用于提供触觉反馈形状变化显示器的方法和设备的制作方法

专利名称：用于提供触觉反馈形状变化显示器的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及电子接口装置，更特别地涉及形状变化装置。
背景技术：
近年来随着诸如蜂窝电话和个人数字助理(“PDA”)的便携式计算装置变得更加普及，与人机接口有关的易用性已变得日益重要。传统便携式计算装置可包括各种输入/ 输出(“I/O”)方法以便于人机接口，诸如键盘、触摸屏、专用按钮、跟踪球、鼠标等。例如， 根据显示装置上的面板后面显示的图形，用户通常用指尖按压触摸屏上的区域以装置在面板模仿按压按钮。与典型便携式计算装置相关的各种装置配置和/或形状，装置构造有各种物理约束，特别是有用于人机接口的有限的I/O选项。诸如蜂窝电话的典型便携式计算装置，例如以各种形状和设计出现，其中蜂窝电话的每种设计经常被优化以达到可接受水平的持握电话舒适度。与典型便携式计算装置相关的缺点是电话的外壳形状通常被设计用于在说话时单手持握。然而，具有优化的外壳的电话的形状或结构典型地不适合于各种其它场景，诸如键入文本消息。关于便携式计算装置上述缺点的类似缺点也可与各种传统手持游戏装置相关。此外，传统手持游戏装置提供各种触觉效果，但可受益于更丰富范围的这种触觉效果以给用户提供改善的游戏体验。

发明内容
—个实施例是触觉装置，其包括处理器、耦合到处理器的用于接收形状输入的通信模块和用于容纳通信模块并包括可变形部分的壳体。可变形部分包括变形致动器 (actuator)致动器，以及处理器致动器向变形致动器提供信号以响应于形状输入来使壳体变形。装置的其它区域的形状也可变化以响应该信号。形状变化可向装置的用户提供触觉效果、提供信息、提供人机工程学(ergonomic)变化、提供额外功能等。


图1是示出根据本发明实施例的能够提供动觉效果的便携式装置的框图。图加和2b是示出根据本发明实施例的示例性便携式手持装置的框图。图3示出根据本发明实施例的具有滑动条表面特征的蜂窝电话的示例示例。图4a4c示出根据本发明实施例的形状变化游戏装置的示例示例。
图5是示出根据本发明实施例的模仿网球拍游戏控制台的形状变化装置的框图。图6是示出根据本发明实施例的用于形状变化装置的控制结构的示例的框图。图7是示出根据本发明实施例的控制装置的可变形表面的方法的流程图。图8示出根据本发明各种实施例的能够提供触觉效果的手持装置。图9示出根据本发明各种实施例的可经由手持装置提供的各种触觉效果。图10示出根据本发明各种实施例的可用于模拟力触觉效果的输入和触觉输出。图11示出根据本发明实施例的能够提供各种触觉效果的手持装置的各种视图。图12示出根据本发明实施例的能够提供各种触觉效果的手持装置的各种视图。图13示出根据本发明实施例的能够提供各种触觉效果的手持装置的各种视图。图14是根据本发明的一个实施例的变形效果装置的框图。图15是根据本发明的一个实施例的游戏控制器的立体图。图16是根据本发明的一个实施例的计算机鼠标的立体图。发明的详细描述本发明的一个实施例是便携式计算装置，其使用震动触觉反馈能够宏观地 (macroscopically)改变其物理形状。在一个实施例中，系统包括电子通信部件、壳体和触觉表面。电子通信部件例如能够接收形状输入并被配置为无线通信装置诸如电话或游戏设备。也称为系统的外壳的壳体容纳电子通信部件。覆盖壳体的至少一部分的触觉表面被配置成宏观地改变其物理形状以响应形状输入。图1是示出根据本发明实施例的能够提供动觉效果的便携式装置600的框图。装置600包括壳体602、显示器604、键盘606以及延伸部(extension) 608-0和608-1。在另一个实施例中，键盘606是触摸屏显示器604的一部分。