CN103827787A - 信息的触觉呈现 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供一种用于以触觉形式向用户提供信息的设备和***。在一个实施例中，本发明提供一种用于向用户提供信息的设备，该设备包括：多个可单独寻址的单元，每个单元包括能够响应于电流而改变形状和/或位置的电活性材料；电网络，被连接到所述多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元并且能够向所述多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元递送所述电流；薄膜，在所述多个可单独寻址的单元的顶上，每个单元中的所述电活性材料的形状和/或位置的所述改变可以被转移到所述薄膜上；以及接收器，用于接收能够使用所述多个可单独寻址的单元来向用户触觉呈现的信息。

Description

信息的触觉呈现
技术领域
本发明总体涉及用于递送信息的设备和***，并且更特别地涉及用于以触觉形式向用户呈现信息的设备和***。
背景技术
技术进步（特别是在通信技术领域中的进步）已经为用户提供了用于交换信息的大量设备和***。然而，事实上所有这类设备和***都是基于视觉的，从而需要用户使设备和***的某部分可见以便利用其性能。这就使得占人口的相当一部分的视力受损者不能利用这些设备和***。
发明内容
本发明的实施例提供一种用于以触觉形式向用户提供信息的设备和***。
本发明的第一方面提供用于向用户提供信息的设备，该设备包括：多个可单独寻址的单元，每个单元包括能够响应于电流而改变形状和/或位置的电活性材料；电网络，被连接到多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元并且能够向多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元递送电流；薄膜，其在多个可单独寻址的单元的顶上，每个单元中的电活性材料的形状和/或位置的改变可以被转移到薄膜上；以及接收器，用于接收能够使用多个可单独寻址的单元来向用户触觉呈现的信息。
本发明的第二方面提供一种用于向用户提供信息的***，该***包括：
设备，包括：多个可单独寻址的单元，每个单元包括能够响应于电流而改变形状和/或位置的电活性材料；电网络，被连接到多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元并且能够向多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元递送电流；薄膜，其在多个可单独寻址的单元的顶上，每个单元中的电活性材料的形状和/或位置的改变可以被转移到薄膜上；以及接收器，用于接收能够使用多个可单独寻址的单元来向用户触觉呈现的信息；以及
发射器，用于向设备发射能够触觉呈现的信息。
本发明的说明性的方面被设计用于解决本文所描述的问题以及本领域技术人员可发现的未提及的其它问题。
附图说明
通过结合描绘本发明的各种实施例的附图做出的对本发明的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本发明的这些和其它特征，在附图中：
图1和图2示出根据本发明的一个实施例的设备的一个示意顶视图。
图3和图4示出在显示盲文字符时的图1和图2的设备。
图5和图6示出显示导航符号时的图1和图2的设备。
图7示出图2的设备的侧向截面图。
图8示出图7的设备的一部分的详细侧向截面图。
图9示出图7的设备的另一部分的详细侧向截面图。
图10示出根据本发明的一个实施例的与发射器和全球定位***（GPS）卫星通信的设备的示意图。
注意，本发明的附图并非按比例。附图意在仅描绘本发明的典型方面，并且因此不应被认为限制本发明的范围。在附图中，相似的标号在附图中表示相似的元件。
具体实施方式
现在参照附图，图1和图2示出能够以触觉形式向用户呈现信息的设备100的一部分的示意图。设备100包括基板10，多个单元被形成到基板10中，该多个单元被布置在行20-29和列A-J的阵列中并且被连接至能够向多个单元中的每个单元独立地递送电流的电网络60。
在图1中，柔性薄膜30（示为部分被切除）被放置在基板10和多个单元的顶上。出于解释的目的，薄膜30未在图2中示出。多个单元中的每个单元由电网络60可单独寻址，并且包括能够响应于电流而改变形状和/或位置的电活性材料。这种形状和/或位置的改变被转移到薄膜30的下侧，并且由于薄膜30的柔性而被转移到薄膜30的顶表面。
薄膜30可以包括能够向顶表面转移被施加于其下侧的形状和/或位置的改变的任何已知的或日后开发的材料。适合的材料包括但不限于硅树脂材料和橡胶材料。
图3例如示出设备100，其中单元20A（即行20列A）、20B、21A和21B以及单元20D、21E和22D已经被电激活以引起其中的电活性材料的形状和/或位置的改变。图4示出薄膜30就位的器件100，使得被电激活的单元20A、20B、21A和21B在薄膜30的顶表面上形成盲文字符“G”并且被电激活的单元20D、21E和22D在薄膜30的顶表面上形成盲文字符“O”的位置。
