用于在注意力分散的操作环境中的压敏控制的自适应人机界面及使用同类产品的方法
【专利说明】用于在注意力分散的操作环境中的压敏控制的自适应人机 界面及使用同类产品的方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求美国临时申请号61/794, 632的优先权，所述申请以引用的方式整体 并入本文。本申请涉及与此同时提交的题为"用于在注意力分散的操作环境中的压敏控制 的人机界面及使用同类产品的方法"的申请。
【背景技术】
[0003] 本公开大体涉及压力/力传感器的领域，更具体地说，涉及注意力分散的操作环 境中压力/力敏感控制的人机界面。
[0004] 常规的控制系统向操作者呈现如开关、按钮、控制杆、旋钮、调节盘等控制件的组 合。操作者通过操纵所呈现的控制件来与这些控制系统交互以执行多种控制功能。近来，由 于可控制特征的数量增长，控制系统已变得日益复杂。随着控制系统在复杂性上的增加，控 制面板变得堆满了开关、按钮、控制杆、旋钮和/或调节盘。因此，控制系统变得难以操作。 另外，对工程师来说，设计能够在限定空间内容纳所有必需控制件的控制面板变得困难。
[0005] 已开发出压力/力敏感控制面板来解决相关领域的问题。压敏控制面板除了能够 感测所施加力的位置之外还能感测所施加力的量值。通过感测所施加力的量值和位置两 者，可能以简单、用户友好的形式提供更大量的控制功能。相关领域的压敏控制面板缺乏充 足的压力敏感性和响应性。
[0006] 另外，压敏控制面板可被提供用于注意力分散的操作环境中的控制系统。在此类 环境中，操作者可能在专心于主要任务的同时与压敏控制面板交互。例如，压敏控制面板可 被设置在车辆中，并可由专心于驾驶车辆的驾驶员操作。操作者因此不能在不危及主要任 务的安全性的情况下将注意力从主要任务转移到与压敏控制面板交互。
【发明内容】
[0007] 本文提供了用于在注意力分散的操作环境中的压敏控制的自适应人机界面。本文 还提供了用于提供用于在注意力分散的操作环境中的压敏控制的自适应人机界面的方法。 人机界面可被配置来增加操作者的选择性。人机界面因此可被配置来增加操作者可用的控 制选项的数量。另外，人机界面可被设计以便操作者能在注意力分散的操作环境中与人机 界面交互。人机界面还可被设计来减少操作者的注意力分散。例如，人机界面可被设计来 帮助操作者使用相对粗略（或粗糙）的手势从大量控制选项中进行选择。例如，手势可以 任选地被表征为时间和/或压力度量，如手势期间施加于压敏输入装置的力的时间和/或 量。可选择时间和/或压力度量来减少操作者的注意力分散。任选地，可选择时间和/或 压力度量来帮助操作者执行手势而不需要接收视觉反馈的能力。不同手势可被表征为不同 时间和/或压力度量。因此可选择时间和/或压力度量来帮助操作者执行一个或多个粗略 的手势并允许控制器区别不同手势的能力。另外，手势可包括可被组合以选择控制选项的 在时间上紧密接近执行/接收的多个手势（例如，连续执行/接收的手势）。根据本文提供 的实施方案，可能根据操作者的一个或多个特性来适应手势的特性。
[0008] 本文提供了用于提供增加在注意力分散的操作环境中控制系统的操作者的选择 性并减少所述操作者注意力分散的自适应人机界面的示例性方法。方法可包括在压敏界面 装置上接收手势组合。手势组合可包括时间接近接收的至少两个手势，并且至少两个手势 中每一个都可以被表征为具有多个值范围的离散化压力度量和离散化时间度量。方法还可 以包括基于手势组合来从多个控制消息中选择控制消息并且将选定的控制消息发送到系 统。离散化压力度量和离散化时间度量的值范围中的每一个的大小可以被调谐以减少操作 者的注意力分散。另外，值范围可根据操作者的至少一个特性来调整。
[0009] 任选地，控制消息的总数可以与至少两个手势的离散化时间度量和离散化压力度 量中的每一个的数目相关。
[0010] 任选地，操作者的至少一个特性可与操作者的识别符相关。另外，方法可以任选地 包括接收操作者的识别符，并基于操作者的至少一个特性来调整用于手势中的至少一个的 离散化压力度量的值范围。
[0011] 或者或另外，方法可包括了解操作者的至少一个特性并基于操作者的至少一个特 性来调整用于手势中的至少一个的离散化压力度量的值范围。任选地，操作者的至少一个 特性可为施加于压敏输入装置的力的峰值或均值中的至少一个。
