用于向用户提供触觉反馈的装置和方法与流程

1.本公开涉及用于向用户提供触觉反馈的装置和方法。


背景技术：

2.触觉技术(也称为动觉技术，kinaesthetic technology)包括硬件和方法，以使装置能够向用户提供触觉刺激。通过产生用户可以感受到的振动来产生触觉反馈的已知装置这样做。例如，可以提供诸如线性谐振致动器(lra)、偏心旋转质量(erm)或压电致动器之类的振动致动器以响应于控制信号而产生振动。这种已知的装置受到一个或多个限制。


技术实现要素：

3.根据本文公开的第一方面，提供了一种用于向用户提供触觉反馈的装置，该装置包括：第一磁性物体；第一螺线管，被构造和布置成将所述第一磁性物体移动到所述第一螺线管的第一端，其中当电流被供应通过所述第一螺线管时，所述用户在所述第一螺线管的第一端可以感受到所述第一磁性物体；第二磁性物体；和第二螺线管，被构造和布置成将所述第二磁性物体移动到所述第二螺线管的第一端，其中当电流被供应通过所述第二螺线管时，所述用户在所述第二螺线管的第一端可以感受到所述第二磁性物体；其中，所述第一磁性物体和第二磁性物体具有不同的形状，以便向所述用户提供不同的触觉反馈感。
4.在一个示例中，所述螺线管中的至少一个螺线管包括片材，该片材覆盖该螺线管的第一端以随着相应的磁性物体移动到所述螺线管的第一端而在所述螺线管内容纳该物体。
5.当磁性物体移动到螺线管的第一端并且撞击片材时，片材使得用户可以通过片材感受到磁性物体。
6.在一个示例中，所述螺线管中的每一个螺线管包括覆盖该螺线管的第一端以在所述螺线管内容纳相应的磁性物体的片材。
7.每个螺线管可以存在分开的片材，或者特定的片材可以覆盖多个甚至所有螺线管。
8.在一个示例中，所述片材或每个片材是导电的并且被构造和布置成当由所述用户按压时接触所述螺线管中的一个或多个螺线管，以完成通过所述螺线管中的所述一个或多个螺线管的电路，从而允许电流被供应通过所述螺线管中的所述一个或多个螺线管。
9.在一个示例中，该装置包括：第三磁性物体；和第三螺线管，被构造和布置成将所述第三磁性物体移动到所述第三螺线管的第一端，其中当电流被供应通过所述第三螺线管时所述用户在所述第三螺线管的第一端可以感受到所述第三磁性物体；其中，所述第三磁性物体具有与所述第一磁性物体和第二磁性物体中的每一个不同的形状，从而向所述用户提供不同的触觉反馈感。
10.在一个示例中，至少一个磁性物体的形状是球形的。
11.在一个示例中，至少一个磁性物体的形状是凸多面体。
12.在一个示例中，至少一个磁性物体的形状是凹多面体。
13.在一个示例中，至少一个磁性物体的形状是星形多面体。
14.在一个示例中，至少一个磁性物体的形状是星形十二面体。
15.在一个示例中，所述螺线管中的一个或多个螺线管被构造和布置成将相同形状的多个磁性物体移动到所述螺线管的第一端。
16.还提供了一种设备，包括用于控制所述设备的控制器以及如上所述的装置，所述装置的螺线管与所述控制器通信，并且所述控制器被布置成发出控制命令，以根据在使用中被供应电流的一个或多个螺线管来控制所述设备。
17.根据本文公开的第二方面，提供了一种向用户提供触觉反馈的方法，该方法包括：向第一螺线管和第二螺线管中的一个或多个螺线管选择性地供应电流；其中，向所述第一螺线管供应电流使所述第一螺线管将第一磁性物体移动到所述第一螺线管的第一端，其中在所述第一螺线管的第一端所述用户可以感受到所述第一磁性物体，该第一物体具有用于向所述用户提供第一触觉反馈感的第一形状；其中，向所述第二螺线管供应电流使所述第二螺线管将第二磁性物体移动到所述第二螺线管的第一端，其中在所述第二螺线管的第一端所述用户可以感受到所述第二磁性物体，该第二物体具有用于向所述用户提供与第一触觉感不同的第二触觉反馈感的与所述第一形状不同的第二形状。
18.在一个示例中，该方法包括通过选择性地按压导电片材以接触所述螺线管中的一个或多个螺线管以完成通过所述螺线管中的所述一个或多个螺线管的电路，来向所述螺线管中的所述一个或多个螺线管选择性地供应电流，从而允许电流被供应通过所述螺线管中的所述一个或多个螺线管。
