CN103699218A - 发布触觉同步信号的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及发布触觉同步信号的方法和装置。一种能够发布触觉同步信号的触觉信号发布系统包括主触觉设备和多组从触觉设备。在一个实施例中，主触觉设备被配置为向从触觉设备发布触觉同步信号。触觉同步信号例如可包括与一段音乐的节拍相关的信息。例如，触觉信号发布系统使主可佩戴触觉设备能够经由无线通信网络向一组或多组从可佩戴触觉设备选择性地发布触觉同步信号。一旦接收到触觉同步信号，每个从可佩戴触觉设备响应于所述触觉同步信号生成一系列具有节拍节奏的触觉反馈。

Description

发布触觉同步信号的方法和装置

本申请是要求申请号为200880120690.7、申请日为2008年10月6日、发明名称为“发布触觉同步信号的方法和装置”的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年12月12日申请的、申请号为11/954,690的在前申请的US实用专利的优先权，其通过引用被合并于此。

技术领域

本发明的一个或多个示例实施例涉及通信。本发明的一个或多个示例实施例尤其涉及使用触觉反馈来增强通信能力。

背景技术

取决于场景来同步和协调一组或多组人可以具有挑战性。例如，要求交响乐团中的音乐家跟随指挥的节拍可能是困难的，这部分归因于在音乐家演奏乐器的同时他们通常不能看到指挥的指挥棒运动。类似的一个或多个同步和/或协调问题还可能在诸如芭蕾舞演出、舞台表演、乐队演出、电影或电视摄制或团队运动的场景中遇到。

在其他场景中，以协调的方式来同步/协调一组或多组人完成一个任务也是具有挑战性的。例如，当几组特殊军事部队正在敌方环境中执行任务时，协调这些组是至关重要的，因为他们对使用听觉、动作和视觉的选择通常非常有限。

发明内容

公开了一种使用远程触觉设备来发布触觉同步信号的方法和装置。在一个实施例中，主触觉设备是远程可佩戴或可附着设备，并被配置为向从触觉设备发布触觉同步信号。触觉同步信号例如可包括与一段音乐节拍相关的信息。一种触觉信号发布系统，例如允许主可佩戴触觉设备经由无线通信网络选择性地向一组或多组从可佩戴触觉设备发布触觉同步信号。一旦接收到触觉同步信号，每个从可佩戴触觉设备响应于该触觉同步信号生成具有拍节奏的一系列触觉反馈事件。应当注意每组从触觉设备包括一个或多个可佩戴或可附着的触觉设备。

根据以下阐述的详细描述、附图和权利要求，本发明示例实施例的其他特征和益处将变得显而易见。

附图说明

根据以下给出的详细描述和本发明各实施例的附图，将更完整地理解本发明的一个或多个示例实施例，然而，不应当认为这些示例实施例将本发明限制为特定实施例，它们仅用于解释和理解。

图1是例示根据本发明一个实施例的一种使用远程触觉接口设备的触觉定时发布系统的框图；

图2是例示根据本发明一个实施例的使用远程触觉接口设备的交响乐团的框图；

图3A例示了根据本发明一个实施例的用于发布同步触觉信号的可佩戴触觉设备；

图3B例示了根据本发明一个实施例的用于发布同步触觉信号的可附着触觉设备；

图4是例示根据本发明一个实施例的一种能够发布同步或协调触觉信号的远程触觉设备的框图；和

图5是例示根据本发明一个实施例的一种使用远程触觉设备发布同步触觉信号的过程的流程图。

具体实施方式

本文中，在用于主触觉设备和一组或多组从触觉设备之间发布同步触觉信号的一种方法、系统和装置的上下文中描述本发明的示例实施例。

本领域的普通技术人员将意识到一个或多个示例实施例的以下详细描述仅是说明性的，而非旨在做出任何形式的限制。对这些获知本公开益处的技术人员将容易想到其他的实施例。现在将详细参考如在附图中例示的一个或多个示例实施例的实施方式。在整个附图和以下详细描述中相同的附图标记将用于指示相同或相似的部分。

