CN107526463A - 用于低外形轮廓触觉致动器的***和方法 - Google Patents

用于低外形轮廓触觉致动器的***和方法 Download PDF

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CN107526463A CN201710451470.3A CN201710451470A CN107526463A CN 107526463 A CN107526463 A CN 107526463A CN 201710451470 A CN201710451470 A CN 201710451470A CN 107526463 A CN107526463 A CN 107526463A
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D·帕克
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V·科什卡瓦
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Abstract

公开了用于低外形轮廓触觉致动器的***和方法。在一个实施例中，一种用于低外形轮廓触觉致动器的***包括：可移动表面，所述可移动表面包括第一线圈，所述可移动表面被配置成用于以一定自由度移动；固定表面，所述固定表面在所述可移动表面下方，所述固定表面包括在所述第一线圈下面耦合的第二线圈；悬挂件，所述悬挂件耦合至所述固定表面和所述可移动表面并且被配置成用于悬挂所述可移动表面；以及控制器，所述控制器耦合至所述第一线圈和所述第二线圈。

Description

用于低外形轮廓触觉致动器的***和方法
技术领域
本发明总体上涉及触觉反馈，并且更具体地涉及用于低外形轮廓(low profile)触觉致动器的***和方法。
背景技术
移动设备已经变得越来越流行。特别是特征在于支持触摸的界面和触觉效果的移动设备。例如，移动设备和其他设备可以配置有触敏显示器，从而使得用户可以通过触摸触敏显示器的部分来提供输入。作为另一个示例，与显示器分离的支持触摸的表面可以用于输入，如触控板、鼠标或其他设备。此外，这些设备中的许多设备已经变得更小且更轻并且消耗更少电力。因此，存在对用于低外形轮廓触觉致动器的***和方法的需要。
发明内容
在一个实施例中，本公开的一种***可以包括：可移动表面，所述可移动表面包括第一线圈，所述可移动表面被配置成用于以一定自由度移动；固定表面，所述固定表面在所述可移动表面下方，所述固定表面包括在所述第一线圈下面耦合的第二线圈；悬挂件(suspension)，所述悬挂件耦合至所述固定表面和所述可移动表面并且被配置成用于支撑所述可移动表面；以及控制器，所述控制器耦合至所述第一线圈和所述第二线圈。
本公开的另一个实施例可以包括：可移动表面，所述可移动表面包括多个可移动线圈，所述可移动表面被配置成用于以一定自由度移动；固定表面，所述固定表面在所述可移动表面下方，所述固定表面包括在所述多个可移动线圈下面耦合的多个固定线圈；悬挂件，所述悬挂件耦合至所述固定表面和所述可移动表面并且被配置成用于支撑所述可移动表面；以及控制器，所述控制器耦合至所述多个可移动线圈和所述多个固定线圈。
附图说明
更具体地在说明书的剩余部分中陈述了完整且可实施的公开。本说明书参考以下附图。
图1A示出了用于低外形轮廓触觉致动器的说明性***；
图1B示出了图1A中所示出的***的一个实施例的外部视图；
图1C展示了图1A中所示出的***的另一个实施例的外部视图；
图2A展示了根据一个实施例的用于低外形轮廓触觉致动器的线圈的示例实施例；
图2B展示了根据一个实施例的用于低外形轮廓触觉致动器的线圈的另一示例实施例；
图3A展示了用于低外形轮廓触觉致动器的示例实施例；
图3B展示了用于低外形轮廓触觉致动器的另一示例实施例；
图4展示了用于低外形轮廓触觉致动器的另一示例实施例；
图5展示了用于低外形轮廓触觉致动器的另一示例实施例；
图6展示了用于低外形轮廓触觉致动器的另一示例实施例；
图7是根据一个实施例的低外形轮廓触觉致动器的操作的流程图；以及
图8是根据一个实施例的低外形轮廓触觉致动器的操作的另一流程图。
具体实施方式
现在将详细地参照各种说明性实施例和可替代说明性实施例以及附图。每个示例都是通过解释的方式而不是作为限制而提供的。对于本领域的技术人员将明显的是，可以做出修改和变化。例如，被展示或描述为一个实施例的一部分的特征可以在另一个实施例中用于产生仍进一步实施例。因此，本公开旨在包括如来自所附权利要求书及其等效物的范围内的修改和变化。
用于低外形轮廓触觉致动器的设备的说明性示例
本公开的一个说明性示例包括计算***，如移动计算设备(例如，智能电话、平板计算机、便携式音乐设备或膝上型计算机)或者另一种类型的计算设备(例如，台式计算机、自助服务终端、ATM或其他计算设备)。计算***可包括一个或多个传感器和/或可以与一个或多个传感器通信，如加速度计、以及用于确定相对于在此示例中与设备的屏幕相对应的显示区域的触摸位置的传感器(例如，光学传感器、电阻性传感器、或电容性传感器)。
说明性设备包括被配置成用于确定触觉效果(例如，用户经由触摸可检测的振动或表面移动)的处理器。处理器将与这些触觉效果相关联的信号传输至触觉输出设备，所述触觉输出设备被配置成用于输出触觉效果。在说明性实施例中，此触觉输出设备包括低外形轮廓触觉致动器。
