可变曲率交互式设备制造技术

提供了可变曲率交互式设备。可变曲率交互式设备包括面板和一个或多个致动器。一个或多个致动器被配置为向面板提供折曲力以修改面板的曲率，从而提供触觉效果。通过曲率修改提供的触觉效果包括面板的刚度变化、振动触觉效果和动觉效果。可变曲率交互式设备可以包括沿着一个或多个维度修改曲率以提供触觉效果的致动器。可变曲率交互式设备还可以被配置为接收用户输入。

Variable curvature interactive device

【技术实现步骤摘要】
可变曲率交互式设备
本专利技术涉及被配置为接收用户输入并且通过曲率调整来提供输出触觉效果的交互式设备。特别地，本文的实施例针对采用致动器来改变或调制被配置用于用户交互的衬底或设备的曲率的交互式设备及交互方法。
技术介绍
越来越多地，包括沉浸式现实系统的计算机系统通过多种方式将输出呈现给用户，包括视觉、听觉、触觉和动觉输出。此类计算机系统还可以允许通过非常规方式的用户输入，这些非常规方式超出了传统鼠标和游戏控制器的范围。随着计算机系统的发展，与之交互的方法和设备也可能发展。本文描述的专利技术提供了用于用户交互的方法和设备，其中基于交互式设备的曲率修改来接收用户输入和提供触觉输出。
技术实现思路
在实施例中，提供了一种可变曲率交互式设备。该可变曲率交互式设备包括具有长度维度和宽度维度的面板，其中长度轴和宽度轴限定衬底的平面。该可变曲率交互式设备还包括设置在面板上的致动器，该致动器被配置为在被激活时在宽度维度的方向上向衬底提供折曲力；以及被配置为向致动器提供激活信号的电路。致动器被配置为使得折曲力在宽度维度的方向上引起面板的弯曲，面板的弯曲导致面板在长度维度的方向上的刚度增加。在另一个实施例中，提供了一种修改可变曲率交互式设备的曲率的方法。该方法包括：向设置在具有长度维度和宽度维度的面板上的致动器提供激活信号，其中长度维度和宽度维度限定面板的平面；响应于激活信号，由致动器在宽度维度的方向上向面板施加折曲力；通过折曲力在宽度维度的方向上引起面板的弯曲；以及基于曲率在长度维度的方向上增加面板的刚度。附图说明通过下面如附图所示的实施例的描述，本专利技术的前述和其它特征和优点将变得显而易见。并入本文并构成说明书的一部分的附图进一步用于解释本专利技术的原理，并使相关领域的技术人员能够制造和使用本专利技术。附图未按比例绘制。图1图示了用于修改可变曲率交互式设备的刚度的系统，该设备具有可以被改变或更改的曲率。图2是用于修改可变曲率交互式设备的曲率的系统的示意图。图3A-图3C图示了用于修改可变曲率交互式设备的曲率的系统的操作。图4A和图4B图示了由曲率引起的梁(beam)的折曲刚度的增加。图5图示了可变曲率交互式设备作为用户交互式输入/输出设备的使用。图6图示了被配置用于多轴刚度修改的可变曲率交互式设备。图7图示了根据实施例的结合可变曲率交互式设备的用户设备。图8图示了结合到沉浸式现实系统中的可变曲率交互式设备。图9图示了用于修改交互式设备的曲率的处理。具体实施方式现在参考各图描述本专利技术的具体实施例。下面的具体实施方式仅仅是示例性的性质，并不旨在限制本专利技术或本专利技术的应用和使用。此外，没有意图被前面的
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技术介绍
、方面内容或下面的具体实施方式中所给出的任何表达或暗示的理论所束缚。本文描述的结构被配置为在维持薄的形状因子的同时提供触觉效果。通过施加曲率修改结构会改变本文描述的结构的机械性能，例如刚度。平坦的结构因此可以表现出明显增加的刚度。曲率可以使用智能材料致动器和/或大纤维复合材料致动器来施加。用户可以通过折曲输入与这些结构进行交互，这些折曲输入可以通过致动器的致动来抵抗，以调整显示器的刚度。该结构可以耦合到显示器或其它输出设备，并且还可以调整曲率以提供振动触感和动觉触觉反馈。本专利技术的实施例包括被配置为通过对可变曲率交互式设备的操纵和来自其的反馈来提供用户交互的设备。如本文所讨论的，可变曲率交互式设备是被配置为从用户接收输入并且向用户提供输出的交互式设备。如本文所述，可变曲率交互式设备的实施例被配置为通过由致动器引起的曲率修改来提供触觉效果。由曲率修改引起的触觉效果包括对交互式设备的刚度的修改、振动触觉效果和动觉移动触觉效果。可变曲率交互式设备还可以接收来自用户的输入。从用户接收的这种输入可以以用户操纵可变曲率交互式设备的形式来接收，包括折曲或扭曲。可变曲率交互式设备的刚度的修改或变化会在用户操纵交互式设备以生成输入时或在使用过程中用户简单地持握交互式设备时而改变交互式设备在用户手中的感觉。可变曲率交互式设备可以作为独立的交互式设备操作和/或可以被结合到其它电子设备中，诸如移动电话、平板电脑和/或游戏控制器。可变曲率交互式设备可以操作以提供与任何类型的计算机系统的交互，包括沉浸式现实系统。本专利技术的实施例可以与具有包括音频、视觉、触觉和动觉效果在内的多模式用户输出的沉浸式现实界面一起使用。如本文所使用的，沉浸式现实描述了向用户提供改变的现实观看的视觉显示系统。沉浸式现实环境包括虚拟现实环境、增强现实环境、混合现实环境和合并现实环境，以及其它类似的视觉环境。沉浸式现实环境旨在提供模仿真实观看体验的视觉显示环境，并且包括全景成像，其中用户的移动决定了显示。当用户转动其头部或身体时，向用户显示的图像将进行调整，就好像用户在沉浸式现实环境内部一样。沉浸式现实环境通常包括立体或其它三维成像技术，以改善现实感。沉浸式现实环境可以包括可以或可以不彼此交互的真实和虚拟对象的任何混合。图1图示了被配置为促进用户与可变曲率交互式设备102的交互的系统100。系统100至少包括控制器101和可变曲率交互式设备102。可变曲率交互式设备102包括面板110、一个或多个致动器120、一个或多个传感器130以及一个或多个电路140。在实施例中，可变曲率交互式设备102可以包括比上述部件更多或更少的部件，如下面更详细地讨论的。面板110基本上是平坦的，并且深度维度170明显小于其长度维度171和宽度维度172。宽度维度172、长度维度171和深度维度170彼此正交。面板110可以是矩形、正方形、卵形、椭圆形、梯形或适合于本文所述用途的任何其它形状。在实施例中，面板110通常是具有圆角的矩形。面板110由一种或多种材料构成。面板110可以由单一材料构成，诸如铝、钢、碳纤维、塑料或任何其它合适的材料。在其它实施例中，面板110可以由多种材料构成。当由多种材料构成时，面板110可以具有分层结构，其中每种材料基本上在面板110的整个长度和宽度上延伸和/或可以具有不均匀的结构，其中多种材料在面板110的长度和宽度的各个部分上延伸。例如，非均匀结构可以包括由一种材料制成的基板，另一种材料的肋状物(ribs)跨该基板延伸。在另一个示例中，非均匀结构可以包括由一种材料制成的基板，另一种材料的边界围绕该基板。面板110可以被构造成在诸如刚度之类的材料特性上是各向同性的，或者可以被构造成在一种或多种材料特性上沿着一个或多个维度是各向异性的。面板110被构造成通过返回其原始形状而基本弹性地对折曲变形做出响应。一个或多个致动器120设置在面板110上。致动器120可以以任何合适的方式附接到面板110，包括通过粘合剂、诸如螺钉或钉之类的机械附件、焊接、结合和/或任何其它方法。致动器120可以直接附接到面板110或间接附接到面板110。如本文所使用的，致动器120直接附接到面板110是指除了附接所需的之外，在致动器120和面板110之间不包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变曲率交互式设备，包括：/n具有长度维度和宽度维度的面板；/n设置在所述面板上的致动器，所述致动器被配置为当被激活时在所述宽度维度的方向上向所述面板提供折曲力；以及/n被配置为向所述致动器提供激活信号的电路；/n其中所述致动器被配置为使得所述折曲力在所述宽度维度的方向上引起所述面板的弯曲，所述面板的弯曲导致所述面板在所述长度维度的方向上的刚度增加。/n

