CN102907008A - 用于颈部的触觉通信装置 - Google Patents

Abstract

一种装置(10)，包括多个平均间隔开的驱动器(11)，所述驱动器(11)以大体上C形的结构的形式安置，并且所述驱动器(11)围绕受试者(30)的颈部(20)贴近地佩戴，以向所述受试者的颈部皮肤施加触觉刺激。由计算机程序操作的电子控制器装置，根据从外部源收到的信号来控制所述装置(10)的所述驱动器(11)。所述装置围绕受试者颈部压印触觉刺激的序列，从而提供可理解的信息、提示和警告或一定的游戏相关的感知。

Description

用于颈部的触觉通信装置

说明书

背景技术

本申请分别要求2010年3月25日提交的申请号为61/340,966的美国临时申请、2010年6月10日提交的申请号为61/397,336的美国临时申请、和2010年6月14日提交的申请号为61/397,621的美国临时申请的优先权。

本发明大体上涉及人机交互和触觉通信。尤其地，本发明涉及对精确、可理解的信息或感知进行通信，所述通信利用围绕人的颈部安置的装置并利用触觉驱动器从各种角度或周围位置刺激颈部皮肤。

人的五官感觉给个体提供关于周围物品的位置、距离、速度、加速度及其他特性的提示。在诸如电子视频游戏的模拟或虚拟的世界中，感觉受到限制，例如，受到视频屏幕的有限尺寸、由手持控制器的振动所提供的低声音质量和有限触觉感知的限制。

振动游戏控制器已被公知并被设计出来(Nishiumi、Koshima和Ohta，2006)，并且所述振动游戏控制器用于在玩家中产生与物理世界交互的感觉。例如，在赛车游戏中，当车辆离开路面时，手持游戏控制器振动。在第一人称射手游戏中，受试者例如可通过游戏控制器的振动得知已被射弹击中。随着免控制器的游戏系统的出现，由于这些新的系统不再使用手持控制器(平板、游戏控制杆等)进行用户交互，所以现有技术的装置进一步受限制——通过所述现有技术的装置，触觉信息被提供给受试者。由微软公司研制的KINECT游戏系统是免控制器的游戏系统的示例。因此，例如在本领域中存在向视频游戏玩家提供详细的触觉信息的需求。

触觉通信

已设计触觉通信的方法、系统和装置，以给个体提供理解文本和命令或者加强情境感知的能力。这些发明主要涉及用于盲人的人工视觉(MIT Touchlab，2005)和与个体的远程通信(Gilson和Christopher(2007)，Rupert和Kolev(2008)以及Zelek和Holbein(2008))。

常常称作视觉至触觉信息翻译的触觉显示已广泛地为诸如MIT触觉实验室(MIT Touchlab，2005)的研究组织所调研。

在触觉显示领域中的研究和现有技术通常集中围绕将触觉信息传到皮肤、以及限制复杂性和带宽(每单位时间的信息量)的机械和生理参数，所述带宽是在对颈部皮肤作为高分辨率的感觉器官没有特别兴趣的情况下能传送的每单位时间的信息量。

触觉情境感知系统(TSAS)是用于提供空间定向提示的可佩戴的触觉显示(Zelek和Holbein，2008；Rupert和Kolev，2008)。设计配备有传感器并且围绕腰部佩戴的皮带(Gilson和Christopher，2007)，以向士兵提供定向提示。该现有技术围绕躯干和皮带区域在不同位置使用触觉刺激，以将有关即将来临的威胁的位置的信息传递到受试者。然而，作为高分辨率的感觉器官的颈部皮肤，未被考虑或建议。

作为高分辨率的感觉器官的颈部皮肤

通信形式的有效性的一个度量是复杂的信息通过指定的通信形式传送至个体能有多快。在信息理论中，这典型地由多少字符能传送至个体、以及这些字符能以多大速率被个体理解来衡量。

未经训练的个体的皮肤是不精确的感觉器官。尽管人可辩别施加于单独的手指、脚趾、其他身体部分或离得很远的皮肤的位置的触觉刺激，但辨别邻近的皮肤位置的能力非常受限。然而，可辨别在围绕颈部的各种角度或周边位置施加的触觉刺激，尽管施加点很紧密。未经训练的个体常常能够辨别围绕他或她的颈部的多至8到12个不同的角度或周边位置(图2)。简单的测试表明，可训练个体区别施加于围绕颈部的许多更多的角度或周边位置的触觉刺激的位置。

