CN105452992B - 多维触控板 - Google Patents

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Abstract

描述了充当人机界面(HMI)的多维触控版。对HMI的输入不仅可通过使用触控板的传统二维(X‑Y)输入作出，还可使用三维力且甚至是四维时间作出。可以提供对输入的触觉反馈或听觉反馈。描述了使用HMI控制系统的方法以及利用与处理器通信的HMI的触控板系统。

Description

多维触控板
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年5月30日提交的并且标题为“Three Dimensional Trackpad(三维触控板)”的美国临时专利申请号61/829,065的优先权，该临时专利申请的内容全文以引用方式并入本文。
发明背景
常规的控制系统向操作者呈现控件诸如开关、按钮、控制杆、旋钮、刻度盘等的组合。操作者通过操纵所呈现的控件与这些控制系统进行交互，以便执行各种控制功能。近来，由于可控特征的数量的增长，控制系统已变得日益复杂。随着控制系统的复杂性增加，控制面板杂乱地堆满开关、按钮、控制杆、旋钮和/或刻度盘。因此，控制系统变得更难操作。此外，设计师难以设计能够在有限空间内容纳所有必要的控件的控制面板。
在现有技术中已经开发出解决上述问题的触控板装置。然而，这些装置通常是二维(X-Y)的。例如，一些智能电话装置包括用于导航智能电话的图形用户界面(GUI)的光学触控板。光学触控板具有舒适的触感，针对每个移动提供听得见的“滴答声”，并且不像电容式触摸屏，其可在不直接接触皮肤的情况下使用。例如，在戴手套的情况下电容式触摸屏不工作。在戴手套的情况下一些光学触控板工作；然而，因为它们使用与触控板分离的机械接触用于接受或选择功能。此外，光学触控板通常具有易受水分(汗水)干扰的相当低分辨率的红外摄像机，并且限于二维(X-Y)中的测量。
发明内容
本发明的实施方案涉及用于人机界面(HMI)的基于力的触控板，并且具体地涉及能够感测力以及位置并提供触觉反馈和听觉反馈的触控板。
本文描述的是一种使用触控板来控制系统的方法的实施方案。该示例性方法包括触控板的触摸界面接收触摸力。触摸界面定位在被布置成具有宽度和长度的力传感器阵列上方。该方法包括通过触摸界面将触摸力的至少一部分传递到力传感器阵列中的一个或多个力传感器。力传感器阵列中的一个或多个力传感器将力信息传输到与力传感器阵列通信的处理器。该处理器从力信息确定沿宽度和长度的力位置以及对应的力大小。处理器将控制消息发送到系统，其中控制消息根据沿宽度和长度的力位置以及对应的力大小中的一个或多个选择。反馈发生器向触控板的用户提供触觉反馈或听觉反馈中的至少一个。
本文还描述了一种可用于实践所述方法的实施方案的触控板系统。在一个方面，触控板系统包括被布置成具有宽度和长度的二维力传感器阵列以及定位在该阵列上方的触摸界面，其中触摸界面使触摸力传递通过至力传感器阵列中的一个或多个力传感器。与存储器通信的处理器执行存储在存储器上的计算机可读指令，所述指令致使处理器接收来自力传感器阵列的力信息；并且确定沿宽度和长度的力位置以及对应的力大小。触控板系统还包括生成触觉反馈或听觉反馈中的至少一个的反馈发生器。
本文也描述了集成到车辆的转向机构的触控板系统。该系统包括被布置成具有宽度和长度的二维力传感器阵列，该二维力传感器阵列嵌入车辆的转向机构中。触摸界面定位在该阵列上方，其中触摸界面使触摸力传递通过至力传感器阵列中的一个或多个力传感器。该系统还包括与存储器通信的处理器，其中处理器执行存储在存储器上的计算机可读指令，所述指令致使处理器接收来自力传感器阵列的力信息；确定沿宽度和长度的力位置以及对应的力大小；并且将控制消息发送到系统，其中根据沿宽度和长度的力位置以及对应的力大小中的一个或多个，所述控制消息从多个控制消息中选择，并且所述系统从多个系统中选择。
应当理解，上述主题也可实施为计算机控制的设备(例如，用于系统的人机界面)、计算系统或制造制品，诸如计算机可读存储介质。
在查阅了下列附图和具体实施方式后，其他系统、方法、特征和/或优点对本领域的技术人员而言将会或可以变得明显。意图是所有此类额外系统、方法、特征和/或优点被包括在本说明书内并且受随附权利要求书保护。
附图说明
附图中的部件不必相对于彼此按比例绘制，并且相同参考标号在这几个视图中表示对应部件：
图1示出根据本公开的实施用于车辆控制面板的基于力的触控板界面的示例性转向设备的平面图；
图2示出根据本发明的具体实施的基于力的触控板传感器系统的方框图；
图3A和图3B示出基于力的触控板的实施方案的剖视图和平面图；
图3C示出还包括生成触觉反馈或听觉反馈中的至少一个的反馈发生器的基于力的触控板的另一个实施方案；
