)或者其他合适的材料。在一些实施例中，悬浮的固体颗粒是纳米颗粒。继续参考图2C，第二层210包括相对的第一膜218和第二膜220，其间包含ER流体216。腔分隔物214形成于第一膜218和第二膜220上。在一些实施例中,第一膜218和第二膜220以及腔分隔物214包括树脂。例如，第一膜218和第二膜220以及腔分隔物214可以包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)、聚碳酸酯(“PC”)、聚酰亚胺、聚酰胺或聚酰胺-酰亚胺(“PAI”)。第一电极222和第二电极224 (统称为“电极222、224”)可以分别嵌入到第一膜218和第二膜220内。根据一些实施例，电极222、224的每一个是实质上导电材料的条带。例如，电极222、224的每一个均可以包括诸如铜、镍、锡、银、锌、铁、金、钼等之类的导电金属或其合金、导电聚合物等或者其任意组合。附加地，电极222、224可以沿正交方向对准。具体地，在图2C所示的实施例中，第一电极222沿进出图面的水平方向对准，而第二电极224(在图2C中只示出了其中之一)沿图面的垂直方向对准。下面参考图5A-5B提供了与电极222、224的一些实施例有关的附加细节。第二层210内的微腔212可以具有多种横截面形状。在这一方面，图3A示出了沿根据这里描述的至少一些实施例设置的沿图2C中的切削平面线3A的图1的触觉反馈装置108的一部分的截面图的说明性示例。在图3A所示的实施例中，腔分隔物214的配置使得微腔212具有通常正方形横截面的形状。然而更一般地，腔分隔物214可以配置为限定具有实质上任意横截面形状的微腔212，包括但不限于正方形、矩形、三角形、圆形、六边形或者八边形。例如，图3B示出了沿图2C的切削平面线3A的图1的触觉反馈装置108的一部分的截面图的替代实施例。在图3B所示的实施例中，微腔212A具有六边形横截面形状。图4A-4B示出了根据这里描述的至少一些实施例配置的图1的触觉反馈装置108的各种操作模式的说明性示例。在图4A-4B中，当人将触觉反馈装置108佩戴在身体部位402上时，人的身体部位402可以定位于触觉反馈装置108的第二层210附近。将第二层210定位于第一层208和身体部位402之间。图4A描述了触觉反馈装置108的一种模式，配置为对人的身体部位402没有与相应AR空间中的虚拟对象接触的状态加以表示。具体地，在图4A中，当第一层208中的分立流体腔206可以包括某种流体116时，流体116还没有对分立流体腔206加压。另外，还没有在任一个微腔212上施加电场，使得ER流体216在微腔212中具有相对较低的粘性。相应地，人的身体部位402可能没经历与第二层210的任何接触，或者可以只经历与第二层210的偶然接触。人的身体部位402与第二层没有接触或者只是偶然接触可以在触觉上表示人的身体部位402和虚拟对象之间没有接触。作为对比，图4B描述了触觉反馈装置108的一种模式，配置为对人的身体部位402与虚拟对象接触并且向虚拟·对象施加力的状态加以表示。具体地，在图4B中，通过例如将附加的流体116泵浦到分立流体腔206中来向分立流体腔206加压。附加地，已经在特定的微腔212A上施加电场，以增加第二层210内的ER流体216的表观粘度，并且产生在404处表示的硬区域。然后，来自第一层208的压力通过第二层210传递至人的身体部位402，强制第二层210抵靠人的身体部位402。因为微腔212A内的ER流体216的表观粘度已经增加，微腔212A内的ER流体216至少部分地陷落在微腔212A内，产生了硬区域404。作为比较，因为微腔212A以外的其他微腔212内的ER流体216的表观粘度相对较低，ER流体216可以从其他微腔212流出。相应地，通过第二层210从第一层208传输的压力可以通过硬区域404集中于人的身体部位402的一个区域中。图5示出了根据这里描述的至少一些实施例配置的沿图2C中的切削平面线5的图1的触觉反馈装置108的一部分的截面图的说明性示例。在图5所示的实施例中，第一电极222包括第一电极222A-222C。将第二电极224在图5中表示为224A和224B。在第一电极和第二电极222、224之间插入的微腔212在图5中用虚线表不,并且包括微腔212A。