考虑面朝上并以受试者颈部为中心的水平钟面28(图2)。如果时钟定向成使得12点钟指向受试者的前部，则某人可设计一试验，其中，在围绕颈部的各种角度或周边位置处接触受试者颈部，并且受试者与接触点对应地命名小时标志。例如，当直线地在颈部后面接触受试者时，他或她将说：“6点钟”。未经训练的受试者通常能“分辨”或区别12个小时标志中的每个小时标志。区别12个不同的角度或周边位置的该能力与12或者以数字术语的形式在8(=2³，或者3位分辨率)与16(=2⁴，或者4位分辨率)之间的分辨率对应。

采用这样的分辨率，个体不仅能够辨别方向，而且能够区别刺激点的组合。通过围绕颈部同时刺激多个位置，采用一些训练，于是能够简单地通过触觉通信向个体传送复杂的信息(参见以下示出并讨论的表1、表2、表3和表4)。

颈部皮肤具有使得人能够精确地辨别从各种方向施加于所述颈部皮肤的表面上的触觉刺激的独特特性。本发明开拓该辨别刺激的特性，以向浸于诸如电子视频游戏的模拟或虚拟世界中的受试者传送信息和感知。利用触觉刺激的该方法论的本发明的实施例还可用于例如与飞行员、盲人、自闭症患者、音乐家及不能口头或视觉通信的人通信。

发明内容

本发明提供一种装置，其由以规则间隔布置成半圆并且被受试者围绕颈部贴近地佩戴的多个触觉驱动器(螺线管、微振动器、马达、蜂鸣器、扬声器、热源/冷源、电极等)组成。电子控制器由诸如小的可充电电池组的电源提供动力，并通过计算机程序操作，所述计算机程序基于通过蓝牙或类似的无线接收器从外部源接收的信号来操作该装置。基于从可以是视频游戏控制台、计算机或移动通信装置的外部源接收的信号，例如，所述控制器命令所述装置绕受试者颈部将触觉刺激的序列压印在指定位置，从而给受试者提供可理解的游戏相关的信息、提示和警告或游戏相关的感知。

装置大体上以由围绕用户颈部搁置的柔性的弹簧加载的金属条连接的一对耳机的形式构成。在可基于金属条从套筒拉出多远而缩短或延长的可伸长的可调节的机架中设置了驱动器，以提供独立于受试者颈部尺寸的等距离地间隔开的驱动器。该设计结构确保其正确地定向(向前朝向受试者的前部)，并且相同尺寸的装置可配合颈部尺寸不同的个体。此外，装置可与一对扬声器/耳机和麦克风结合，以向用户提供完全感觉的声像和触觉环境。

本发明实施为作为围绕颈部贴近地佩戴的可调节的舒适的大体上C形的衣领佩戴的等间隔的驱动器的集合。本发明的益处是，提供附加的感觉通道，通过所述附加的感觉通道，游戏相关的感知和刺激可传送至受试者，以实质上提高受试者的游戏体验。

本发明的另一益处是提供一种装置，其在视频游戏期间允许单独的玩家从游戏控制台接收专用通信和受奖励。

本发明的另一益处是提供一种装置，其可提供例如作为触觉节拍器的作为音乐伴奏的合拍的触觉模式或侯爵模式(Marquis Patterns)，以便用于为音乐家、舞蹈家、歌唱家等，或者通过歌曲的每个音符与每个驱动器之间的一一对应的映射提供音乐的触觉感觉。装置还可用作用于聋人感觉音乐的装置。

本发明的优点是提供作为振动驱动器的小的微振动马达和脉冲操作马达，以产生对皮肤的温和摩擦。

本发明的另一优点是提供用于表示目标的距离和方位的旗语信号(semaphores)和用于输送加速感觉的旗语信号。距离可通过以某一频率接通和断开驱动器组或者通过改变到驱动器的电流输入来表示。加速可通过启动驱动器组以表示由加速引起的压力来表示。

