CN105229418B

CN105229418B - 用于步行导航的触觉设备

Info

Publication number: CN105229418B
Application number: CN201480029776.4A
Authority: CN
Inventors: Z·莱迪沃耶维克; P·比彻; C·鲍尔; A·法赫格林
Original assignee: Nokia Technologies Oy
Current assignee: Origin Asset Group Co., Ltd.
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2018-04-27
Anticipated expiration: 2034-04-09
Also published as: CN105229418A; EP2986938A1; US20140313021A1; US10466787B2; EP2986938A4; WO2014170539A1

Abstract

一种装置包括：第一磁板(102)；方位平行于所述第一磁板的第二磁板(104)，其磁耦合于所述第一磁板，并且可相对于所述第一磁板滑动；放置在所述第一磁板和所述第二磁板之间的介电材料；以及与所述第一磁板和所述第二磁板通信的触点(115)，其中，通过该触点施加电压，所述电压生成对在移动设备上实施的任务进行响应的信号，当相对于所述第二磁板滑动所述第一磁板时，所述信号向所述第一磁板和所述第二磁板提供触觉效果。

Description

用于步行导航的触觉设备

技术领域

在本文中公开的示例性和非限制性实施例一般涉及触觉设备，并且特别涉及合并了用于导航应用的触觉反馈的移动设备。

背景技术

包括用于产生导航指令的驱动器的触觉设备是已知的。某些触觉设备使用振动元件，所述振动元件基于目的地方向与终端方位的方向之间的角度差以不同强度进行振动。其它触觉设备使用斜置和/或倾斜作为提供方向的方法。在任何情况下，所述设备均可以被用户手持或佩戴。

发明内容

下面的发明内容仅旨在是示例性的。本发明内容并不旨在限制权利要求书的范围。

根据一个方面，一种装置包括：第一磁板；方位平行于所述第一磁板的第二磁板，其磁耦合于所述第一磁板，并且可相对于所述第一磁板滑动；放置在所述第一磁板和所述第二磁板之间的介电材料；以及与所述第一磁板和所述第二磁板通信的触点，其中，通过所述触点施加电压，所述电压生成对在移动设备上实施的任务进行响应的信号，当相对于所述第二磁板滑动所述第一磁板时，所述信号向所述第一磁板和所述第二磁板提供触觉效果。

根据另一方面，一种方法包括：将目的地数据输入移动设备；使用无线连接将触觉反馈设备链接到所述移动设备；调整所述触觉反馈设备；基于从所述触觉反馈设备提供的触觉反馈，确定去往所述目的地的方向是否正确；在所述方向上向所述目的地移动；以及到达所述目的地。

根据另一方面，一种非瞬态计算机可读存储介质，其包括一个或多个指令的一个或多个序列，所述一个或多个指令的一个或多个序列当被装置的一个或多个处理器执行时促使所述装置至少：使用无线连接将触觉反馈设备链接到移动设备；以及从所述触觉反馈设备提供触觉反馈。

附图说明

在下面结合附图的说明中阐述了前述方面和其它特征，其中：

图1A是包括处于平行方位上的两个磁轮盘的触觉设备的一个示例性实施例的顶视图；

图1B是图1A的触觉设备的横截面图；

图1C是图1A和1B的触觉设备链接到移动设备的示意表示；

图2A是用户使用图1A和1B的触觉设备的示意表示；

图2B是图2A的用户的手旋转/滑动触觉设备的轮盘的示意表示；

图3是示出了使用触觉设备进行导航的方法的一个示例性实施例的流程图；

图4A是合并了各种辅助特征的触觉设备的一个示例性实施例的透视图；以及

图4B是触觉设备的屏幕的一个示例性实施例的表示。

具体实施方式

电子地图和基于位置的导航服务在移动设备中正变得更为普遍。然而，使用移动设备的电子导航当前需要认知努力(cognitive effort)和时常求助来查看屏幕设备(特别是例如在拥挤的都市环境中，当没有语音引导时，其不一定总是合用户的口味)。对电子导航移动设备来说，使得能够与用户进行通信但不强迫用户一直沉浸于查看屏幕设备而无法进行诸如步行这样的其它正在进行的任务是值得期望的。触觉(振动电触觉反馈)提供了一种解决方案的可能性，由此足够的信息被传送给用户，从而使得还可以在心里处理该信息而无需从手头的其它任务中转移注意力。对于使用在盲用(blind-use)场景中轻松处理的设备来传送的触觉信息也是值得期望的。