为了清楚，并未示出和描述本文描述的各实施方式的所有常规特征。当然应当理解在任何这种实际实施方式的开发中，必须做出许多特定于实施方式的决定以实现开发者的特定目标，例如遵循与应用和行业相关的约束，并且这些特定目标随各实施例和各开发者而有所变化。并且，应当理解虽然这种开发努力可能是复杂并且耗时的，但对于那些获得本公开益处的本领域普通技术人员来说不过是常规的工程任务。

一种能够发布触觉同步信号的触觉信号发布系统包括主触觉设备和多组从触觉设备。在一个实施例中，主触觉设备是远程可佩戴或可附着设备，并被配置为向从触觉设备发布触觉同步信号。该触觉同步信号例如可包括与一段音乐的节拍相关的信息。触觉信号发布系统例如允许主佩戴触觉设备经由无线通信网络向一组或多组从可佩戴触觉设备选择性地发布触觉同步信号。一旦接收到触觉同步信号，每个从可佩戴设备响应于该触觉同步信号生成具有拍节奏的一系列触觉反馈。应当注意每组从触觉设备包括一个或多个可佩戴或可附着的触觉设备。

图1是例示根据本发明一个实施例的一种使用远程触觉设备的触觉定时发布系统100的框图。系统100包括主远程触觉设备102、六组从远程触觉设备104-114和中继站116。主远程触觉设备102和从远程触觉设备104-114经由无线通信信道130-146逻辑连接。应当注意远程触觉设备包括一个或多个主远程触觉设备和多个从远程触觉设备。每组从远程触觉设备包括一个或多个远程触觉设备。应当注意即使向系统100添加或从中移除一个或多个方框（电路或机械设备），本发明示例实施例的根本概念也不会改变。

主远程触觉设备102可以附着于身体（例如手）或乐器（例如指挥棒）。主远程触觉设备102的一个功能是生成一组同步触觉信号，并且随后将这组同步触觉信号发送给一个或多个从远程触觉设备104-114。一旦选择性的接收到这组同步触觉信号，每个从远程触觉设备104-144根据这组同步触觉信号生成一系列触觉反馈。

作为替换，主远程触觉设备102可被配置为生成用于不同组的从远程触觉设备的不同组的同步触觉信号。例如，为组104生成的触觉信号可包括与为组106生成的触觉信号不同的节拍。主远程触觉设备102使用各种寻址机制，例如频率变化或经签名的数字数据分组，以选择性地寻址一组或多组从远程触觉设备或以其为目标。接收到触觉信号后，每组从远程触觉设备根据该触觉信号生成一系列触觉反馈。

在一个实施例中，可以根据存储在主远程触觉设备102中的预定义触觉数据来生成同步触觉信号。作为替换，同步触觉信号可响应于主远程触觉设备102的运动或移动而生成。在该实施例中，主远程触觉设备102包括一个或多个传感器（诸如，一个或多个加速计），其中传感器检测主远程触觉设备102的运动。检测到的运动随后被用于生成同步触觉信号。例如，如果指挥佩戴了主远程触觉设备102并用一种拍子指向一组小提琴手，则在主远程触觉设备102中的传感器检测该指挥的移动，并且根据检测到的移动生成一组触觉信号。随后通过无线通信网络将该组触觉信号发送给该小提琴手组。

无线通信网络可包括蓝牙、蜂窝（GPRS、CDMA、GSM、CDPD、2.5G、3G等）、超宽带（UWB）、WiMax、ZigBee和/或其他专门（ad-hoc）/网状网络技术中的一种或多种。为了减少功耗，系统100可使用中继站116放大来自主远程触觉设备102的信号强度。例如，中继站116通过无线信道140接收来自主远程触觉设备102的触觉信号，并在放大后再通过无线信道142将接收到的触觉信号中继给一组或多组从远程触觉设备114。

