CN107024983A - 多功能触觉输出装置的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多功能触觉输出装置的系统和方法。本文公开的一种示例性系统包括被配置成确定触觉效果和传输与所述触觉效果相关联的触觉信号的处理器。所述示例性系统也包括被配置成接收所述触觉信号并且输出所述触觉效果的多功能触觉输出装置。所述多功能触觉输出装置包括单触觉致动器。

Description

多功能触觉输出装置的系统和方法
技术领域
本发明涉及用户界面装置。更特别地，本发明涉及多功能触觉输出装置。
背景技术
人类通过其与基于计算机的系统交互的界面的质量变得日益重要。为了产生更直观和改进的用户体验，这些系统可以使用视觉、听觉和/或触觉反馈，以再现物质世界的多方面交互。触觉反馈通常采取通过绕轴旋转偏移(不对称)质量产生的振动的方式。存在一种对另外类别的触觉反馈和用于提供触觉反馈的装置的需求。此外，随着基于计算机的系统变得更小，存在一种对更小的触觉反馈装置的需求。
发明内容
本公开的实施例包括多功能触觉输出装置。在一个实施例中，本公开的系统可以包括被配置成确定触觉效果，并且传输与触觉效果相关联的触觉信号的处理器。该系统也可包括被配置成接收触觉信号并且输出触觉效果的多功能触觉输出装置。多功能触觉输出装置可以包括单触觉致动器。
在另一种实施例中，本公开的方法可以包括确定触觉效果，并且向多功能触觉输出装置传输与触觉效果相关联的触觉信号。多功能触觉输出装置可以被配置成接收触觉信号并且输出触觉效果。多功能触觉输出装置可以包括单触觉致动器。又另一实施例包括用于实施这种方法的计算机可读介质。
这些示例性实施例无意限制或者定义本主题的限制，而是提供示例以帮助理解本主题。在具体实施方式中讨论示例性实施例，并且在其中提供进一步说明。可以通过检查本说明书和/或通过实践所要求的主题的一个或多个实施例进一步理解各种实施例提供的优点。
附图说明
在本说明书的其余部分中更详细地提出完整的和可实施的公开。说明书参考下列附图。
图1是示出多功能触觉输出装置的系统的方框图；
图2示出多功能触觉输出装置的系统的实施例；
图3示出多功能触觉输出装置的系统的另一实施例；
图4是执行用于提供根据一个实施例的多功能触觉输出装置的方法的步骤的流程图；
图5示出多功能触觉输出装置的系统的另一实施例；以及
图6示出多功能触觉输出装置的系统的另一实施例。
具体实施方式
现在将详细地参考可替选示例性实施例以及附图。每个示例都是作为解释而非作为限制提供的。本领域技术人员应明白，能够做出修改和变型。例如，可以在另一实施例中使用作为一个实施例的一部分示出或者描述的特征，以产生又进一步实施例。因而，本公开有意包括落入从属权利要求和它们的等效物范围内的修改和变型。
多功能触觉输出装置的示例性示例
本公开的一个示例性实施例包括移动装置(例如，智能电话)。该移动装置包括触屏显示器、存储器以及与这些元件中的每一个通信的处理器。
在示例性实施例中，移动装置包括至少一个多功能触觉输出装置。多功能触觉输出装置包括被配置成输出至少两种不同类别的触觉效果的单触觉输出装置(例如，单触觉致动器)。本文中使用的触觉效果类别包括由用于产生触觉效果的一个或多个物理原理(例如，而非用户实际提供的触觉效果的特征)区分的一个或多个触觉效果。例如，触觉效果类别可以包括静电触觉效果(例如，这种触觉效果可以依赖于触觉输出装置和用户之间的静电相互作用以产生触觉效果)。另一触觉效果类别可以包括振动触觉的触觉效果(例如，这种触觉效果可以依赖于机械振动以产生触觉效果)。又另一触觉效果类别可以包括变形触觉效果(例如，这种触觉效果依赖于物理地改变表面的形状，以产生触觉效果)。又另一触觉效果类别可以包括基于温度的触觉效果(例如，这种触觉效果可以依赖于用户接触的表面的温度)。又另一触觉效果类别可以包括电触觉的触觉效果(例如，这种触觉效果可以依赖于向用户的皮肤表面传输电流或者电压)。多功能触觉输出装置可以被配置成输出触觉效果类别的任何组合。
在示例性实施例中，多功能触觉输出装置包括多个材料层。在示例性实施例中，多个材料层包括绝缘体层、位于绝缘体层之下(例如，耦合在其之下)的第一电极层、位于第一电极层之下的智能材料层(例如，介电弹性体、压电材料和/或智能水凝胶)，以及位于智能材料层之下的第二电极层。