在本文中公开的示例性设备是触觉设备，所述触觉设备整体上包括滑动和/或旋转机制，其消除或者至少减少了对按钮的需求。重点在于对于这样的设备的低成本实现，其中所述设备是移动设备的同伴(例如采用主/从关系)并且利用ET反馈，允许该同伴设备通过无线技术(例如，通过利用低能量或ANT+^TM无线连接)与移动设备进行非视觉交互来访问移动设备的扩展能力，由此增强用户与移动设备的交互。ET技术相对于其它机电驱动器技术而言为可编程触觉技术提供了超低功率消耗。

示例性设备是基于ET钥匙圈(ET钥匙圈/ETK)技术而链接到移动设备(例如智能电话或移动显示器或终端)的ET钥匙圈。然而，在本文中公开的设备不限于是钥匙圈，因为可以考虑任何其它类似的配置。ET钥匙圈的一个示例性使用是用于触觉导航(例如步行、自行车等)，所述触觉导航允许街道级引导以及视线引导。其它示例性的使用包括数据设备(音频和视频)的触觉控制，以及关于娱乐(例如玩具)、治疗设备等的触觉应用。

移动设备通过全球定位卫星(GPS)系统具有导航功能。然而，当用户想要到达特定地方时(特别是在拥挤的环境中)，在移动的同时查看移动显示器上的地图往往不是最合适的交互场景。在如本文中所公开的示例性设备中，用户在移动终端上预先选择目标位置和路线，据此来经由例如ET钥匙圈这样的同伴设备通过触觉感知实施实际引导。移动设备通过无线信道来流式传送关于导航的信息，并向ET钥匙圈给出关于将在其上进行移动的正确方向的指令。用户在移动终端上设置目标位置，并且然后通过以下方式来遵循该引导：使用用户的手指滑动和/或旋转ET钥匙圈，以及检查/确认将在其上进行移动的正确方向和/或目标位置有多远。在本文中公开的示例性实施例中，ET钥匙圈是简化的触觉瓦片滑块系统(tactile-tile-slider system)，其使得能够移动处于密切接触的两个表面，并且具有经由对用户的触觉反馈的纹理感知(texture perception)的可编程性。这里不讨论移动设备的GPS系统；然而，ET钥匙圈可与任何经由无线连接来进行链接的移动终端一起工作。

ET钥匙圈设备具有“低认知努力”要求，并且为复杂导航任务给出“易于操作”的方法。除了指示出将在其上行进的正确方向之外，ET钥匙圈还具有向用户递送“与目标的距离”信息这样的附加功能。例如，可以根据与目标的距离来改变纹理信号的强度(更强烈意味着与目标位置更靠近)。此外，ET钥匙圈允许在拥挤区域中的精细导航而不必观察地图或电子导航设备，因而使用户看起来不那么像游客，并且允许他聚焦于他周围的环境。另外，ET钥匙圈还可以被用作治疗设备，其中，用户放松/锻炼他的手指，同时收听移动设备上的音乐，并且感知作为ET钥匙圈上的纹理的音乐驱动式韵律。

在任何实施例中，可以通过频率的改变、幅度的改变或者引入噪声ET信号等来指示与指定路径的偏离。

参考附图，示出了ET钥匙圈的一个示例性实施例。尽管将参考附图中所示的示例实施例来描述用于导航目的的ET钥匙圈的特征，但是应当理解，特征可以通过许多替换形式来体现。另外，可以使用任何合适的尺寸、形状或者任何类型的元件或材料。