在一个实施例中，装置600是能够提供无线音频/视频通信、移动数据通信、远程游戏控制台等的无线便携式系统。例如，装置600可以是蜂窝电话、PDA、智能电话、笔记本电脑、游戏控制台、和/或能够处理信息以及提供触觉反馈的手持电子装置。为了根据操作模式向用户的手提供触觉反馈，装置600能够宏观地改变其外壳或壳体602(其包括延伸部608)以响应应用的性质。依据应用，延伸部608可扩张或收缩(如图1中的箭头所指示的)，从而宏观地改变壳体602的形状和/或尺寸。在一个实施例中， 如果形状变化到该变化可由用户经由例如视觉或感觉探测到的程度，则形状被“宏观地”改变。例如，能够改变其外壳形状的蜂窝电话装置可用于模仿两个用户之间的握手。为了传达握手，第一用户例如可挤压其第一形状变化电话以引起第二用户的第二形状变化电话的脉动或挤压，其中第一和第二用户经由第一形状变化电话和连接到第一形状变化电话的第二形状变化电话来参与电话呼叫。换句话说，形状输入或形状信号从第一形状变化装置被发送到第二形状变化装置，指示第二装置应启动其触觉机构来变化其形状，用于模仿握手。 在其它实施例中，除了壳体602以外，装置600的另外部分也可变化形状，诸如显示器604 或诸如键盘606的输入元件。诸如装置600的系统可采用震动触觉效果和/或动觉效果来模仿形状变化效果。 震动触觉效果例如可用于经由手持装置将触觉反馈合并到用户。这种触觉反馈效果可由相对高频率(例如，大约160-220HZ)和相对小位移(例如，大约50-500微米)的振动来表征。 而且，也可传达不同类型的触觉信息诸如按钮点击和警报的确认。另一方面动觉效果可由相对大位移(例如，大约I-IOmm)和相对低频率(例如，大约10-40HZ)的运动来表征。可变形或柔性表面可用于动觉效果的有效模仿，诸如依据应用或启用的特性宏观地变化表面属性。使用可变形触觉表面可有效地模仿动觉效果。例如，动觉效果可允许手持装置用作定向导航工具。在该示例中，在手持装置上的不同位置处启用可变形表面可用作定向信息的触觉显示。在另一示例中，动觉效果允许特定效果(例如，脉动、心跳等)的表现，其在虚拟远程呈现和/或社交联网应用中是有用的。在一个示例中，可通过使经由电话呼叫连接的另一人的蜂窝电话的侧面上的可变形面板扩张扩张和收缩来模仿一个人的心跳。在另一个示例中，在呼叫的一端处的蜂窝电话的挤压可被模仿为在呼叫的另一端处的另一个蜂窝电话上的握手感觉。可使用各种类型的输入信号来模仿力触觉效果或“力效果”以驱动触觉致动器致动器，诸如但不限于偏心旋转块(eccentric rotating mass) ( “ERM”)。某些类型的输入信号可用于提供与更恒定的力效果(例如，推或拉力效果)相反的各种冲力效果或“急拉 (jerk)感觉”。在一个示例中，这种冲力效果可模拟被手指戳。在一个示例中，这种冲力效果可模拟例如高尔夫球杆撞击高尔夫球的打击。在一个示例中，这种冲力效果可模拟球拍撞击网球。冲力效果可用于模拟其它游戏环境。在一个实施例中，装置600能够基于与只由用户操控相反的操作模式(例如，应用、启用的特性等)来变化形状。各种触觉材料和/或致动器可用在触觉机构中以在装置 600的柔性表面中产生不同形状。例如，电活性聚合物(“ΕΑΡ”)可用于在基于控制信号的启动而变化形状的触觉结构中形成一个或多个致动器。在其它实施例中，压电元件、可编程凝胶或形状记忆合金(“SMA”)的纤维可用作致动器。在一个实施例中，诸如启用的特性和应用的装置操作模式的指示可启动触觉机构的预定样式(pattern)。然后这种样式可应用于使用变形机构的装置600的柔性表面。包括多个致动器的触觉基板可应用于表面以规定或形成样式。例如EAP可用于在触觉机构中形成一个或多个致动器，使得触觉机构所接收的启动信号可传递柔性表面形状。