[0012] 或者或另外，至少两个手势中的每一个可为点击手势、常按手势和轻扫手势中的 至少一个。
[0013] 用于提供减少在注意力分散的操作环境中控制系统的操作者的注意力分散的自 适应人机界面的示例性方法可包括在压敏输入装置上接收手势，所述手势被表征为具有多 个值范围的离散化压力度量。方法还可以包括基于手势来从多个控制消息中选择控制消 息，并且将选定的控制消息发送到所述系统。离散化压力度量的值范围中每一个的大小可 被调谐以减少操作者的注意力分散。另外，离散化压力度量的值范围中的每一个可基于用 于压敏输入装置的可预测的电性质-力响应曲线来限定。此外，值范围可根据操作者的至 少一个特性来调整。
[0014] 任选地，操作者的至少一个特性可与操作者的识别符相关联。另外，方法可以任选 地包括接收操作者的识别符并基于操作者的至少一个特性来调整离散化压力度量的值范 围。例如，离散化压力度量的值范围中的至少一个可以沿着可预测的电性质-力响应曲线 位移。
[0015] 或者或另外，方法可包括了解操作者的至少一个特性并基于操作者的至少一个特 性来调整离散化压力度量的值范围。例如，离散化压力度量的值范围中的至少一个可以沿 着可预测的电性质-力响应曲线位移。
[0016] 另外，可预测的电性质-力响应曲线可以由幂对数曲线限定。或者或另外，可预测 的电性质-力响应曲线可为电阻-力响应曲线。
[0017] 任选地，操作者的至少一个特性可为施加于压敏输入装置的力的峰值或均值中的 至少一个。另外，手势还可被表征为时间度量。或者或另外，手势可以包括在压敏输入装置 上时间接近接收的至少两个手势。手势中的每一个都可被表征为具有多个值范围的离散化 压力度量和时间度量。控制消息可基于至少两个手势的组合选择。任选地，手势可包括点 击手势、常按手势和轻扫手势中的一个或多个。
[0018] 应理解，上述标的物还可实施为计算机控制的设备（例如，用于系统的人机界 面）、计算系统或制品，如计算机可读存储介质。
[0019] 本领域技术人员将在查阅以下图式和详述之后了解或更加明白其他系统、方法、 特征和/或优点。希望所有此类额外系统、方法、特征和/或优点包括在本描述内，并且受 所附权利要求书保护。
【附图说明】
[0020] 附图中的组件相对于彼此不一定按比例绘制。在几个视图中，类似的参考标号指 定对应的部分。
[0021] 图1为示例性传感器系统的简化框图；
[0022] 图2A为示出可包括在图1的传感器中的示例性压力传感器的横截面图；
[0023] 图2B为示出可包括在图1的传感器中的另一示例性压力传感器的横截面图；
[0024] 图2C至图2E示出包括在本文所述的压力传感器中的示例性电极和电轨迹配置；
[0025] 图3A为示出包括在图2A至图2B的压力传感器中的示例性压力感测单元的平面 图；
[0026] 图3B至图3E为用于感测施加到图3A的压力感测单元的力的位置和量值的分压 器的示例性电路图；
[0027] 图4A为示出包括在图2A至图2B的压力传感器中的另一示例性压力感测单元的 平面图；
[0028] 图4B至图4D为用于感测施加到图4A的压力感测单元的力的位置和量值的分压 器的示例性电路图；
[0029] 图5A为示出可包括在图1的传感器中的示例性压力传感器的横截面图；
[0030] 图5B为包括在图5A的压力传感器中的封盖的横截面图；
[0031] 图6A示出根据本发明实施方案的压敏材料的示例性电阻-力响应曲线；
[0032] 图6B示出根据本发明实施方案的压敏材料的示例性电阻-力响应曲线；
[0033] 图6C示出根据本发明实施方案的电阻-力响应曲线位移；
[0034] 图7A至图7J为示例性手势时序和手势组合表；
[0035] 图7K为示出对于图7B、图7C和图7F至图7J的实例中的手势和手势组合的最快 和最慢响应的图表；
[0036] 图8为汽车环境中控制功能的示例性表格；
[0037] 图9示出施加到图1的传感器的力的示例性路径；
[0038] 图IOA示出根据本发明实施方案的示例性平均电阻-力响应曲线；
[0039] 图IOB示出拟合图IOA的示例性平均电阻-力响应曲线的示例性幂对数函数曲 线；