在示例性实施例中，移动装置能够操作多功能触觉输出装置，以选择性地产生静电触觉效果、振动触觉的触觉效果、变形触觉效果、基于温度的触觉效果，或者电触觉的触觉效果。例如，移动装置能够引起多功能触觉输出装置通过向电极层(例如，第一电极层、第二电极层或者两者)传输电信号，例如AC信号而产生静电触觉效果。电信号可以在电极层上产生电荷。电荷可以产生与靠近或者接触电极层的物体(例如，用户的手指或者手写笔)的电容耦合。用户可以将电容耦合感知为静电触觉效果，包括例如感知摩擦系数的变化、模拟振动或者模拟纹理。
另外或者可替选地，移动装置能够通过跨第一和第二电极层施加电压引起多功能触觉输出装置产生变形触觉效果。电压例如可以引起第一和第二电极层产生磁场、热、电场和/或另一种刺激。刺激可以引起智能材料层的形状变形(例如，膨胀、收缩、弯曲、曲折和/或扭转)。智能材料的变形可以引起与多功能触觉输出装置相关联的表面(例如，多功能触觉输出装置可以耦合的移动装置的表面)形状变形。例如一旦接触该表面，用户就可以将变形感知为变形触觉效果。
另外或者可替选地，移动装置能够引起多功能触觉输出装置通过跨第一和第二电极层施加交变电压引起多功能触觉输出装置产生振动触觉的触觉效果。交变电压例如可以引起第一和第二电极层产生被配置成例如引起智能材料的形状重复地变形的刺激或者多种刺激。例如，交变电压可以引起智能材料的厚度重复地膨胀和收缩，和/或长度膨胀和收缩。智能材料的重复变形可以产生例如一旦用户接触移动装置，则可由用户感知的机械振动。
另外或者可替选地，移动装置能够引起多功能触觉输出装置通过向电极层(例如，第一电极层和/或第二电极层)传输电信号，例如DC信号而产生基于温度的触觉效果。电信号可以引起电极层发热。用户可以将热感知为基于温度的触觉效果。
另外或者可替选地，移动装置能够引起多功能触觉输出装置通过向电极层(例如，第一电极层)传输电信号，例如AC信号而产生电触觉的触觉效果。一部分电极层可以至少部分地通过绝缘体层突出。用户皮肤的表面一旦物理接触通过绝缘体层突出的电极层的部分就可以接收电信号。电信号可以刺激用户的皮肤，提供电触觉的触觉效果。
因而，移动装置能够从单触觉输出装置产生多种不同类别的触觉效果，至少包括：静电触觉效果、振动触觉的触觉效果、基于温度的触觉效果、电触觉的触觉效果以及变形触觉效果。
在示例性实施例中，移动装置被配置成响应于事件输出触觉效果。本文使用的事件是在移动装置操作期间发生的，能够潜在地包括相关联的触觉效果的任何交互、动作、碰撞或者其它事件。在一些实施例中，事件可以包括用户输入(例如，与实际或者虚拟按钮的交互；操作操纵杆；与触摸表面交互；使装置倾斜或者定向；或者使装置弯曲、折叠、扭转、延展或者曲折)、系统状态(例如，低电量、低存储器或者系统提示，诸如基于系统接收到呼入呼叫产生的提示)、发送数据、接收数据或者程序事件(例如，如果程序是游戏，则程序事件可以包括爆炸、碰撞或者游戏物体之间的交互，或者前进至新水平)。移动装置可以基于事件的一个或多个特征确定输出的触觉效果的种类和/或类别。
例如，在一些实施例中，移动装置可以执行视频游戏，诸如战争视频游戏。移动装置可以在触屏显示器上输出虚拟物体，诸如虚拟武器。移动装置可以检测通过触屏显示器与虚拟物体的用户交互，并且响应性地输出例如被配置成模拟虚拟物体的纹理(例如，虚拟武器的金属纹理)的静电触觉效果。移动装置可以通过多功能触觉输出装置输出静电触觉效果。另外或者可替选地，移动装置可以检测用户的虚拟人物受伤，并且响应性地示出例如包括脉冲振动的振动触觉的触觉效果。移动装置可以通过多功能触觉输出装置输出振动触觉的触觉效果。因而，在一些实施例中，可以通过相同的触觉输出装置输出静电触觉效果和振动触觉的触觉效果两者。
示例性实施例的说明仅是作为示例提供的，不限制或者限定本主题的限制。本文描述了本发明的各种其它实施例，并且本领域技术人员将理解这些实施例的变形。可以通过检查本说明书和/或通过实践所要求的主题的一个或多个实施例进一步理解各种实施例提供的优点。
多功能触觉输出装置的示例性系统
图1是示出根据一个实施例的多功能触觉输出装置的系统的方框图。计算装置101可以包括移动装置(例如，智能电话)、膝上型计算机、台式机、平板电脑、电子阅读器、游戏控制器、游戏手柄、遥控器和/或便携式游戏装置。
在一些实施例中，计算装置101的组件(例如，处理器102、网络接口装置110、触觉输出装置118、触觉输出装置120、传感器130等等)可以被集成到单个壳体。在其它实施例中，组件可以是分布式的(例如，在多个壳体或者位置之中)并且彼此电连接。计算装置101可以或者可以不包括图1中所示的所有组件。例如，在一些实施例中，计算装置101可以不包括传感器130。