图3D是基于力的触控板的又一实施方案的剖视图的图示；
图4是通过本发明的实施方案的应用提供可选择的系统以及可发送到所选择的系统的控制消息的示例的表格的图示；以及
图5是可用于描述使用触控板来控制系统的方法的示例性流程图。
具体实施方式
本文描述的是本发明的实施方案，其包括用于记录包括X-Y方向和力大小的多维数据的触控板系统。
本文所用的术语仅仅是出于描述特定具体实施的目的，而并非旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”当在本说明书中使用时指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。
下面权利要求中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等效物旨在包括用于执行与特别要求保护的其他所请求保护的元件相结合的功能的任何结构、材料或动作。虽然出于说明和描述的目的已呈现了对本发明的描述，但其并非旨在是穷举性的或以所公开的形式限制本发明。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变化对本领域的普通技术人员而言将是明显的。选择和描述具体实施是为了更好地说明本发明的原理和实际应用，以及为了使本领域的其他普通技术人员能够针对适合于所构想的特定用途的具有各种修改的各种具体实施理解本发明。
可利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可为计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备或装置或前述内容的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的示例(非穷举性列表)可包括下列各项：具有一根或多根电线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储装置、磁存储装置或前述内容的任何合适的组合。在本文献的上下文中，计算机可读存储介质可以是可包含或存储供指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用的程序的任何有形介质。
计算机可读信号介质可包括具有在其中实现的计算机可读程序代码的传播的数据信号，例如，在基带中或作为载波的一部分。此类传播信号可采取多种形式中的任何一种，包括但不限于电磁形式、光学形式或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，所述计算机可读介质并非计算机可读存储介质且可传达、传播或传送程序供指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用。
在计算机可读介质上实现的程序代码可使用任何适当的介质进行传输，包括但不限于无线、有线线路、光纤电缆、RF等或前述内容的任何合适的组合。
用于执行本发明的多方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言中的任何组合来编写，包括面向对象的编程语言诸如如Java、Smalltalk、C++等和常规程序性编程语言诸如“C”编程语言或类似编程语言。程序代码可以完全在用户的计算机上执行，部分地在用户的计算机上执行，作为独立的软件包执行，部分地在用户的计算机上且部分地在远程计算机上执行，或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形中，远程计算机可通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户的计算机，或可以与外部计算机(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)形成该连接。
下面参照根据本发明的具体实施的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或方框图描述本发明的各方面。应当理解，流程图图示和/或方框图的每一个方框以及流程图图示和/或方框图中的方框组合可以通过计算机程序指令来实施。这些计算机程序指令可提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或方框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以引导计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置以特定方式运转，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实施流程图和/或方框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的指令的制品。