在另一个实施例中，系统100采用区域网状网络（regional meshnetwork）来为主触觉设备保存功耗。应当注意主触觉设备102可使用电力有限的电池电源或可再充电电源。区域网状网络使从触觉设备能够分享信号发布任务。在区域网状网络的场景下，例如在一个组中被指定的一个从或首从（head-slave）远程触觉设备接收来自主远程触觉设备的同步触觉信号，并且负责将接收到的触觉信号转发给该组中其余的从远程触觉设备。例如，当从远程触觉设备120经由无线信道138接收到来自主远程触觉设备102的触觉信号时，从远程触觉设备120负责将接收到的触觉信号转发给在组112中其余的从远程触觉设备。作为替换，可在组内以预定义的从到从的顺序转发触觉信号。例如，当从远程触觉设备120接收到来自主远程触觉设备102的触觉信号时，从远程触觉设备120将该接收到的触觉信号转发给从远程触觉设备122，该从远程触觉设备122则又将接收到的触觉信号转发给从远程触觉设备124，依次类推，直到在组112中的每个从远程设备都接收到该触觉信号。

本发明的一个或多个示例实施例的一个功能是向无声节拍同步队列的一个或多个用户提供触觉反馈。例如，可被配置为触觉节拍器的系统100能够随着时间队列提供触觉反馈以模仿由音乐家使用的传统的可听/视觉节拍器。触觉节拍器的概念可用于其中一个或多个个体（或对象）的节拍同步至关重要的许多场景。当个体已经将他/她的视觉和听觉全部用于手边任务时，使用触觉反馈来产生节拍是有利的。例如，当音乐家正在交响乐团或乐队中演奏时，模仿所需节拍的一系列触觉反馈对于这些音乐家来说是有用的，因为他们的视觉和听觉已被演出、音符和乐器占满了。

系统100可应用于诸如演唱、交响乐团、乐队、歌剧、戏剧、杂技表演等演出场景。团队运动可以是另一个能够采用系统100的领域。例如，系统100对同步赛艇队中的运动员、游泳选手、自行车手、花样游泳选手等将是有用的。如前所述，系统100在训练环境中也是有用的，例如军事练习（士兵、团队、车辆的协调，设置演习、行动的时机等）、对话/谈话治疗训练（例如谈话时的恒定节拍）、用于装配/生产人员时间调度的训练设备、用于排列时间关键的过程（电镀、食品加工等）的训练等等。

图2是例示根据本发明一个实施例的使用远程触觉接口设备的交响乐团200的框图。交响乐团200包括一组第一小提琴204、一组第二小提琴208、一组大提琴212、一组低音提琴214、一组乐器210和指挥202。乐器210包括中提琴、竖琴、双簧管、小号等等。指挥202佩戴了主远程触觉设备，在各组中的音乐家佩戴了从远程触觉设备用以同步。应当注意即使向交响乐团200添加或或从中移除一个或多个方框（电路或机械设备），本发明示例实施例的根本概念也不会改变。

在一个实施例中，无线通信网络216用于提供在由指挥202佩戴的主远程触觉设备和由音乐家或演奏者佩戴的从远程设备组之间的逻辑连接。通过有线或无线触觉信号可选择性地向从触觉设备的佩戴者或触觉节拍器发布节拍或节拍同步信息。在交响乐团200（或乐队）中的音乐家例如可分离地佩戴联网的触觉节拍器并感受期望的拍子，而不管他们是否能清楚的看见指挥或听见引拍队列。

重新参考图2，模仿参考节拍的触觉反馈的触觉参考节拍被发布给触觉节拍器佩戴者，并能够从诸如嵌在指挥的指挥棒或佩戴在指挥手上的加速计之类的传感器被自动导出。当可佩戴远程触觉设备被准确地校准时，该交响乐团可保持精确的共同节拍，同时仍然遵从由指挥给出的节拍上的细微差别。应当注意由指挥202佩戴的主远程触觉设备能够向具有唯一地址的不同的一组或多组从远程触觉设备发送同步触觉信号。例如，由于使用了不同的寻址机制，第一小提琴组204的同步触觉信号不应当干扰大提琴组212的同步触觉信号。

为了减少组间干扰，可使用不同的频率来分开寻址不同的组。当寻址方案采用频率变化时，一组从远程触觉设备不会看到或注意到邻近组的一系列触觉信号。例如，频率变化寻址方案在诸如协调的军事操作之类的情况下特别有用。将触觉信息寻址到特定组的其他形式也是可能的。一个例子可以是在类似于那些将TCP/IP因特网业务发送给特定目标的方案中使用经签名的数字信息分组寻址。应当注意用于协调的触觉反馈对如在大建筑工地中起重机操作者的场景中也是有用的。