计算装置101包括通过总线106与其它硬件接口连接的处理器102。能够包括任何适当的有形(并且非暂时性的)计算机可读介质，诸如RAM、ROM、EEPROM等等的存储器104可以包含配置计算装置101的操作的程序组件。在一些实施例中，计算装置101还可以包括一个或多个网络接口装置110、输入/输出(I/O)接口组件112和另外的存储114。
网络接口装置110能够代表促进网络连接或者以其它方式促进电子装置之间的连接的一个或多个任何组件。示例包括但是不限于有线接口，诸如Ethernet、USB、IEEE 1394，和/或无线接口，诸如IEEE 802.11、蓝牙、近场通信(NFC)接口、RFID接口，或者用于接入蜂窝电话网络的无线电接口(例如，用于接入CDMA、GSM、UMTS的收发器/天线，或者其它移动通信网络)。
I/O组件112可以被用于促进与装置，诸如用于输入数据或者输出数据的一个或多个显示器、触敏表面116、键盘、鼠标、扬声器、麦克风、按钮，和/或其它硬件的连接。存储114代表非易失性存储，诸如被包括在计算装置101内或者耦合至处理器102的只读存储器、闪存、铁电RAM(F-RAM)、磁性、光学或者其它存储介质。
计算装置101可以包括触敏表面116(例如，触摸板)。在一些实施例中，触敏表面116是柔性的或者可变形的。触敏表面116代表被配置成感测用户的触觉输入的任何表面。一个或多个触摸传感器108被配置成检测在触摸区域中的触摸(例如，当物体，诸如用户的手指或者手写笔接触触敏表面116时)，并且将与触摸相关联的信号传输至处理器102。能够使用任何适当数目、类别或者布置的触摸传感器108。例如，在一些实施例中，电阻式和/或电容式传感器可以被植入触敏表面116中，并且用于确定触摸的位置和其它信息，诸如压力、速度、方向和/或用户手指与触敏表面116的接近。
在一些实施例中，计算装置101包括具有触敏表面116和装置的显示器的支持触摸的显示器。触敏表面116可以对应于显示器外部，或者显示器的组件之上的材料的一层或者多层。在其它实施例中，取决于计算装置101的特殊配置，触敏表面116可以不包括(或者否则对应于)显示器。
在一些实施例中，计算装置101包括一个或多个传感器130。一个或多个传感器130被配置成将传感器信号传输至处理器102。一个或多个传感器130可以包括例如压力传感器、接触传感器(例如，被配置成检测接触的压力量和/或接触的表面面积)、湿度传感器、周围光传感器、陀螺仪、GPS单元、加速计、范围传感器、深度传感器、生物传感器、相机和/或温度传感器。
在一些实施例中，计算装置101至少部分地基于来自传感器130的传感器信号输出一个或多个触觉效果。例如，在一些实施例中，计算装置101可以执行健康和/或健身应用。在这种实施例中，计算装置101可以在用户锻炼时确定用户的心率(例如，通过生物传感器)，并且例如通过多功能触觉输出装置120输出相关联的触觉效果。例如，如果用户的心率处于健康水平，则计算装置101可以通过多功能触觉输出装置120输出中等强度的振动。用户可以感知振动，并且保持运动速度(例如，踏有氧自行车或者举重的速度)。如果用户的心率接近危险水平，则计算装置101可以通过多功能触觉输出装置120输出刺痛感(例如，电触觉的触觉效果)。用户可以感知振动，并且例如采取适当的措施以降低用户的心率。
计算装置101包括与处理器102通信的一个或多个触觉输出装置(例如，触觉致动器)。该一个或多个触觉输出装置包括被配置成响应于触觉信号输出触觉效果的至少一个多功能触觉输出装置120。多功能触觉输出装置120可以被配置成选择性地输出至少两种不同类别的触觉效果。例如，多功能触觉输出装置120可以被配置成输出静电触觉效果(例如，模拟纹理和/或摩擦系数的感知变化)、振动触觉的触觉效果(例如，振动)、变形触觉效果(例如，被配置成使与多功能触觉输出装置120相关联的表面变形的触觉效果)或者这些触觉效果的任何组合。
在一些实施例中，多功能触觉输出装置120可以是计算装置101的壳体的一部分，或者处于计算装置101内部。在其它实施例中，至少一部分多功能触觉输出装置120可以覆盖与计算装置101相关联的表面(例如，计算装置101的前部、侧面和/或背面)。例如，多功能触觉输出装置120可以包括覆盖触敏表面116的多个柔性和/或基本透明层。多功能触觉输出装置120可以响应于用户与触敏表面116的交互产生可由用户感知的一个或多个触觉效果。