计算机程序指令也可以加载到计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置上，以致使一系列操作步骤在计算机、其他可编程设备或其他装置上执行以产生计算机实施过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实施在流程图和/或方框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的过程。
图1示出根据本公开的实施用于车辆控制面板的基于力的触控板界面的示例性转向设备的平面图。示例转向设备100可具有转向把手102。转向把手102可以按这样的方式成形，即当驾驶员握住转向把手102时有利于驾驶员对车辆的控制。例如，转向把手102可包括环形圈形状，其中外轮廓的形状基本上为圆形。在替代的具体实施中，转向把手102可限定任何合适的形状，包括例如圆形、椭圆形、正方形、矩形或任何其他规则或不规则形状。在示例性的具体实施中，转向把手102可包括单个连续的把手部分或任何数目的独特把手区段。另外，转向把手102可安装在固定部件104上，使得其可以围绕转向轴线旋转地移动。示例性的固定部件104可以包括例如转向柱，其接收沿转向柱延伸并且用以将转向把手102的旋转移动传输到机动车辆的车轮的转向轴。转向把手102的旋转移动可以通过机械和/或电装置传输到车轮。在示例性的具体实施中，转向设备100也可包括基于力的触控板传感器106，其中基于力的触控板传感器106可操作地耦接到转向把手102。
将基于力的触控板传感器106耦接到转向设备100的转向把手102向驾驶员提供了人机界面，该人机界面可被配置成检测用户所提供的触摸或力并且确定是否应该激活开关功能。在一个实施方案中，用户可被提供有触觉或听觉反馈响应。
基于力的触控板传感器106可以是被配置成响应于施加到传感器106的触摸或力而改变至少一个电性质的任何传感器。触摸(也称为触摸事件)可以是例如当车辆中的驾驶员使用其手(戴手套的或未戴手套的)将力施加到基于力的触控板传感器106时发生的物理接触。基于力的触控板传感器106可以是任何合适的触觉传感器，包括机械传感器、电阻传感器、电容传感器、磁传感器、光纤传感器、压电传感器、硅传感器和/或温度传感器。
基于力的触控板传感器106可包括被配置成具有宽度和长度的二维力传感器阵列，其中每个力传感器包括导体和电极，并且与定位在该阵列上方的触摸界面至少部分接触。在一个实施方案中，触控板传感器106还可包括与力传感器中的每一个至少部分接触的基座。在一个方面，基座可包括印刷电路板。触摸界面将触摸力传递到力传感器阵列中的一个或多个力传感器。触摸界面可包括任何触敏可变形构件，该触敏可变形构件可将来自用户的力的至少一部分通过触摸界面传递到力传感器阵列中的一个或多个力传感器。在一个实施方案中，触摸界面可用于向用户提供触觉反馈。
参考图2，示出了根据本发明的具体实施的基于力的触控板传感器系统200的方框图。传感器系统200是用于控制在下文进一步详细讨论的系统的人机界面的示例。传感器系统200可用于感测施加到传感器系统200的力的位置和大小。换句话说，传感器系统200可被配置成感测所施加的力在一维(例如，X方向或Y方向)或二维(例如，X方向和Y方向)中的位置以及所施加的力(例如，在Z方向上的力)的大小。传感器系统200也可被配置成感测在特定位置处施加力的时间。传感器系统200可包括计算单元206、系统时钟208、一个或多个力传感器210和通信硬件212。在其最基本的形式中，计算单元206可以包括处理器202和系统存储器204。处理器202可以是标准的可编程处理器，其执行传感器系统200的操作所需的算术和逻辑运算。处理器202可被配置成执行在有形的计算机可读介质中编码的程序代码。例如，处理器202可以执行存储在系统存储器204中的程序代码，系统存储器204可以是易失性或非易失性存储器。系统存储器204仅仅是有形的计算机可读介质的一个示例。在一个方面，计算单元206可以被认为是集成装置，诸如固件。有形的计算机可读介质的其他示例包括软盘、CD-ROM、DVD、硬盘驱动器、闪存存储器或任何其他机器可读存储介质，其中当程序代码被加载到机器诸如处理器202中并通过其执行时，该机器成为用于实践所公开的主题的设备。