19.在一个示例中，至少一个磁性物体的形状是球形的。
20.在一个示例中，至少一个磁性物体的形状是凸多面体。
21.在一个示例中，至少一个磁性物体的形状是凹多面体。
附图说明
22.为了帮助理解本公开，并展示如何实现实施例，通过示例的方式对附图进行参考，在附图中：
23.图1示意性地示出了用于向用户提供触觉反馈的装置的示例；
24.图2示意性地示出了包括三个螺线管的另一个示例装置的一部分；和
25.图3示意性地示出了包括不同数量的磁性物体的另一个示例装置的一部分。
具体实施方式
26.图1示意性地示出了用于向用户提供触觉反馈的装置100的示例。在使用中，装置100可以连接到用于控制设备300的控制器200，如下面更详细描述的。
27.装置100包括包含第一磁性物体102a的第一螺线管101a。第一螺线管101a具有第一端103a和第二端104a。第一磁性物体102a可以自由地在第一螺线管101a内移动。类似地，装置100包括包含第二磁性物体102b的第二螺线管101b。第二螺线管101b具有第一端103b和第二端104a。第二磁性物体102b自由地在第二螺线管101b内移动。
28.每个螺线管101被构造和布置成当通过供应电流通过螺线管101激活螺线管101时
移动相应的磁性物体102。在图1中所示的示例中，第一螺线管101a被激活，并且第二螺线管101b没有被激活。因此，第一物体102a位于第一螺线管101a的第一端103a处。另一方面，第二磁性物体102b位于第二螺线管101b的第二端104a处。
29.控制器200被配置为确定已经激活了哪个或多个螺线管101并为设备300提供对应的控制命令。作为说明性示例，设备300可以是烤箱。控制器300可以例如响应于第一螺线管101a的激活而向设备300发送“温度减小”命令，并且响应于第二螺线管101b的激活向设备300发送“温度增加”命令。
30.螺线管101的激活使得相应的磁性物体102朝向螺线管101的第一端103加速，在那里用户可以感受到它。由每个螺线管101移动和容纳的磁性物体102被布置成向用户提供不同的触觉感。例如，磁性物体102可以是不同的形状。因此，用户能够仅使用他或她的触摸感确定哪个螺线管101已经被激活并且因此哪个控制命令已经被发送到设备300。这对于盲人或部分视力的用户来说是特别有利的。
31.下面描述工作原理，并且工作原理对于第一螺线管101a和第二螺线管101b以及如稍后所述的任何其它螺线管都是相同的。
32.磁性物体102例如是铁磁性的或至少部分地由铁磁材料形成。当电流被供应通过螺线管101时，螺线管101通过其内部产生磁场，使磁性物体102经历力。由于磁性物体102自由地在螺线管101内移动，磁性物体102可以在由力作用时移动。
33.在附图中所示的示例中，螺线管102垂直地布置(即，它们的纵轴垂直地布置)。螺线管101的第一端103在最上面。因此，当没有电流被供应通过螺线管101时(因此没有电磁力施加到磁性物体101)，由于重力，磁性物体101将在螺线管101的第二端104(底部)处搁置。通过施加适当定向的电流，可以将克服重力的力施加到磁性物体102，从而使磁性物体102移动到螺线管101的第一端103(顶部)。
34.在附图中未示出第一和第二磁性物体102a、102b的规模，并且在实践中可能略微小于附图的建议。可以存在容纳在第一螺线管101a内的多个第一磁性物体102a和/或容纳在第二螺线管101b内的多个第二磁性物体102b。
35.第一螺线管101a和第二螺线管101b彼此平行地布置。图1示出了位于第一螺线管101a的第一端103b近端的用户的手指110。螺线管101的第二端104可以被阻挡以防止磁性物体102经由第二端104离开螺线管101。例如，每个第二端104可以被塞子或盖子或其他止动器(未示出)阻挡。
36.每个第一端103也可以被阻挡以防止磁性物体102离开螺线管101。然而，在第一端103处提供的任何障碍物需要允许用户在磁性物体102位于第一端103时感受到磁性物体102。合适的障碍物的示例是如图1中所示的片材105，并且如下所述。