在一些实施例中，多功能触觉输出装置120处于计算装置101外部，并且与计算装置101通信(例如，通过有线接口，诸如Ethernet、USB、IEEE 1394，和/或无线接口，诸如IEEE802.11、蓝牙或者无线电接口)。例如，多功能触觉输出装置120可以与远程用户界面装置(例如，无线操纵杆和/或游戏手柄)相关联(例如，耦合)，并且被配置成响应于来自处理器102的触觉信号输出触觉效果。在一些实施例中，多功能触觉输出装置120可以与可穿戴装置(例如，介质、手镯、手表、袖子、领子、帽子、衬衫、手套和/或眼镜)相关联，和/或耦合至用户的身体，并且被配置成响应于来自处理器102的触觉信号输出触觉效果。
计算装置101可以包括多个触觉输出装置。例如，计算装置101可以包括至少两个多功能触觉输出装置120。在一些实施例中，多个触觉输出装置彼此不同。例如，计算装置101可以包括多功能触觉输出装置120和另一种触觉输出装置118，诸如压电致动器、电机、电磁致动器、音圈、形状记忆合金、电活性聚合物、螺线管、偏心旋转质量电机(ERM)或者线性谐振致动器(LRA)。在一些实施例中，计算装置101可以依次和/或同时致动相同或者不同类别的多个触觉输出装置，以产生一个或多个触觉效果。
参考存储器104，示出示例性程序组件124、126和128，以示出在一些实施例中能够如何配置装置以提供多功能触觉输出装置。在该示例中，检测模块124配置处理器102，以通过触摸传感器108监控触敏表面116，从而确定触摸的位置。例如，检测模块124可以对触摸传感器108取样，以便跟踪触摸的存在或者不存在，并且如果触摸存在，就跟踪触摸随着时间的位置、路径、速度、加速度、压力和/或其它特征中的一个或多个。
触觉效果确定模块126代表分析数据以选择将产生的触觉效果的程序组件。特别地，触觉效果确定模块126可以包括确定向用户输出的触觉效果的代码。此外，触觉效果确定模块126可以包括选择提供的一个或多个触觉效果，和/或致动一个或多个触觉输出装置118、120以便产生触觉效果的代码。
在一些实施例中，触觉效果确定模块126可以包括基于与触敏表面116的交互确定将输出的触觉效果的代码，以及选择将提供的一个或多个触觉效果以便输出该效果的代码。例如，计算装置101可以执行视频游戏。计算装置101可以在触屏显示器(例如，包括触敏表面116)上输出与视频游戏相关联的虚拟物体。在一些实施例中，计算装置101可以检测用户与在触屏显示器上输出的虚拟物体的交互(例如，在触敏表面116上敲击或者做出动作、诸如双指缩放)。基于用户交互的位置和/或虚拟物体的特征(例如，纹理、尺寸、颜色等等)，触觉效果确定模块126可以选择将产生的触觉效果。例如，如果虚拟物体包括橡胶纹理，则触觉效果确定模块126可以确定包括被配置成例如模拟橡胶纹理的感知摩擦系数增大的触觉效果。
在一些实施例中，触觉效果确定模块126可以基于其它类别的事件确定触觉效果。例如，触觉效果确定模块126可以基于系统状态，例如低电池电量确定触觉效果。在该实施例中，触觉效果确定模块126可以确定包括例如被配置成向用户指示，用户需要对计算装置101充电的一系列振动的触觉效果。在一些实施例中，触觉效果的特征可以取决于系统状态的特征。例如，振动的量可以与剩余电池寿命的量成反比。用户可能感知振动，并且基于振动的量确定计算装置101具有多少电池寿命。
在一些实施例中，触觉效果确定模块126可以确定被配置成向用户提供信息的触觉效果。例如，触觉效果确定模块126可以确定包括例如一系列脉冲振动的触觉效果。触觉效果可以被配置成指示用户，例如用户已经错过了电话呼叫、文本信息、电子邮件、即时消息和/或其它通信。
在一些实施例中，触觉效果确定模块126可以基于程序事件(例如，错误通知)确定触觉效果。在一些实施例中，触觉效果的特征可以取决于程序事件的特征(例如，触觉效果的类别可以基于错误的类别)。例如，如果程序事件包括程序错误，则触觉效果确定模块126可以确定包括例如三个振动脉冲的相关联的触觉效果。在一些实施例中，用户可以感知触觉效果并且基于触觉效果的特征确定发生了程序事件(例如，程序错误)。
触觉效果产生模块128表现为编制程序，这引起处理器产生并且将触觉信号传输至一个或多个触觉输出装置118、120，以产生所选择的触觉效果。所选择的触觉效果可以包括静电触觉效果、振动触觉的触觉效果、变形触觉效果和/或另一种类别的触觉效果。