此外，传感器系统200可以包括一个或多个力传感器210，所述一个或多个力传感器210可响应于施加到传感器系统200的力而改变至少一个电性质(例如，电阻)。力传感器210是如下文进一步详细讨论的压敏输入装置的一个示例。进一步地，传感器系统200可以包括通信硬件212，该通信硬件212与力传感器210对接并且接收/测量力传感器210的至少一个电性质的所感测的变化。另外，传感器系统200可以包括系统时钟208。处理器202可被配置成使力传感器210的至少一个电性质的所感测的变化与来自系统时钟208的时间相关联，并且将所感测的变化和对应时间存储到系统存储器204。任选地，处理器202可被配置成分析所存储的数据，并且使力传感器210的至少一个电性质的所测量的变化与用于控制系统功能的各种控制消息相关联。
图3A和图3B示出基于力的触控板300的实施方案的剖视图和平面图。该基于力的触控板300的实施方案包括被布置成具有带宽度304和长度306的几何形状的二维力传感器302阵列。例如，力传感器302阵列可以具有8mm或更大的宽度304或长度306。在另一个示例中，力传感器302阵列可以具有小于8mm的宽度304或长度306。在一个实施方案中，触控板300可以具有0.5mm或更小的深度314。在另一个示例中，触控板300可以具有大于0.5mm的深度314。虽然在图3A和图3B中示为具有矩形形状，但应当理解，这仅是为了说明的目的，并且二维力传感器302阵列可以具有诸如圆形、卵形、正方形、矩形、三角形和不规则形状等的形状。图3A和图3B所示的基于力的触控板300的实施方案还包括定位在力传感器302阵列上方的触摸界面308，其中触摸界面308使触摸力传递通过至力传感器302阵列中的一个或多个力传感器302。如本文所述，触摸界面308可包括任何触敏可变形构件，该触敏可变形构件可将来自用户的力的至少一部分通过触摸界面308传递到力传感器302阵列中的一个或多个力传感器302。例如，触摸界面308可以由橡胶、塑料、柔性金属、皮革以及包括它们的组合的类似物构成。通常，力传感器302连接到基座310或与其集成。例如，基座310可包括用于以电信号方式向力传感器302电子地传达信息或电力和从力传感器302电子地传达信息或电力的印刷电路板(PCB)。在各种实施方案中，基座310还可以包括电子电路部件，诸如电阻器、电容器、二极管、LED、发射器、接收器等等。在一个实施方案中，基座310用于将力传感器302与处理器202电连接，如本文所述。
力传感器302被布置成使得力在触摸界面308上的位置可以由力传感器302阵列中的一个或多个力传感器302检测。以这种方式，通过受触摸界面308上的力影响的力传感器302以及受影响的力传感器302中的每一个上的力的大小，可以确定触摸界面308上的力的位置(X、Y)。例如，来自力传感器阵列的力信息可以传输到处理器，诸如在图2中示出并在本文描述的处理器202。处理器202可以与存储器204通信，其中处理器202执行存储在存储器204上的计算机可读指令。所述指令可致使处理器202接收来自力传感器302阵列的力信息，并确定沿宽度304和长度306的力位置以及对应的力大小。力信息可以从力传感器302阵列经由有线连接(包括光纤)、无线(使用协议诸如蓝牙TM、WiFi(IEEE 802.11n)等的RF)或它们的组合传输到处理器202。例如，现在参考图3B，处理器可以接收来自力传感器c、d、g和h的力信息。通过使这些力传感器302的位置编程到其存储器204中，处理器202可确定力正施加到基于力的触控板300的右上象限。通过确定施加到力传感器302的力的大小，处理器202可经由来自存储器204的指令编程，以进一步细化力的位置并且基于以下各项中的任何一个采取具体动作：触控板300上的力的位置、施加到触控板300的力的大小、力施加到触控板300的时间、对触控板300所施加的力的位置变化、对触控板300所施加的力的位置变化的速率(例如，使大拇指快速滑过触控板300导致采取一种动作，而使大拇指缓慢滑过触控板300导致采取不同动作)、对触控板300所施加的力的位置变化的方向、触控板300上从第一触摸点到第二触摸点的长度、在第一触摸点之后指头移动跨过触控板300的长度或距离、在第一触摸点之后指头移动跨过触控板300的方向、施加到触控板300的力的大小的变化、施加到触控板300的力的大小的变化速率、上述内容中任何一个的组合等等。
重新参照图3A，力传感器302可以是可将力转化成信号的任何装置或结构。该信号可以是电信号、电子(数字或模拟)信号、机械信号或光学信号。例如，在一个实施方案中，力传感器是微机电系统(MEMS)传感器。在一个实施方案中，MEMS传感器是基于结构的压阻传感器。