然而盲文字符并不是可以使用设备100来提供的触觉信息的仅有形式。例如图5和图6示出导航符号（箭头）的呈现。在图5中，单元21E、22E、22F、23A、23B、23C、23D、23E、23G、24H、25A、25B、25C、25D、25E、25G、26E、26F和27E已经被电激活。在示出薄膜30就位的图6中，由于图5中示出的单元的电激活而显示箭头符号。
在本发明的一些实施例中，设备100可以包括用于使向用于呈现信息更容易的其它部件。例如，设备100可以包括能够接收以一种或多种格式被包含的信息（诸如文本消息、电子邮件消息、语音邮件消息或导航指令）的接收器。在本发明的其它实施例中，设备100可以包括用于确定设备100的位置的全球定位***（GPS）部件。这可能在例如设备100用于向用户转送导航和/或位置信息的情况下特别有益。
虽然图1至图6示出设备100的被布置在行和列的阵列中的单元，但这并非必需或必要的。单元的其它布置是可能的，这对于本领域技术人员将是明显的，并且在本发明的范围内。图1至图6中示出的单元的均匀分布的布置仅为示例性的，尽管这样的布置对于盲文字符等的表示是有利的，盲文字符自身基于跨均匀分布的行和列分布的部件。
图7示出设备100的经过行20的侧向截面图。此处出于解释和图示的目的，薄膜30被示出为升高到基板10上方。在使用中，薄膜30位于基板10的顶上，如上所述。
如在图7中可见，电活性材料40A-J被示出为在基板10内，并且与电网络60通信。每个单元的电活性材料40A-J能够响应于由电网络60供应的电流而改变形状和/或位置。例如，电活性材料在一些实施例中可以包括一定量的极性材料，该极性材料在没有电流的情况下是电中性的但是可以响应于所施加的电流而采取形状和/或位置的改变。例如一些油能够响应于电流而采取改变的形状，其中单独的油分子的电子朝着由电网络60供应的正电流被吸引，并且单独的油分子的带正电的原子核被排斥远离该正电流。
在本发明的一些实施例中，采用固态电活性材料。适合的材料包括例如钐和钴的合金。其它材料对于本领域技术人员将是明显的，并且在本发明的范围内。不论采用何种电活性材料，结果都是单元内的电活性材料的形状和/或位置的改变，使得在薄膜30的下侧31上生成压痕32B、32D、32E、32H，其由于薄膜30的柔性性质而被转移到薄膜30的表面33作为升高的特征34B、34D、34E、34H。
图8示出图7的薄膜30的一部分的详细视图。如在图8中可见，可以通过变化下方的电活性材料的形状和/或位置的改变的等级或程度来将变化高度的升高的特征转移到薄膜30的表面33。该变化形状和/或位置的改变的等级或程度又例如可以通过更改电活性材料暴露于其的电流来实现。该变化形状和/或位置的改变的等级或程度的结果是薄膜能够为用户提供触觉信息的等高的或多重水平高度的显示。
例如在图8中，未被电激活的单元导致薄膜30的未升高的（H0）表面33。已经被激活的其它单元导致具有大于未升高的（H0）表面33的第一高度H1的升高的特征34B。还有其它单元已经被激活到更大等级或程度，导致具有大于第一高度H1和未升高的（H0）表面33的第二高度H2的升高的特征34D、34E。虽然薄膜30在图8中被示出为包括能够产生具有三个高度的表面33的升高的特征34B、34D、34E，但是应理解这只是出于图示的目的并且可以实现任何数目的水平高度，这可以是升高的特征高度的连续。
图9示出图7的基板10的一部分的详细视图。在图9中，在基板10内可以看到单独的单元50A-50E，每个单元包含电活性材料40A-40E。在本发明的一些实施例中，每个单元50A-50E可以包括支持材料（诸如流体），其可以简化或促进电活性材料40A-40E的形状和/或位置的改变。
虽然图1至图9的实施例示出在基板10内的、相对小的数目的单独的单元，但是应理解这只是出于图示和解释的目的。在本发明的一些实施例中，设备100将包括更多的这类单元，从而导致能够呈现更大数量和/或更细的粒度的触觉信息。例如，当前的制造技术允许单独的单元被间隔，使得其中心相距近达40μm，从而导致薄膜表面33的每平方英寸中有多于400000个单元。在该粒度水平，可以以触觉形式呈现很复杂的信息，包括区域的拓扑结构以及单独的对象（包括人的面部）的形状或轮廓的表示。
图10示出由用户110使用的设备100的示意图。如上文所指出的，设备100包括用于接收能够向用户110触觉呈现的信息。可以例如从发射器200发射120这类信息。发射器200可以包括例如蜂窝电话***发射器、电子邮件递送***、无线电发射器、互联网服务提供商（ISP）发射器等。可以在数据库400或可访问发射器200的其它存储介质中存储或者从数据库400或可访问发射器200的其它存储介质找回所发射120的信息。
类似地，在一些实施例中，设备100可以包括能够与至少一个GPS卫星300通信的全球定位***（GPS）部件。在这类实施例中，GPS部件能够向GPS卫星300发射130信息并且/或者从GPS卫星300接收132信息。这类所发射的和/或所接收的信息可以被用于确定设备100的位置和/或其它特征、目的地、或兴趣点，以及它们距设备100的相对距离。
虽然在图10中设备100被示出为手持设备，但这既非必需也非必要。虽然设备100可以被集成到蜂窝电话、智能电话、平板计算机、膝上或笔记本计算机中，但是设备100还可以作为单独设备执行功能，不论是手持的或非手持的。例如，设备100可以被并入到另外视力受损用户所使用的设备中，例如手杖。设备100可以例如被并入到手杖的手柄中，使得当用户以正常方式使用手杖时，可以以触觉的形式通过手柄向用户呈现信息。设备100当然可以被并入到其它设备中，这对于本领域技术人员将是明显的。