本发明的这些及其他的益处将从以下参考附图的说明变得明显。

附图说明

图1是示出绕受试者颈部佩戴的本发明的触觉通信装置的透视图；

图2是示出具有与钟面对应的刺激的周边模式的受试者的透视图；

图3是示出本发明的装置的构造的透视图；

图4是示出本发明的装置的替代性构造的透视图；

图5是示出佩戴利用脉动驱动器的本发明的触觉通信装置的受试者的透视图；

图6A-6C是示出图5的脉动驱动器的连续旋转位置的透视图；

图7是接近本发明的装置的目标的表示；

图8示出了接通的驱动器的位置P；如果颈部轴线偏离垂直轴Z，图8是所述颈部轴线的表示；

图9是对应于具有12个驱动器的装置并指示着当颈部轴线偏离垂直轴22时的活动驱动器的颈部轴线21的另一表示；以及

图10A-10C是通过本发明的装置的加速的表达的表示。

具体实施方式

本发明涉及一种用于用户颈部的触觉通信装置。以上讨论了作为高分辨率的感觉器官的颈部皮肤。图1-10示出了装置的结构及其操作。作为在模拟或虚拟环境下传送某些感知的装置讨论触觉模式或侯爵模式，并相对于以下提出的表1-4讨论侯爵模式的示例。进一步相对于所述附图：图1-10和所述表1-4讨论本发明的应用。

图1示出了本发明的实现为等间隔的驱动器11的集合的装置10，所述装置10作为围绕受试者30的颈部20贴近地佩戴的可调节的并且舒适的C形衣领佩戴。装置10提供附加的感觉通道，游戏相关的感知和刺激可通过所述附加的感觉通道传送至受试者，以便实质上提高受试者的游戏体验。示出装置10和不用的一对耳机一样围绕颈部设置。装置10的开口C形及其可调节的结构为颈部尺寸的范围提供配合，并且所述开口C形正确地定向，即开口端面对受试者30的喉或者喉结。

图2示出了相对于受试者颈部定向具有12个方向的钟面28。装置的设计确保其相对于受试者颈部20保持正确地定向。12点钟对应于前驱动器24，并且6点钟指的是受试者颈部20的后驱动器24。

图3将装置10的结构示出成由从密实套筒14滑动的两根弯曲金属条13构成的大体上密实的骨架。所述骨架保持柔性机架12以支持如图1所示围绕受试者颈部20拉紧的多个驱动器11。可通过将金属条13推入或拉出套筒14将装置10调节至不同的颈部尺寸。

机架12可由弹性纺织材料等构成，并具有多个等间隔的驱动器11。示出机架12具有13个驱动器11，其中，两个前向驱动器11一致地操作。所述13个驱动器11类似于：将12个驱动器11安置在圆圈上，有一个驱动器安置在颈部的前面；然而，在开口C设计的该实施例中，13个驱动器的设计是12个驱动器的设计的近似。

示出机架12在其端部处借助于两个密实或刚性锚16锚固至金属条13的自由端。锚16确保当佩戴装置10时，机架12保持围绕受试者颈部20拉紧并贴近。借助于三个弹簧17维持机架12与套筒14和金属条13对准，所述三个弹簧17确保机架12保持拉紧、靠近套筒14并与颈部间隔开。当佩戴装置10时，由套筒14和金属条13组成的骨架确保机架12和驱动器11在保留围绕受试者的喉结的前区开口的同时围绕颈部20贴近地配合，从而确保受试者不会感觉被装置“阻塞”。

图4示出了类似于图3的装置10构成的替代设计。然而，代替沿着机架12以相等的距离安置的13个驱动器11，将三排、每排25个驱动器19安置在机架12上。75个驱动器19可通过依赖于受试者的辨别位于颈部皮肤上的相同角度或周边位置与位于三个不同高度的三个驱动器的能力向受试者输送更丰富的信息集。

驱动器11与容纳在仿形盒15内的电子设备通信。示出仿形电子盒15附接至套筒14的后面，并且所述仿形电子盒15容纳电子设备，即用于装置的操作的电池、蓝牙和无线电或传输装置。通信可以是无线的或者经由从盒15通过弹簧17并通过柔性机架12的材料延伸至每个驱动器11的导线。