在一些实施例中，触觉效果产生模块128可以访问所存储的波形或者命令，从而发送至一个或多个触觉输出装置118、120，以产生所选择的触觉效果。例如，触觉效果产生模块128可以访问查找表，以确定传输至多功能触觉输出装置120的波形，从而产生与特殊触觉效果类别相关联的特殊触觉效果。在一些实施例中，触觉效果产生模块128包括可用于确定触觉信号的算法和/或用于触觉效果的目标坐标。这些坐标可以包括例如触敏表面116上，或者其中输出触觉效果(例如，纹理)的计算装置101的表面上的位置。
图2示出多功能触觉输出装置的系统的实施例。该系统包括计算装置200(例如，计算装置200的壳体)。计算装置200包括多功能触觉输出装置202。在一些实施例中，触觉输出装置202可以耦合至用户界面组件(例如，操纵杆、按钮、触敏表面、触屏显示器、旋钮和/或滑块)。例如，触觉输出装置202可以位于触屏显示器之上(例如，覆盖)或者之下。
触觉输出装置202可以包括多个材料层。在图2中所示的实施例中，触觉输出装置202包括绝缘体层204。绝缘体层204可以包括任何适当的绝缘材料，诸如玻璃、塑料、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、无机材料和/或聚合物。在一些实施例中，绝缘材料可以包括有机材料(例如，聚偏二氟乙烯基聚合物、聚脂薄膜和/或聚酰亚胺)，和/或无机材料(例如，二氧化硅)。绝缘体层204可以是柔性的和/或足够薄，以允许用户感知由触觉输出装置202的一个或多个其它层(例如，电极层206)提供的触觉效果。
在一些实施例中，触觉输出装置202包括电极层206。电极层206可以包括任何适当的半导体或者其它导电材料，诸如铜、铝、金或者银。电极层206可以位于绝缘体层204之下，和/或耦合至绝缘体层204。
在一些实施例中，触觉输出装置202包括智能材料层208。智能材料层208可以包括任何适当的智能材料，诸如介电弹性体、压电材料(例如，聚偏二氟乙烯基材料，诸如PVDF聚合物、P(VDF-TrFE)共聚物、和/或P(VDF-TrFE-CFE)三元共聚物)、和/或压电陶瓷材料，诸如锆钛酸铅(PZT)、智能水凝胶(例如，离子基和塑化聚氯乙烯(PVC))、形状记忆合金(例如，磁性形状记忆合金)，和/或形状记忆聚合物。在一些实施例中，智能材料可以包括碳纳米管、石墨烯、石墨、水凝胶和/或液晶弹性体。智能材料层208可以位于电极层206之下，和/或耦合至电极层206。
在一些实施例中，能够通过在溶剂中溶解聚合物以产生组合溶液而制作智能材料层208。能够将模具浸没在溶液中。溶液和/或模具的特性可以引起聚合物绕模具形成例如为模具形状的膜。然后可以从溶液中取出模具。在一些实施例中，膜可以被干燥和/或可以经历热退火。在一些实施例中，可以通过跨膜施加高DC电压而在膜中引入极性。膜可以被从模具移除，并且可用作智能材料层208。在一些实施例中，智能材料层208可以被处理成固态。例如，智能材料层208的聚合物膜可以被单轴地和/或双轴地延展至期望厚度。如下文更详细地讨论的，在一些实施例中，一个或多个电极层206、210可以被沉积在智能材料层208的一个或多个表面上(在制作智能材料层208之后)，以形成至少一部分触觉输出装置202。
在一些实施例中，触觉输出装置202包括下部电极层210。下部电极层210可以包括任何适当的半导体或者其它导体材料，诸如铜、铝、金或者银。下部电极层210可以位于智能材料层208之下，和/或耦合至智能材料层208。
在一些实施例中，可以使用例如印刷或者溅射技术将电极层206、210其中之一或者两者施加和/或耦合至智能材料层208的表面。例如，可以使用液体导体将电极层206打印到智能材料的顶表面上。因而，在该实施例中，触觉输出装置202的制作可以始于获得或者制造智能材料层208。之后，电极层206、210可以被施加至智能材料层208的表面(例如，使用上述任何技术)。绝缘体层204可以被定位和耦合在电极层206的顶部上，例如以完成触觉输出装置202。
在一些实施例中，触觉输出装置202包括间隔物层(例如，而非智能材料层208)。间隔物层能够位于电极层206和下部电极层210之间。例如，触觉输出装置202可以包括位于电极层206和下部电极层210之间的多个间隔物。在一些示例中，间隔物层能够包括绝缘体，诸如上文关于绝缘体层204所述的任何绝缘体。