在一个实施例中，低外形轮廓触觉致动器可以包括耦合至固定表面的线圈以及耦合至移动表面的线圈，其中，所述移动表面被定位在固定表面之上。可移动表面和固定表面可以通过悬挂件(例如，柔性或弹性材料、弹簧、减震器或某种其他类型的悬挂***)相对地紧密地保持在一起。控制器可以向两个线圈提供电流(例如，AC电流或DC电流)，并且取决于施加到每个线圈的电流的极性，线圈将彼此吸引或排斥。排斥或吸引的动作使可移动表面以一定自由度移动，例如，垂直地或水平地中的一种或多种。进一步地，在一些实施例中，控制器可以快速改变电流的极性，从而使得移动表面快速移动。当与说明性计算设备交互时，用户可以将这种移动体验为触觉效果。
在一些实施例中，触摸板或触摸屏可以被定位在可移动表面顶上。因此，当与设备交互时，计算设备的用户可以感受到触觉效果，如振动或位移。这些触觉效果可以模拟与显示在与设备相关联的用户界面上的物体相关联的特征。例如，触觉效果可以与以下各项中的一项或多项相关联：***状态、程序状态、发生在程序中的动作(例如，游戏中人物的移动、在生产力应用中数据的输入、或在消息传送应用中消息的接收)、表明已经接收到消息的警告、或与计算设备相关联的任何其他操作。
在一些实施例中，固定表面和可移动表面中的每一项可以包括多个线圈而不是单个线圈。此多个线圈可以支持更复杂的触觉效果，例如，遍及触摸表面的不同位置处的不同触觉效果。在又其他实施例中，一个或多个永磁体可以用于代替线圈中的一个或多个线圈。进一步地，在一些实施例中，可移动表面以及位于其上的任何部件都可以包括柔性材料。因此，在一些实施例中，触觉效果可以使此柔性表面在一个或多个位置中弯曲或振动，以便输出更复杂的触觉效果。
进一步地，触觉效果可以响应于手势而被输出。手势是身体和/或传达含义或用户意图的物理对象的任何移动和/或定位。将认识到的是，可以组合简单手势来形成更复杂的手势。例如，使手指与表面接触可以被称为“手指放上(finger on)”手势，而从表面移除手指可以被称为单独的“手指移开(finger off)”手势。如果“手指放上”手势与“手指移开”手势之间的时间相对较短，则组合的手势可以被称为“轻敲(tapping)”；如果“手指放上”手势与“手指移开”手势之间的时间相对较长，则组合的手势可以被称为“长敲(longtapping)”；如果“手指放上”手势与“手指移开”手势的二维(x，y)位置之间的距离相对较大，则组合的手势可以被称为“猛击(swiping)”；如果“手指放上”手势与“手指移开”手势的二维(x，y)位置之间的距离相对较小，则组合的手势可以被称为“抹(smearing)”、“擦(smudging)”或“弹(flicking)”。手势可以另外地或替代性地是三维的。例如，手势可以包括将身体部位和/或物理对象定位到真实空间中的特定位置中。在一些实施例中，如果在手指移动(例如，在真实空间中)期间三维(x，y，z)位置之间的距离相对较大，则组合的手势可以被称为“猛击”。如果在手指移动期间三维(x，y，z)位置之间的距离相对较小，则组合的手势可以被称为“抹”、“擦”或“弹”。可以以任何方式组合任何数量的二维或三维简单或复杂手势，以便形成任何数量的其他手势。手势还可以是由计算设备100识别的并且被转换成电子信号的任何形式的(例如，身体部位或物理对象的)移动或定位。当位置传感器104捕获生成触觉效果的用户意图时，这种电子信号可激活触觉效果，如基本上连续的触觉反馈。
在一些实施例中，一个或两个线圈可以进一步包括铁氧体材料(例如，可移动表面上的线圈可以包括铁氧体)。因此，此线圈中的移动(例如，当用户按压可移动表面时)将使电感在其他线圈(例如，固定表面上的线圈)中发生变化。控制器可以使用这种电感变化以便检测可移动表面的移动或者施加到可移动服务的压力量。
在一些实施例中，计算设备可以被配置成用于对移动设备(如以下各项中的一项或多项：操纵杆、无线鼠标、平板计算机、移动设备、媒体播放器或扬声器)进行充电。在这种实施例中，计算设备可以包括传感器，所述传感器被配置成用于检测可移动表面上或附近的移动设备的存在。当检测到移动设备时，控制器向线圈中的一个或多个线圈施加交流电(AC电流)。此交流电通过变压器效应来感生与移动设备相关联的相应线圈上的电流，并且对与移动设备相关联的电池进行充电。
在一些实施例中，低外形轮廓触觉致动器可以包括触觉带。触觉带可以包括柔性材料，所述柔性材料包括一个或多个反作用线圈。当与胶带相关联的控制器向反作用线圈施加电流时，这些反作用线圈可以相互吸引或排斥，从而扭曲触觉带的多个部分。这些扭曲可以被用户感知为触觉反馈。这种触觉带可以用于在通常不与触觉反馈相关联的许多表面上输出触觉反馈，例如扶手、座位表面、桌面、界面(如方向盘、刹车或变速杆)、或者触觉带可以被放置在其上的任何其他表面。
用于低外形轮廓触觉致动器的说明性***
图1A示出了用于低外形轮廓触觉致动器的说明性***100。具体地，在此示例中，***100包括计算设备101，所述计算设备具有经由总线106与其他硬件接口连接的处理器102。可包括任何合适的有形(以及非瞬态)计算机可读介质(如RAM、ROM、EEPROM等)的存储器104对配置计算设备的操作的程序部件进行实施。在此示例中，计算设备101进一步包括一个或多个网络接口设备110、输入/输出(I/O)接口部件112、以及附加存储设备114。