驱动器11可具有许多实施例和结构。例如，如图3所示，大体上柱状的结构可以是柔性的和可变形的，从而允许来自柱状驱动器内的小的或者可变的力“接触”用户的颈部皮肤。替代地，柱状结构可从机架12相对于机架12移动，从而给予用户的颈部皮肤“接触”力。以类似的方式，可从驱动器本体内或者通过驱动器本体本身的移动提供振动。示出图4的驱动器11由柱形钮扣状形状形成，其同样可移动或者以相对于图3的驱动器描述的类似方式移动。驱动器还可构造成以便给予用户的颈部皮肤小的放电或者向用户的颈部皮肤提供温度变化。

总之，如所示并相对于图3-5描述的触觉刺激器11可具有各种结构，并且可相对于颈部皮肤以各种模式设置。例如，刺激器优选地等距离地间隔开，并从以可调节的方式绕用户的颈部周边安置的机架的内周延伸。刺激器设置成有角度地或者周围地接触用户的颈部皮肤。触觉刺激器还可构造并布置成从斜角切线地摩擦、振动或接触，施加温度变化，或者向颈部皮肤提供小的放电。在此示出并描述的驱动器的间隔以及驱动器的列与排的数量是示例性的，并且可改变。此外，装置10的结构及其可调节性是示例性的。本发明的重要方面是由所保持的驱动器向受试者颈部皮肤提供的触觉通信。

图5示出了围绕用户颈部20佩戴的装置，其具有在铰链状连接27安装至柔性机架12的内部并围绕用户颈部间隔开的驱动器或脉冲马达25。铰链状连接27允许驱动器或马达25相对于机架12的本体结构旋转地移动。当电源突然输送至马达25时，马达25的脉动对颈部皮肤31产生温和摩擦。类似于图1的装置，示出装置具有由滑入密实套筒14的弯曲金属条13构成的大体上密实的骨架。示出柔性机架12承载马达25，并在用户颈部上被金属条13保持拉紧。锚16确保机架12绕用户颈部保持，并且示出仿形的电子设备壳体或盒15附接至套筒14，所述仿形的电子设备壳体或盒15包含用于在所述间隔开的马达25与所述盒15中的电子设备之间经由导线或无线而通信的装置的所述电子设备。

图6A-6C示出了当马达的本体或定子绕由矢量26表示的铰链轴旋转时的马达25的三个连续位置，从而温和地摩擦装置用户的颈部皮肤。示出每个马达或驱动器25在某种意义上附接至机架12，使得附接点用作铰链27，从而使得马达25的本体作为马达的初始加电转矩的结果能够旋转，并从而使得能够摩擦用户的颈部皮肤31。

图7示出了装置10如何用于向受试者传送目标18的方向(方位)和距离(范围)。从上到下，当由方形表示的目标18从东南接近受试者时，活动驱动器11(由黑点表示)的数量增加。距离遥远时，仅指向目标的方向的一个驱动器11是活动的。当目标接近时，活动驱动器11的连片扩大，其中，所述连片的平均方向指向目标18。当目标18最靠近受试者时，在目标的方向上的几乎一半的驱动器是活动的。在此描述的活动驱动器的数量与距离之间的关系是示例性的，并且可改变。

用于表示目标的距离和方位的旗语信号

图7示出了装置可用于向受试者传送目标的方向(方位)和距离(范围)。当目标接近时，活动驱动器的连片扩大，其中，连片的平均方向指向目标。该方法论有局限性，例如，当目标接近时，活动驱动器的数量增加，导致指向目标的装置的方向性和准确度降低。此外，由于当单独物体接近时，他们相应的活动驱动器连片的合并产生了单个大连片，所述单个大连片不再表示初始的单独物体，所以不能用该方法跟踪多个接近的物体。后者的局限性可处理如下：

通过接通和断开驱动器表示距离：

替代性地，不是用一个或多个连续活动的驱动器表示物体的位置，而是以某一或指定的频率接通和断开指向物体的方向的单个驱动器；所述接通和断开的某一或指定的频率，可取决于物体到受试者的距离。当物体接近时，提高开/关频率。当物体非常靠近受试者时，频率为最大。当物体撤回时，降低频率。

通过将物体(到受试者)的距离与驱动器的开/关频率相关联，可跟踪在距受试者不同距离的位置处的多个物体，每个所述物体由指向该方向并以一频率接通和断开的多个物体的单个驱动器表示，所述频率表示受试者的该物体的距离。