现在参考图1A和图1B，一般性地在100处指示ET钥匙圈，并且在下文中将其称为“ET钥匙圈100”。ET钥匙圈100包括方位平行的并且被配置为能够在彼此之上滑动和/或旋转的两个磁化表面(轮盘)。所述两个滑动/旋转的磁化表面包括第一基底或第一板片102，第一基底或第一板片102经由一个或多个中央磁体106而磁耦合于第二基底或第二板片104，其中，所述一个或多个中央磁体106允许第一板片102可关于轴108相对于第二板片104旋转。第一板片102和第二板片104分别包括聚合物或玻璃片，每个板片102、104基本不受板片102、104的接口表面上的潮湿状况或湿气的影响。

经由安置在每个板片102、104的相对面上的相应磁膜122、124使每个板片102、104具有磁性。磁膜122、124分别包括分散磁点或光学透明磁膜等。通过经由磁膜122、124所实现的磁场使得两个板片102、104保持在一起。

将介电材料110的薄膜放置在板片102、104之间。介电材料110可以是为第一板片102相对于第二板片104的滑动接触提供便利的润滑剂。面向介电材料110的板片102、104的表面分别由导电材料120的薄膜来覆盖，其中，所述导电材料120例如是铟锡氧化物、石墨烯、氧化石墨烯或者前述材料的组合等。导电材料120提供(通过介电材料110滑动接触的)导电层，所述导电层一起定义了大面积电容器。

如图1A中所示，在某些示例性实施例中，可以将调准标记135安置在第二板片104的边缘上，该调准标记135当被同步到移动设备时向用户指示“前进”方向。

导电板上的交替信号产生可感知的触觉效果，该可感知的触觉效果然后可以变成用于与移动设备进行交互的手段的基础。在一个示例性实施例中，为了提供所述交替信号，将触点115耦合于第一板片102的边缘，触点115与在第二板片104的边缘周围延展的两个电阻器迹线125进行滑动通信。

当电压通过触点115被施加到两个板片102、104上时在第二板片104上滑动第一板片102的动作经由电触觉反馈驱动电路(ET电路)触发一信号。所述信号对正在移动设备上实施的任务(例如导航)进行响应。随着相对于第二板片104旋转第一板片102，触点115的位置沿电阻器迹线125变化，由此改变电压和电阻值并且提供ET反馈，所述ET反馈指示用户正处在(或离开)所计算的路径。

现在参考图1C，ET电路可以内置到ET钥匙圈100的外壳中。在一个示例性实施例中，ET钥匙圈100可以经由ET钥匙圈100的外壳中的发送器/接收器设备160链接到在130处示出的移动设备，其中，ET钥匙圈100的外壳中的发送器/接收器设备160与移动设备130中的发送器/接收器设备170进行通信。发送器/接收器设备160、170的ET电路的操作由用户触发(在其它时间，ET电路可以是未激活的或者处在“睡眠”模式下)，并且通过用户与移动设备130(或其它导航工具)的交互来确定信号，即使用户并未在查看移动设备、电子地图等或者与移动设备、电子地图等直接交互。通过提供指示出用户需要采取的方向的触觉响应，主要关于对用户进行引导来预测触觉信号。

现在参考图2A和图2B，移动设备130可以按照相对于在200处示出的用户身体的固定方位(例如在水平/垂直位置上)被保持在口袋中。根据用户200的方位和位置(以及因此移动设备130的位置)，ET钥匙圈100接收关于优选方向的信息。利用该信息，ET钥匙圈100创建触觉模式，然后由用户200在使得ET钥匙圈板片在彼此上方滑动/旋转时感知该触觉模式。例如，当用户200正面向将要行进的正确方向时，ET钥匙圈100(当被用户200的手指旋转时)向用户200递送较为强烈的触觉模式(以便将其区别于错误方向，其中，错误方向将具有较不强烈的信号，可能还具有不同的纹理模式，该差别被用户200轻松感知)。这样，用户200不需要查看移动设备130上的复杂地图来获得关于步行路径的引导以确定将要前进的方向(向左/右转或向前进)。用户200可以简单地将ET钥匙圈100握持在手中(或者甚至在口袋中)，并且(偶尔)检查他/她是否已保持在正确的路径/方向上。