图3C示出还包括生成触觉反馈或听觉反馈中的至少一个的反馈发生器312的基于力的触控板300的另一个实施方案。在一个方面，由反馈发生器312提供的触觉反馈或听觉反馈与力位置和力大小中的至少一个成比例。例如，当更大的力施加到触控板300时，触觉反馈或听觉反馈可以变得更强或更响亮。类似地，根据力被施加的触控板300上的位置，触觉反馈或听觉反馈可以变得更强或更响亮。在一些实施方案中，反馈发生器312可由处理器202控制。例如，如本文所述，处理器202可确定施加到触控板300的力的位置或大小，并且然后致使反馈发生器312生成与力位置和力大小中的至少一个成比例的触觉反馈或听觉反馈。存储在存储器204中的软件可致使处理器202执行这些功能。在一个实施方案中，反馈发生器312可集成到包括基于力的触控板300的结构中。例如，在一个实施方案中，反馈发生器312可集成到基座310中。在另一个实施方案中，反馈产生器312是基于结构的压阻传感器的结构部分，如本文所述。在又一个实施方案中，反馈发生器312是用于生成触觉反馈和听觉反馈的触觉发生器。在一个实施方案中，触觉发生器可以是无芯线圈和磁体组件，诸如在标题为“LOUDSPEAKERS(扬声器)”并且在2010年2月16日提交的美国专利申请公布号2012/0039494中描述的那个，该专利申请公布以引用方式完全并入本文并且构成本文的一部分。
本文所述的基于力的触控板300的实施方案可用于控制一个或多个系统。例如，本文所述的基于力的触控板300的实施方案可用于控制车辆的系统，诸如环境(HVAC)、音频、电话、巡航控制、风挡刮水器、照明、窗户和镜子等。例如，存储在存储器204中的指令还可致使处理器202将控制消息发送到从多个系统中选择的系统，其中所述控制消息通过处理器202从多个控制消息中选择。根据沿宽度和长度的力位置以及对应的力大小中的一个或多个可作出系统和控制消息的选择。例如，在一个实施方案中，所述系统可根据力大小从多个系统中选择，并且所述控制消息至少部分根据沿宽度和长度的力位置从多个控制消息中选择。考虑到该示例，基于力的触控板300可具有可用于从多个系统中选择所述系统的多个力阈值。例如，基于力的触控板300可具有针对每个阈值与不同系统相关的至少三个阈值。在一个示例中，力阈值以一牛顿(N)或一盎司、两N或两盎司等为增量。例如，第一阈值可以为一牛顿(N)或一盎司的力并且与车辆的音频系统相关。第二阈值可以为与车辆的HVAC系统相关的两N或两盎司的力。第三阈值可以为与车辆的巡航控制系统相关的三N或三盎司的力。换句话说，触控板300可以识别至少三个阈值的力大小，并且所述系统根据超过阈值中的一个或多个的力大小从多个系统中选择。
在一个实施方案中，一旦所述系统基于力大小从多个系统中选择，用于发送到该所选择的系统的控制消息就可至少部分基于沿触控板300的宽度和长度的力位置从多个控制消息中选择。例如，如果HAVC系统基于力大小选择，则控制消息诸如打开/关闭采暖、调大/调小风扇、调节温度等可至少部分基于沿触控板300的宽度和长度的力位置选择。例如，发送到所选择的系统的控制消息可基于以下各项中的一个或多个选择：力在一定位置处施加到触控板300的时间、对触控板300所施加的力的位置变化、对触控板300所施加的力的位置变化的速率(例如，使大拇指快速滑过触控板导致采取一种动作，而使大拇指缓慢滑过触控板300导致采取不同动作)、对触控板300所施加的力的位置变化的方向、触控板300上从第一触摸点到第二触摸点的长度、在第一触摸点之后指头移动跨过触控板300的长度或距离、在第一触摸点之后指头移动跨过触控板300的方向、施加到触控板300的力的大小的变化、施加到触控板300的力的大小的变化、施加到触控板300的力的大小的变化速率、上述内容中任何一个的组合等等。
在一个实施方案中，反馈发生器312在控制消息至少部分根据沿宽度和长度的力位置从多个控制消息选择时可提供听得见的滴答声或其他声音，并且针对根据力大小作出的每个选择提供触觉反馈。可替代地，反馈发生器312可以针对根据力大小作出的每个选择提供听得见的滴答声，并且当控制消息至少部分根据沿触控板300的宽度和长度的力位置从多个控制消息中选择时提供触觉反馈。
图3D是基于力的触控板300的又一个实施方案的剖视图。该实施方案包括被布置成具有带宽度304和长度306的几何形状的二维力传感器302阵列；定位在力传感器302阵列上方的触摸界面308，其中触摸界面308使触摸力传递通过至力传感器302阵列中的一个或多个力传感器302；基座310以及生成触觉反馈或听觉反馈中的至少一个的反馈发生器312。图3D所示的实施方案还包括包封触控板300的部件的壳体316。壳体316可以由任何合适的材料诸如塑料、金属等构成。其可用于增加触控板300的结构完整性以及保护其免遭物理和/或环境损害或污染。壳体316也可有利于触控板300的制造、安装或移除。在图3D中进一步示出的是可互换的叠层320，使得不同材料、颜色、纹理可用于触控板300，其可用于安装了触控板300的较大装置诸如车辆的美观效果。这也可在叠层320损坏、变脏或磨损的情况下允许叠层320的更换。在图3D中也示出(但不是必需的)安装了触控板300的较大装置诸如车辆的装饰件318。例如，装饰件318可以是图1所示的转向设备100的一部分。