网络设备110可表示促进网络连接的任何部件的中的一个或多个部件。示例包括但不限于：有线接口(如以太网、USB、IEEE 1394)和/或无线接口(如IEEE 802.11、蓝牙或用于访问蜂窝电话网络的无线电接口(例如，用于访问CDMA、GSM、UMTS或其他(多个)移动通信网络的收发器/天线))。
I/O部件112可以用于促进连接到设备，如一个或多个显示器、触摸屏显示器、键盘、鼠标、扬声器、麦克风、相机和/或用于输入数据或输出数据的其他硬件。存储设备114表示非易失性存储设备，如包括在设备101中的磁性存储介质、光学存储介质或其他存储介质。
***100进一步包括在此示例中被集成到设备101中的触摸表面116。触摸表面116表示被配置成用于感测用户的触摸输入的任何表面。一个或多个传感器108被配置成用于当物体接触触摸表面时在触摸区域中检测触摸并且提供适当的数据以供处理器102使用。可使用任何合适数量、类型或安排的传感器。例如，电阻性和/或电容性传感器可以嵌入在触摸表面116中并且用于确定触摸的位置和其他信息(如压力)。作为另一个示例，具有触摸表面视角的光学传感器可以用于确定触摸位置。
在一些实施例中，传感器108、触摸表面116和I/O部件112可以集成到单个部件(如触摸屏显示器)中。例如，在一些实施例中，触摸表面116和传感器108可以包括安装在显示器顶上的触摸屏，所述显示器被配置成用于接收显示信号并向用户输出图像。在其它实施例中，传感器108可以包括LED检测器。例如，在一个实施例中，触摸表面116可以包括安装在显示器侧上的LED手指检测器。在一些实施例中，处理器102与单个传感器108进行通信，在其他实施例中，处理器102与多个传感器108(例如，第一触摸屏和第二触摸屏)进行通信。传感器108被配置成用于检测用户交互，并且基于所述用户交互向处理器102传输信号。在一些实施例中，传感器108可以被配置成用于检测用户交互的多个方面。例如，传感器108可以检测用户交互的速度和压力，并且将此信息结合到界面信号中。
设备101进一步包括触觉输出设备118。在图1A中所示出的示例中，触觉输出设备118与处理器102进行通信并且耦合至触摸表面116。图1A中所示出的实施例包括单个触觉输出设备118。在其他实施例中，计算设备101可以包括多个触觉输出设备。
在一个实施例中，触觉输出设备118可以包括低外形轮廓触觉致动器。这种致动器可以包括耦合至固定表面的线圈以及耦合至移动表面的线圈，其中，所述移动表面被定位在所述固定表面之上。可移动表面和固定表面可以通过悬挂件(例如，柔性或弹性材料、弹簧、减震器或某种其他类型的悬挂***)相对地紧密地保持在一起。控制器可以向两个线圈提供AC电流或DC电流，并且取决于施加到每个线圈的电流的极性，线圈将彼此吸引或排斥。排斥或吸引的动作使可移动表面移动(例如，垂直地移动)。进一步地，在一些实施例中，控制器可以快速改变电流的极性，从而使得移动表面快速移动。当与说明性计算设备交互时，用户可以将这种移动体验为触觉效果。
在一些实施例中，低外形轮廓触觉致动器的固定表面和可移动表面中的每一个可以包括多个线圈而不是单个线圈。此多个线圈可以支持更复杂的触觉效果，例如，遍及触摸表面的不同位置处的不同触觉效果。进一步地，在一些实施例中，可移动表面以及位于其上的任何部件都可以包括柔性材料。因此，在一些实施例中，触觉效果可以使此柔性表面在一个或多个位置中弯曲或振动，以便输出更复杂的触觉效果(如局部触觉效果)。在一些实施例中，一个或多个线圈可以进一步包括铁氧体材料。因此，改变线圈之间的距离(例如，当用户按压可移动表面时)将使电感在反作用线圈中发生变化。控制器可以使用这种电感变化以便检测可移动表面的移动或者施加到可移动表面的压力。
在一些实施例中，触觉输出设备118可以包括触觉带。触觉带可以包括包括一个或多个反作用线圈的材料。当与触觉带相关联的控制器向反作用线圈中的一个或多个反作用线圈施加电流时，线圈可以吸引或排斥其反作用线圈。此吸引或排斥将扭曲触觉带的部分。这些扭曲可以被用户感知为触觉反馈。在一些实施例中，触觉带可以在一侧上包括粘合材料，使其能够易于被放置在位置。触觉带可以用于将触觉反馈输出到通常不与触觉反馈相关联的许多表面，例如，线型表面(如扶手)或其他类型的表面(如座位表面、桌面、界面(如方向盘、刹车或变速杆)、或者任何其他类型的表面)。
在一些实施例中，触觉输出设备118可以例如通过使用静电表面致动器来施加静电摩擦或吸引，以便模拟触摸表面116的表面上的纹理。类似地，在一些实施例中，触觉输出设备118可以使用静电吸引来改变用户在触摸表面116的表面上所感受到的摩擦。例如，在一些实施例中，触觉输出设备118可以包括静电显示器或施加电压和电流而不是机械运动来生成触觉效果的任何其他设备。在这种实施例中，静电致动器可以包括导电层和绝缘层。在这种实施例中，导电层可以是任何半导体或其他导电材料(如铜、铝、金或银)。并且，绝缘层可以是玻璃、塑料、聚合物或任何其他绝缘材料。此外，处理器102可以通过向导电层施加电信号来操作静电致动器。在一些实施例中，电信号可以是将导电层与触摸表面116附近或触摸触摸表面的物体电容性耦合的AC信号。在一些实施例中，可以通过高压放大器来生成AC信号。在其他实施例中，电容性耦合可以模拟触摸表面116的表面上的摩擦系数或纹理。例如，在一个实施例中，触摸表面116的表面可以是光滑的，但是电容性耦合可以在触摸表面116的表面附近的物体之间产生吸引力。在一些实施例中，改变物体与导电层之间的吸引水平可以改变跨触摸表面116的表面而移动的物体上的模拟纹理或者改变当物体跨触摸表面116的表面而移动时所感受到的摩擦的系数。此外，在一些实施例中，静电致动器可以用于结合传统致动器以便输出触觉效果。在这种实施例中，致动器可以振动，而同时静电致动器可以模拟触摸表面116的表面上的不同纹理或其他效果。