在另一示例性实施例中，固定调准标记135允许ET钥匙圈100被用户200轻松调准为具有与移动设备130相同的方位。这允许在第一板片102相对于调准标记135的特定角度位置处给出反馈，从而使得例如当将要进行右转时在第一板片102相对于第二板片104的90度位置处或者当将要进行左转时在270度位置处感觉到纹理、隆起或者一系列隆起。该实施例增加了以下优点：用户200当持续使用ET钥匙圈100来确立他是否正面向正确方向时，不需要转动他的身体(和移动设备130)。

现在参考图3，使用ET钥匙圈100进行导航的方法一般地由参考标记500指示，并且在下文中称为“方法500”。在方法500中，在输入步骤510中，将数据输入移动设备。输入步骤510可以包括：通过街道地址或指示目的地的其它信息来输入目的地。在输入步骤510之后，在链接步骤520中，将ET钥匙圈100链接到移动设备(例如通过选择关于移动设备的适当无线连接参数，所述无线连接参数启动与ET钥匙圈100的ET电路的连接)。可以使用具有处理器610和存储器620的控制器600来实现链接步骤520。处理器610可以包括软件625。

用户200然后开始向目的地导航。在这样做时，用户在调整步骤530中通过相对于第二板片104滑动或旋转第一板片102来调整ET钥匙圈100。然后在确定步骤540中，基于由控制器600提供并且通过ET钥匙圈100接收到(或未接收到)的触觉反馈，做出关于用户200是否正面向正确方向的确定。在所示的示例性实施例中，如果用户未通过ET钥匙圈100接收到触觉反馈，则用户200没在面向正确方向，并且因此在校正步骤550中校正他的方向，在校正步骤550之后，他再次在调整步骤530中调整ET钥匙圈100。如果(或者一旦)用户在确定步骤540中接收到触觉反馈，则用户在移动步骤560中在正确方向上移动。当在确定步骤540中接收到触觉反馈时，用户200还可以在距离确定步骤555中确定与目的地的距离。

定期地，用户在目的地确定步骤570中评估他是否在目的地处。在目的地确定步骤570中，如果用户200确定他不在目的地处，那么他返回到调整步骤530并调整ET钥匙圈100，以及行进到确定步骤540，可能往回行进通过校正步骤550，以及再次行进通过移动步骤560回到目的地确定步骤570。一旦在确定步骤540中确定用户200已到达目的地，则用户200停止。

还可以通过其它方式来采用触觉信号，例如指示用户与预期目的地的距离(例如距离确定步骤555)。在以下场景中可以采用平方距离关系(distance-squaredrelationship)触觉响应：触觉信号随着用户变得更靠近预期目标而在频率(脉冲训练信号的频率)上有所增长。实际上，除了获得关于将要去往的优选方向的触觉信息之外，还可以只是通过调整触觉感知的脉冲训练信号的频率来轻松地通知用户目标距离有多远。

现在参考图4A，示出了ET钥匙圈100的一个示例性实施例，其中，ET钥匙圈适于其它用途，例如用于娱乐。在所述实施例中，合并了这样的设备，即通过所述设备，可以伴随ET钥匙圈100采用各种信号。例如，ET钥匙圈100可以包括LED 700(或其它视觉信令设备)、扬声器710(或其它音频设备)或者简单触摸屏720等。在调适ET钥匙圈100的概念来体现玩具或类似设备(例如虚拟宠物)时，可以并入音频或视觉信号，以便警示用户需要按照触觉感知的方式来与玩具建立关系。

ET钥匙圈100还包括用于该设备与其它更复杂的设备(例如移动电话、电子地图和电子阅读器等)进行通信的构件。所述通信构件主要被设想为是无线的，并且通过发送器/接收器设备160、170来实现。