如本文所指出的，基于力的触控板可用于选择和控制多个系统。图4的表格400示出可选择的系统以及可发送到所选择的系统的控制消息的示例。例如，基于力的触控板300可具有针对每个阈值与不同系统相关的多个阈值。在本发明的实施方案的一个示例应用中，如图4的表格400所示，第一阈值可与车辆的HVAC系统相关。通过将限定量的力(例如，一N或一盎司)施加到触控板300(瞬时地或在限定的时间段内)来选择第一阈值，可使用触控板300选择和控制HVAC系统。一旦被施加到触控板300的力选择，触控板300就可以用于选择控制消息并将控制消息发送到HVAC系统。使用触控板300的至少部分依赖于沿触控板300的宽度和长度的位置的手势或其他动作可用于将控制消息发送到HVAC系统。例如，发送到所选择的系统的控制消息可基于以下各项中的一个或多个选择：力在一定位置处施加到触控板300的时间、对触控板300所施加的力的位置变化、对触控板300所施加的力的位置变化的速率(例如，使大拇指快速滑过触控板导致采取一种动作，而使大拇指缓慢滑过触控板300导致采取不同动作)、对触控板300所施加的力的位置变化的方向、触控板300上从第一触摸点到第二触摸点的长度、在第一触摸点之后指头移动跨过触控板300的长度或距离、在第一触摸点之后指头移动跨过触控板300的方向、施加到触控板300的力的大小的变化、施加到触控板300的力的大小的变化、施加到触控板300的力大小的变化速率、上述内容中任何一个的组合等等。对于已被选择的示例性HVAC系统，此类控制消息可包括例如：打开/关闭；调节温度；调节风扇速度；调节模式(例如，除霜模式、吹脸模式和吹脚模式、只是吹脚模式等)；调节座椅采暖/通风等。
类似地，第二力阈值可与第二系统诸如车辆的音频系统相关。在一个实施方案中，第二阈值为大于第一阈值的力。另一个实施方案中，第二阈值可以为小于第一阈值的力。与上文类似，一旦使用触控板300上的力选择音频系统，就可使用利用了触控板300的至少部分依赖于沿触控板300的宽度和长度的位置的手势或其他动作将控制消息发送到音频系统。对于音频系统，此类消息可以是例如：打开/关闭；调节声级；调节渐弱、平衡、低音、高音等；调节模式(例如，广播、卫星广播、CD、辅助设备等)等等。其他系统诸如图4所示的那些可以按类似的方式选择和控制。
本文所公开的触控板系统300可以特别适用于分散注意力的环境，诸如在汽车操作中，其中人需要附加反馈来正确地操作机器。例如，汽车的驾驶员通常在驾驶任务期间最好在视觉上集中于他或她的周围环境。触控板系统300提供触觉反馈和听觉反馈的能力更确保并满足各种汽车系统的操作。如本文所述，触控板系统300可用于例如操作立体声和/或气候控制。位置或程度的每个变化可生成触觉和听觉反馈。此外，力的灵敏度(且特别是阈值)的提供允许来自单个按钮的多层功能。这种具体实施的优点是触控板300可替换大量的控件并且为驾驶员缩小必要的达到范围(以及分散注意力的量)。
图5是可用于描述使用触控板来控制系统的方法的示例性流程图500。该方法的步骤包括步骤502，通过定位在被布置成具有宽度304和长度306的力传感器302阵列上方的触摸界面308接收触摸力。在步骤504，通过触摸界面308将触摸力的至少一部分传递到力传感器302阵列中的一个或多个力传感器302。在步骤506，通过力传感器302阵列中的一个或多个力传感器302将力信息传输到与力传感器302阵列通信的处理器202。在步骤508，通过处理器从力信息确定沿宽度304和长度306的力位置以及对应的力大小。在步骤510，处理器将控制消息发送到系统，其中控制消息根据沿宽度304和长度306的力位置以及对应的力大小中的一个或多个选择。在一个方面，如本文所述，将控制消息发送到系统，其中控制消息根据沿宽度和长度的力位置以及对应的力大小中的一个或多个选择，还包括从多个系统中选择所述系统以及从多个控制消息中选择所述控制消息，所述选择根据沿宽度和长度的力位置以及对应的力大小中的一个或多个作出。在一个实施方案中，所述系统根据力大小从多个系统中选择，并且所述控制消息至少部分根据沿宽度和长度的力位置从多个控制消息中选择。例如，力大小可具有至少三个阈值，所述系统根据超过阈值中的一个或多个的力大小从多个系统中选择。在一个方面，针对每个阈值选择不同的系统。在另一个实施方案中，控制消息根据超过阈值的力大小选择，其中力大小具有至少三个阈值，并且控制消息根据超过阈值中的一个或多个的力大小选择。在一个方面，针对每个阈值选择不同的控制消息。在步骤512，反馈发生器提供触觉反馈或听觉反馈中的至少一个。在一个方面，反馈发生器提供与力位置和力大小中的至少一个成比例的触觉反馈或听觉反馈。例如，根据施加到触控板300的力或至少部分根据力位置，该反馈可以变得更响亮、更频繁、更强大、更安静、不那么强大等。在一个实施方案中，反馈发生器可被配置成当控制消息至少部分根据沿宽度和长度的力位置从多个控制消息中选择时提供听得见的滴答声或其他声音，并且针对根据力大小作出的每个选择提供触觉反馈。