尽管在此示出了单个触觉输出设备118，但是实施例可以使用相同或不同类型的多个触觉输出设备以便输出触觉效果。例如，触觉输出设备118可以包括以下各项中的一项或多项：例如，压电致动器、电动机、电磁致动器、音圈、形状记忆合金、电活性聚合物、螺线管、偏心旋转质量电机(ERM)、或线性谐振致动器(LRA)、低外形轮廓触觉致动器、触觉带、或被配置成用于输出静电效果的触觉输出设备(如静电摩擦(ESF)致动器)。在一些实施例中，触觉输出设备118可以包括多个致动器，例如，低外形轮廓触觉致动器、压电致动器以及LRA。
转到存储器104，示例性程序部件124、126和128被描绘以便展示设备可以如何被配置成用于确定并输出触觉效果。在此示例中，检测模块124配置处理器102以便经由传感器108监测触摸表面116从而确定触摸位置。例如，模块124可以对传感器108进行采样以便跟踪触摸的存在或不存在，并且(如果存在触摸的话)跟踪位置、路径、速度、加速度、压力和/或触摸随时间推移的其他特性中的一项或多项。
触觉效果确定模块126表示分析关于触摸特性的数据以便选择要生成的触觉效果的程序部件。具体地，模块126包括基于触摸位置确定要在触摸表面上生成的模拟特征的代码。模块126可以进一步包括选择为对所述特征进行模拟而要提供的一个或多个触觉效果的代码。例如，触摸表面116的区域中的一些或全部区域可以映射到图形用户界面。可以基于触摸位置来选择不同的触觉效果以便通过对触摸表面116的表面上的纹理进行模拟来模拟所述特征的存在，从而使得当在界面中看到特征的相应表示时感受到所述特征。然而，可以经由触摸表面116来提供触觉效果，即使未在界面中显示相应的元素(例如，如果界面中的边界相交，则可以提供触觉效果，即使未显示边界)。
触觉效果生成模块128表示使处理器102生成触觉信号并将触觉信号传输至触觉输出设备118的编程，所述触觉信号使触觉输出设备118生成所选择的触觉效果。例如，生成模块128可以访问所存储的要发送至触觉输出设备118的波形或命令。作为另一个示例，触觉效果生成模块128可以接收期望类型的触觉效果，并且利用信号处理算法生成要发送至触觉输出设备118的适当信号。作为进一步示例，可以利用纹理的目标坐标以及发送至一个或多个致动器以生成表面(和/或其他设备部件)的适当位移的适当波形来指示期望的触觉效果，以便提供触觉效果。一些实施例可以协同利用多个触觉输出设备以便模拟特征。例如，纹理的变化可以用于模拟跨表面上的按钮之间的边界，同时震动触觉效果模拟当按压按钮时的响应。
取决于计算***的具体配置，触摸表面可以或可以不覆盖(或以其他方式对应于)显示器。在图1B中，示出了计算***100B的外部视图。计算设备101包括支持触摸的显示器116，所述支持触摸的显示器组合了触摸表面与设备的显示器。触摸表面可以与显示器外部或实际显示部件之上的一层或多层材料相对应。
图1C展示了支持触摸的计算***100C的另一个示例，其中，触摸表面不覆盖显示器。在此示例中，计算设备101的特征在于可以映射到设置在显示器122中的图形用户界面的触摸表面116，所述显示器包括在接口连接至设备101的计算***120中。例如，计算设备101可以包括鼠标、触控板或其他设备，而计算***120可以包括台式机或膝上型计算机、机顶盒(例如，DVD播放器，DVR，有线电视盒)或另一个计算***。作为另一个示例，触摸表面116和显示器122可以布置在同一设备中，如包括显示器122的膝上型计算机中的支持触摸的触控板。无论与显示器集成还是与其他设备结合，对本文中的示例中的平面触摸表面的描绘不旨在是限制性的。其他实施例包括弯曲或不规则的支持触摸的表面，所述支持触摸的表面进一步被配置成用于提供基于表面的触觉效果。
图2A至图2B展示了根据一个实施例的包括用于低外形轮廓触觉致动器的线圈的***200的示例。如图2A中所示出的，***200包括线圈202和控制器204。线圈202可以包括任何导电材料。在一些实施例中，线圈202可以包括柔性电路技术，从而使得线圈能够灵活。在一些实施例中，多个线圈202可以堆叠在彼此的顶部上以便增加与线圈相关联的磁场的强度。
***200进一步包括控制器204。控制器204可以包括处理器，如以上所描述的处理器102。替代性地，控制器204可以包括与处理器102通信的或者由处理器控制的部件。控制器被配置成用于向线圈202提供驱动信号(例如，AC信号或DC信号)以便输出磁场，所述驱动信号可以用于例如通过输出吸引或排斥另一个线圈的磁力来输出触觉效果。进一步地，在一些实施例中，控制器204可以被配置成用于向线圈202施加电流，所述电流用于使用“变压器效应”来对移动设备进行无线充电，其中，当那个移动设备接近线圈202时，在移动设备中的相应线圈中感生电流。这种感生电流可以用于对移动设备的电池进行充电。
控制器204可以包括以下各项中的一项或多项：继电器、晶体管电路、运算放大器电路、电源电路、H桥驱动器放大器、电池、电容器、振荡电路(如L/C振荡器或R/C振荡器)。在一些实施例中，可以使用多于一个的控制器204，例如，每个线圈一个。在一些实施例中，控制器耦合至处理器(例如，以上所描述的处理器102)，并且基于从处理器处接收的信号向线圈中的一个或多个线圈输出电流。替代性地，在一些实施例中，控制器包括处理器、存储器以及用于其操作的编程指令。