通过改变驱动器的电流输入表示距离：

当物体接近时，可提高馈送至驱动器的电流强度，所述电流指向物体的方向，从而提高压印在皮肤上的刺激强度。当物体撤回时，减小电流。通过控制馈送至每个驱动器的电流，可跟踪位于距所述受试者不同距离处的多个物体，每个所述物体分别由单个驱动器表示，所述单个驱动器指向该物体并且以基于供应至所述单个驱动器的电流强度而操作，所述电流强度表示物体到受试者的距离。

指示相对于垂直轴的偏离的旗语信号

本发明的一个应用是在避免地平的丧失中作为飞行员的帮助：由恶劣天气和低能见度所引起的并导致迷失方向和事故的危险状况。当所有关于“上”、“下”方向的视觉提示丧失时，出现地平的丧失。大部分的飞机配备有包括陀螺仪的电子导航系统。陀螺仪保持跟踪飞机的地平和当前姿态，并且在机载导航系统的帮助下通过称为人工地平的仪器显示地平。然而，在某些紧急情况下，地平的视觉显示可能令必须扫视多个仪器的飞行员在极端的工作量下感到困惑。飞机的姿态可由与飞行员的颈部轴线对准的矢量表示。如图8所示，飞机的电子导航系统可计算颈部轴线与垂直轴OZ的相对位置。

图8示出了相对于垂直轴OZ倾斜的由矢量

表示的颈部轴线，启动位于装置10上的点P处的驱动器向受试者指示应倾斜所述颈部以使所述颈部与垂直轴OZ重新对准的方向。点P被限定为包含矢量

与轴线OZ的垂直面与圆圈Σ的交点。

图9示出了当由钟面28上的矢量21图示的颈部轴线相对于由矢量22指示的垂直方向倾斜时，启动驱动器23向受试者指示应倾斜所述颈部以使所述颈部与垂直轴重新对准的方向。

用于表示加速的旗语信号

在赛车游戏中，由玩家体验的加速可能不能容易地用视觉提示或听觉提示来输送。本发明可用于向玩家输送在游戏中体验的加速的方向和强度。图10A-10C示出了当由用户体验的加速强度提高并且改变方向时，活动驱动器11的连片的尺寸作为加速的强度的函数增大，并且活动驱动器的连片的平均方向指向加速矢量(32、33和34)的相反方向。因此，玩家在游戏中体验加速，好像围绕他的颈部安置的轭状物在各种方向上拖拽并使他加速，其中，活动驱动器的连片的尺寸和方向由游戏控制台、计算机或移动装置控制，以便由驱动器11向颈部皮肤提供可变压力。

装置的结构

1.作为振动驱动器的微振动马达。小的微振动马达可用作装置中的驱动器。微振动马达在移动电话和寻呼机中用作无声报警机构。作为本发明的装置中的驱动器，微振动马达围绕颈部施加局部振动。

2.产生对皮肤的温和摩擦的脉冲操作马达。当电源突然施加于电动机时，产生迫使马达的本体(定子)与转子的旋转方向相反地旋转的初始转矩。该效应用作使马达的本体温和地摩擦用户的皮肤的手段。如图5所示，马达沿着其侧面固定，所述侧面在电源突然施加于马达并使其围绕铰链状结构旋转时用作铰链。马达的脉冲操作消耗较少的电，并且在装置的某些应用中可让用户更舒适。

3.装置的定位机构的附加。可将利用发光二极管(LED)的光学信标安置在装置上，以使得与视频游戏系统协力工作的摄像机能够定位所述装置，并向视频游戏系统传送佩戴所述装置的玩家的位置和取向(相对于视频屏)。对位置和取向(玩家相对于视频屏朝向的方向)的认识允许更复杂的并且有趣的视频游戏设计。

作为在模拟或虚拟环境下传送某些感知的装置的有组织的触觉模式(侯爵模式)

表1示出了引起围绕受试者颈部的旋转的接触点的重复的侯爵模式的示例。该模式引起刺激的施加点围绕颈部转动或旋转的感知。黑圆圈表示活动驱动器，并且空圆圈是不活动的。数字指示启动驱动器的序列。