附图中的流程图和方框图说明了根据本公开的各种具体实施的系统、方法和计算机程序产品的可能的具体实施的架构、功能和操作。在这个方面，流程图或方框图中的每个方框可以表示代码的模块、区段或部分，所述代码包括用于实施所指定的一个或多个逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当指出的是，在一些替代的具体实施中，方框中提到的功能可以不按附图中提到的顺序出现。例如，连续示出的两个方框实际上可以基本上同时执行，或者这些方框有时可以按相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能性。还应当指出的是，方框图和/或流程图图示的每个方框以及方框图和/或流程图图示中的方框的组合可以由执行指定的功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实施。
下面权利要求中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等效物旨在包括用于执行与特别要求保护的其他所请求保护的元件相结合的功能的任何结构、材料或动作。虽然出于说明和描述的目的已呈现了对本发明的描述，但其并非旨在是穷举性的或以所公开的形式限制本发明。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变化对本领域的普通技术人员而言将是明显的。选择和描述具体实施是为了更好地说明本发明的原理和实际应用，以及为了使本领域的其他普通技术人员能够针对适合于所构想的特定用途的具有各种修改的各种具体实施理解本发明。

Claims (33)

1.一种使用触控板来控制系统的方法，其包括：
通过定位在被布置成具有宽度和长度的力传感器阵列上方的触摸界面接收触摸力；
通过所述触摸界面使所述触摸力的至少一部分传递到所述力传感器阵列中的一个或多个力传感器；
通过所述力传感器阵列中的所述一个或多个力传感器将力信息传输到与所述力传感器阵列通信的处理器；
通过所述处理器从所述力信息确定沿所述宽度和长度的力位置以及对应的力大小；以及
通过所述处理器将控制消息发送到系统，其中所述控制消息根据沿所述宽度和长度的所述力位置以及所述对应的力大小中的一个或多个选择。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括通过反馈发生器提供触觉反馈或听觉反馈中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的方法，其中通过所述反馈发生器提供触觉反馈或听觉反馈中的至少一个包括所述反馈发生器提供与所述力位置和所述力大小中的至少一个成比例的触觉反馈或听觉反馈。
4.根据权利要求2-3中任一项所述的方法，其中通过所述反馈发生器提供触觉反馈或听觉反馈中的所述至少一个包括通过生成触觉反馈或听觉反馈中的所述至少一个的触觉发生器提供所述触觉反馈或听觉反馈。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述触觉发生器是无芯线圈和磁体组件。
6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述控制消息发送到所述系统，其中所述控制消息根据沿所述宽度和长度的所述力位置以及所述对应的力大小中的一个或多个选择，还包括从多个系统中选择所述系统以及从多个控制消息中选择所述控制消息，所述选择根据沿所述宽度和长度的所述力位置以及所述对应的力大小中的一个或多个作出。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述系统根据所述力大小从所述多个系统中选择，并且所述控制消息至少部分根据沿所述宽度和长度的所述力位置从所述多个控制消息中选择。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，其中所述力大小具有至少两个阈值，并且所述系统根据超过所述阈值中的一个或多个的所述力大小从所述多个系统中选择。
9.根据权利要求8所述的方法，其中针对每个阈值选择不同系统。
10.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，其还包括通过反馈发生器提供触觉反馈或听觉反馈中的至少一个，其中所述反馈发生器被配置成当所述控制消息至少部分根据沿所述宽度和长度的所述力位置从所述多个控制消息中选择时提供听得见的滴答声，并且针对根据所述力大小作出的每个选择提供所述触觉反馈。