图3A是例示根据本发明一个实施例的一种用于发布同步触觉信号的可佩戴触觉设备的图300。图300包括可佩戴触觉戒指302和手106，其中可佩戴戒指302能够感测来自手106运动的输入。应当注意即使向图300中添加或从中移除一个或多个方框（电路或机械设备），本发明示例实施例的根本概念也不会改变。

可佩戴触觉戒指302（也被称为主远程触觉设备或可佩戴远程接口设备等）被设计并构造为能够佩戴和/或适合如在图3A中所示的手指上的戒指形状。可佩戴触觉戒指302的各种物理设计可用于适合拇指、食指、中指、无名指和/或小指以容纳人手指的不同大小和形状。应当注意主远程触觉设备也可以被构造成如手镯或表带这样的形状。当如指挥的手之类的手306在空中移动以指挥音乐演奏时，可佩戴触觉戒指302使用加速计或一个或多个类似传感器感应手306的移动或运动。一旦检测到一个或多个移动和/或一个或多个运动，可佩戴触觉戒指302响应于诸如向上运动、向下运动、运动速度等的运动生成一系列触觉信号308。

在一个实施例中，可佩戴触觉戒指302包括能够生成触觉反馈以确认或证实哪个或哪些组的从可佩戴触觉设备已被选中接收该触觉信号的执行器。触觉或震动触觉的反馈可通过诸如压电、形状记忆合金（“SMA”）、偏心旋转质量（eccentric rotating mass，“ERM”）、线性谐振器（linear resonant actuator，“LRA”）之类的执行器来提供。应当注意术语“运动”和“移动”在此可交替使用。同样，术语“检测”和“感测”在此可交替使用。

未在图3A中示出的可佩戴从触觉设备可被设计和构造成诸如戒指、手镯、项链等的形状。在一个实施例中，可佩戴从触觉设备被用来接收同步触觉信号，并根据该同步触觉信号生成震动触觉或触觉反馈。可佩戴从触觉设备的一个功能是接收同步触觉信息。可选地，可佩戴的或可附着的从触觉设备也可以向其他从触觉设备和/或主触觉设备发送信号或触觉信号。

可选地，触觉节拍器可以是独立的设备，或者是在若干触觉节拍器的网络中的节点。在独立形式中，该设备可以被佩戴在身上或安装在用户附近，以便用户能够感觉到以设置的间隔产生的触觉反馈（诸如震动）。

图3B是例示根据本发明一个实施例的一种用于发布同步触觉信号的可附着触觉设备的图310。图310包括触觉指挥棒304和手106，其中可附着触觉设备320被安装或附着于触觉指挥棒304上。类似于可佩戴触觉戒指102，可附着触觉设备320能够通过触觉指挥棒304来感测手106的移动。应当注意即使向图310中添加或从中移除一个或多个方框（电路或机械设备），本发明示例实施例的根本概念也不会改变。

重新参考图3B，手306握住触觉指挥棒304，其中具有可附着触觉设备320的触觉指挥棒304根据指挥的手306的移动发射寻址到一组或多组乐器的一组或多组同步触觉信号318。例如，指挥握住感测节拍的指挥棒304，该指挥棒包括加速计并能够捕捉手/指挥棒运动。根据检测到的运动，在可附着触觉设备320中的微处理器从感测数据中提取所需节拍。在可附着触觉设备320或指挥棒304中的发射机将该节拍信息318广播给一个或多个从触觉节拍器或设备。应当注意触觉指挥棒304也可被称为主远程触觉设备。

图4是例示根据本发明一个实施例的一种能够发布同步或协调触觉信号的远程触觉设备的框图400。图400包括可佩戴或可附着触觉设备402、第一组人404、第二组人406、第三组人408、第四组人410、以及能够放大并中继触觉信号的中继站412。应当注意即使向图400中添加或从中移除一个或多个方框（电路或机械设备），本发明示例实施例的根本概念也不会改变。