如图5所示，第一电极222和第二电极224可以沿正交方向对准。第一电极222和第二电极224的正交对准允许单独地或者分组地将电场独立地施加至微腔212。例如，为了主要在微腔212A上施加电场,可以通过第一电极222B和第二电极224B施加电场。作为另一个示例，为了主要在微腔212A以及在与微腔212A相同列中的其他微腔212上施加电场，可以通过第一电极222A-222C和第二电极224B施加电场。图6A-6C示出了根据这里描述的至少一些实施例配置的在AR空间106中虚拟对象102和人之间的各种接触状态以及图1的触觉反馈装置108的各种对应操作模式的说明性示例。根据这里描述的至少一些实施例，触觉反馈装置108的各种操作模式可以配置为对各种接触状态加以表示。例如，图6A的顶部说明了当主要与AR空间106中的虚拟对象102接触时人的身体部位104，例如人的食指。参考图6A的底部，可以利用流体116向触觉反馈装置108的食指202D中的第一层208内的分立流体腔206D加压，以表示与图6A的顶部相关联的接触状态。分立流体腔206D的加压可以配置为引起人的触感，所述触感表示与虚拟对象102的接触。参考图6B的顶部，人可以在触觉反馈装置108内移动身体部位104，或者可以提供对身体部位104在AR空间106内的虚拟对象102上施加较小的力f加以表示的其他输入。参考图6B的底部，可以在如参考图6A所述向分立流体腔206D加压的同时在第二层210内产生硬度分布，以表示与图6B的顶部相关联的接触状态。硬度分布可以包括一个或多个硬区域402以及一个或多个软区域404。根据一些实施例，可以通过在与硬区域402相对应的第二层210中的微腔212(图2C)的第一子集上选择性地施加电场来产生硬度分布。然后，来自第一层208中的已加压分立流体腔206D的压力通过第二层210的硬度分布进行传递，以引起人的对于与虚拟对象102的接触加以表示的触感以及对虚拟对象102的硬度加以表示的力感。参考图6C的顶部，人可以替代地或者附加地在触觉反馈装置108内移动身体部位104，或者可以提供对身体部位104在AR空间106内的虚拟对象102上施加较大的力F加以表示的其他输入。 所述较大的力F可以在量值上比较小的力f更大。参考图6C的底部，在如参考图6A所述向分立流体腔206D加压的同时，在第二层210内产生与图6B的硬度分布不同的另一种硬度分布，以表示与图6C的顶部相关联的接触状态。具体地，通过相对于图6B的示例增加被施加电场的微腔212 (图2C)的个数，图6C的硬度分布可以包括相对较大的硬区域402A和相对较小的软区域404A。替代地或者附加地，可以通过改变所施加电场的量值来相对于图6B的硬区域404的硬度改变硬区域404A的硬度。图7示出了根据这里描述的至少一些实施例布置的用于触觉表示AR空间中与人接触的虚拟对象的方法700的示例流程图。所述方法700包括一个或多个块702、704和706说明的各种操作、功能或动作。方法700可以开始于块702。在块702，可以向在由人佩戴的触觉反馈装置的第一层中包括的多个分立流体腔的子集选择性地加压。所述触觉反馈装置可以是根据这里描述的至少一些实施例布置的触觉反馈装置。相应地，在一些实施例中，向分立流体腔的子集选择性地加压可以包括图1的压力源112使用图1的流体116向图2A的分立流体腔206A-206F的一个或多个加压。块702之后可以接着是块704。在块704中，可以在触觉反馈装置的第二层中产生硬度分布。触觉反馈装置的第二层可以耦合至触觉反馈装置的第一层，并且可以定位于第一层和人之间。在一些实施例中，在触觉反馈装置的第二层中产生硬度分布可以包括在第二层的多个互连微腔的子集上选择性地施加电场，以改变在微腔的子集中包含的ER流体的一部分的表观粘度，其中在所有的微腔中都包含ER流体。块704之后可以接着是块706。在块706中，可以将压力从第一层通过第二层的硬度分布传递至佩戴所述触觉反馈装置的人。在一些实施例中，将压力从第一层通过第二层的硬度分布传递压力可以配置为引起佩戴触觉反馈装置的人的对与虚拟对象的接触加以表示的触感和对虚拟对象的硬度加以表示的力感。本领域普通技术人员应该理解的是对于这里公开的这种或其他工艺和方法，可以按照不同的顺序实现在所述工艺和方法中执行的功能。