【技术特征摘要】
20181130 US 16/207,0171.一种可变曲率交互式设备，包括：
具有长度维度和宽度维度的面板；
设置在所述面板上的致动器，所述致动器被配置为当被激活时在所述宽度维度的方向上向所述面板提供折曲力；以及
被配置为向所述致动器提供激活信号的电路；
其中所述致动器被配置为使得所述折曲力在所述宽度维度的方向上引起所述面板的弯曲，所述面板的弯曲导致所述面板在所述长度维度的方向上的刚度增加。


2.如权利要求1所述的可变曲率交互式设备，还包括被配置为确定宽度维度曲率的宽度维度传感器。


3.如权利要求1所述的可变曲率交互式设备，还包括被配置为确定长度维度曲率的长度维度传感器。


4.如权利要求1所述的可变曲率交互式设备，还包括被配置为经由所述电路向所述致动器提供激活信号的处理器，其中所述处理器还被配置为根据软件应用来增加所述面板的刚度。


5.如权利要求2所述的可变曲率交互式设备，还包括被配置为经由所述电路向所述致动器提供激活信号的处理器，其中所述处理器还被配置为：
接收来自所述宽度维度传感器的宽度维度曲率输入；以及
使用所述宽度维度曲率输入来调整所述激活信号。


6.如权利要求3所述的可变曲率交互式设备，还包括被配置为经由所述电路向所述致动器提供激活信号的处理器，其中所述处理器还被配置为：
接收来自所述长度维度传感器的长度维度曲率输入；以及
将所述长度维度曲率输入提供给软件应用作为输入。


7.如权利要求1所述的可变曲率交互式设备，其中所述可变曲率交互式设备被配置为用作沉浸式现实输入设备。


8.如权利要求1所述的可变曲率交互式设备，其中所述致动器是宽度维度致动器，并且所述折曲力是宽度维度折曲力，并且所述可变曲率交互式设备还包括：
设置在所述面板上的长度维度致动器，所述长度维度致动器被配置为当被激活时在所述长度维度的方向上向所述面板提供长度维度折曲力，
其中所述长度维度致动器被配置为使得所述长度维度折曲力在所述长度维度中引起所述面板中的长度维度弯曲，所述面板的长度维度弯曲用于增加所述面板在宽度维度的方向上的刚度。

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