表1

表2示出了在受试者颈部的左侧和右侧引起接触的压力点的来回移动的感知的重复的侯爵模式的示例。黑圆圈表示活动驱动器，并且空圆圈是不活动的。数字指示启动驱动器的序列。

表2

表3示出了引起由所有驱动器的重复的同时启动或驱动产生的围绕受试者颈部的重复收缩的侯爵模式的示例。

表3

这样的模式和对玩家激起的感知可用作向受试者传送某些游戏状况的方式。这些状况可以是“健康递减的”、“将要被虚拟部件击中的”、“跌倒的”或“垂死的”。

表4示出了基于利用围绕颈部以规则间隔安置的12个驱动器的触觉刺激的静态模式的触觉字母表的示例。

表4

本发明的应用

1.装置10(图1-5)以类似于围绕颈部不动的一对不用的耳机的方式围绕颈部佩戴。装置10使得电子视频游戏的玩家能够通过一系列驱动器11接收围绕他们的颈部的触觉反馈(压力、振动、温度变化或放电)。利用该装置10，视频游戏的玩家能使他们自己取向，感觉即将来临的物体的方向，感觉加速，和感觉诸如健康状况、成功、失败和死亡的某些游戏特定情境。

2.装置10在与诸如Microsoft Xbox的KINECT系统的免控制器的视频游戏系统结合使用时尤其有用。免控制器的游戏系统允许某人在不使用任何游戏键盘、操纵杆等的情况下与电子视频系统交互。作为替代，将多个照相机和图像处理软件用于识别玩家并读取他/她的作为视频游戏的输入的身体部分的移动。例如，当没有手持控制器以通过控制器振动传送触觉反馈时，装置10使得视频游戏的玩家能够接收围绕玩家的颈部的触觉反馈。

3.计算机程序在控制器上运行，并以某一序列启动控制器，以在受试者颈部上产生触觉刺激的模式和序列，以便向受试者传送指定的信息或感知。

4.装置10的物理设计确保驱动器11保持彼此等距离，并且当将装置调节至各种颈部尺寸时保持贴近地和与颈部皮肤直接接触。装置10具有大体上C形的设计结构，以确保所述装置10围绕颈部20正确地取向(图1)，其中，当受试者移动或说话时，开口端面对颈部的前部，并且前向驱动器支撑受试者的喉结。此外，C形设计确保受试者颈部不会完全被装置包围并且不会感觉被该装置“阻塞”。贯穿该申请，示出13个驱动器11的装置10，其中，两个前向驱动器11在12点钟的位置处一致地操作。该设计相当于具有12个驱动器11的完全闭合的设计。

5.作为人类皮肤的独特区域的颈部20的使用、以及通过以触觉方式并从各种角度和周边方向(图2)刺激所述颈部20的该独特性的开拓，从而使得受试者能够以高的准确度水平识别围绕颈部施加于各种角度或周边位置的触觉刺激的组合。

6.为了与佩戴该装置的受试者通信而具有围绕颈部以规则的或等距离的间隔安置的12个驱动器11的触觉刺激的模式的字母表(表4)。在该字母表中，每个字母由同时或连贯启动的活动驱动器的某些组合表示。该字母表可用于与受试者通信，所述受试者由于诸如视觉或听觉信息超负荷的病理或其他原因而不能通过正常的视觉或听觉通道接收通信。

7.称为“侯爵模式”的某些有组织的触觉模式的使用，以传送表示视频游戏的某些状态或某些状况的某些感知(表1和表2)。例如，在电子视频游戏中，“从一高度跌倒”可由围绕颈部的快速旋转的压力点的感知表示(表1)。在颈部的两侧上的两个压力点的快速来回移动的感知可用于传送“动力推进”的感知。最后，所有驱动器(表3)的重复启动可用于传送“失败”或“被击中”的感觉。

8.装置可用于与由于自闭症或其他神经障碍而不能处理基于文本或基于声音的信息的受试者通信。可与训练和调整结合使用基于侯爵模式的小的触觉旗语信号集、或者简化的字母表，以与这些个体通信。

9.在替代的设计中，装置可使用赋予装置附加尺寸的多层驱动器(图4)，所述多层驱动器可用于向受试者传送更丰富的信息集。

10.可编制控制装置的计算机程序，以产生向受试者提供生物反馈或抚慰颈部消息的侯爵模式的序列(表1、表2和表3)。

11.装置可用于与例如由于视觉和听觉超负荷或损伤而不能看见或听见的个体通信。在这样的情况下，装置例如可用于朝着目标引导受试者，或者警告眼盲受试者关于即将来临的静音车辆，诸如电动汽车或混合动力汽车，的方位和范围。