另外，所略述的步骤和操作只是作为示例提供，并且在不脱离所公开实施例实质的情况下，所述步骤和操作的一些可以是可选的、组合为更少的步骤和操作、或者扩展为附加的步骤和操作。例如，可以在方法700中包括图7或如上所述未示出的其他功能和操作。作为示例，方法700还可以包括增加所施加电场的量值以增加由人感知的虚拟对象的硬度的量值。作为另一个示例，方法700还可以包括降低所施加电场的量值以降低由人感知的虚拟对象的硬度的量值。图8是示出了根据这里描述的至少一些实施例布置的系统800的说明性实施例的方框图，所述系统适用于形成例如图1的触觉反馈装置108之类的触觉反馈装置。图8说明了可以自动地控制用于形成触觉反馈装置的一些或所有部件。控制模块802可以使用处理器804来执行在存储器806中存储的计算 机可执行指令。控制模块802可以耦合至第一层形成系统808、第二层形成系统810和装配系统812的一个或多个。控制模块802可以配置为控制系统808、810和812的一个或多个或者其一部分，从而以自动或半自动形式执行下面阐述的功能或动作集合的一个或多个。第一层形成系统808可以配置为形成包括多个分立流体腔在内的第一层材料。第一层材料可以最终被合并到触觉反馈装置中，其中将第一层材料实现为触觉反馈装置的第一层，例如图2A-2C的第一层208。例如,第一层形成系统808可以包括膨胀塑膜机814和热封机816。膨胀塑膜机814可以配置为由任意合适的材料形成中空的第一层材料，所述材料包括但不限于PET、PC、聚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺或PAI。热封机816可以配置为沿预定的线密封第一层材料以在第一层材料内形成分立腔。在第一层材料中形成的分立腔可以布置在第一层材料中，以与如上所述的诸如触觉反馈装置108之类的最终触觉反馈装置的分立流体腔206A-206F相对应。第二层形成系统810可以实现为卷对卷(roll-to-roll)系统，并且可以配置为形成第二层材料，所述第二层材料包括填充有ER流体的多个互连微腔。第二层材料最终可以合并到触觉反馈装置中，其中将第二层材料实现为触觉反馈装置的第二层，例如图2A-2C的第二层210。第二层形成系统810可以实现为卷对卷系统，并且可以包括例如多个导辊818、压纹辊820、ER流体分配器822、层压部824、切割器826和腔分隔物材料分配器828。导辊818可以配置为导引各种膜830、832通过第二层形成系统810。膜830、832可以包括任意合适的材料，包括但不限于PET、PC、聚酰亚胺、聚酰胺或PAI。另外，膜830、832的每一个均可以包括在膜830、832的每一个内嵌入的电极，例如图5的第一和第二电极222、224。在膜830、832内嵌入的电极可以布置为使得当在层压部824中将膜830、832耦合在一起时，膜830中的电极与膜832中的电极正交地布置。腔分隔物材料分配器828可以配置为在膜830上沉积未定型的腔分隔物材料834。未定型的腔分隔物材料834可以是未凝固的树脂，并且可以包括但不限于PET、PC、聚酰亚胺、聚酰胺或PAI。压纹辊820可以配置为形成腔分隔物836，所述腔分隔物限定了互连微腔838。尽管未示出，可以在第二层形成系统810中可选地包括热源或其他部件，以提供诸如热之类的催化剂，所述催化剂用于使得所形成的腔分隔物836凝固。ER流体分配器822可以配置为将ER流体840沉积在微腔838中。ER流体840可以包括亚微米颗粒、纳米颗粒或者具有其他合适尺寸的颗粒。ER流体840的颗粒可以包括但不限于TiO2、聚苯胺、微胶囊化聚苯胺、聚(萘醌)基团或聚(对亚苯基)。替代地或者附加地，ER流体840可以包括诸如硅油之类的流体。可选地，由ER流体分配器822沉积的ER流体840可以包括轻质乳状液，所述轻质乳状液配置为漂浮于ER流体840的已沉积质量的上表面。上表面处的轻质乳状液可以配置为将微腔838内的ER流体822硬化并且密封。替代地或附加地，在通过ER流体分配器822沉积ER流体840之后，可以将密封溶液沉积到ER流体840的已沉积质量的上表面上。密封溶液可以配置为将微腔838内的ER流体硬化并且密封。层压部824可以配置为将膜830和832层压到一起。