提供多维触觉触摸屏交互的制作方法
【专利说明】提供多维触觉触摸屏交互
【背景技术】
[0001] 根据当前技术，两维（例如，X轴和y轴）触摸屏交互相当普遍和直观。用户的手 指可在特定位置处接触触摸屏以影响对应于触摸屏上该特定位置的视觉结果。在一些情况 下，使用屏幕上的滑动条、鼠标滚轮、重新指定的鼠标轴、控制杆等提供三维（3D)触摸屏交 互。然而，这类设备不提供直观的3D(例如z轴）触摸屏交互或提供任何触觉回馈。此外， 虽然一定程度的触觉感测可使用标记簧片柔度或物体形状内建技术来提供，但触觉技术在 当前人机交互（HCI)应用中一般被普遍忽视。
[0002] 概述
[0003] 下面呈现了本发明的简化概述，以便提供此处所描述的某些方面的基本概念。该 概述不是权利要求主题的广泛概览。既不是要标识所要求保护的主题的要点或关键性元 素，也不是要详细描述本发明的范围。唯一的目的是以简化形式呈现所要求保护的主题的 某些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前奏。
[0004] -个实施例提供了一种用于提供多维触觉触摸屏交互的方法。方法包括检测由物 体施加到触摸屏的力，以及确定施加到所述触摸屏的力的幅值、方向、和位置。方法还包括 基于施加到所述触摸屏的力的幅值、方向和位置确定所述触摸屏要施加在所述物体上的触 觉力回馈，以及以指定方向移位所述触摸屏，使得所述触觉力回馈由所述触摸屏施加在所 述物体上。
[0005] 另一个实施例提供了一种用于提供多维触觉触摸屏交互的计算系统。该计算系统 包括触觉触摸屏设备，该触觉触摸屏设备包括触摸屏和力传感器。力传感器被配置成检测 物体施加在触摸屏上的力。该计算系统还包括适于执行所存储的指令的处理器和系统存储 器。系统存储器包括代码，代码被配置成确定施加到触摸屏的力的幅值、方向和位置。系统 存储器还包括被配置成基于施加到触摸屏的力的幅值、方向和位置来确定触摸屏要施加在 物体上的触觉力回馈的代码。另外，触觉触摸屏设备被配置成移动触摸屏使得触觉力回馈 由触摸屏施加在物体上。
[0006] 另外，另一实施例提供了一种或多种用于存储计算机可读指令的计算机可读存储 介质。这些计算机可读指令在由一个或多个处理设备执行时提供了一种提供多维触觉触摸 屏交互的系统。计算机可读指令包括被配置成检测由用户的手指施加到触摸屏的力，以及 确定施加到所述触摸屏的力的幅值、方向、和位置的代码。计算机可读指令还包括被配置成 基于施加到所述触摸屏的力的幅值、方向和位置确定所述触摸屏要施加在所述用户的手指 上的触觉力回馈，以及以指定方向移动所述触摸屏，使得所述触摸屏在所述用户的手指上 施加所述触觉力回馈的代码。所述触摸屏的移动基于所述用户的手指施加到所述触摸屏的 力的变化而被实时控制
[0007] 下面的描述和附图详细地阐述了所要求保护的主题的某些说明性方面。然而，这 些方面只是表示可以使用本发明的原理的各种方式中的一些方式，并且所要求保护的主题 旨在包括所有这些方面和等效内容。通过与附图一起阅读下面的本发明的详细描述，所要 求保护的主题的其他优点和新颖的特点将变得显而易见。
[0008] 附图简述
[0009] 图1是示出3D触觉触摸屏设备的侧视图的示意图；
[0010] 图2是示出图1的3D触觉触摸屏设备的详细侧视图的示意图；
[0011] 图3是示出包括图1的3D触觉触摸屏设备的计算系统的方框图；
[0012] 图4是示出图1的3D触觉触摸屏设备的触摸屏的安装方式的侧视图的示意图；
[0013] 图5是示出安装在触摸屏和安装板之间的力换能器的测力计布置的示意图；
[0014] 图6A是示出作为对于包括简单簧片柔性特性的触觉触摸屏所施加的触摸力的函 数的z轴位移的图表；
[0015] 图6B是示出作为对于包括具有迟滞特性的簧片柔性的触觉触摸屏所施加的触摸 力的函数的z轴位移的图表；
[0016] 图6C是示出作为对于包括可编程止动特性的触觉触摸屏所施加的触摸力的函数 的z轴位移的图表；
[0017] 图7是用于提供多维触觉触摸屏交互的方法的过程流程图；
[0018] 图8是其中可实现用于提供多维触觉触摸屏交互的系统和方法的网络环境的框 图；以及
[0019] 图9是可被用来实现用于提供多维触觉触摸屏交互的系统和方法的计算环境的 框图。
【具体实施方式】