触觉基板可由微机电系统(“MEMS”)元件、热流体袋、MEMS泵、谐振装置、变孔隙度膜、层流调制等形成。就移位以及任何脉动或其它适当的效应和/或样式而论延伸部608可以是可控制的。例如，一个用户可挤压第一装置，以及在呼叫时连接到第一装置的第二装置可在第二用户的手中脉动或挤压，以传达物理握手。因此，信号可从第一装置发送到第二装置以指示第二装置应变化形状来模仿握手(例如，像手的挤压一样的低频力或压力)。在这种方式中， 可采用下层触觉机构、基板和/或致动器控制可支持的任何预定的形状变化特征或样式。图2a_2b是示出根据本发明实施例的便携式手持装置(700、750)的框图。装置 700可用作定向导航工具(例如，使用全球定位系统(“GPS”))，其中在装置上的不同位置处的可变形表面704-0和704-1的启用可用作定向信息的触觉显示。在这种情况下，可变形表面/延伸部704-0可突出以指示向左的方向，而可变形表面704-1可突出以指示向右的方向。在另一个示例中，这种装置可执行具体的预定效果(例如，脉动、心跳等)，其在虚拟远程呈现和/或社交联网应用中是有用的。在心跳示例中，可通过使在电话连接的另一端处的装置700或750的侧面上的可变形面板704-0和704-1扩张和收缩来模仿用户的心跳。在蜂窝电话上输入文本消息的情况中，其中通常用两只手持握装置以允许两个拇指按压数字键盘按钮，可用的空间可能被限制。在这种情况中，可在装置的外壳的背面和/ 或侧面上启用可变形表面(例如，延伸部704)，使得装置抓握可变得容易。可控制可变形表面或形状以沿着手和装置之间的接触区域提供预定压力样式。因此，对于手或手指的各种姿势，用户可执行相对流畅的写字任务，以及可能改善文本输入速度和准确度。特定的实施例可包括用于适应个体人机工程学的形状变化。例如，蜂窝电话可自动从用于呼叫拨号的相对薄的形状调整到用于发送文本消息或其它键盘密集活动的较厚形状，或可依据用户是用一只手还是用两只手持握电话来变化形状。在特定的实施例中，这种装置可探测或另外接收关于特定的方式或应用(例如，呼叫应用、文本输入应用等)的启动的信息，然后相应地做出形状调整。而且，对于特定的应用，用户可对偏好(例如，在文本输入应用期间在右装置侧上大约Icm的延伸)编程。在图2的示例中，特定的实施例可包括额外的可伸缩零件、膨胀材料(例如，ΕΑΡ)等的受控启动，以实现如所示的较宽的形状。蜂窝电话的外壳的形状通常被设计用于在说话时用一只手持握。使用形状变化蜂窝电话的优点是对具体应用提供可变形表面的总的运动，便于改变装置的几何形状(例如，经由可变形表面/延伸部704)。使用形状变化装置的另一个优点是调整装置的一般形式以实现更舒适的互动和/或改善人机工程属性。图3示出根据本发明实施例具有滑动条表面特征的蜂窝电话800的示例。任何预定的形状可被配置成出现在装置的表面上。这种形状可通过控制单个致动器元件或触觉致动器的子阵列来控制。例如，如果用户打算在触摸屏蜂窝电话上滚动联系人的长列表(例如，条目804-0，804-1，…，804-Ν)，具有增加的触觉反馈的滚动块(例如，802)可被规定 (例如，通过使用延伸部704-1)以允许与装置的直观输入/输出接口。当蜂窝电话800正被用在音乐播放模式中时，歌曲的列表可被滚动。可变形和/或柔性表面可用于在电话800的一侧或多侧上形成具有定制形状的滚动框，以及滚动条802 被配置成沿着滚动框移动以响应用户上/下推滚动条。此外，局部的触觉震动触觉反馈也可合并在柔性表面上以传达具体信息，诸如当滚动框接近于歌曲列表的顶部或底部时，或当新的一组联系人名字在列表中开始时。便携式手持装置诸如具有可变形滑块或滚动框的装置800可应用于各种数字信息应用，诸如数据搜索以及触觉反馈。