双稳态触觉反馈发生器制造技术

本公开涉及触觉反馈发生器，其包括双稳态材料，用于向用户提供触觉反馈。这种触觉反馈发生器可用于结构材料中，诸如衣物或配件的元件。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2015年8月25日提交的名为“BistableCompositeTextileHapticSignalActuator(双稳态复合纺织品触觉信号致动器)”的美国临时专利申请第62/209,792的权益，其公开内容通过全文引用引入本申请。
本公开涉及触觉致动器，其包括双稳态材料，用于向用户提供触觉反馈。这种触觉致动器可用于结构材料中，诸如衣物或配件的元件。
技术介绍
电子装置制造商们致力于为用户生产丰富的界面。常规装置利用视觉和听觉提示为用户提供反馈。在一些界面装置中，动觉反馈(诸如主动力反馈和阻力反馈)和/或触觉反馈(诸如振动、质地和热量)也被提供给用户。触觉反馈可以提供增强并简化用户界面的提示。当针对功耗规格进行评估时，现有触觉装置可能无法为用户提供可接受类型及水平的触觉效果，且可能成本过高，生产复杂。因此，需要开发新材料用于触觉技术中，以提供各种提供触觉反馈的方法。过去，主要是电磁电机ERM(偏心转动质量)、LRA(线性谐振致动器)或SMA(形状记忆合金)已被用于提供触觉反馈。由于个人数据装置演进成更小的形状系数，当存在预定义条件或阈值时，需要实现这种触觉效果的功耗以及向用户信号通知的创新方法。
技术实现思路
本文提供了触觉反馈发生器，其包括双稳态材料，用于向用户提供触觉反馈，包括作为衣物或配件商品的元件。本文提供的实施例中为触觉反馈发生器，其可包括结构材料、配置成处于第一双稳态配置中且与结构材料相关联的双稳态材料、耦合至双稳态材料且当激活时使得双稳态材料从第一双稳态配置移动至第二双稳态配置从而产生触觉反馈的第一致动器，以及一旦接收到第一致动器激活信号就开始激活第一致动器的第一致动器激活信号接收器。还提供了向用户提供触觉反馈的方法。在实施例中，这种方法包括：接收来自源的触觉启动信号、当从源接收到触觉启动信号时激活耦合至双稳态材料(包括与结构材料相关联的双稳态材料)的第一致动器，以及一旦激活第一致动器就将双稳态材料从第一双稳态配置移动至第二双稳态配置从而向用户提供触觉反馈。附图说明通过以下实施例描述以及附图中所示，能够更好地理解本技术的前述以及其它特征和方面。附图并入本文并作为说明书的一部分，进一步用于说明本技术的原理。附图中的各部件不必按照比例绘制。图1A至图1B示出了根据本文实施例的触觉反馈发生器。图1C示出了沿C-C截取的图1A的剖面图。图2A至图2C示出了根据本文实施例的双稳态材料。图3A至图3C示出了根据本文实施例的双稳态材料。图4A至图4B示出了根据本文实施例的双稳态材料。图5A至图5B示出了根据本文实施例的双稳态材料的变形状态。图6示出了根据本文实施例的双稳态材料的变形状态。图7示出了根据本文实施例的触觉反馈发生器，具体实施为衣物。图8示出了根据本文实施例的触觉反馈发生器，具体实施为衣物。图9A至图9C示出了根据本文实施例的双稳态材料的变形状态。图10A至图10D示出了根据本文实施例的双稳态材料的变形状态。图11A至图11D示出了根据本文实施例的双稳态材料的变形状态。图12A至图12C示出了根据本文实施例的作为触摸板的元件的双稳态材料。图13示出了根据本文实施例的触摸板。图14示出了根据本文实施例的进一步的双稳态材料。图15A至图15B示出了根据本文实施例的触摸板。图16A至图16D示出了根据本文实施例的作为铰链的双稳态材料。图17示出了根据本文实施例的三稳态材料的能量曲线图。图18示出了根据本文实施例的双稳态材料铰链。图19A至图19C示出了根据本文实施例的双稳态材料铰链。图20A至图20B示出了根据本文实施例的双稳态材料铰链。具体实施方式通过以下实施例描述以及附图中所示，能够更好地理解本技术的前述以及其它特征和方面。附图并入本文并作为说明书的一部分，进一步用于说明本技术的原理。附图中的各部件不必按照比例绘制。在实施例中，例如图1A至图1B中所示，本文提供了触觉反馈发生器100，其能够向用户提供触觉反馈。在示例性实施例中，触觉反馈发生器100包括结构材料102、配置成处于第一双稳态配置且可与结构材料相关联的双稳态材料104(参见图1A)、耦合至双稳态材料104且当激活时使得双稳态材料从第一双稳态配置(图1A)移动至第二双稳态配置(图1B)从而产生触觉反馈的致动器106(本文也称为多个致动器)。在实施例中，触觉反馈发生器100还包括致动器激活信号接收器110，其一旦接收到第一致动器激活信号就开始激活致动器106。如本文所使用的，“触觉反馈”是指诸如振动、质地和/或热量等信息，其经由触感从如本文所述的结构材料传递至用户。触觉反馈在本文中也可称为“触觉反馈信号”或“触觉信号”。如本文所使用的，“结构材料”意思是用于构造衣物、个人配件、行李箱等的材料。