37.在图1中所示的示例中，装置100包括第一片材105a和第二片材105b。第一片材105a覆盖第一螺线管101a的第一端103a，并且第二片材105b覆盖第二螺线管101b的第二端103b。片材105被布置成随着磁性物体102移动到螺线管101的第一端103而在每个螺线管101内容纳相应的磁性物体102。
38.每个片材105使得当磁性物体102移动到螺线管101的第一端103时，用户例如经由手指110可以通过片材105感受到磁性物体102。每个片材105是足够薄的和/或可变形的，从而当磁性物体102位于螺线管101的第一端103处时，片材105至少部分地符合磁性物体102
的形状。例如，片材105可以由弹性材料制成。这里，“至少部分地”意味着片材105足够符合允许用户通过片材105辨别磁性物体102的形状的差异。
39.在示例中，可以存在用于每个螺线管101的分开的片材105，如图1中所示，或者单个片材可以覆盖多个甚至所有螺线管101。
40.用于基本片材105的合适材料包括例如塑料。
41.在一些示例中，片材105可以执行激活相应的螺线管101的附加功能(附加到防止磁性物体102逃逸的功能)，如下面关于图1所述。
42.在图1中所示的示例中，每个片材105被构造和布置成当由用户按压时接触相应螺线管101的第一端103。每个片材105经由dc电源106电连接到螺线管101的第二端104。片材105至少在面向螺线管101的侧面上导电。通过用用户的手指110按压片材105，导电侧允许用户完成通过相应的螺线管101的电路。在一个示例中，片材105在用户触摸的侧面上电绝缘。电绝缘侧防止当用户按压片材105以完成电路时接收电击。然而，在某些情况下，操作螺线管101的所需电压可能是低的，因此可能没有必要在片材105上具有电绝缘侧。
43.每个螺线管101可以具有其自身的dc电源106，如图1中所示，或者螺线管101可以共享dc电源。在任何情况下，在片材105上向下按压使片材105接触螺线管101，这使得完成通过相应的螺线管101的电路101，从而允许电流被供应通过该螺线管101。每个电路包括螺线管101中的电耦合到其电源106(或在螺线管101共享电源的情况下的单个电源)的螺线管101。如上所述，这使得该螺线管101的磁性物体102朝向第一端103加速，在那里用户可以通过片材105感受到它。
44.在一些示例中，用户可以按压多个片材105，从而完成通过多个螺线管101的多个电路。在包括单个片材105的示例中，用户仍然可以在多个位置处按压片材105以完成通过多个螺线管101的多个电路。
45.螺线管101、磁性物体102和片材105的构造使得当磁性物体102位于螺线管101的第一端103处时，用户可以感受到它。参考图1，用户使用了他们的手指110按压第一片材105a。这导致电流流过第一螺线管101a。在第一螺线管101a内的所得到的磁场导致第一磁性物体102a朝向第一端101a加速。因此，当第一物体102a撞击第一片材105a时，用户将经由他们的手指110感受到第一物体102a对第一片材105a的冲击。用户可以可选地继续保持第一片材105a与第一螺线管101a接触。这导致延续电流流过第一螺线管101a，在第一螺线管101a的第一端103a处保持第一磁性物体102a，其中用户可以继续感受到第一磁性物体102a。这是有利的，因为它允许用户更多时间来辨别磁性物体102a的形状(触觉感)。用户可以在第一片材105a的表面上擦拭或滑动他们的手指110，以帮助感受磁性物体102的形状。
46.换句话说，用户可以使用他们的手指110，如图中所示的感受位于螺线管101的第一端103处的任何磁性物体102。当磁性物体102不位于螺线管101的第一端103处时(例如，当位于螺线管的第二端104处时)，用户不能感受到它，因为它遥不可及。