计算装置202能够选择性地引起触觉输出装置202产生静电触觉效果、振动触觉的触觉效果和/或变形触觉效果。例如，计算装置200能够引起触觉输出装置202通过将第一电信号，例如AC信号传输至电极层206而产生静电触觉效果。计算装置200可以将包括与第一电信号相同电压的第二电信号传输至下部电极层210，将下部电极层210耦合至电接地，或者使下部电极层210电浮置。可替选地，计算装置200可以将第一电信号传输至下部电极210，并且将第二电信号传输至电极层206，将电极层206耦合至电接地，或者使电极层206电浮置。在任一情况下，这种配置都可以导致不存在跨电极层206、210的电压差。第一电信号可以引起接收第一电信号的电极层206、210与用户的身体部分电容耦合，用户可以感知为静电触觉效果。
在一些实施例中，静电触觉效果包括“动态ESF效果”。动态ESF效果可以包括一旦用户身体部分(例如，手指)相对于与触觉输出装置202相关联的表面移动则可由用户感知的静电触觉效果。例如，动态ESF效果可以一旦用户在虚线箭头方向中沿绝缘体层204的表面滑动手指则可由用户感知。作为另一示例，动态ESF效果可以一旦计算装置200抵靠用户身体移动(例如，用户仍静止时)则可由用户感知。在一些实施例中，动态ESF触觉效果可以包括感知的摩擦系数、模拟的纹理和/或模拟的振动的变化。例如，计算装置200可以在包括一个或多个虚拟用户界面组件(例如，按钮、滑块、旋钮等等)的触屏显示器上输出图形用户界面(GUI)。例如，GUI可以包括虚拟显示器。用户界面组件可以包括虚拟纹理，诸如塑料纹理。在一些实施例中，计算装置200可以响应于用户横跨与用户界面组件相关联的触屏显示器上的位置滑动手指而输出触觉效果。触觉效果可以包括被配置成例如模拟塑料纹理的动态ESF效果。
在一些实施例中，静电触觉效果包括静态ESF效果。静态ESF效果可以包括不需要使用户将身体部分横跨或者垂直于与触觉输出装置202相关联的表面移动就可由用户感知的静电触觉效果。相反，用户可以保持与表面的连续接触(例如，通过抓握或者把持)，并且感知触觉效果。此外，用户可完全不需要接触表面以感知静态ESF效果。例如，在上述GUI实施例中，计算装置200可以响应于用户将手指悬停在触屏显示器上以及用户界面组件上而输出触觉效果。触觉效果可以包括被配置成例如通知用户，用户正在接近和/或悬停在激活的按钮或者禁用的按钮上的静态ESF效果。
在一些实施例中，计算装置200能够引起触觉输出装置202产生变形触觉效果和/或振动触觉的触觉效果。例如，计算装置200可以引起触觉输出装置202通过向电极层206、210其中之一或者两者施加电压而产生变形触觉效果和/或振动触觉的触觉效果。例如，计算装置200可以向下部电极层210传输电压，并且将其它电极层206电耦合至电接地。这可以防止用户例如由于电压导致的在下部电极层210上积聚的电荷的残留静电吸引(这可能破坏期望的触觉效果的感觉)。电压可以引起电极层206、210刺激智能材料层208，由此产生变形触觉效果和/或振动触觉的触觉效果。
例如，在上述GUI实施例中，计算装置200可以响应于用户接触虚拟用户界面组件输出振动触觉的触觉效果(例如，短振动)。触觉效果例如可以为用户确定计算装置200检测出了用户输入。作为另一示例，计算装置200可以响应于计算装置200执行与用户界面组件相关联的特殊功能(例如，打开文件、升高或者降低音量、保存文件等等)而输出另一触觉效果。例如，计算装置200可以输出被配置成使与触觉输出装置202相关联的表面(例如，触屏显示器的表面)弯曲、曲折和/或以其它方式变形的变形触觉效果。在一些实施例中，触觉效果被配置成例如通知用户已经执行了该功能。例如用户站在距离计算装置200的一定距离处，则这可以允许用户视觉地确定是否已经执行了该功能。因而，移动装置能够从单个触觉输出装置202产生多个不同种类和/或类别的触觉效果。
在一些实施例中，触觉输出装置202被配置成将被用作输入装置。例如，智能材料层208可以包括换能器，诸如压电材料。智能材料层308可以响应于用户物理操纵(例如，接触和/或弯曲)触觉输出装置202(例如，用户操纵表面，诸如耦合至触觉输出装置202的触屏显示器)产生电信号，并且将电信号传输至计算装置200。在一些实施例中，计算装置200可以基于电信号确定用户输入。在一些实施例中，计算装置200可以在接收用户输入的同时通过触觉输出装置202向用户提供触觉效果。例如，计算装置200可以在其中计算装置200通过智能材料层208接收用户输入的至少一部分时间段期间通过电极层206输出基于静电的触觉效果。