图4a4c是示出根据本发明实施例的形状变化游戏装置900、930和960的示例的框图。在这种装置902中形状的变化允许将各种信息904和触觉效果从游戏环境传递到用户。例如，可以调整游戏装置形状以更接近于在游戏环境中被用户的手虚拟地持握的工具的几何形状(例如，游戏中所用的武器906的形状，或其它适当的形状910，等等)。如图如-如所示，与计算机游戏中出现的各种场景相关的不同类型的数据(例如， 随着游戏中生命或剩余的时间的减少而变得更小的按钮908、游戏者的状况等)可通过启用在计算机游戏控制器的侧面和/或背面上的可变形表面来显示。而且，可在游戏装置表面上模仿震动触觉和/或动觉效果以将与虚拟游戏者的互动相关的触觉反馈与游戏中的物体合并。在这种方式中，特定实施例中的装置可包括改变宏观形状或特征的柔性表面。这种形状变化可响应应用或装置的操作状态/模式，与任何直接用户行动相反。而且，特定实
7施例的触觉基板形式的致动器可支持震动触觉和/或动觉效果。如所示，在图4的装置中， 具体形状可形成在装置的侧面上以指示例如游戏状况或武器，与仅变化手柄的形状相反。图5是示出根据本发明实施例模仿网球拍游戏控制台的形状变化装置500的框图。形状变化装置500包括显示器502和手柄504。在一些实施例中，手柄504包括形状变化触觉机构506、508。在一个实施例中，装置500是远程游戏设备，其中装置500可被配置成几个游戏控制器和/或控制台之一。在一个实施例中，显示器502能够显示与将要玩的游戏相关的图像。例如，装置 500模仿网球拍，所以显示器502显示具有弦的紧密交错的网的框架512的图像。在另一个实施例中，装置500可不包括显示器502，替代地可包括实际的物理“弦”或其它适当的标记。在一个示例中，手柄504还包括形状变化触觉机构506、508，其或者任一个或两个一起能够使物理形状和/或尺寸在一个或更多方向上扩张或收缩(在图5中如箭头向内或向外所示的)。触觉机构506、508的启动或去停动可与碰撞球拍的网球的位置相关，以模拟球与球拍面接触的击打质量和/或位置(例如，“最佳击球位置”边缘、顶部、底部、左边、右边
寸J ο手柄504还可包括形状变化触觉机构510。依据应用，形状变化触觉机构510可宏观地变化其物理维度适合用户的手或模仿不同类型的球拍。在其它实施例中，装置500可被配置成能够模仿各种类型的球类游戏之一的各种类型的游戏设备之一，诸如网球比赛、 短网拍墙球比赛、乒乓球比赛、曲棍球比赛、长曲棍球比赛和其它类型的球类游戏设备。图6是示出根据本发明实施例的形状变化装置的控制结构610的示例的逻辑框图。在一个示例中，操作模式探测器612从装置中的或与装置相关的各种模块接收各种操作模式信号或其它指示符。处理器或控制器614可接收来自通信模块或探测器612的所探测的模式的指示以及来自预定状态和样式618的信息。这种预定状态可包括任何装置操作模式、应用和/或条件，其中动觉、形状变化和 /或触觉效果将被规定以响应其。这种效果或形状变化具有与其相关的相应样式，以及相关的样式可从存储器调出(例如，使用任何适当的存储装置或元件)。然后所启动的控制信号可被供应到触觉基板616，使得适当的样式可在壳体或柔性表面620中形成并规定，如上所述。图7是示出根据本发明实施例来控制装置的可变形表面的示例性方法100的流程图。装置操作模式可被探测到(104)。可进行比较以确定装置操作模式是否匹配任何预定的状态(106)。当所探测的操作模式或应用匹配预定的装置状态时(108)，在触觉机构中可断定适当的启动控制信号(110)。在响应中，柔性表面可变化以规定预定的动觉效果(112)。图8示出根据本发明各种实施例的能够提供触觉效果的手持装置800。特别是，手持装置800能够提供震动触觉效果、动觉效果和/或力效果。