47.第一磁性物体102a和第二磁性物体102b具有不同的形状，以便向用户提供不同的触觉反馈感。也就是说，当由例如用户的手指110感受时，第一磁性物体102a和第二磁性物体102b感受不同。在图中所示的示例中，第一磁性物体102a是球形的，并且第二磁性物体102b是星形十二面体。与第二磁性物体102b(星形十二面体)相比，第一磁性物体102(球体)在用户的手指110上产生更光滑的触觉感。
48.具有不同形状的磁性物体102意味着用户能够通过可以感受到哪一个(或多个)磁性物体102，仅通过触摸确定哪一个或多个螺线管101被激活。这意味着用户不需要看到螺线管101以便知道哪个/哪些是活动的。磁性物体102可以以各种不同的形状提供。例如，一个磁性物体102可以是“尖峰”和/或“有角度的”，而另一个磁性物体102可以是“平滑的”，以向用户的手指110提供明显不同的触觉感。
49.如上所提及的，每个螺线管101的激活可以使得不同的相应控制命令被发送到设备300(下面描述)以改变设备300的操作。因此，在这个意义上，螺线管101充当设备300的控制按钮。因此，用户能够确保他们激活正确的螺线管101以颁布所需的控制命令而不需要查看装置100。这对于盲人或部分视力的用户来说是特别有利的。为此，装置100的螺线管101可操作地耦合到控制器200。控制器200可操作地耦合到设备300。控制器200被布置成发出控制命令以根据在使用中被供应电流的一个或多个螺线管101控制设备300。控制器200可以包括用于执行本文描述的功能的处理器。
50.控制器200能够确定当前活动的一个或多个螺线管101，即例如由于用户用他们的手指110按压这一个或多个螺线管101的片材105而使电流通过的一个或多个螺线管101。在图5的示例中，控制器200通过相应的感测线连接到每个电路，允许控制器200确定每个螺线管101何时是活动的。例如，控制器200可以被配置为测量每个感测线上的电压、指示各个螺线管101的激活的电压中的改变(例如，上升)。
51.控制器200可以在设备300的外部，如图5中所示，或者可以是设备300的内部控制器200。可以使用控制器200控制的设备300的示例包括家庭和商业设施(也称为“白色货品”)、媒体装置、计算装置等。白色货品的示例包括炊具(炉灶、炉具、烤箱等)、微波炉、冰箱、冰柜、水冷却器、洗衣机、干衣机、洗碗机等。设备300的其它示例包括消费电子装置或“黑色货品”，例如计算机、电视等等。
52.设备300根据一个或多个设置来工作。
53.在一些示例中，设置可以是可以改变的值，以便更改设备300的操作。这种设置的示例是烤箱的温度设置、洗衣机的洗涤循环的温度设置等等。
54.在其它示例中，其中一个设置可以是由设备300执行的一组步骤组成的程序。用户能够选择要由设备300执行的期望节目。这种设置的示例包括洗衣机的洗涤循环、冰柜的除霜循环等。
55.一个或多个设置可以包括值和程序两者。
56.控制器200可以被配置为发出控制命令以根据在使用中被供应电流的一个或多个螺线管101控制设备300。也就是说，每个螺线管101与用于更改设备300的操作的控制命令相关联。然后，用户可以通过按压那些一个或多个螺线管101的片材105，通过激活相关的一个或多个螺线管101，来导致对设备300的操作的期望改变。
57.作为具体示例，第一螺线管101a可以与减小温度控制命令相关联，并且第二螺线管101b可以与增加温度控制命令相关联。以这种方式，用户不需要查看螺线管101以便增加或减小设备300的温度设置，因为用户能够使用他们的手指110感受到哪个螺线管101被激活。
58.每个磁性物体102的形状和因此感受可以与相应的控制命令相关联。例如，位于螺线管101中的导致增加温度设置的磁性物体102可以比位于螺线管101中的导致减小温度设
置的磁性物体102更尖锐。也就是说，“减小温度控制命令”可以例如由平滑形状物体102a指示，并且“增加温度控制命令”可以例如由尖峰或有角度形状的物体102b指示。