作为另一示例，在一些实施例中，一个或多个电极206、210可以用作被配置成检测用户输入的电容式传感器。例如，计算装置200可以向电极206、210传输一个或多个电信号。电极206、210可以响应性地产生一个或多个静电场。计算装置200可以监控一个或多个静电场的特性的变化，并且响应性地确定发生了用户输入。在一些实施例中，计算装置200可以在检测用户输入的同时通过触觉输出装置202向用户提供触觉效果。例如，计算装置200可以在通过电极206、210接收用户输入的同时通过智能材料层208输出基于变形的触觉效果。
在一些实施例中，触觉输出装置202不包括下部电极层210。在这种实施例中，计算装置200能够引起触觉输出装置202使用例如上文讨论的任何方法提供静电触觉效果。例如，在这种实施例中，计算装置200可以向电极层206传输电信号，从而产生其它种类和/或类别的触觉效果。电极层206可以响应于电信号产生热、磁场和/或另一种刺激。这种刺激可以引起智能材料层208振动和/或形状变形。用户可以将振动和/或变形感知为触觉效果。
触觉输出装置202可以包括另外的层212、214。这些层212、214可以包括智能材料层、绝缘体层(例如，间隔物层)和/或电极层。例如，触觉输出装置202可以包括另一智能材料层212和/或电极层214。在一些实施例中，触觉输出装置202包括位于下部电极层210之下的第二智能材料层212。触觉输出装置202可以包括位于第二智能材料层212之下的第三电极层214。在该实施例中，计算装置200可以通过向电极层206传输电信号输出基于静电的触觉效果、基于温度的触觉效果和/或电触觉的触觉效果。计算装置200可以另外地或者可替选地通过向电极层206和下部电极层210传输电信号而输出振动。电信号可以产生能够引起智能材料层208重复地变形的刺激，由此产生振动。计算装置200可以另外地或者可替选地通过向下部电极层210和第三电极层214传输电信号而输出基于变形的触觉效果。电信号可以产生能够引起智能材料层212变形的刺激，由此产生变形触觉效果。因而，在一些实施例中，计算装置200能够同时产生静电触觉效果、基于温度的触觉效果、电触觉的触觉效果、振动和基于变形的触觉效果其中两种或者更多。
可能存在绝缘体层204、电极层206、智能材料层208和下部电极层210的其它布置。例如，在一些实施例中，下部电极层210可以位于智能材料层208内和/或被植入其中(例如，而非在智能材料层208之下)。
在一些实施例中，触觉输出装置202可变形(例如，可曲折、可折叠、可弯曲、可扭转、可延展、可卷起和/或可以其它方式变形)。例如，触觉输出装置202可以包括可曲折、可弯曲或者可以其它方式变形的一个或多个层204、206、208、210、212、214。在一些实施例中，触觉输出装置202可以被容纳在柔性框架内，以允许触觉输出装置202弯曲、曲折、振动、变形和/或以其它方式提供触觉效果。
在一些实施例中，触觉输出装置202被耦合至可变形装置。可变形装置可以包括可变形的表面和/或计算装置200(例如，移动电话)。在该实施例中，随着可变形装置变形，触觉输出装置202也可变形。例如，用户可以与可变形装置交互(例如，弯曲、曲折、延展和/或扭转)，例如以向可变形装置提供输入。用户交互也可以引起触觉输出装置202变形。在一些实施例中，触觉输出装置202被配置成在可变形装置处于变形状态(例如，弯曲或者曲折状态)的同时输出触觉效果。
图3示出多功能触觉输出装置的系统的另一实施例。在图3中所示的实施例中，触觉输出装置301包括绝缘体层302和电极层304。在一些实施例中，绝缘体层302可以包括智能材料(例如，图2的绝缘体层204和智能材料层208可以被结合在一个层中)。例如，可以如上所述地配置电极层304。计算装置300可以引起触觉输出装置301使用例如关于图2所述的任何方法产生静电触觉效果、变形触觉效果、振动触觉的触觉效果等等。
例如，计算装置300可以执行视频游戏，诸如滑板运动视频游戏。视频游戏可以通过触屏显示器输出虚拟人物，例如在街上滑滑板。虚拟人物可由用户控制。在一些实施例中，计算装置300可以引起触觉输出装置301例如响应于虚拟人物从虚拟滑板滑落，或者以其它方式碰撞街上的虚拟物体而产生振动。计算装置300可以引起触觉输出装置301通过向电极层304传输电信号而产生振动。电信号可以引起电极层304产生静电场，静电场可以引起智能材料(例如，绝缘体层302的)形状重复地变形。这可以产生可由用户感知的机械振动(例如，在计算装置300中)。
多功能触觉输出装置的示例性方法