如所示，手持装置800在手持装置800的中间部分810中提供变形830或拉伸效果，其可用于提供各种动觉效果和/或变形效果。而且，可在手持装置800的尾部812处和/或手持装置800的前部814处提供力效果或震动触觉效果820、822。可使用其它效果和安排。在本发明的一些实施例中，手持装置800是游戏控制台。在一个实施例中，手持装置800进一步包括感测(sensing)机构 (未示出)，其在一个实施例中提供六个自由度的感测。图9示出根据本发明的各种实施例可在例如游戏环境中经由图8的触觉装置800提供的各种触觉效果。如所示，手持装置800使用各种触觉效果来模拟在各种撞击区900 期间撞击游戏表面920(例如，弦或弹性带)的游戏物体900(例如，球)。如所示，撞击区 900包括预撞击区900A、撞击区900B、初始变形或拉伸区900C、最大变形区900D、最终变形区900E和释放区900F。例如，如图9中所示，在预撞击区900A期间球落下并在撞击区900B期间着落在弹性带上。在变形区900C-E期间，在球变化方向并被向上弹回点处弹性带拉伸到最大。在释放区900F期间球从弹性带释放，然后远离弹性带向上移动。可包括其它撞击区。而且，其它变形剖面(profile)可用于模拟不同的游戏表面920(例如，球拍、球棒、高尔夫球杆等)。在图9的示例中，用户经由力效果体验球与弹性带的初始接触，经由变形效果的捕获和拉伸、以及使用另一力效果的释放。在装置800的手柄中的感测装置可与力和变形触觉效果同步，使得它们在例如用户挥动装置或越过平面时产生。在预撞击区900A中，不使用力效果或变形效果。在撞击区900B中，一个或更多力效果820、822用于模拟游戏物体 910与游戏表面920的撞击。在初始变形区900C中，初始变形效果830可用于通过游戏表面920模拟与游戏物体910的撞击相关的初始拉伸或脉动。在最大变形区900D中，最大变形效果可用于通过游戏表面920模拟与游戏物体910的撞击相关的最大拉伸或脉动。在最终变形区900E中，最终变形效果可用于通过游戏表面920模拟与游戏物体910的撞击相关的最终拉伸或脉动。在释放区900F中，一个或更多力效果820、822可用于模拟游戏物体 910从游戏表面920的释放。在后撞击区中，不使用力效果或触觉效果。可使用力效果和/ 或变形效果以及震动触觉效果或其它触觉效果的各种组合。如图9所示，变形效果对应于具有在小于5Hz的范围内的占绝大多数的低频分量的触觉效果。相反，力效果对应于具有在大约30Hz的范围内的占绝大多数的中频分量的触觉效果，同时可使用15Hz到80Hz的范围内的频率。在各种形式的游戏中可使用组合的力和变形效果。例如，当挥动模拟网球拍或棒球棒的装置时，力在把手上被感觉到，且轻微的变形可作为返回力的部分被感觉到。对于拳击游戏，力和变形可在与对手碰撞时被感觉到。为了抓住球，变形可用于模拟抓住或释放用户手中的球的感觉。图10示出根据本发明的各种实施例可用于模拟力效果820、822的示例输入信号 1010和触觉输出1020。输入信号1010被提供以驱动触觉致动器，触觉致动器反过来通过提供触觉输出1020而做出响应。更具体地，输入信号1010可包括具有振幅M(其依赖于显而易见的各种因素)和持续时间或脉冲宽度d(例如，70ms)的脉冲1012。输入信号1010 可包括方波脉冲、锯齿波脉冲、半正弦脉冲或其它类型的脉冲。脉冲1012驱动触觉致动器， 触觉致动器响应脉冲1012以产生触觉输出脉冲1022。触觉输出脉冲1022类似于瞬时脉冲响应并包括中频分量(例如，30Hz)。如将认识到的，所产生的实际中频分量取决于触觉致动器和脉冲1012的特征。