59.图2示意性地示出了包括三个螺线管101a、101b、101c的示例。每个螺线管101具有第一端103和第二端104，并且容纳可移动磁性物体102。每个螺线管布置的操作如上所述，并且在这里不再重复。
60.第一磁性物体102a、第二磁性物体102b和第三磁性物体102c都具有不同的形状。在该示例中，第一磁性物体102a是球体(“平滑”形状的示例)，第二磁性物体102b是立方体(“有角度”形状的示例)，并且第三磁性物体102c是星形十二面体(“尖峰”形状的示例)。用户对每个形状的感受不同，从而在用户的手指110上产生不同的触觉感。
61.如上所述，螺线管101a、101b、101c中的每一个可以与不同的相应控制命令相关联。例如，每个螺线管101可以与控制命令相关联以制定不同的相应程序。在具体示例中，设备300可以是洗衣机，并且每个螺线管101与不同的相应洗涤循环相关联。然后，用户可以仅使用触摸选择期望的洗涤循环。
62.图3示意性地示出了在每个螺线管101中设置不同数量的磁性物体102的示例。在该示例中，第一螺线管101a容纳作为球体的单个磁性物体102a，并且第二螺线管101b容纳都是球体的六个磁性物体102b。第二螺线管101b的球体均是相同尺寸并且小于第一螺线管101a的球体。
63.即使两个螺线管101中的磁性物体102都是相同的形状，它们也向用户提供不同的触觉感，因为与第二螺线管101b中的多个较小球体相比，第一螺线管101a中的单个球体在用户的手指110上感受不同。类似的原理适用于球体以外的形状。第二螺线管101b中的六个球体仅示出为示例。可以提供不同数量的磁性物体102。例如，即使它们都是相同的形状，两个磁性物体与单个磁性物体感受不同，并且也会与例如十个磁性物体感受不同。
64.在上述示例中，螺线管101是垂直的，使得当没有电流通过螺线管101时，磁性物体102在螺线管101的底部(第二端104)处搁置，即需要向螺线管101供应电流以将磁性物体102移动到顶部(第一端103)。然而，产生的力的方向取决于通过螺线管101的电流的方向。因此，在其它示例中，装置100被构造和布置成通过施加反向电流在螺线管101的第二端104处主动地保持磁性物体102。这意味着螺线管101不需要安装在垂直位置。
65.应当理解，本文中提到的处理器或处理系统或电路系统可以在实践中由单个芯片或集成电路或多个芯片或多个集成电路来提供，可选地作为芯片组、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)、图形处理单元(gpu)等来提供。一个或多个芯片可以包括用于体现一个或多个数据处理器、一个或多个数字信号处理器中的至少一个或多个的电路系统(以及可能的固件)以及可配置为根据示例性实施例操作的基带电路系统和射频电路系统。在这方面，示例性实施例可以至少部分地通过存储在(非暂态)存储器中且由处理器可执行的计算机软件或通过硬件或通过有形存储的软件和硬件(和有形存储的固件)的组合来实现。
66.尽管本文参考附图描述的实施例的至少一些方面包括在处理系统或处理器中执行的计算机处理，但是本发明还扩展到计算机程序，特别是载体上或载体中的计算机程序，适于将本发明放入实践中。该程序可以是非暂态源代码、对象代码、诸如以部分编译的形式之类的代码中间源和对象代码的形式，或者以适于在根据本发明的处理的实现中使用的任
何其它非暂态形式。载体可以是能够携带该程序的任何实体或装置。例如，载体可以包括存储介质，诸如固态驱动器(ssd)或其它基于半导体的ram；rom，例如cd rom或半导体rom；磁记录介质，例如软盘或硬盘；一般光存储器装置；等等。
67.本文所述的示例应理解为本发明的实施例的说明性示例。设想了进一步实施例和示例。关于任何一个示例或实施例描述的任何特征可以单独使用或与其它特征组合使用。另外，关于任何一个示例或实施例描述的任何特征也可以与任何其它示例或实施例的一个或多个特征组合使用，或者与任何其它示例或实施例的任何组合来组合使用。此外，本文未描述的等同物和修改也可以在本发明的范围内采用，本发明的范围在权利要求中限定。