11.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述处理器将所述控制消息发送到所述系统，其中所述控制消息根据沿所述宽度和长度的所述力位置以及所述对应的力大小中的一个或多个选择，包括根据超过阈值的所述力大小选择所述控制消息。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述力大小具有至少两个阈值，并且所述控制消息根据超过所述阈值中的一个或多个的所述力大小选择。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中针对每个阈值选择不同的控制消息。
14.根据权利要求1所述的方法，其中通过定位在被布置成具有宽度和长度的所述力传感器阵列上方的所述触摸界面接收所述触摸力包括通过定位在MEMS传感器阵列上方的所述触摸界面接收所述触摸力。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述MEMS传感器是基于结构的压阻传感器。
16.根据权利要求15所述的方法，其还包括通过反馈发生器提供触觉反馈或听觉反馈中的至少一个，其中通过所述反馈发生器提供触觉反馈或听觉反馈中的所述至少一个包括通过为所述基于结构的压阻传感器的结构部分的反馈发生器提供所述触觉反馈或听觉反馈。
17.一种触控板系统，其包括：
二维力传感器阵列，其被布置成具有宽度和长度；
触摸界面，其被定位在所述阵列上方，其中所述触摸界面使触摸力传递通过至所述力传感器阵列中的一个或多个力传感器；
处理器，其与存储器通信，其中所述处理器执行存储在所述存储器上的计算机可读指令，所述指令致使所述处理器：
接收来自所述力传感器阵列的力信息；以及
确定沿所述宽度和长度的力位置以及对应的力大小；以及
反馈发生器，其生成触觉反馈或听觉反馈中的至少一个。
18.根据权利要求17所述的触控板系统，其中所述触觉反馈或听觉反馈与所述力位置和所述力大小中的至少一个成比例。
19.根据权利要求17-18中任一项所述的触控板系统，其中所述力传感器是MEMS传感器。
20.根据权利要求19所述的触控板系统，其中所述MEMS传感器是基于结构的压阻传感器。
21.根据权利要求20所述的触控板系统，其中所述反馈发生器是所述基于结构的压阻传感器的结构部分。
22.根据权利要求17所述的触控板系统，其中所述反馈发生器是用于生成所述触觉反馈和听觉反馈的触觉发生器。
23.根据权利要求22所述的触控板系统，其中所述触觉发生器是无芯线圈和磁体组件。
24.根据权利要求17所述的触控板系统，其中所述指令还致使所述处理器将控制消息发送到从多个系统中选择的系统，并且其中所述控制消息通过所述处理器根据沿所述宽度和长度的所述力位置以及所述对应的力大小中的一个或多个从多个控制消息中选择。
25.根据权利要求24所述的触控板系统，其中所述系统根据所述力大小从所述多个系统中选择，并且所述控制消息至少部分根据沿所述宽度和长度的所述力位置从所述多个控制消息中选择。
26.根据权利要求24或25所述的触控板系统，其中所述力大小具有至少三个阈值，并且所述系统根据超过所述阈值中的一个或多个的所述力大小从所述多个系统中选择。
27.根据权利要求26所述的触控板系统，其中针对每个阈值选择不同系统。
28.根据权利要求27所述的触控板系统，其中所述力阈值是以1N或1盎司为增量。
29.根据权利要求24所述的触控板系统，其中所述反馈发生器被配置成当所述控制消息至少部分根据沿所述宽度和长度的所述力位置从所述多个控制消息中选择时提供听得见的滴答声，并且针对根据所述力大小作出的每个选择提供所述触觉反馈。
30.根据权利要求17所述的触控板系统，其中所述宽度或长度为8mm或更大。
31.根据权利要求17所述的触控板系统，其具有0.5mm或更少的厚度。
32.一种集成到车辆的转向机构中的触控板系统，其包括：
二维力传感器阵列，其被布置成具有宽度和长度，所述二维力传感器阵列嵌入车辆的转向机构中；
触摸界面，其被定位在所述阵列上方，其中所述触摸界面使触摸力传递通过至所述力传感器阵列中的一个或多个力传感器；
处理器，其与存储器通信，其中所述处理器执行存储在所述存储器上的计算机可读指令，所述指令致使所述处理器：
接收来自所述力传感器阵列的力信息；
确定沿所述宽度和长度的力位置以及对应的力大小；以及
将控制消息发送到系统，其中根据沿所述宽度和长度的所述力位置以及所述对应的力大小中的一个或多个，所述控制消息从多个控制消息中选择，并且所述系统从多个系统中选择。
33.根据权利要求32所述的系统，其还包括生成触觉反馈或听觉反馈中的至少一个的反馈发生器。
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