每组人可包括唯一特性，并且每组人可接收特定的一组同步触觉信号。例如，第一组404包括一组男人442和女人440，而第二组406包括一组男人。第三组408包括一组女人，而第四组410包括一个男人。作为替换，第一组404可以是在交响乐团中演奏第一小提琴的音乐家，而第二组406演奏中提琴。此外，第三组408可以是大提琴演奏家，而第四组是钢琴家。同样，第一、第二、第三和第四组可以是准备执行协调任务的特殊军事单位。应当注意其他应用也是可能的，例如团队运动和室外操作。

可佩戴触觉设备402进一步包括传感器420、内部滤波器422、选择器424、生成器426和触觉输出设备428。传感器420被配置为检测可佩戴触觉设备402的位置和运动。滤波器422用于移除无关移动或运动，这些移动或运动被认为是手移动的正常部分。选择器424从存储在存储器中的一组触觉效果中选取一个触觉效果。例如，每组人可具有特定的触觉效果来指示该组的选取。设备输出设备428是能够根据从选择器424接收的信息生成触觉反馈的执行器。

生成器426响应于经滤波的移动生成同步触觉信号，并经由各种通信信道432-438顺序地将这些同步触觉信号发送给一个组或多个组，诸如组404-410，其中通信信道432-438可以是有线或无线通信。例如，生成器426可为诸如第一组404和第二组406这样的一个或多个组的人生成一个或多个唯一的同步触觉信号。组404的同步触觉信号与组408的同步触觉信号可以不同，因为例如组404演奏小提琴而组408演奏大鼓。

在一个实施例中，根据可佩戴触觉设备402的基本逻辑块构造触觉节拍器。例如，触觉节拍器应当包括用于生成触觉反馈的机械装置和用于数据处理的可编程逻辑设备。机械装置包括各种类型的触觉执行器，诸如附着在DC马达上的振动偏心质量。触觉节拍器还使用一个或多个可编程逻辑设备以响应于移动来控制执行器，诸如设置在马达的开启（触觉反馈）状态和马达的关闭（无触觉反馈）状态之间转换的固定时间间隔。可选地，触觉节拍器还可以被用作单独的设备，其可进一步包括允许调节触觉反馈速率（即节拍器节拍）的接口。

一个或多个有线或无线通信网络可被用来促进和发布在主触觉节拍器和多组从触觉节拍器之间的同步触觉信号。主触觉节拍器应当执行如可佩戴主远程触觉设备的类似功能，从触觉节拍器应当实现如可佩戴从远程触觉设备的类似功能。例如，联网的触觉节拍器使用通信电路接收来自主设备的命令节拍，并且随后将与节拍相关的反馈信息和时间数据转发给网络中的中央位置或其他节点以供进一步发布。使用中继站412或中央分布网络能扩大通信区域的覆盖范围。对于无线联网触觉节拍器的概念，其可与中央分布点一并运行到所有节点，或者具有网状网络的形式，在所述网状网络的形式中每个触觉节拍器既起接收机的作用又起发射机的作用，以将覆盖范围扩展到所有节点。

本发明的一个或多个示例实施例包括以下将描述的各处理步骤。各实施例的各步骤可实现为机器或计算机可执行指令。指令可用来引起用这些指令编程的通用或专用系统执行本发明的步骤。作为替换，本发明的各步骤可由包括用于执行这些步骤的硬线逻辑的专用硬件组件、或由任何可编程计算机组件和定制硬件组件的结合来执行。虽然将参考因特网来描述本发明的实施例，但在此描述的方法和装置同样可应用于其他网络基础设施或其他数据通信环境。

图5是例示根据本发明一个实施例使用远程触觉设备发布同步触觉信号的过程的流程图500。在框502处，该过程根据触觉数据生成第一组触觉信号。在一个实施例中，该第一组触觉信号包括与无声节拍同步队列相关的信息。在一个方面，触觉数据从主可佩戴触觉设备中的存储位置取得或检索。作为替换，触觉数据可根据主远程触觉设备的运动及运动速度来生成。在一个实施例中，该过程能够感测主可佩戴触觉设备的运动并响应于该主可佩戴触觉设备的运动产生触觉数据。在框502后，该过程继续到下一个框。

在框504处，该过程根据触觉数据生成第二组触觉信号。应当注意第一组触觉信号包括与第二组触觉信号不同的目的地地址。取决于本发明示例实施例的应用可使用各种寻址机制。例如，可以以与第二组触觉信号不同的无线电频率来发送第一组触觉信号。在框504后，该过程继续到下一个框。