尽管未示出，膜832可以经历与膜830类似的工艺 ，以便包括填充有ER流体840的微腔838，或者膜832可以不包括微腔838和ER流体840。可选地，可以在到达层压部824之前将粘合剂(未示出)沉积到膜830、832之一或两者上，以便在层压之后将两个膜耦合在一起。所述粘合剂可以包括UV-硬化型粘合剂或者其他合适的粘合剂。层压部824将膜830和832层压在一起以形成包括互连微腔838在内的第二层材料842，所述互连微腔包括ER流体840，以与诸如如上所述的触觉反馈装置108之类的最终触觉反馈装置的互连微腔212相对应。 切割器826可以配置为将第二层材料842划分为预定尺寸和/或形状的段。例如，切割器826可以配置为将第二层材料842划分为适用于集成到最终触觉反馈装置中的已构图部分。装配系统812可以配置为将来自第一层形成系统808的第一层材料(未示出)与来自第二层形成系统810的第二层材料842和/或各种其他材料装配在一起以形成最终的触觉反馈装置。各种其他材料可以包括预先制造的覆盖物，例如可以集成第一层材料和第二层材料的手套或其他物件。例如，装配系统812可以包括层压器844、切割器846和缝合机 848。层压器844可以配置为将第一层材料(未示出)和第二层材料842耦合在一起以形成组合材料(未示出)。切割器846可以配置为根据与目标触觉反馈装置相关联的预定图案来切割组合的材料。例如，如果目标触觉反馈装置是手套，可以将组合的材料切割为包括手指部和手掌部的图案。替代地，切割器846可以配置为在层压器844将切割的第一层材料和第二层材料耦合在一起之前，将第一层材料和第二层材料分离地切割为预定图案。缝合机848或者其他装置可以配置为对手套或服装或其他载体的其他物件内的已切割组合材料进行固定，使得当人佩戴手套或服装或其他载体的其他物件时，将包括第一和第二层材料的组合材料定位于可以感知触觉信息的人的一个或多个身体部位附近。本公开不局限于在本申请中描述的具体实施例，其是作为各个方面的说明。如对于本领域普通技术人员清楚明白的，在不脱离本发明精神和范围的情况下可以进行许多修改和变化。除了这里所列举的之外，本领域普通技术人员根据前述描述对于本发明公开范围内的功能等效方法和装置是清楚明白的。这些修改和变化均落在所附权利要求的范围之内。本发明公开只受到所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等效范围的限制。应该理解的是本公开不是局限于具体的方法、试剂、化合物成分或生物系统，而是当然可以变化。还应该理解的是这里使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，而不是为了限制。至于本文中任何关于多数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以从多数形式转换为单数形式，和/或从单数形式转换为多数形式，以适合具体环境和应用。为清楚起见，在此明确声明单数形式/多数形式可互换。本领域技术人员应当理解，一般而言，所使用的术语，特别是所附权利要求中(例如，在所附权利要求的主体部分中)使用的术语，一般地应理解为“开放”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”等)。本领域技术人员还应理解，如果意在所引入的权利要求中标明具体数目，则这种意图将在该权利要求中明确指出，而在没有这种明确标明的情况下，则不存在这种意图。例如，为帮助理解，所附权利要求可能使用了引导短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求中的特征。然而，这种短语的使用不应被解释为暗示着由不定冠词引入的权利要求特征将包含该特征的任意特定权利要求限制为仅包含一个该特征的实施例，即便是该权利要求既包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”又包括不定冠词(例如，不定冠词应当被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)；在使用 定冠词来引入权利要求中的特征时，同样如此。另外，即使明确指出了所引入权利要求特征的具体数目，本领域技术人员应认识到，这种列举应解释为意指至少是所列数目(例如，不存在其他修饰语的短语“两个特征”意指至少两个该特征，或者两个或更多该特征)。另外，在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有