[0020] 如以上所讨论的，目前的设备不提供直观的三维（3D)触摸屏交互，尤其是在触觉 领域。因此，此处所描述的各实施例提供了直观的多维触觉触摸屏交互。具体来说，此处描 述的各实施例提供了一种包括触觉触摸屏的计算系统，该触觉触摸屏响应于用户通过施加 超过阈值的力以将触摸屏远离用户移动而在触摸屏上"推"或者响应于用户通过施加不超 过阈值的力以将触摸屏朝用户移动而在触摸屏上"拉"来提供直观的多维交互。附加的触 觉能力也可作为线性和非线性的力被提供给力回馈信号，该力回馈信号作为触摸压力和z 轴位置的函数。这类线性和非线性的力可被表现为例如粘性触感、在特定z位置处的可辨 别止动、或者z位置函数的纹理。此外，尽管各实施例在此处是结合z方向上的3D交互来 描述的，但是可以理解此处描述的各实施例也可被用来提供任何其它适当方向或平面上的 交互。
[0021] 作为正文前的图文，一些附图是在一个或多个结构组件（不同地称为功能、模块、 特征、元件等等）的上下文中来描述概念的。附图中所示的各个组件能够以任何方式是喜 爱你，诸如经由软件、硬件（例如，分立逻辑组件）、固件或其任意组合。在一些实施例中，各 个组件可反映对应的组件在实际实现中的使用。在其他实施例中，附图中所例示出的任何 单个组件可由多个实际组件来实现。附图中的任何两个或更多个分开组件的描绘可以反映 单个实际组件所执行的不同功能。以下讨论的图1提供关于可被用来实现附图中所示的功 能的一个系统的细节。
[0022] 其他附图以流程图形式描述了概念。以此形式，某些操作被描述为构成以某一顺 序执行的不同的框。这样的实现是示例性的而非限制性的。此处描述的某些框可被分组在 一起并在单个操作中执行，某些框可被分成多个组件框，并且某些框可以按与此处所例示 出的次序不同的次序来执行（包括执行这些框的并行方式）。流程图中所示的框可以通过 软件、硬件、固件、手动处理等来实现。如此处所使用的，硬件可包括计算机系统、诸如专用 集成电路（ASIC)之类的分立逻辑组件等。
[0023] 关于术语，短语"配置成"涵盖可以构造任何种类的功能来执行所标识的操作的任 何方式。功能可以被配置成使用例如软件、硬件、固件等来执行操作。
[0024] 术语"逻辑"涵盖用于执行任务的任何功能。例如，流程图中所示出的每一操作对 应于用于执行该操作的逻辑。操作可以使用，例如，软件、硬件、固件等来执行。
[0025] 如此处使用的，术语"组件"、"系统"、"客户端"、"搜索引擎"、"浏览器"、"服务器" 等旨在指代计算机相关的实体，它们可以是硬件、（例如，执行中的）软件或固件、或其任意 组合。例如，组件可以是，在处理器上运行的进程、对象、可执行码、程序、函数、库、子例程， 或计算机或软件和硬件的组合。
[0026] 作为说明，运行在服务器上的应用和服务器两者均可以是组件。一个或多个组件 可以驻留在进程中，组件可以位于一个计算机内和/或分布在两个或更多计算机之间。术 语"处理器"一般被理解为指硬件组件，诸如计算机系统的处理单元。
[0027] 此外，所要求保护的主题可以使用产生控制计算机以实现所公开的主题的软件、 固件、硬件或其任意组合的标准编程和/或工程技术而被实现为方法、装置或制品。如此处 所使用的术语"制品"旨在涵盖可以从任何计算机可读存储设备或介质访问的计算机程序。
[0028] 计算机可读存储介质可以包括但不限于磁存储设备（例如，硬盘、软盘、以及磁带 等等）、光盘（例如，紧致盘（⑶）以及数字多功能盘（DVD)等等）、智能卡和闪存设备（例 如，卡、棒和钥匙驱动器等等）。相反，计算机可读介质（即，非存储介质）一般可附加地包 括用于无线信号之类的通信介质，诸如传输介质。
[0029] 图1是示出3D触觉触摸屏设备100的侧视图的示意图。3D触觉触摸屏设备100 实现在计算系统内，如将参照图3讨论的。3D触觉触摸屏设备100包括触摸屏102。触摸 屏102可以是二维（2D)触摸屏，诸如等离子或LCD触摸屏，该2D触摸屏包括多点触摸或笔 和触摸覆盖层以及立体3D视图能力。在各个实施例中，触摸屏102的立体3D视图能力经 由有源3D技术来提供。然而，在其它实施例中，触摸屏102的立体3D视图能力可经由无源 3D技术来提供。
[0030] 如图1中示出的，触摸屏102被安装在单轴机械臂104上，该单轴机械臂104能够 垂直于触摸屏102的x-y平面（即沿z方向）移动触摸屏102。具体来说，单轴机械臂104 可沿正z方向（即远离计算系统的用户）移动触摸屏102,如箭头106所指示的。替代地， 单轴机械臂104可沿负z方向（即朝向计算系统的用户）移动触摸屏102,如箭头108所指 示的。在各个实施例中，触摸力经由用户的手指110垂