触觉输出脉冲1022可用于模拟手持装置800的用户体验基本上上有限持续时间(例如，70ms量级)的强烈触觉效果期间的力效果。这种力效果可以称为接触力。触觉输出脉冲1022可典型地对各种游戏撞击提供高达8g或更大的力。图11示出根据本发明实施例的类似于图8的装置800并能够提供各种触觉效果的手持装置1100的各种内部视图。图12示出根据本发明实施例的类似于图8的装置800并能够提供各种触觉效果的手持装置1200的各种内部视图。图13示出根据本发明实施例的类似于图8的装置800并能够提供各种触觉效果的手持装置1300的各种内部视图。在这些例证性实施例的每个中，手持装置均包括一个或更多触觉致动器，包括力效果致动器和变形效果致动器。在这些实施例的每个中，力效果致动器均包括驱动偏心旋转块(“ERM”) 1112 的电机1110。在其它实施例中，可使用其它类型的致动器诸如基于压电或SMA的致动器，代替电机/ERM。由力效果致动器产生的实际力效果取决于例如ERM 1112的质量、其质量中心和旋转轴之间的距离、电机1110的尺寸和旋转速度、以及电机1110和ERM1112的其它特征。在一些实施例中，这些特征的一个或更多是可调整的或可控制的，使得力效果致动器可在操作期间被调节或可控地改动。图11现在用于描述根据本发明的一个实施例的变形效果致动器。装置1100包括安装到驱动凸轮的单级变速箱的DC电机。变形效果致动器包括一个或更多变形机构1120、 电机1130、齿轮1140和凸轮1150。电机1130驱动齿轮1140和凸轮1150。凸轮1150啮合(engage with)变形机构1120并迫使它们扩张。在一些实施例中，弹簧或类似的偏置 (bias)装置可用于收缩变形机构1120。在本发明的一些实施例中，变形机构1120直接向用户提供触觉效果。在本发明的一些实施例中，变形机构1120啮合手持装置800的壳体(例如，橡胶壳体)的可变形部分1160，可变形部分1160向用户提供触觉效果。如所示，手持装置1100包括没有变形效果被提供给用户的脱离状态1170和变形效果被提供给用户的啮合状态1180。在一些实施例中，如将认识到的，依据凸轮1150的形状和尺寸，可提供各种程度的变形效果。在一些实施例中，变形效果可被提供到手持装置1100的任一侧或两侧。图12现在用于描述根据本发明的一个实施例的变形效果致动器。装置1200包括多级变速箱/电机总成(assembly)。变形效果致动器包括一个或更多变形机构1220、电机 1250、驱动齿轮1240和变形齿轮1230。电机1250驱动该驱动齿轮1240。驱动齿轮1240啮合每个变形机构1230。变形齿轮1230耦合到变形机构1220并被配置成使变形机构1220 扩张和/或收缩。在本发明的一些实施例中，变形机构1220直接向用户提供触觉效果。在本发明的一些实施例中，变形机构1220啮合手持装置800的壳体的可变形部分1160，可变形部分1160向用户提供触觉效果。如所示，手持装置1200包括没有变形效果被提供给用户的脱离状态1170和变形效果被提供给用户的啮合状态1180。在一些实施例中，将认识到的，可向用户提供各种程度的变形效果。在一些实施例中，变形效果可被提供到手持装置 1200的任一侧或两侧。图13现在用于描述根据本发明的一个实施例的变形效果致动器。装置1300包括基于螺线管的启动。变形效果致动器包括一个或更多变形机构1320、活塞或线性驱动器或螺线管1350、以及滑块1340。线性驱动器1350在脱离状态1170和啮合状态1180之间前后驱动滑块1340。在啮合状态中，线性驱动器1350向前驱动滑块1340，这使滑块1340啮合变形机构1320并使它们扩张。在本发明的一些实施例中，变形机构1320的内表面可从线性驱动器1350附近的最大距离向内逐渐变细到在线性驱动器1350的程度上的最小距离， 从而随着滑块1340被向前驱动提供变形机构1320的增加的扩张。