12.眼盲个体越来越多地参与运动和休闲活动。为了安全地实践这些活动，眼盲个体必须跟随携带小铃铛的或者不断说话的向导，因而眼盲受试者能够定位所述向导。在球类运动中，球发出连续的声音，以允许盲人定位所述球。该装置可与由向导或球携带的无线电发射器和由受试者携带的无线电定向接收器结合使用，以利用受试者颈部上的触觉模式向受试者传送向导或球的方位和范围(方向和距离)(图7)。

13.该装置可在由于丧失关于地平的视觉和心理提示而迷失方向之后帮助飞行员、潜水员、跳伞员等恢复他们的上下感觉。地平的丧失有严重的利害关系，并且已证明是许多航空和潜水事故的起源。当受试者颈部轴线在垂直方向上时，没有刺激施加于颈部。当受试者颈部轴线偏离垂直方向时，触觉信号向受试者指示他或她必须使他们的颈部倾斜的方向，以使他们的颈部与垂直方向重新对准(图8和图9)。

14.光学LED信标(未示出)同样可与本发明的装置10一起使用。视频游戏系统可包括安置在视频屏幕附近的照相机，以回头看用户或视频游戏的玩家。照相机可与所述信标通信，并确定装置10的位置，以及，从而，确定用户的位置，并确定所述装置和用户相对于照相机和视频屏幕的定向。对位置和定向(玩家相对于视频屏幕所朝向的方向)的认识允许更复杂的并且有趣的视频游戏设计。

与视频游戏相关的装置的应用

1.与单独的玩家的专用通信。在多个玩家物理上位于相同的系统、屏幕或扬声器组前的多玩家视频游戏中，装置可由视频游戏系统用于与单独的玩家进行专用通信。与单独的玩家进行迅速地专用通信允许更有竞争性的、复杂的和有兴趣的游戏设计。

2.奖励玩家。视频游戏系统可使用所述装置，作为围绕玩家颈部抚慰触觉感知而奖励单独的玩家的装置。这些触觉感知可产生为如本发明所示并描述的侯爵模式的序列。

作为音乐伴奏的装置的应用

计算机、视频游戏系统、诸如iPod的个人音乐输送装置或公共音乐输送系统可使用该装置，以向听众同时输送音乐和合拍的有组织的触觉模式。

这样的应用示例是作为触觉节拍器的装置的使用，以输送以有组织的触觉模式(侯爵模式)的序列的形式的复杂的节拍模式。这样，音乐家可使用作为触觉节拍器的装置在演奏他/她的乐器的同时“感觉”复杂的节拍。

另一应用是在舞蹈俱乐部中或者在合唱团中，其中，佩戴该装置的舞蹈家或歌唱家接收与音乐一起的合拍的有组织的触觉模式，以帮助他们一致地跳舞或唱歌。

作为用于聋人感觉音乐的手段的装置的应用

利用该装置，音乐可翻译成触觉刺激的模式并压印在聋人的颈部皮肤上。音阶的每个音符可映射至特定的驱动器或驱动器组，所述驱动器可接通并维持接通持续一段时间，这段持续时间等于该音符的定时值。这样，可使颈部上的触觉模式的产生与音乐本身同步，并且，在聆听的个体可听到并觉得音乐是同步、完整的音乐体验。

为了将音乐翻译成直觉的触觉体验，邻近的音符可映射至邻近的驱动器，例如，较高音的音符映射至颈部的前部(与12点钟的位置对应)，并且较低音的音符映射至颈部的后部(6点钟的位置)。可通过将每个音符同时映射至位于颈部的左侧和右侧上的一对对称的驱动器使音乐的触觉感知更令人愉快，从而提供更对称的触觉体验。

尽管为相对于用户的诸如颈部皮肤的高分辨率的感觉器官的使用示出并描述了本发明的装置，但装置还可用于可能具有较低的感觉分辨率的其他身体部分。

由于本发明的触觉通信装置可能有许多变化，所以利用本发明的教导，以上的说明和附图应当在说明性的意义上解释，而非在限制性的意义上解释。

Claims (20)