在一些实施例中，可以使用薄膜技术来将线圈202嵌入在表面中。例如，在一些实施例中，线圈202可以嵌入在触摸表面、支撑表面或与触觉带相关联的表面中。在一些实施例中，薄膜技术可以用于将具有微米范围内的厚度的线圈嵌入到表面中。
图2B展示了根据一个实施例的包括用于低外形轮廓触觉致动器的线圈的***250的另一个示例。如图2A中所示出的，***200包括线圈252和控制器254。***250类似于以上关于图2A所描述的***200，然而，如图2B中所示出的，***250进一步包括与线圈252相关联的铁氧体256。铁氧体256可以包括任何形式的铁质材料，例如，硬铁氧体或软铁氧体。
当线圈252移动靠近另一个线圈时，那个线圈的电感将发生变化。控制器可以测量此电感变化，以便确定线圈252及其铁氧体256已经移动。因此，在一些实施例中，低外形轮廓触觉致动器可以用于输出触觉效果并且还用于检测用户交互(例如，用于检测用户已经按压与线圈252相关联的表面，如触摸表面)。此交互可以包括线圈252和铁氧体256的移动或施加到与线圈252和铁氧体256相关联的表面的压力中的一项或多项。
现在转到图3A，图3A包括根据本公开的用于低外形轮廓触觉致动器300的示例实施例。如图3A中所示出的，低外形轮廓触觉致动器300包括移动表面302和固定表面304。表面306和308中的每一个表面包括线圈，移动表面302包括线圈306，并且固定表面304包括线圈308。线圈306和308中的每一个表面都可以包括与以上关于图2A和图2B所描述的线圈200和250类似的结构。进一步地，如图3A中所示出的，两个悬挂件310将移动表面302支撑在固定表面304之上。悬挂件310可以包括以下各项中的一项或多项：柔性或弹性材料、弹簧、减震器或某种其他类型的悬挂***。
在图3A中所示出的实施例中，当一个或多个控制器向线圈306和308之一或两者提供电流时，线圈将被吸引或排斥。这使得移动表面302移动。与移动表面302交互的用户将此移动解释为触觉效果。进一步地，在一些实施例中，触敏界面(如触摸板或触摸屏显示器)可以被安装在移动表面302顶上。因此，当用户与在与触敏界面相关联的显示器上示出的图形用户界面的特征进行交互时，可以输出触觉效果。
进一步地，在一些实施例中，线圈306或308之一可以进一步包括如以上关于图2B所描述的铁氧体。在这种实施例中，控制器可以被配置成用于当线圈移动时检测线圈之一或两者中的电感变化。因此，本公开的实施例可以用于输出触觉效果并检测移动或压力，例如，被定位在移动表面302顶上的触敏界面的移动。
进一步地，在一些实施例中，线圈306或308之一可以被替换为一个或多个永磁体。永磁体可以取决于磁铁的极性以及流过反作用线圈的电流而相似地排斥或吸引反作用线圈。
现在转到图3B，图3B展示了根据本公开的低外形轮廓触觉致动器350的另一实施例。如图3B中所示出的，低外形轮廓触觉致动器350包括移动表面352和固定表面354。进一步地，如图3A中所示出的，两个悬挂件310将移动表面352支撑在固定表面354之上。悬挂件310可以包括以下各项中的一项或多项：柔性或弹性材料、弹簧、减震器或某种其他类型的悬挂***。
进一步地，如图3B中所示出的，可移动表面306和308中的每一个可移动表面包括多个线圈，移动表面302包括线圈356、360和364，并且固定表面304包括线圈358、362和366。这些线圈中的每一个线圈可以包括与以上关于图2A和图2B所描述的线圈200和250类似的结构。在其他实施例中，移动表面352和固定表面354可以包括更多或更少的线圈。
在图3B中所示出的实施例中，当一个或多个控制器向一对或多对线圈(例如，线圈356和358)提供电流时，那对线圈将被吸引或排斥。这使得移动表面352移动。与移动表面352交互的用户将此移动解释为触觉效果。进一步地，在一些实施例中，移动表面352进一步包括柔性表面。在这种实施例中，每对线圈可以在与其他线圈对相隔离的位置处输出触觉效果。这种实施例可以支持复杂的触觉效果，例如，跨触摸表面而移动的波纹或漂流物、局部触觉效果和/或表面变形。
进一步地，在一些实施例中，这些线圈中的一个或多个线圈可以进一步包括如以上关于图2B所描述的铁氧体。在这种实施例中，控制器可以被配置成用于当线圈对中的线圈移动时来检测线圈之一或两者中的电感变化。因此，本公开的实施例可以既用于输出触觉效果又检测移动或压力，例如，被定位在移动表面352顶上的触敏界面的移动、或者触敏界面上的特定位置处的压力。
进一步地，在一些实施例中，线圈356、358、360、362、364或366中的一个或多个线圈可以被替换为一个或多个永磁体。永磁体可以取决于磁铁的极性以及流过反作用线圈的电流而相似地排斥或吸引反作用线圈。
现在转到图4，图4包括根据本公开的一个实施例的***400。***400包括低外形轮廓触觉致动器402。低外形轮廓触觉致动器402可以包括与以上关于图3A和图3B所描述的***300和350类似的***。进一步地，如图3中所示出的，触敏界面404可以耦合在低外形轮廓触觉致动器402顶上。触敏界面404可以包括用于与计算机交互的***设备，例如，触摸板或触摸屏。
如图4中所示出的，***400进一步包括移动设备406。移动设备406可以包括以下各项中的一项或多项：例如，操纵杆、无线鼠标、平板计算机、移动设备、媒体播放器或扬声器。移动设备406进一步包括线圈。当移动设备被置于靠近低外形轮廓触觉致动器402时，低外形轮廓触觉致动器402中的线圈中的一个或多个线圈可以经由变压器效应将电流感生到此线圈上。此电流可以用于向移动设备施加电力以便例如对其电池进行无线充电。因此，根据本公开的一些实施例，低外形轮廓触觉致动器可以既用于输出触觉效果而且还用于对移动设备进行无线充电。
