用于人工现实系统的触觉设备技术方案

本发明专利技术公开一种用于人工现实系统的触觉设备。该触觉设备向用户提供触觉感觉。触觉设备包括触觉板和多个致动器。触觉板包括中心部分和包围该中心部分的外围部分。多个致动器耦接至触觉板的外围部分。多个致动器中的一个或多个致动器被配置为根据触觉指令生成在触觉板的中心部分的特定区域会聚成特定波形的触觉波。特定波形的形状和触觉板的中心部分上的特定区域的位置部分地基于触觉指令。

Tactile devices for artificial reality systems

The invention discloses a tactile device for an artificial reality system. The tactile device provides a sense of touch to the user. The tactile device includes a tactile plate and a plurality of actuators. The tactile plate includes the central part and the peripheral part surrounding the central part. A plurality of actuators are coupled to the peripheral part of the tactile plate. One or more actuators in a plurality of actuators are configured to generate tactile waves that converge into a specific waveform in a specific area of the central part of the tactile plate according to tactile instructions. The shape of the specific waveform and the location of the specific area on the central part of the tactile plate are partly based on tactile instructions.

【技术实现步骤摘要】
用于人工现实系统的触觉设备
本公开总体上涉及一种用于向用户提供触觉感觉的系统，并且具体涉及提供触觉感觉的触觉设备。
技术介绍
传统的虚拟现实(VR)系统包括向用户提供视觉和音频信息的头戴设备。另外，在一些情况下，VR系统还可以包括向用户提供触觉感觉的某种触觉设备。例如，VR系统可以具有致动器矩阵，这些致动器振动以向VR系统的用户提供某种定位指示。在扩展的表面上需要大量分布式的致动器来递送触觉感觉。该数量随线性大小的平方增长。已证明具有分布式地围绕薄金属表面的周边的一排或多排致动器的系统通过发送建设性地或破坏性地干涉以生成期望的触觉感觉空间分布的波，而能够在薄板或者隔膜上的期望位置中递送触觉感觉。在该布置中，需要的致动器数量仅与设备的线性大小成比例，而不与其平方成比例。例如，具有64个周边致动器的系统可能需要400个致动器来实现相同表面上的相同触觉感觉空间限定。随着考虑的设备大小越大，增益变得越高。触觉设备需要考虑振动波在穿过触觉设备板时的分散，以免向用户递送不协调的触觉体验。
技术实现思路
触觉设备增强了人工现实体验。触觉设备可以生成并且提供触觉感觉(例如，振动)。例如，触觉设备可以被配置以用作用户可站立其上的触觉垫，或者用户可将他们的手放置其上的触觉垫。触觉设备可以接口连接至头戴式显示器(HMD)系统，并且通过触觉设备，HMD系统可以生成触觉感觉并将其提供至用户。这对于模拟人工现实体验中的情形是有用的，该情形可对应于例如用户的脚下的虚拟地面的移动。触觉设备向用户提供触觉感觉。触觉设备包括触觉板和多个致动器。触觉板包括中心部分和包围该中心部分的外围部分。外围部分耦接至多个致动器。在一些实施方式中，多个致动器包括两个同心致动器环。一个或多个致动器用于生成在期望的位置进行建设性地干涉的触觉波。触觉波根据触觉指令(例如，来自HMD系统的控制台的)生成。触觉波如此使得它们在板上的期望位置的特定区域会聚成特定波形。并且特定波形的形状和触觉板的中心部分上的特定区域的位置部分地基于触觉指令。在一些实施方式中，一个或多个致动器可用于在触觉波递送完感觉之后使触觉波衰减(damping)。附图说明图1是根据实施方式的触觉设备的立体图。图2是根据实施方式的图1的触觉设备的部分的底部平面图。图3是根据实施方式的图1的触觉设备的部分的截面图。图4A是根据实施方式的图1的光学传感器的截面图，并且触觉板的该部分处于未干扰状态。图4B是根据实施方式的图4A的截面图，其中，触觉板处于平移位置并且产生了照明变化。图4C是根据实施方式的图4A的截面图，其中，触觉板处于倾斜位置并且产生了照明变化。图5是根据实施方式的光学传感器的顶部平面图。