本文所使用的术语的目的仅在于描述具体实施例，而非意在限制本公开。如在本文中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文明确地另外指出。还应理解，当在本说明书中使用时术语“包括”说明存在所描述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
已经出于图示的目的而呈现对本发明的各种实施例的描述但是这些描述并非意在穷举或限于所公开的实施例。对于本领域技术人员而言，在不背离所描述的实施例的范围和精神的情况下很多修改和变化将是明显的。本文所使用的术语被选择以便最佳地解释实施例的原理、实际应用、或者对在市场中所发现技术的技术改进，或者以便使得本领域技术人员理解本文所公开的实施例。

Claims (20)

1.一种用于向用户提供信息的设备，所述设备包括：
多个可单独寻址的单元，每个单元包括能够响应于电流而改变形状和/或位置的电活性材料；
电网络，被连接到所述多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元并且能够向所述多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元递送所述电流；
薄膜，在所述多个可单独寻址的单元的顶上，每个单元中的所述电活性材料的形状和/或位置的所述改变可以被转移到所述薄膜上；以及
接收器，用于接收能够使用所述多个可单独寻址的单元来向用户触觉呈现的信息。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个可单独寻址的单元被布置在阵列中。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述多个可单独寻址的单元能够在盲文***中呈现所述信息。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个可单独寻址的单元能够将所述信息呈现为导航符号。
5.根据权利要求1所述的设备，其中每个单元还包括油。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述电活性材料包括钐和钴的合金。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述薄膜包括硅树脂材料。
8.根据权利要求1所述的设备，还包括：
全球定位***（GPS）部件，用于确定所述设备的位置。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述接收器能够接收选自由以下项组成的组的至少一种格式的信息：文本消息、电子邮件消息、语音邮件消息和导航指令。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元独立地能够具有形状和/或位置的一系列改变，从而使得所述薄膜可以采取具有多个高度的截面形状。
11.一种用于向用户提供信息的***，所述***包括：
设备，包括：
多个可单独寻址的单元，每个单元包括能够响应于电流而改变形状和/或位置的电活性材料；
电网络，被连接到所述多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元并且能够向所述多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元递送所述电流；
薄膜，在所述多个可单独寻址的单元的顶上，每个单元中的所述电活性材料的形状和/或位置的所述改变可以被转移到所述薄膜上；以及
接收器，用于接收能够使用所述多个可单独寻址的单元来向
用户触觉呈现的信息；以及发射器，用于向所述设备发射能够触觉呈现的所述信息。
12.根据权利要求11所述的***，其中所述发射器选自由以下项组成的组：蜂窝电话***发射器、电子邮件递送***、无线电发射器和互联网服务提供商（ISP）发射器。
13.根据权利要求11所述的***，其中所述设备还包括全球定位***（GPS）部件。
14.根据权利要求13所述的***，其中所述发射器包括GPS发射器。
15.根据权利要求11所述的***，其中所述多个可单独寻址的单元能够在盲文***中呈现所述信息。
16.根据权利要求11所述的***，其中所述多个可单独寻址的单元能够将所述信息呈现为导航符号。
17.根据权利要求11所述的***，其中所述电活性材料包括钐和钴的合金。
18.根据权利要求11所述的***，其中所述薄膜包括硅树脂材料。
19.根据权利要求11所述的***，其中所述接收器能够接收选自由以下项组成的组的至少一种格式的信息：文本消息、电子邮件消息、语音邮件消息和导航指令。
20.根据权利要求11所述的***，其中所述多个可单独寻址的单元中的每个可单独寻址的单元独立地能够具有形状和/或位置的一系列改变，从而使得所述薄膜可以采取具有多个高度的截面形状。
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