[0040] 图IOC示出拟合图IOA的三σ电阻-力响应曲线的示例性幂对数函数曲线；
[0041] 图11示出根据使用可预测电阻-力响应曲线的操作的一个或多个特性的自适应 手势；
[0042] 图12Α为流程图，其示出用于提供减少在注意力分散的环境中控制系统的操作者 的注意力分散的自适应人机界面的示例性操作；以及
[0043] 图12B为流程图，其示出用于提供增加在注意力分散的环境中控制系统的操作者 的选择性并减少其注意力分散的自适应人机界面的示例性操作。
【具体实施方式】
[0044] 现将在下文更详细地描述本公开的实施方案。事实上，这些实施方案可以体现在 许多不同的形式中，并且不应该被解释为限于本文所列出的实施方案；而是，提供这些实施 方案以使得本公开内容将满足适用的法律要求。除非另外定义，否则本文所用的所有技术 性和科学性术语具有与本领域中技术人员通常所理解的相同意思。与本文所描述的类似或 同等的方法和材料可被用于实践或测试本公开。如本说明书中和所附权利要求书中所使 用，单数形式"一"、"所述"包括复数个指示对象，除非上下文另外清楚地指出。如本文所用 的术语"包括（comprising) "及其变体与术语"包括（including) "及其变体同义地使用并 且是开放的、非限制性术语。
[0045] 如本文所用的术语"片（sheet) "可指代具有其剩余两个线性尺寸的小部分的厚度 的结构。它不需要特别小的厚度以及平坦的表面，但是反而可为在任何普通形状的边缘之 间具有两个相对对立的表面的层，所述表面之间定义为厚度，或厚度范围为例如两个对立 表面的宽度或长度的1/10、1/4、1/3或1/2。另外，对立表面末端不需要平坦或规则，也不需 要精确地平行于彼此。术语"薄片（thin sheet)"可能指代具有小于对立表面其中一者的 尺寸的1/10的厚度的片。
[0046] 参考图1，示出根据本发明实施方案的传感器系统100的框图。传感器系统100为 用于控制如下文进一步详述的系统的人机界面的实例。传感器系统100可用于感测施加到 传感器系统100的力的位置与量值。换句话说，传感器系统100可被配置来感测以单维度 (例如，X方向或Y方向）或双维度（例如，X方向和Y方向）施加的力的位置，以及所施加 的力的量值（例如，在Z方向的力）。传感器系统100可包括计算单元106、系统时钟105、 压力传感器107和通信硬件109。在最基本的形式中，计算单元106可包括处理器102和系 统存储器104。处理器102可为标准可编程处理器，其执行传感器系统100的操作所需的算 法和逻辑运算。处理单元102可被配置来执行编码在有形计算机可读介质中的程序代码。 例如，处理器102可执行存储在系统存储器104中的程序代码，系统存储器104可为易失存 储器或非易失存储器。系统存储器104仅为有形计算机可读介质的一个实例。有形计算机 可读介质的其他实例包括软盘、CD-ROM、DVD、硬盘驱动器、闪存或任何其他机器可读存储介 质，其中将程序代码载入到机器中并由机器执行，如处理器102,所述机器成为用于实践所 公开标的物的设备。
[0047] 另外，传感器系统100可包括压力传感器107,其被配置来响应于施加到传感器系 统100的力而改变至少一个电学性质（例如，电阻）。压力传感器107为如下文进一步详 细讨论的压力敏感输入装置的实例。下文参照图2A至图2B以及图5A讨论压力传感器的 额外实例。另外，传感器系统100可包括通信硬件109,通信硬件109与压力传感器107介 接并接收/测量压力传感器107的至少一个电学性质的所感测变化。下文参照图3A至图 3E和图4A至图4D讨论示例性通信硬件109。另外，传感器系统100可包括系统时钟105。 处理器102可被配置来将压力传感器107的至少一个电学性质的所感测变化与来自系统时 钟105的时间相关联，并将所感测的变化和对应时间存储到系统存储器104。任选地，处理 器102可被配置来分析所存储的数据，并使压力传感器107的至少一个电学性质的所测量 变化与用于控制系统功能的各种控制消息相关联。
[0048] 参考图2A，示出根据本发明例示性实施方案的压力传感器200A的横截面图。压力 传感器200A可包括载体材料片202、204、导体206、208、电极203、20