现在转到图5，图5包括低外形轮廓触觉致动器500的另一个示例实施例。如图5中所示出的，***500包括触觉带。触觉带包括多个线圈对。当电流被施加到这些线圈对之一时，所述对将如以上所描述的排斥或者吸引。因此，与触觉带相关联的控制器可以在触觉带上的隔离点处或者沿着整个触觉带确定并输出触觉效果。
在一些实施例中，触觉带可以包括多个这些线圈对并且既相对薄又灵活。因此，触觉带可以被配置成用于沿着通常不与触觉效果相关联的表面(例如，扶手、座椅靠背、仪表盘、桌面、门、墙壁或一些其他表面)被放置。
现在转到图6，图6包括根据本公开的一个实施例的低外形轮廓触觉致动器的另一个实施例。图6示出了膝上型计算机600。在其他实施例中，计算机可以包括台式计算机或多功能控制器而不是膝上型计算机。例如，在自助服务终端、ATM或其他计算设备中使用的控制器。进一步地，在一些实施例中，计算设备可以包括在交通工具(如汽车、飞机、轮船、电动货车、建筑装备、或某种其他交通工具)中使用的控制器。进一步地，在一些实施例中，计算设备可以包括在电器(例如，冰箱、烤箱、洗碗机、洗衣机、或任何其他电器)中使用的控制器。
如图6中所示出的，膝上型计算机600包括显示器602、键盘604和触摸板606。在图6中所示出的实施例中，触摸表面606可以包括根据以上所描述的实施例(例如，关于图3A、图3B和/或图4所描述的实施例)的低外形轮廓触觉致动器。如以上所描述的，此低外形轮廓触觉致动器可以用于经由触摸板606向用户输出触觉效果。进一步地，低外形轮廓触觉致动器可以被配置成用于当被放置成高于触摸板606的顶部时对一个或多个移动设备进行远程充电。
在一个实施例中，低外形轮廓触觉致动器可以包括耦合至固定表面的线圈以及耦合至移动表面的线圈，其中，所述移动表面被定位在固定表面之上。可移动表面和固定表面可以通过悬挂件(例如，柔性或弹性材料、弹簧、减震器或某种其他类型的悬挂***)相对地紧密地保持在一起。控制器可以向两个线圈提供电流，并且取决于施加到每个线圈的电流的极性，线圈将彼此吸引或排斥。排斥或吸引的动作使可移动表面垂直地移动。进一步地，在一些实施例中，控制器可以快速改变电流的极性，从而使得移动表面快速移动。当与说明性计算设备交互时，用户可以将这种移动体验为触觉效果。
用于低外形轮廓触觉致动器的说明性方法
图7是根据一个实施例的用于操作低外形轮廓触觉致动器的流程图。在一些实施例中，图7中的步骤可以在由处理器(例如，通用计算机、移动设备或服务器中的处理器)执行的程序代码中实现。在一些实施例中，这些步骤可以由一组处理器实现。在一些实施例中，可以以不同顺序来执行图7中所示出的步骤。替代性地，在一些实施例中，可以跳过图7中所示出的步骤中的一个或多个步骤，或者可以执行图7中未示出的附加步骤。参照以上关于图1A中所示出的***100所描述的部件来描述以下步骤。
方法700开始于步骤702，在所述步骤处，处理器102从传感器108接收输入信号。传感器108可以包括本领域已知的多个传感器中的一个或多个传感器，例如，电阻性和/或电容性传感器可以嵌入在触摸表面116中并且用于确定触摸的位置和其他信息(如压力)。作为另一个示例，具有触摸表面视角的光学传感器可以用于确定触摸位置。在又其他实施例中，传感器108和触摸表面116可以包括触摸屏显示器。
接下来，在步骤704处，处理器102确定触觉效果。在一些实施例中，触觉效果可以包括用户经由触摸表面116所感知的振动或表面变形类型效果。在一些实施例中，处理器102可以依赖于包含在用于确定触觉效果的触觉效果确定模块126中的编程。例如，处理器102可以访问存储在存储器104中并且与特定触觉效果相关联的驱动信号。作为另一示例，可以通过访问存储的算法并且输入与效果相关联的参数来生成信号。例如，算法可以输出在基于振幅和频率参数生成驱动信号时使用的数据。作为另一个示例，触觉信号可以包括发送至致动器以便由致动器进行解码的数据。例如，致动器可以自身响应于指定如振幅和频率等参数的命令。
进一步地，在一些实施例中，用户可以能够选择触觉效果以便定制化计算设备101。例如，在一些实施例中，用户可以选择触觉效果(如特定振动或变形)以便允许对触摸界面的感受的个性化。在一些实施例中，用户可以通过修改设置或下载与特定效果相关联的软件来选择这些个性化触觉效果。在其他实施例中，用户可以通过所检测到的与设备的交互来指定效果。在一些实施例中，触觉效果的这种个性化可以增加用户的归属感以及用户与他或她的设备之间的连接性。
在又其他实施例中，设备制造商或软件开发者可以选择与众不同的触觉效果来为其设备或用户界面标志品牌。在一些实施例中，这些触觉效果对于品牌设备可以是唯一的并且类似于可以增强品牌意识的其他不同的元素。例如，许多移动设备和平板计算机可以包括定制或品牌家庭屏幕环境。例如，在一些实施例中，不同制造商生产的设备仍可以包括相同的操作***；然而，制造商可以通过修改此家庭屏幕环境来区别其设备。因此，在一些实施例中，一些设备制造商或软件开发者可以使用在家庭屏幕中或者在其他用户界面中的触觉效果(如振动或表面变形)来创建唯一且不同的用户体验。