图6是HMD控制台在其中运行的HMD系统的框图。图7是根据实施方式的示出响应于虚拟空间中的虚拟触觉事件而提供触觉感觉的过程的流程图。具体实施方式本专利技术的实施方式可包括人工现实系统或者结合人工现实系统来实现。人工现实是一种在向用户呈现之前通过一些方式进行调整的现实形式，可包括例如，虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)、混合现实、或其中的某种组合和/或衍生物。人工现实内容可包括完全生成的内容或者与捕获的(例如，现实世界)内容相结合的生成内容。人工现实内容可包括视频、音频、触觉感觉、或其中的某种组合，并且其中的任一种可通过单个信道或者多信道呈现(诸如，为观看者产生三维效果的立体声视频)。另外，在一些实施方式中，人工现实还可以与例如用于在人工现实中创建内容和/或以另外方式用于人工现实(例如，在其中进行活动)的应用、产品、附件、服务、或者其中的一些组合相关联。提供人工现实内容的人工现实系统可在各种平台上实现，这些平台包括连接至主机系统的头戴式显示器(HMD)、独立HMD、移动设备或者计算系统，或者能够向一个或多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台。触觉设备增强了人工现实体验。触觉设备向用户提供触觉感觉。触觉设备包括触觉板和多个致动器。触觉板包括中心部分和包围该中心部分的外围部分。外围部分耦接至多个致动器。一个或多个致动器用于生成触觉波，并且在一些实施方式中，一些(或者所有)致动器可以用于衰减触觉波以防止波的反射。触觉波根据触觉指令(例如，来自HMD系统的控制台的)生成。因此，触觉波如此使得其在板的中心部分的特定区域会聚成特定波形。并且特定波形的形状和触觉板的中心部分上的特定区域的位置部分地基于触觉指令。光学传感器包括光源、多个光学检测器(例如，光学检测器)、以及控制器。光源被配置为照亮触觉波在其中传播的对象的表面。传播的触觉波引起表面的部分在一个或多个方向上位移。多个光学检测器被配置为检测从对象的表面反射的光。多个光学检测器中的至少两个关于光源定位使得在光学检测器的每一个处接收的光的量至少部分地基于对象的位移方向。控制器被配置为使用检测到的光监测触觉波。存在光学检测器中的每一个捕获的反射光的量。一个或多个光学检测器中的反射光的量随着对象位移变化。因此，控制器可以基于多个光学传感器中的每一个在该时间间隔捕获的反射光的量来确定特定时间间隔内的位移量。在一些实施方式中，光学传感器可以是触觉设备的部分，并且用于监测触觉设备的触觉板的偏转。如上所述，光学传感器使用入射在多个光学检测器上的反射光强度来确定表面的位移。触觉设备可将所确定的位移用于触觉波的生成和/或衰减。图1是根据实施方式的触觉设备102的立体图100。立体图100包括站立在触觉设备102上的用户105。触觉设备102包括底板110、触觉板120、多个致动器150、多个光学传感器160、以及触觉控制器190。触觉板120包括中心部分130和外围部分140。在这个实施方式中，根据实施方式，多个致动器150和多个光学传感器160耦接在底部的刚性板110和触觉板120之间。在替换实施方式中，多个致动器150中的一些或全部和/或多个光学传感器160中的一些或全部耦接至触觉板120的顶表面。根据实施方式，底板110安装有触觉设备102的多个致动器150和多个光学传感器160。根据实施方式，底板110由刚性材料组成。例如，底板110由铝、钢、不锈钢、一些其它金属、一些其它硬材料、或者其中的一些组合组成。在一些实施方式中，底板110在一些区域中涂敷有吸收性涂层(例如，黑漆)以减小光学传感器160的光学噪声。在一些情况下，底板110比触觉板120厚。根据实施方式，底板110的形状与触觉板120相同。例如，底板110和触觉板120都是圆形的。在其他实施方式中，底板110的形状和大小不同，例如，底板110的厚度是两厘米和/或底板110的直径是一米。触觉板120包括中心部分130和包围该中心部分130的外围部分140。触觉板的中心部分130和外围部分140可以具有圆形、椭圆形、或可用于传输触觉感觉的一些其它形状。根据该实施方式，中心部分130可包括耦接至触觉板120的中心部分130的一个或多个光学传感器160。在这个实施方式中，外围部分140包括多个致动器150和多个光学传感器160。在其他实施方式中，与该图示中示出的相比，触觉设备102包括额外的/更少的致动器150和/或光学传感器160。触觉板120是触觉感觉通过其提供至用户105的介质。根据实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种触觉设备，包括：触觉板，包括中心部分和包围所述中心部分的外围部分；以及多个致动器，耦接至所述触觉板的外围部分，所述多个致动器包括被配置为根据触觉指令生成在所述板的中心部分的特定区域会聚成特定波形的触觉波的一个或多个致动器，其中，所述特定波形的形状和所述触觉板的所述中心部分上的所述特定区域的位置部分地基于所述触觉指令。