A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和
B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B和C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B和C的系统等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。
另外，在以马库什组描述本公开的特征或方案的情况下，本领域技术人员应认识至IJ，本公开由此也是以该马库什组中的任意单独成员或成员子组来描述的。本领域技术人员应当理解，出于任意和所有目的，例如为了提供书面说明，这里公开的所有范围也包含任意及全部可能的子范围及其子范围的组合。任意列出的范围可以被容易地看作充分描述且实现了将该范围至少进行二等分、三等分、四等分、五等分、十等分等。作为非限制性示例，在此所讨论的每一范围可以容易地分成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。本领域技术人员应当理解，所有诸如“直至”、“至少”之类的语言包括所列数字，并且指代了随后可以如上所述被分成子范围的范围。最后，本领域技术人员应当理解，范围包括每一单独数字。因此，例如具有I 3个单元的组是指具有1、2或3个单元的组。类似地，具有I 5个单元的组是指具有1、2、3、4或5个单元的组，以此类推。根据之前的描述，应该理解已经这里已经为了说明的目的描述了本公开的各种实施例，并且可以在不脱离本公开的范围和精神的情况下实现各种改进。因此，这里公开的各种实施例并非是为了 限制，真实范围和精神由以下权利要求表示。
权利要求
1.一种触觉反馈装置，包括: 第一层，所述第一层包括多个分立流体腔； 第二层，耦合至所述第一层，并且包括包含电流变流体的多个互连微腔；以及 多个电极，定位于所述多个互连微腔的相对的第一侧和第二侧上。
2.根据权利要求1所述的触觉反馈装置，其中所述触觉反馈装置包括手套，配置为佩戴在人的手上。
3.根据权利要求2所述的触觉反馈装置，其中所述手套包括手掌和多个手指，所述多个分立流体腔的每一个与所述多个手指中的一个不同手指或者手掌相对应。
4.根据权利要求2所述的触觉反馈装置，其中: 所述手套包括手掌和多 个手指； 所述多个分立流体腔被划分为多个子集，所述多个子集的每一个包括多个分立流体腔；以及 所述多个子集的每一个与所述多个手指中的一个不同手指或者手掌相对应。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的触觉反馈装置，其中: 所述第二层包括相对的第一膜和第二膜，所述第一膜和所述第二膜之间包含电流变流体；以及 所述多个电极的每一个实质上被封闭在相应的所述第一膜或所述第二膜内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的触觉反馈装置，其中: 所述多个电极的每一个包括实质上导电材料的条带； 所述多个电极的定位于所述多个互连微腔的所述第一侧上的第一子集中的每一个电极沿第一方向对准；以及 所述多个电极的定位于所述多个互连微腔的所述第二侧上的第二子集中的每一个电极沿与所述第一方向实质上正交的第二方向对准。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的触觉反馈装置，其中所述第一层和所述第二层中的每一个包树脂膜，所述树脂膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚碳酸酯PC、聚酰亚胺、聚酰胺和聚酰胺-酰亚胺PAI中的一种或多种。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的触觉反馈装置，其中所述电流变流体具有大于100千帕(kPa)的屈服应力。