在本发明的一些实施例中，变形机构1220直接向用户提供触觉效果。在本发明的一些实施例中，变形机构1220啮合手持装置1300的壳体的可变形部分1160，可变形部分1160向用户提供触觉效果。在一些实施例中，变形效果可被提供到手持装置1300的任一侧或两侧。图14是根据本发明的一个实施例的变形效果装置的框图。可以是游戏控制器装置的装置1400将一个或更多基于压电材料的致动器1410固定到其外表面。每个致动器 1410包括基板1430和压电材料1420。在1475处的“关闭”状态中，压电材料1420大约贴靠基板齐平。在1485处的“打开”状态中，当电流或致动信号应用于致动器时，压电材料1420 将向外弯曲。该弯曲可由接触压电材料的用户手指感觉到。在另一个实施例中，橡胶或其它类型的壳体可覆盖致动器1410。在一个实施例中，压电材料可以是来自智能材料(Smart Material)公司的宏纤维复合(Macro Fiber Composite) ( “MFC”)材料，或可以是任何单块或复合压电。装置1400还可包括如前所述的内力效果致动器。图15是根据本发明的一个实施例的游戏控制器1500的立体图。类似于图4所示的装置，游戏控制器1500在其侧面上变化形状以响应视频游戏中的具体事件。如图15中所示，在时间A，各种形状1510形成在控制器1500的侧面上以指示例如一系列按钮和字模 (nib)。在时间B，形状变化以形成矩形输入装置1520。在时间C，形状再次变化以形成具体武器(即，剑)。图16是根据本发明的一个实施例的计算机鼠标的立体图。鼠标的形状随着时间的过去而改变以向用户提供人机工程变化。如所示，在1610和1620处的鼠标之间的持续时间中，鼠标的基座已扩张来升高其相对于表面高度。而且，在1630和1640处的鼠标之间的持续时间中，鼠标的侧面的形状已变化来改变鼠标的抓握表面。这里几个实施例被特别地示出和/或描述。然而，将认识到在不脱离本发明的精神和预期范围的情况下，所公开的实施例的修改和变形被上面的教导覆盖且在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种触觉装置，包括 处理器；通信模块，耦合到所述处理器，用于接收形状输入；和壳体，用于容纳所述通信模块并包括可变形部分；其中所述可变形部分包括变形致动器，以及所述处理器向所述变形致动器提供信号来响应所述形状输入以使所述壳体变形。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述形状输入被无线地接收。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述变形致动器包括电活性聚合物。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述变形致动器包括耦合到变形机构的电机。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述变形致动器包括压电材料。
6.如权利要求1所述的装置，进一步包括耦合到所述处理器的力致动器。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述信号使所述变形致动器变化所述壳体的形状。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述变形致动器生成具有引起变形感知的频率分量的触觉效果。
9.如权利要求6所述的装置，其中所述力致动器生成具有引起定向或振动力感知的频率分量的触觉效果。