当处理器102输出与触觉效果相关联的触觉信号时706，方法700继续。处理器102将触觉信号输出至被配置成用于输出触觉效果的触觉输出设备118。在一些实施例中，触觉输出设备118可以包括低外形轮廓触觉致动器。在一些实施例中，处理器102可以控制多个触觉输出设备模拟多个触觉效果。例如，在一个实施例中，处理器102可以控制静电致动器模拟触摸表面116的表面上的纹理，并且处理器102可以进一步控制低外形轮廓触觉致动器模拟其他特征。
图8是根据一个实施例的用于操作低外形轮廓触觉致动器的流程图。在一些实施例中，图8中的步骤可以在由处理器(例如，通用计算机、移动设备或服务器中的处理器)执行的程序代码中实现。在一些实施例中，这些步骤可以由一组处理器来实现。在一些实施例中，可以以不同顺序来执行图8中所示出的步骤。替代性地，在一些实施例中，可以跳过图8中所示出的步骤中的一个或多个步骤，或者可以执行图8中未示出的附加步骤。参照以上关于图1A中所示出的***100所描述的部件来描述以下步骤。
方法800开始于处理器102接收传感器信号802时。可以从传感器108或从输入/输出设备102接收传感器信号。传感器信号可以指示已经将包括远程充电能力的移动设备放置在低外形轮廓触觉致动器附近。例如，传感器信号可以包括***设备(如触摸板、键盘、或小键盘、或包括远程充电能力的设备在低外形轮廓触觉致动器附近的触摸屏)上的用户输入端。替代性地，在一些实施例中，传感器可以被配置成用于检测包括远程充电能力的移动设备的存在。
在步骤804处，处理器102确定存在包括远程充电能力的设备。处理器102基于在以上步骤802处接收的传感器信号做出此确定。
在步骤806处，处理器102控制控制器输出信号。信号包括输出至与低外形轮廓触觉致动器相关联的一个或多个线圈的电流。此电流被配置成用于经由变压器效应来感生与移动设备相关联的线圈上的电流。感生电流可以用于为移动设备供电，例如，对移动设备的电池进行充电或对其其他操作供电。
低外形轮廓触觉致动器的优点
低外形轮廓触觉致动器具有许多优点。一个优点是用于输出触觉效果的非常紧凑的致动器。进一步地，本文中公开的实施例可以支持比其他致动器更复杂的触觉效果，例如，波纹或漂流物效果。进一步地，本文中所公开的实施例可以使致动器能够用于多种目的，例如，输出触觉效果、检测用户交互以及对移动设备充电。进一步地，本文中所公开的实施例可以使触觉效果能够结合到位置和设备类型的更广泛范围中。这可以增加用户满意度以及对特征在于触觉效果的移动设备的进一步采用。
总则
以上讨论的方法、***和设备是示例。各种配置可视情况省略、取代或增加各种程序或部件。例如，在替代性配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序来执行所述方法，和/或可以添加、删除和/或组合各种阶段。而且，关于某些配置而描述的特征可以组合到各种其他配置中。可以按类似的方式组合配置的不同方面和要素。而且，技术逐步发展，并且因此，要素中的许多要素是示例并且并不限制本公开或权利要求书的范围。
在本说明书中给出了特定细节以便提供对示例配置(包括实施方式)的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置。例如，已经在没有不必要的细节的情况下示出了公知的电路、过程、算法、结构和技术以便避免模糊配置。本说明书仅提供示例配置，而不限制权利要求书的范围、适用性或配置。相反，对配置的前述描述将为本领域的技术人员提供用于实施所描述的技术的使能描述。可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下对要素的功能和安排进行各种改变。
而且，可以将配置描述为被描绘为流程图或框图的过程。尽管每一者都可以将操作描述为顺序过程，但是可以并行地或同时地执行操作中的许多操作。另外，可以重新安排操作的顺序。过程可以具有图中未包括的附加步骤。此外，可由硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合实施所述方法的示例。当在软件、固件、中间件或微代码中实施时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在计如存储介质等非瞬态计算机可读介质中。处理器可以进行所描述的任务。
已经描述了许多示例配置，可以在不脱离本公开的精神的情况下使用各种修改、替代性构造以及等效物。例如，以上要素可以是更大的***的部件，其中，其他规则可以优先于或者以其他方式修改本发明的应用。而且，可以在考虑以上要素之前、期间或者之后采取多个步骤。因此，以上描述并不限制权利要求书的范围。
本文中对“被适配成用于”或“被配置成用于”的使用意在作为并不排除被适配成或被配置成用于执行附加任务或步骤的设备的开放性和包括性语言。另外地，对“基于”的使用意味着是开放性且包括性的，因为“基于”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作可以在实践中基于在所述条件或值之外的附加条件或值。本文中所包括的标题、列表和编号仅为了便于解释并且不意在是限制性的。
根据本主题的方面的实施例可在数字或模拟电子电路***中、在计算机硬件、固件、软件中、或在前述组合中实现。在一个实施例中，计算机可以包括一个或多个处理器。处理器包括或者可以访问如耦合至处理器的随机存取存储器(RAM)等计算机可读介质。处理器执行存储于存储器中的计算机可执行程序指令，比如，执行一个或多个计算机程序(包括传感器采样例程、选择例程以及用于执行以上所描述的方法的其他例程)。
