结合拉伸特性的触觉设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明实施例一般涉及用于设备的用户接口，尤其涉及利用拉伸特性产生动态触觉效果。
【背景技术】
[0002]电子设备制造商努力为用户产生丰富的接口。常规的设备利用视觉和听觉提示来为用户提供反馈。在一些接口设备中，还为用户提供动觉反馈(诸如作用力反馈和抵制力反馈)和/或触反馈(诸如振动、纹理和热)，更一般地统称为“触觉反馈”或“触觉效果”。触觉反馈能够提供增强和简化用户接口的提示。具体地，振动效果或振触触觉效果可用于为电子设备的用户提供提示以警告用户特定事件，或者提供现实反馈以在模拟或虚拟环境内产生更大的沉浸感。
[0003]为了产生触觉效果，许多设备使用某类型的致动器或触觉效果输出设备。通常地，这些触觉效果输出设备已经提供了振动或振触效果。然而，可以利用作为设备部分的拉伸设备或拉伸材料来提供附加效果。
[0004]而且，提供带触发效果的触觉反馈的传统体系结构是可用。然而，因为用户姿势和系统动画具有可变的定时，与触觉效果的相关性会是静态的和不一致的，因此不大会激发用户的兴趣。提供与用户输入交互的系统因此可用于增强用户体验。
[0005]因此，需要一种包括拉伸材料作为触觉效果输出设备的提供触觉效果的改进的系统。还需要响应于输入数据而提供触觉效果。
[0006]发明概述
[0007]在附图和文本中通过举例的方式描述和图示了本发明。包括该概述的文本和附图应当理解为示例性的，而不是限制性的。
[0008]实施例提供了产生触觉效果的方法。处理器接收来自与处理器耦合的可拉伸传感器的拉伸输入信号。处理器判定是否应当发生触觉效果输出响应。响应于判定出应当发生触觉效果输出响应，处理器将信号作为启动信号发送到与处理器耦合的第一触觉效果输出设备。响应于来自处理器的信号，与处理器耦合的第一触觉效果输出设备启动。第一触觉效果输出设备可以是拉伸输出设备或者其可以是非拉伸触觉设备。还可以使用附加的触觉效果输出设备。
【附图说明】
[0009]在附图中通过举例的方式图示了本发明。附图应当理解为示例性的，而不是限制性的。
[0010]图1示出了管理拉伸输入传感器与触觉效果输出设备之间的交互的过程的实施例。
[0011]图2示出了管理拉伸输入传感器与触觉效果输出设备之间的交互的过程的实施例。
[0012]图3示出了带有拉伸传感器和触觉效果输出设备的装置的实施例。
[0013]图4示出了带有拉伸传感器和触觉效果输出设备的装置的实施例。
[0014]图5示出了管理拉伸输入传感器与拉伸触觉效果输出设备之间的交互的过程的实施例。
[0015]图6示出了带有拉伸传感器和拉伸触觉效果设备的装置的实施例。
[0016]图7示出了带有拉伸传感器和拉伸触觉效果设备的装置的实施例。
[0017]图8示出了带有拉伸传感器和拉伸触觉效果设备的装置的实施例。
[0018]图9示出了管理输入传感器和拉伸与非拉伸触觉效果输出设备之间的交互的过程的实施例。
[0019]图10示出了管理输入传感器和拉伸与非拉伸触觉效果输出设备之间的交互的过程的实施例。
[0020]图11示出了带有输入传感器和拉伸触觉效果输出设备的装置的实施例。
[0021]图12示出了带有输入传感器和拉伸触觉效果输出设备的装置的实施例。
[0022]图13示出了带有输入传感器和拉伸触觉效果输出设备的装置的实施例。
[0023]图14示出了带有输入传感器和拉伸触觉效果输出设备的装置的实施例。
[0024]图15示出了带有输入传感器和拉伸触觉效果输出设备的装置的实施例。
[0025]图16示出了通过装置实施例中的拉伸触觉效果输出设备的实现和致动的实例的实施例。
[0026]发明详述