1.一种用于与人的颈部皮肤进行的触觉通信的装置，包括紧凑的可调节的大体上C形的结构，所述紧凑的可调节的大体上C形的结构具有多个间隔开的驱动器，所述多个间隔开的驱动器安装至所述结构并且构造成用于与所述人的颈部皮肤进行触觉通信。

2.一种用于颈部的触觉通信装置，包括：

a)定位围绕用户颈部间隔开的多个驱动器的装置，每个驱动器定位成用于与用户的颈部皮肤接触；以及

b)驱动每个所述驱动器向所述用户的颈部皮肤提供触觉通信的装置。

3.根据权利要求2所述的触觉通信装置，其中，所述装置驱动包括编制成向所述驱动器提供侯爵模式和旗语信号的软件。

4.根据权利要求3所述的触觉通信装置，其中，所述侯爵模式和旗语信号是选自如下表示小组的表示，所述表示小组由字母表的字母、数字、音符、物体的位置、物体的速度和在围绕用户颈部佩戴所述装置时的所述装置的垂直定向组成。

5.根据权利要求2所述的触觉通信装置，其中，定位所述驱动器的所述装置由机架组件组成，所述机架组件具有细长、柔性的结构，形成围绕用户颈部的大体上C形的结构，并且，其中，在所述细长、柔性的结构的外侧设置可延伸的支撑条。

6.根据权利要求2所述的触觉通信装置，其中，所述多个驱动器彼此大体上等距离地间隔开，以形成围绕用户颈部的钟面布置，并且，其中，所述驱动器选自于由螺线管、微振动器、蜂鸣器、马达、扬声器、放电源和热源/冷源组成的驱动器组。

7.根据权利要求2所述的触觉通信装置，其中，所述驱动器是脉冲操作马达，每个所述马达为了围绕偏心轴线旋转而分别沿着所述偏心轴线安装；或者，其中，为每个所述驱动器提供开/关装置，所述开/关装置包括定时装置与频率装置。

8.根据权利要求2所述的触觉通信装置，其中，将光学信标安装至所述装置，以提供定位机构。

9.根据权利要求2所述的触觉通信装置，其中，每个所述驱动器由可变电流操作。

10.根据权利要求2所述的触觉通信装置，其中，提供与所述驱动器通信的音乐音符协调装置，以与音符同步地向用户的皮肤提供触觉刺激模式。

11.一种用于颈部的触觉通信装置，包括：

a)机架组件，其具有细长、可延伸、柔性的结构，所述结构带有内表面和外表面；

b)多个驱动器，其围绕所述机架组件的所述细长、柔性的结构的所述内表面设置并从所述内表面延伸，所述驱动器彼此大体上等距离地构造并布置，用于与用户的颈部皮肤接触；

c)可延伸的支撑条，其设置在所述可延伸、柔性的结构的外侧；以及

d)壳体，其安装至所述可延伸的条，用于容纳与所述驱动器通信的电子元件。

12.根据权利要求11所述的触觉通信装置，其中，所述驱动器大体上设置在围绕用户颈部的圆圈上，并且，其中，所述驱动器以钟面的形式设置并具有13个驱动器。

13.根据权利要求11所述的触觉通信装置，其中，提供软件，并且，其中，所述软件控制所述装置将外部信号转变成驱动器活动，并且，其中，所述驱动器构造并布置成提供接触、温度变化、振动和放电。

14.根据权利要求13所述的触觉通信装置，其中，所述软件适合用来将外部活动转化成给所述驱动器的侯爵模式和旗语信号。

15.根据权利要求11所述的触觉通信装置，其中，所述驱动器由细长的、大体上柱状的结构构成，并且轴向地设置在所述细长、柔性的结构的所述内表面上。

16.根据权利要求15所述的触觉通信装置，其中，所述驱动器由脉冲操作微振动马达组成。

17.根据权利要求11所述的触觉通信装置，其中，将光学信标安装至所述装置，以提供定位机构。

18.根据权利要求11所述的触觉通信装置，其中，为每个所述驱动器提供开/关装置，所述开/关装置包括定时装置与频率装置。

19.根据权利要求11所述的触觉通信装置，其中，每个所述驱动器由电流操作，并且，其中，为与所述驱动器的通信提供可变电流输出。

20.根据权利要求11所述的触觉通信装置，其中，提供与所述驱动器通信的音乐音符协调装置，以与音符同步地向用户的皮肤提供触觉刺激模式。

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