9.根据权利要求8所述的触觉反馈装置，其中所述电流变流体具有约200kPa的屈服应力。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的触觉反馈装置，其中所述电流变流体包括散布在油中的固体颗粒。
11.根据权利要求10所述的触觉反馈装置，其中所述固体颗粒包括以下中的至少一种:氧化钛TiO2、聚苯胺、微胶囊化聚苯胺、聚(萘醌)基团或聚(对亚苯基)。
12.根据权利要求10所述的触觉反馈装置，其中所述油包括硅油。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的触觉反馈装置，其中所述多个电极配置为在所述多个互连微腔的每一个上选择性地并且独立地施加电场。
14.一种系统,包括: 根据权利要求1至13中任一项所述的触觉反馈装置，其中所述触觉反馈装置配置为由人佩戴； 压力源，所述压力源液压地耦合至所述多个分立流体腔； 电源，所述电源电耦合至所述多个电极；以及 控制模块，所述控制模块电耦合至所述压力源和所述电源。
15.根据权利要求14所述的系统，还包括流体，所述流体配置为由所述压力源使用以向所述触觉反馈装置中包括的所述多个分立流体腔选择性地加压。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述流体包括具有实质上均匀粘性的气体或液体。
17.根据权利要求15至16中任一项所述的系统，其中所述流体包括空气、水或油。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的系统，其中所述流体具有约O厘泊(cP)和约800cP之间的粘性。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述流体具有在0.0018cP和约IOOcP之间的粘性。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的系统，其中所述控制模块配置为向所述压力源和所述电源提供数据信号，所述数据信号表示人和虚拟对象之间的接触状态。
21.根据权利要求20所述的系统，其中: 所述压力源配置为根据所述数据信号向所述多个分立流体腔的子集选择性地加压；以 及 所述电源配置为根据所述数据信号，通过所述多个电极的子集在所述多个互连微腔的子集上选择性地施加电场，以改变在所述多个互连微腔的所述子集中包含的电流变流体的一部分的表观粘度。
22.—种对增强现实空间中与人接触的虚拟对象进行触觉表示的方法，所述方法包括: 对人佩戴的触觉反馈装置的第一层中包括的多个分立流体腔的子集选择性地加压；在所述触觉反馈装置的第二层中产生硬度分布，所述第二层耦合至所述第一层、并且定位于所述第一层和人之间；以及 将来自所述第一层的压力通过所述第二层的硬度分布传递至人，以引起人的触感和力感，所述触感表示与虚拟对象的接触，所述力感表示虚拟对象的硬度。
23.根据权利要求22所述的方法，其中在所述第二层中产生硬度分布包括在所述第二层的多个互连微腔的子集上选择性地施加电场，以改变在所述多个互连微腔的所述子集中包含的电流变流体的一部分的表观粘度，所述多个互连微腔都包含所述电流变流体。
24.根据权利要求22至23中任一项所述的方法，还包括增加所施加电场的量值以增加由人感知的虚拟对象的硬度的量值。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，还包括降低所施加电场的量值以降低由人感知的虚拟对象的硬度的量值。
26.根据权利要求22所述的方法，其中所述触觉反馈装置包括根据权利要求1至13中任一项所述的触觉反馈装置。
全文摘要
这里描述的实施例总地涉及一种触觉反馈装置。在一些示例中，描述了触觉反馈装置。示例触觉反馈装置可以包括第一层，所述第一层包括多个分立流体腔。示例触觉反馈装置还可以包括第二层，所述第二层耦合至所述第一层并且包括包含电流变流体的多个互连微腔。示例触觉反馈装置还可以包括定位于所述互连微腔的相对的第一侧和第二侧上的多个电极。
文档编号G09G5/00GK103250203SQ201180058828
公开日2013年8月14日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者楠浦崇央 申请人:英派尔科技开发有限公司