[0027]提供了用于结合拉伸特性的触觉设备的系统、方法和装置。在该文档中描述的具体实施例代表了本发明的示例性的实例，本质上是示例性的，而不是限制性的。
[0028]在下面的说明中，为了说明的目的，为提供对本发明的充分理解，阐述了多个具体的细节。然而，本领域技术人员显而易见的是，本发明能够在不具有这些具体细节的情况来实施。在其他实例中，为避免使本发明不清晰，以框图形式示出了结构和设备。
[0029]在说明书中提到“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例所描述的特定的特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”不一定都指代同一实施例，也不是与其他实施例相互排斥的分离的或可替代的实施例。
[0030]拉伸(stretch)触觉输出设备具有张紧、压缩、摩擦和纹理的品质，其根据所进行的拉伸动作的速度或距离来提供自然的和立即的触反馈感。这本身具有在与所进行的拉伸的速度或距离相关联的控件交互中为用户提供立即的或同时的触反馈的价值。例如，设备可以根据诸如开/关、容量升/降、速率控制滚动、游戏中角色移动的一个或多个速度或距离参数来提供拉伸触觉效果，例如产生有利的直观触觉交互。在另一实施例中，诸如振触、动觉或热反馈的非拉伸触觉输出与拉伸触觉输出配合以产生组合的触觉效果。拉伸触觉输出效果一般是由于拉伸触觉输出致动器或拉伸触觉输出设备的张紧或压缩的变化引起的，因此提供信号给用户。这些设备在下面称为拉伸输出设备。
[0031]在一个实施例中，非可编程可拉伸表面层应用于触摸交互表面，类似在诸如移动电话/平板设备、可佩戴设备或其他设备的手持式、移动或非移动设备上的触摸交互表面，利用拉伸交互来启动UI控制元件。拉伸触觉响应可以是在控制交互过程中表面材料的固有拉伸感觉，或者还可以具有互补致动器响应以增加拉伸控制动作/输入的确认或者作为附加触觉反馈。
[0032]值得注意的是，可拉伸层无需应用于显示器，而是可以应用于任何表面。例如，可拉伸区域或层可以与任何设备的背面或侧面相关联，设备包括例如移动设备或非移动设备、游戏控制器、或可佩戴衣物。此外，可拉伸层可以是透明的、半透明的或全不透明。
[0033]在实施例中，可编程可拉伸表面层应用于诸如移动电话/平板设备、可佩戴设备或其他设备的手持式的、移动或非移动设备上的触摸交互表面，并且利用拉伸交互来启动UI控制元件。该拉伸系统的触觉响应取决于拉伸表面的编程响应。在该情况下，拉伸响应的物理属性能够改变，类似于当施加电压时压电或EAP元件的物理状态的变化。例如，可以通过编程来改变经由可拉伸层的摩擦系数。
[0034]在又一实施例中，可编程可拉伸表面层应用于诸如移动电话/平板设备、可佩戴设备或其他设备的手持式、移动或非移动设备上的触觉交互表面，并且利用拉伸交互来启动UI控制元件。该拉伸系统的触觉响应取决于拉伸表面的编程响应以及与拉伸表面协调的非拉伸触觉设备。拉伸响应的物理属性可以例如通过编程方式来改变。在该实施例中，互补致动器还能够用于给予拉伸控制动作/输入的确认或者作为附加的触觉反馈。
[0035]拉伸输出和拉伸输入可以结合到各种类型的设备中，设备可以是可佩戴的和非可佩戴的。可以在例如视频游戏控制器、键盘、移动设备、手表、如Google GlassTM的眼睛用具、方向盘、控制面板和其他设备或组件中提供拉伸输入和输出。利用这种设备，拉伸输入和输出可以以允许与可视用户接口交互的方式与显示器相关联，或者拉伸输入和输出可与可视显示器分离且区分开，允许协调操作而不会使得分离操作可能令人困惑。还可以提供不是用户立即觉察到的输出的特征，例如当用户试图滑动设备时使表面平滑，或者当用户将设备放置在表观存储位置上时被提供有较粗糙的纹理。这种应用的实例是，当用户伸入口袋来移除设备时使表面平滑，当用户将设备放到口袋中时提供具有较大摩擦的较粗糙的外表面。