在框506处，该过程将第一组触觉信号发送给用以生成第一系列触觉反馈的第一从可佩戴触觉设备。在一个实施例中，第一组触觉信号包括指示哪组或哪些组从可佩戴触觉设备应当接收第一组触觉信号的目的地址。应当注意第一从可佩戴触觉设备可属于一个组。在框506后，该过程继续到下一个框。

在框508处，该过程将第二组触觉信号发送给用以生成第二系列触觉反馈的第二从可佩戴设备。在一个实施例中，该过程能够使用时钟信号或全球定位系统（“GPS”）同步在主可佩戴触觉设备中的主时钟和在从可佩戴触觉设备中的从时钟。应当注意，一旦接收到触觉信号或同步触觉信号，从可佩戴触觉设备就根据触觉信号生成触觉反馈以模拟音乐节拍。应当注意，在一个实施例中，从可佩戴触觉设备也能够通过无线信号与主可佩戴触觉设备通信。例如，从可佩戴触觉设备能够通知主可佩戴触觉设备它已从睡眠状态唤醒。

虽然已经示出和描述了本发明的特定实施例，但基于本文的教导，对于那些本领域技术人员来说，那些不脱离本发明及其较宽方面的变化和变型是显而易见的。因此，所附权利要求旨在涵盖其范围内的所有这种变化和变型，所述范围等同于本发明一个或多个示例实施例的真实精神和范围。

Claims (10)

1.一种触觉协调系统，包括：

主可佩戴设备，被配置为经由无线通信网络发布一组或多组协调信号，其中主可佩戴设备能够附着于一个物体；和

与所述主可佩戴设备逻辑耦合的多个从设备，能够选择性地接收至少一组协调信号并且响应于所述协调信号生成反馈，所述协调信号是触觉协调信号并且所述从设备是生成触觉反馈的可佩戴触觉设备，

其中多个从可佩带触觉设备被划分为多个组，其中从可佩戴触觉设备的多个组中的每个组被配置为接收一组或多组触觉协调信号，以及

其中一个组内的从可佩带触觉设备中的至少一个适于从主可佩戴设备接收一组或多组触觉协调信号，并且适于将所述一组或多组触觉协调信号转发到所述组内的从可佩带触觉设备中的至少另一个。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述主可佩戴设备能够附着于身体的一部分。

3.如权利要求1所述的系统，其中被配置为发布一组或多组触觉协调信号的主可佩戴设备进一步包括：能够感测所述主可佩戴设备的运动的传感器，其中所述传感器被配置为根据检测到的运动生成触觉协调信号。

4.如权利要求1所述的系统，

其中所述主可佩戴设备包括使用全球定位系统“GPS”来同步主时钟的所述主时钟；并且

其中所述多个从可佩带触觉设备中的每一个包括使用GPS来同步从时钟的所述从时钟。

5.如权利要求1所述的系统，其中每组触觉协调信号进一步包括用于寻址目标从可佩戴触觉设备组的接收地址。

6.一种用于提供一系列触觉反馈的方法，包括：

根据触觉数据生成第一组触觉信号；

根据触觉数据生成第二组触觉信号；

将第一组触觉信号发送给用于生成第一系列触觉反馈的第一组第一从可佩戴触觉设备；和

将第二组触觉信号发送给用于生成第二系列触觉反馈的第二组第二从可佩戴触觉设备，

其中第一组中的第一从可佩戴设备中的至少一个从主可佩戴设备接收第一组触觉协调信号，并且将所述第一组触觉协调信号转发到所述第一组中的第一从可佩带触觉设备中的至少另一个。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：

感测主可佩戴设备的运动；和

响应于所述主可佩戴设备的所述运动产生触觉数据。

8.如权利要求6所述的方法，进一步包括从主可佩戴设备中的存储位置检索所述触觉数据。

9.如权利要求6所述的方法，其中根据触觉数据生成第一组触觉信号进一步包括在所述触觉信号中增加无声节拍同步队列。

10.如权利要求6所述的方法，进一步包括同步主可佩戴设备中的主时钟和第一或第二从可佩戴触觉设备中的从时钟。

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