10.如权利要求7所述的装置，其中形状的所述变化模拟握手。
11.如权利要求7所述的装置，其中形状的所述变化使所述装置的人机工程学变化。
12.如权利要求7所述的装置，其中形状的所述变化使所述装置在物理上类似于视频游戏中的工具。
13.如权利要求7所述的装置，其中形状的所述变化使所述装置在所述壳体上提供具体形状，其中所述形状包括武器、输入按钮或一系列按钮的至少一个。
14.如权利要求1所述的装置，进一步包括显示器，其中所述变形致动器进一步使所述显示器变形以响应所述形状输入。
15.如权利要求1所述的装置，进一步包括键盘，其中所述变形致动器进一步使所述键盘变形以响应所述形状输入。
16.如权利要求1所述的装置，其中所变形的壳体在所述壳体中形成滚动条，用于使所述触觉装置的显示器上显示的选项列表滚动。
17.一种操作具有壳体的无线手持装置的方法，所述方法包括 无线地接收形状变化输入；生成到变形致动器的信号以响应所述形状改变输入；和根据所述形状变化输入经由所述变形致动器使所述壳体的形状变化。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述变形致动器包括电活性聚合物。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述变形致动器包括耦合到变形机构的电机。
20.如权利要求17所述的方法，其中所述变形致动器包括压电材料。
21.如权利要求17所述的方法，进一步包括 无线地接收力生成输入；生成到力致动器的第二信号以响应所述力生成输入。
22.如权利要求17所述的方法，其中所述信号使所述变形致动器变化所述壳体的形状。
23.如权利要求17所述的方法，其中所述变形致动器生成具有引起变形感知的频率分量的触觉效果。
24.如权利要求21所述的方法，其中所述力致动器生成具有引起定向或振动力感知的频率分量的触觉效果。
25.一种具有第一形状并与第二装置进行通信的手持装置，所述手持装置包括控制器；力致动器，耦合到所述控制器；变形致动器，耦合到所述控制器；其中所述控制器适用于从所述第二装置接收信号，并作为响应控制所述力致动器在所述手持装置上引起力的感知，或控制所述变形致动器将所述第一形状变化到第二形状。
26.如权利要求25所述的手持装置，其中所述手持装置是视频游戏控制器，且所述信号由视频游戏生成。
27.如权利要求25所述的手持装置，其中所述手持装置和所述第二装置是便携式通信直ο
28.如权利要求25所述的手持装置，其中所述第一形状到所述第二形状的变化模拟握手或心跳。
29.如权利要求25所述的手持装置，其中所述第一形状到所述第二形状的变化使所述手持装置的人机工程学变化。
30.如权利要求25所述的手持装置，其中所述第一形状到所述第二形状的变化使所述装置在物理上类似于视频游戏中的工具。
31.如权利要求25所述的手持装置，其中所述第二形状包括武器、输入按钮或一系列按钮的至少一个。
全文摘要
触觉装置包括处理器、耦合到处理器的用于接收形状输入的通信模块、以及用于容纳通信模块并包括可变形部分的壳体。可变形部分包括变形致动器，且处理器向变形致动器提供信号来响应形状输入以使壳体变形。装置的其它区域的形状也可变化以响应信号。形状变化可向装置的用户提供触觉效果、提供信息、提供人机工程学变化、提供额外的功能等。
文档编号G06F3/01GK102422244SQ201080020071
公开日2012年4月18日 申请日期2010年5月7日 优先权日2009年5月7日
发明者丹尼·A·格兰特, 克里斯托弗·J·乌尔里奇, 大卫·M·波恩鲍姆, 李江, 罗伯特·拉克罗伊克斯, 胡安·曼纽尔·克鲁兹-赫尔南德斯, 艾利·莫达莱斯, 莱米·皮埃龙 申请人:伊梅森公司