这种处理器可以包括微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)以及状态机。这种处理器可以进一步包括如PLC等可编程电子设备、可编程中断控制器(PIC)、可编程逻辑设备(PLD)、可编程只读存储器(PROM)、电子可编程只读存储器(EPROM或EEPROM)或其他类似设备。
这种处理器可以包括介质(例如，有形计算机可读介质)或可以与其通信，所述介质可以存储指令，所述指令当由处理器执行时可以使处理器执行在本文中被描述为由处理器执行或辅助的步骤。计算机可读介质的实施例可以包括但不限于能够为处理器(比如，web服务器中的处理器)提供计算机可读指令的电子、电气、光学、磁性或其他存储设备。介质的其他示例包括但是不限于软盘、CD-ROM、磁盘、存储器芯片、ROM、RAM、ASIC、配置好的处理器、所有光学介质、所有磁带或其他磁性介质、或计算机处理器可以读取的任何其他介质。而且，各种其他设备可以包括计算机可读介质，如路由器、私有或公共网络、或其他传输设备。所描述的处理器和处理可以处于一个或多个结构中，并且可以通过一个或多个结构来分散。处理器可以包括用于执行本文中所描述的方法(或方法的部分)中的一种或多种方法。
虽然本主题已经关于其特定实施例而详细地加以描述，但是将理解的是，本领域的技术人员在获得对前述内容的理解时可以容易地产生对这种实施例的变更、改变和等效物。因此，应当理解的是，已经为了示例而不是限制的目的而呈现了本公开，并且如对本领域的技术人员而言将明显的，本公开不排除包括对本主题的这种修改、改变和/或添加。

Claims (20)

1.一种用于低外形轮廓触觉致动器的***，所述***包括：
可移动表面，所述可移动表面包括第一线圈，所述可移动表面被配置成用于以一定自由度移动；
固定表面，所述固定表面在所述可移动表面下方，所述固定表面包括在所述第一线圈下面耦合的第二线圈；
悬挂件，所述悬挂件耦合至所述固定表面和所述可移动表面并且被配置成用于支撑所述可移动表面；以及
控制器，所述控制器耦合至所述第一线圈和所述第二线圈。
2.如权利要求1所述的***，其中，所述可移动表面包括被配置成用于检测用户交互的触敏界面。
3.如权利要求1所述的***，其中，所述可移动表面进一步包括铁氧体材料。
4.如权利要求3所述的***，其中，所述控制器被配置成用于检测所述第二线圈中的电感变化，其中，所述电感变化与所述可移动表面的移动或施加到所述可移动表面的压力中的一项或多项相关联。
5.如权利要求1所述的***，其中，所述控制器被配置成用于向所述第一线圈和所述第二线圈之一或两者施加电流。
6.如权利要求5所述的***，其中，所述控制器被配置成用于确定触觉效果，并且其中，所述电流被配置成用于使所述第一线圈移动所述可移动表面以便输出所述触觉效果。
7.如权利要求5所述的***，其中，所述电流被配置成用于对所述可移动表面附近的设备的电池进行充电。
8.如权利要求7所述的***，进一步包括被配置成用于检测所述设备的存在的传感器，并且其中，所述控制器被配置成用于当所述设备存在时输出所述电流。
9.如权利要求7所述的***，其中，所述设备包括以下各项中的一项或多项：操纵杆、无线鼠标、平板计算机、移动设备、媒体播放器或扬声器。
10.如权利要求1所述的***，其中，所述第一线圈包括多个第一线圈，并且其中，所述第二线圈包括多个第二线圈。
11.如权利要求10所述的***，其中，所述控制器被配置成用于向所述多个第一线圈和所述多个第二线圈施加电流以便移动所述多个第一线圈来输出触觉效果。
12.一种用于低外形轮廓触觉致动器的***，所述***包括：
可移动表面，所述可移动表面包括多个可移动线圈，所述可移动表面被配置成用于以一定自由度移动；
固定表面，所述固定表面在所述可移动表面下方，所述固定表面包括在所述多个可移动线圈下面耦合的多个固定线圈；
悬挂件，所述悬挂件耦合至所述固定表面和所述可移动表面并且被配置成用于支撑所述可移动表面；以及
控制器，所述控制器耦合至所述多个可移动线圈和所述多个固定线圈。
13.如权利要求12所述的***，其中，所述可移动表面包括被配置成用于检测用户交互的触敏界面。
14.如权利要求12所述的***，其中，所述可移动表面进一步包括铁氧体材料。
15.如权利要求14所述的***，其中，所述控制器被配置成用于检测所述多个固定线圈中的一个或多个固定线圈中的电感变化，其中，所述电感变化与所述可移动表面的移动或施加到所述可移动表面的压力中的一项或多项相关联。
16.如权利要求12所述的***，其中，所述控制器被配置成用于向所述可移动线圈中的一个或多个可移动线圈施加电流。
17.如权利要求16所述的***，其中，所述控制器被配置成用于确定触觉效果，并且其中，所述电流被配置成用于使所述可移动线圈中的一个或多个可移动线圈移动所述可移动表面以便输出所述触觉效果。
18.如权利要求16所述的***，其中，所述电流被配置成用于对所述可移动表面附近的设备的电池进行充电。
19.如权利要求18所述的***，进一步包括被配置成用于检测所述设备的存在的传感器，并且其中，所述控制器被配置成用于当所述设备存在时输出所述电流。
20.如权利要求18所述的***，其中，所述设备包括以下各项中的一项或多项：操纵杆、无线鼠标、平板计算机、移动设备、媒体播放器或扬声器。
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