在不危及设备的同伴关系方面(例如同伴设备与移动设备130的兼容性)的情况下，仍可以进一步扩展ET钥匙圈100的实用性。包括触摸屏720(其可以合并用于标识手指位置的构件)的ET钥匙圈100的实施例可以采用电泳墨水来实现和增强触觉交互，特别是当结合娱乐应用或导航应用来使用触摸屏720的时候，其中，用户200通过触摸屏720与移动设备130进行交互。在任何情况下，应当相应地来选取用于板片102、104的材料。设想了ET钥匙圈100的光学透明版本，其可以实现展出应用(on-display application)以及触觉感知与在触摸屏720上可见的视觉图像的直接相关性。例如，如图4B中所示，在某些示例性实施例中，ET钥匙圈100可以合并触摸屏720，该触摸屏720将地图730的表示物显示为静态触觉图像(例如大约10x20像素)，以便复制显示在移动设备130上的地图。除了所描述的导航概念之外，这还将提供对用户的即时环境的映射。可以使合并了所述触摸屏720的ET钥匙圈100可借助于手指引导来进行操作，其中，期望路径可以关联于特定频率，或者其中，期望路径可以根本不关联于任何ET信号。

返回参考图4A，当第一板片102相对于第二板片104关于轴108被旋转时，ET钥匙圈100还可以被用作远程触觉滚轮，从而允许在移动设备130和/或触摸屏720上浏览文件(例如视频或歌曲)的列表，以及随后例如通过按压触摸屏702来选择文件。此外，ET钥匙圈100可以用于在不需要从口袋移出移动设备的情况下控制音乐播放器的音量。

本发明关于导航的优点涉及使用触觉技术从而例如通过以下方式来避免或最小化对导航设备的视觉参考：操纵可旋转/可滑动轮盘布置来接收关于将要采取的正确方向的触觉提示。为此，可以使用设备的外壳上的导航或方位标记来例如指北，其将消除对陀螺仪的需求。通过促使触觉反馈的频率基于距离发生变化，其还可以轻松用于向用户提供关于与预期目标/目的地的距离的信息。

当在娱乐或治疗模式下使用时，ET钥匙圈100还可以充当独立设备。在该实施例中，预计该设备在使用中发送连续的随机纹理。该纹理可以突然变为明显的规则信号，以便向用户警示正在进入的SMS/电子邮件/电话呼叫等。这对于用户来说将仅涉及非常小的认知努力。所述连接可以是不常发生的，并且由用户在他们认为适合时进行控制，以便减少功率消耗。

此外，关于娱乐、虚拟宠物设备和其它类型的玩具(其可被看作是抗压的)一般仅提供与其“拥有者”的音频和视觉交互。向虚拟宠物设备添加触觉组件提供了真实得多的虚拟宠物体验的机会。此外，可以产生随机或编程的触觉效果，以便复制例如与动物关联的特定行动(例如发出猫喘音、发出猪哼声和发出嘶嘶声等)或真实动物的纹理。

触觉反馈还可以应用于视频游戏。现代视频游戏牵涉越来越新的在用户与游戏控制台(或游戏控制台的附件)之间的交互范例。将触觉模式引入游戏设置可以提供增强的用户体验，特别是那些涉及化身在虚拟游戏空间内移动或驾驶游戏等的游戏设置。

可以针对当被一个手指触摸并被另一只手检查时在显示器(例如移动电话、计算机或平板计算机等的显示器)上对数字图像的触觉检查而存在进一步的应用。更特别地，用户可以通过以下方式来获得“远程纹理递送”：用他的左手的手指触摸在显示器上看见的一个图像，以及经由用他的右手移动ET系统的设备来接收关于被触摸物体的纹理信息。这对于基于因特网的购买和拍卖服务可以是有益的，其中，买家可以在点击设备或按压按钮来进行购买之前触摸和感觉在售物体。

在一个示例性实施例中，一种装置包括：第一磁板；方位平行于所述第一磁板的第二磁板，其磁耦合于所述第一磁板，并且可相对于所述第一磁板滑动；放置在第一磁板和第二磁板之间的介电材料；以及与第一磁板和第二磁板通信的触点，其中，通过该触点施加电压，所述电压生成对在移动设备上实施的任务进行响应的信号，当相对于第二磁板滑动第一磁板时，所述信号向第一磁板和第二磁板提供触觉效果。