[0036]拉伸交互可以单点或多点的。在多点交互的情况下，拉伸点可以具有不同的触觉反馈响应。拉伸响应可以是控制表面交互的结果，例如触摸可佩戴物的表面，或者作为传感器数据或预编程软件的结果。例如，如果用户通过在可佩戴物上上/下做手势而控制显示器上的滚动列表或翻页，用户可能响应于该控件交互而接受拉伸。触摸表面无需具有用于所有交互情景的显示器。
[0037]在基于织物的可佩戴接口中，例如，无需存在可视显示器来给予用户拉伸响应。其他接口也无需具有可视显示器，无论是在诸如移动或非移动设备、电话、平板设备、大形式设备的设备上，还是结合了基于拉伸的接口的其他技术。在一个实施例中，形成为拉伸输出设备的致动响应区域与任选的输入控制接口一起使用。另外，如果用户使用辅助设备，如用于该同一滚动控制或翻页控制的移动电话，则用户仍可以在其佩戴物中具有触觉拉伸响应。这将需要移动设备和可佩戴物彼此通信。当与其中没有构建触觉响应的控制表面交互时，该能力也是有益之处，因为可佩戴物将通过拉伸感来提供触觉响应。当在如上所述的其他技术中使用拉伸接口时，这样的感觉会类似地出现。
[0038]在不具有输入控制接口的情况下，触觉拉伸致动还可以是对传感器数据或软件的响应。例如，设定为上午8:00的软件闹钟可以致动可佩戴触觉拉伸衬衫以感觉像是某人正在用力拉肩膀以进行唤醒呼叫。可替代地，同样的可佩戴物可能与GPS、摄像机数据或其他传感器配合以通过拉伸响应为可佩戴物用户提供引导。
[0039]提出的构思和实施例以及在拉伸输出设备中涉及到的作为基础的可变形单元阵列或其他拉伸致动器能够利用诸如微流体显示器、压电和复合压电技术、EAP、形状记忆合金、MEMS (栗)、智能凝胶、电/磁流变流体、热流体袋、谐振设备、可变多孔膜、层流调节器以及电磁致动器的技术的一种或其组合来实现。本文所使用的传感器可以包括但不限于:应变仪传感器、FSR传感器(力-应力传感器)、多触摸式触摸传感器、多触摸式压力传感器、温度、湿度或大气传感器、加速度计、陀螺仪、磁力计、麦克风以及无线收发器。
[0040]在一个实施例中，触觉基板或拉伸输出设备是由半柔性或半刚性材料构造而成的。在一个实施例中，拉伸输出设备例如包括一个或多个致动器，其能够由电活性聚合物(“ΕΑΡ”)纤维(或纳米管)、压电元件、形状记忆合金(“SMA”)纤维等构成。ΕΑΡ，也称为生物肌肉或人工肌肉，能够响应于施加电压而改变其形状。当EAP承受较大的力时，EAP的物理形状会变形。EAP可以由电致伸缩聚合物、介电弹性体、导电聚合物、离子聚合物金属合成物、响应性凝胶、布凯氏凝胶致动器或上述EAP材料的组合构成。
[0041]SMA(形状记忆合金)，也称为记忆金属，是能够用于构造拉伸输出设备的另一种材料。SMA可由铜锌招、铜招镍、镍钛合金或铜锌招、铜招镍和/或镍钛合金的组合制成。SMA的特性是，当其原始形状变形时，其根据环境温度和/或周围环境而恢复其原始形状。值得注意的是，本实施例可以组合EAP、压电元件和/或SMA来实现具体的触觉感。
[0042]拉伸输出设备中的变形机构提供了拉力和/或推力以平移拉伸输出设备中的元件，使得柔性表面变形。例如，当变形机构在柔性表面与下层基板之间形成真空时，柔性表面被推动抵靠下层基板，使得柔性表面表现出下层基板的表面图案的纹理。换言之，一旦基板的表面图案产生，则抵靠基板以拉动或推动柔性表面以通过柔性表面的变形后的表面来显现基板的图案。在一个实施例中，在相同或基本相同的层中构造基板和变形机构。基板还可以包括多个触觉区域，其中每个区域能够被独立