【技术特征摘要】
2017.10.19 US 15/788,6071.一种触觉设备，包括：触觉板，包括中心部分和包围所述中心部分的外围部分；以及多个致动器，耦接至所述触觉板的外围部分，所述多个致动器包括被配置为根据触觉指令生成在所述板的中心部分的特定区域会聚成特定波形的触觉波的一个或多个致动器，其中，所述特定波形的形状和所述触觉板的所述中心部分上的所述特定区域的位置部分地基于所述触觉指令。2.根据权利要求1所述的触觉设备，其中，所述多个致动器中的一致动器包括：导电线圈；以及板磁体，耦接至所述触觉板，使得所述板磁体能够响应于施加至所述导电线圈的电流而相对于所述导电线圈平移。3.根据权利要求1所述的触觉设备，其中，所述多个致动器包括：被配置为生成对所述触觉波的所述特定波形的衰减响应的致动器。4.根据权利要求3所述的致动器，其中，所述衰减响应至少部分地基于由监测所述触觉板中的振动的多个光学传感器所测量的所述触觉板的位移。5.根据权利要求1所述的触觉设备，其中，所述多个致动器包括：第一致动器，被配置为在第一时间点生成会聚至所述板的所述中心部分的所述特定区域的第一反馈波；第二致动器，被配置为在第二时间点生成会聚至所述板的所述中心部分的所述特定区域的第二反馈波；并且其中，至少部分地基于所述第一反馈波和所述第二反馈波在所述板的中心部分的特定区域实现所述特定波形。6.根据权利要求1所述的触觉设备，还包括耦接至所述多个致动器的控制器，在接收到触觉指令时，所述控制器调制至少一个致动器，其中，被调制的每个致动器在不同时间点生成具有不同波形的波。7.根据权利要求1所述的触觉设备，其中，所述多个致动器中的至少一个是音圈。8.根据权利要求1所述的触觉设备，其中，所述触觉板的直径是至少3英尺，用户能够站立在所述触觉板上。9.根据权利要求1所述的触觉设备，其中，所述触觉板的所述中心部分是圆形的并且所述触觉板的所述外围部分是圆形的。10.根据权利要求9所述的触觉设备，其中，所述多个致动器包括第一组致动器和第二组致动器，并且所述第一组致动器布置在所述触觉板的所述外围部分内的第一环中，并且所述第二组致动器布置在第二环中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：达斯廷·杰弗里·戈登·克罗格斯塔德，克莱韦兰德约尔·查维斯·威尔科斯，马修·罗伯特·施瓦布，里卡尔多·代萨尔沃，大卫·R·佩雷克，拉维什·迈赫拉，肖恩·杰森·凯勒，伊恩·安德烈亚斯·马克斯，萨布里纳·莫妮克·桑多瓦尔，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US