第一磁板和第二磁板可以分别包括安置在聚合物或玻璃片上的磁膜，所述磁膜被安置在每个相应板片的相对面上。每个磁膜可以包括分散磁点或光学透明磁膜。第一磁板和第二磁板可以分别包括导电材料膜，所述导电材料膜被安置在面向所述介电材料的每个相应板片的表面上。每个所述导电材料膜可以包括铟锡氧化物、石墨烯、氧化石墨烯或前述材料的组合。两个电阻器迹线可以在第二板片的边缘周围延展，触点通过这两个电阻器迹线来维持第一磁板和第二磁板之间的通信。所述装置可以进一步包括用于所述装置与移动设备进行无线通信的构件。所述装置可以体现于钥匙圈。

在另一示例性实施例中，一种方法包括：将目的地数据输入移动设备；使用无线连接将触觉反馈设备链接到所述移动设备；调整所述触觉反馈设备；基于从所述触觉反馈设备提供的触觉反馈，确定去往目的地的方向是否正确；在所述方向上向目的地移动；以及到达目的地。

将触觉反馈设备链接到移动设备可以包括：选择用于启动与触觉反馈设备的电路的连接的关于所述移动设备的无线连接参数。所述方法可以进一步包括：基于来自触觉反馈设备的触觉反馈，校正去往目的地的方向。所述方法可以进一步包括：重新调整触觉反馈设备和校正去往目的地的方向。所述方法仍然可以进一步包括：在距离确定步骤中确定与目的地的距离。调整触觉反馈设备可以包括：相对于第二板片滑动第一板片以产生电压。相对于第二板片滑动第一板片以产生电压可以产生触觉反馈。

在另一示例性方面中，一种非瞬态计算机可读存储介质，其包括一个或多个指令的一个或多个序列，所述一个或多个指令的一个或多个序列当被装置的一个或多个处理器执行时促使所述装置至少：使用无线连接将触觉反馈设备链接到移动设备；以及从所述触觉反馈设备提供触觉反馈。

应当理解，前述说明书是仅示例性的。可以由本领域的技术人员设想各种备选方案和修改。例如，在各种从属权利要求中详述的特征可以以任何合适的组合方式彼此组合。另外，来自上面描述的不同实施例的特征可以有选择地组合为新的实施例。相应地，本说明书旨在包括落在所附权利要求书的范围内的所有这样的备选方案、修改和变型。

Claims

1.一种触觉装置，其包括：

第一磁板；

方位平行于所述第一磁板的第二磁板，其磁耦合于所述第一磁板，并且可相对于所述第一磁板滑动；

放置在所述第一磁板和所述第二磁板之间的介电材料；以及

与所述第一磁板和所述第二磁板通信的触点，其中，通过所述触点施加电压，所述电压生成对在移动设备上实施的任务进行响应的信号，当相对于所述第二磁板滑动所述第一磁板时，所述信号向所述第一磁板和所述第二磁板提供触觉效果，

其中，所述装置是被布置成与所述移动设备具有从/主关系的同伴设备，并且其中，所述装置是包括触觉瓦片滑块系统的手持式电触觉设备，所述触觉瓦片滑块系统包括一个或多个可编程纹理感知，并且其中，所述手持式电触觉设备被配置为由用户携带。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一磁板和所述第二磁板分别包括安置在聚合物或玻璃片上的磁膜，所述磁膜被安置在每个相应板片的相对面上。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，每个所述磁膜包括分散磁点或光学透明磁膜。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一磁板和所述第二磁板分别包括导电材料膜，所述导电材料膜被安置在面向所述介电材料的每个相应板片的表面上。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，每个所述导电材料膜包括铟锡氧化物、石墨烯、氧化石墨烯或前述材料的组合。

6.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括：在所述第二磁板的边缘周围延展的两个电阻器迹线，其中，所述触点通过所述两个电阻器迹线维持所述第一磁板和所述第二磁板之间的通信。

7.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括：用于所述装置与所述移动设备进行无线通信的构件。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置体现于钥匙圈。