结构材料的示例包括织物和纺织品，诸如棉、丝、羊毛、尼龙、人造纤维、合成织物、法兰绒、亚麻布、聚酯、纺织物或这些织物的混合等；皮革；绒面革；诸如箔的柔软金属；凯夫拉(Kevlar)等。衣物的示例包括：衣服；鞋类；诸如假肢的假体；诸如帽子和头盔的帽类；穿在身上的运动装备；以及诸如护甲、头盔和其它身体盔甲的保护设备。个人配件包括：眼镜；领带和围巾；皮带和吊袜带；诸如手镯、项链和手表(包括表带和条带)的珠宝；以及钱包、皮夹、行李标签等。行李箱包括：手提包、钱包、旅行包、手提箱、背包，包括这些物品的提手等。图1A和图1B所示的结构材料102简化示为仅矩形材料的一部分，双稳态材料104与其相关联。结构材料102根据需要可为任何形状、尺寸、配置和柔性，且在图1A和图1B中示出仅以说明双稳态材料104与结构元件相关联。可使用各种机构用于将双稳态材料104关联至结构材料102。例如，双稳态材料104可集成到结构材料102中。在结构材料102的形成期间，诸如在纺织品的编织或缝纫期间等，双稳态材料104还可部分由结构材料102制成。在另外的实施例中，双稳态材料104可固定地附接至结构材料102。在这些实施例中，双稳态材料104可胶合、胶带粘合、缝合、粘附、钉合、粘合或以其它方式附接至结构材料102。双稳态材料104还可集成到各种基底中或基底上，例如，诸如橡胶、硅酮、硅酮弹性体、特氟纶、塑料聚(对苯二甲酸乙二醇酯)等聚合物，其以补片、条带或带的形式然后可附接至(例如，粘附或缝合至)结构材料102。这些实施例允许双稳态材料104轻易地在不止一种结构材料上移除和使用，例如，从一种衣物制品转移到另一种衣物制品。在另外的实施例中，双稳态材料104可包封在封装材料中，适当地为防水材料或聚合物，从而允许诸如在衣物洗涤过程中，或在有可能有水存在的衣物制品的穿着过程中双稳态材料104与水接触。用作封装材料的示例性材料包括各种聚合物，诸如橡胶、硅酮、硅酮弹性体、特氟纶、塑料聚(对苯二甲酸乙二醇酯)等。当借助于很小的力(激活力)进行激活时，双稳态材料104可被制造成发生快速变形(突变屈曲)。在实施例中，碳纤维在层中定向(适当地为碳纤维嵌入在聚合物基体中)，使得第一层具有处于第一定向的碳纤维，而碳纤维或层以第二定向嵌入在第二层中(适当地为在第二聚合物基体中)，第二定向与第一层中的碳纤维的方向约成90°(例如，交叉定向)，以实现各向异性结构。各向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触觉反馈发生器，其包括：a.结构材料；b.配置成处于第一双稳态配置且与所述结构材料相关联的双稳态材料；c.耦合至所述双稳态材料且当激活时使所述双稳态材料从所述第一双稳态配置移动至第二双稳态配置从而产生触觉反馈的第一致动器；及d.一旦接收到致动器激活信号就开始激活所述第一致动器的第一致动器激活信号接收器。

【技术特征摘要】
2015.08.25 US 62/209,7921.一种触觉反馈发生器，其包括：a.结构材料；b.配置成处于第一双稳态配置且与所述结构材料相关联的双稳态材料；c.耦合至所述双稳态材料且当激活时使所述双稳态材料从所述第一双稳态配置移动至第二双稳态配置从而产生触觉反馈的第一致动器；及d.一旦接收到致动器激活信号就开始激活所述第一致动器的第一致动器激活信号接收器。2.根据权利要求1所述的触觉反馈发生器，其中，所述双稳态材料包括嵌入在聚合物基体中的碳纤维。3.根据权利要求2所述的触觉反馈发生器，其中，所述碳纤维包含在至少第一层和第二层中，且其中，所述第一层和第二层中的所述碳纤维彼此成约90°定向。4.根据权利要求1所述的触觉反馈发生器，其中，所述双稳态材料最初模制成绕或围绕所述双稳态材料的第一轴的弯曲配置。5.根据权利要求4所述的触觉反馈发生器，其中，在由所述第一致动器激活之后，所述双稳态材料移动至绕或围绕所述双稳态材料的第二轴的第二弯曲配置。6.根据权利要求1所述的触觉反馈发生器，其中，所述双稳态材料包括两个聚合物层，每个层均已单轴定向且粘合至另一个层，其中所述两个聚合物层中之一的所述单轴定向与所述两个聚合物层中另一个的所述单轴定向成90°。7.根据权利要求1所述的触觉反馈发生器，其中，所述致动器为耦合至所述双稳态材料的形状记忆材料合金(SMA)或宏观纤维复合材料(MFC)。8.根据权利要求1所述的触觉反馈发生器，其中，所述致动器为热源。9.根据权利要求1所述的触觉反馈发生器，其中，所述致动器配置成使得所述双稳态材料的移动是可逆的。10.根据权利要求1所述的触觉反馈发生器，其中，所述双稳态材料为液晶聚合物(LCP)。11.根据权利要求1所述的触觉反馈发生器，其中，所述结构材料为衣物的一部分。12.根据权利要求1所述的触觉反馈发生器，其中，所述结构材料为纺织品。13.根据权利要求1所述的触...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·科什卡瓦，J·M·克鲁兹赫南德兹，
申请(专利权)人：意美森公司，
类型：发明
国别省市：美国;US