图4是执行用于提供根据一个实施例的多功能触觉输出装置的方法的步骤的流程图。在一些实施例中，图4中的步骤可以在由处理器，例如，通用计算机、移动装置或者服务器中的处理器执行的程序代码中实施。在一些实施例中，这些步骤可以由一组处理器实施。在一些实施例中，可以省略或者以不同的顺序执行图4中所示的一个或多个步骤。类似地，在一些实施例中，也可以执行图4中未示出的另外步骤。参考上文关于图1中所示的计算装置101所述的组件描述下列步骤。
为了简便，参考视频观看应用(例如，视频播放器)描述下列步骤。但是下列步骤不限于该实施例，并且能够通过其它类别的应用和/或装置采用任何步骤组合。
方法400始于当处理器102从传感器接收传感器信号时的步骤402。例如，处理器102可以执行视频观看应用。用户可以通过触敏表面116接触或者以其它方式与视频观看应用的虚拟用户界面组件交互(例如，轻击、划过、轻扫或者执行双指缩放)。在一些实施例中，用户可以与虚拟播放按钮交互，以播放数字电影或者其它媒体文件。处理器102可以从与用户交互相关联的触敏表面116(例如，通过触摸传感器108)接收传感器信号。传感器信号可以包括例如与用户交互相关联的位置、速度和/或压力量。例如，传感器信号可以包括用户通过其与视频观看应用的用户界面组件交互的压力量。
在一些实施例中，计算装置101可以可变形。用户可能通过例如曲折、折叠、弯曲、扭转、延展、卷起和/或以其它方式使计算装置101变形而将信息输入计算装置101中。例如，处理器102可以从传感器130(例如，相机、应变计、电容式传感器等等)接收与用户在一个方向中弯曲计算装置101，以例如通过视频观看应用程序播放视频相关联的传感器信号。处理器102可以接收与用户在另一个方向中弯曲计算装置101，以例如停止或者暂停在视频观看应用程序中播放的视频相关联的传感器信号。处理器102可以接收与用户扭转计算装置101，以例如从视频观看应用程序清除视频相关联的传感器信号。
方法400在处理器102至少部分地基于传感器信号确定用户交互的特征(例如，类别、持续时间和/或位置)时的步骤404处继续。例如，处理器102可以基于传感器信号确定用于通过其接触触敏表面116，从而与视频观看应用的用户界面组件交互的力的量(例如，压力)。作为另一示例，处理器102可以确定与用户和用户界面组件的交互相关联的接触表面面积(例如，用户的手指和触敏表面116之间)。
在一些实施例中，处理器102可以使用一个或多个查找表或者算法以确定特征。例如，处理器102可以将特殊用户交互与传感器信号(例如，其承载的波形、振幅、频率、持续时间和/或数据)的一个或多个特征对应。作为特殊示例，处理器102可以基于传感器信号的特征，使用查找表以识别特殊用户交互，诸如在特殊方向中曲折计算装置101(例如，从而与视频观看应用交互)。
方法400在处理器102确定一个或多个触觉效果时的步骤406处继续。在一些实施例中，处理器102至少部分地基于用户交互确定触觉效果。例如，处理器102可以基于用户与用户界面组件交互的类别、位置、力、接触面积、表面积、持续时间和/或其它特征确定触觉效果。在一些实施例中，处理器102可以访问存储器104中存储的查找表，以将特殊类别的用户交互与特殊触觉效果对应。例如，处理器102可以通过查找表将播放按钮上的轻击与相应触觉效果(例如，振动)相对应。
在一些实施例中，处理器102基于触觉效果的用户可感知强度确定触觉效果。例如，在一些实施例中，处理器102可以检测用户接触计算装置101从而与视频观看应用的用户界面组件交互。处理器102可以确定应输出一种类别的触觉效果，因为这种类别的触觉效果比另一种类别的触觉效果被用户感知得更强烈。例如，处理器102可以确定由于用户如何接触或者把持计算装置101，应输出振动触觉的触觉效果，因为与静电触觉效果和/或变形触觉效果相比，这种触觉效果可以被用户感知得更强烈。
在一些实施例中，随着用户以更大的压力量接触计算装置101的表面(例如，触觉输出装置120的绝缘体层)，用户可以将静电触觉效果感知为更弱和/或更低的质量。因而，在一些实施例中，处理器102可以响应于超过阈值的压力量确定振动触觉的触觉效果和/或变形触觉效果。这可以允许计算装置101一致地产生高质量的触觉效果。
例如，处理器102可能已经响应于用户与视频观看应用的用户界面组件的交互而确定了静电触觉效果。处理器102可以使得将输出静电触觉效果。在一些实施例中，处理器102可以响应于与超过阈值的用户交互相关联的压力量将静电触觉效果变为振动触觉的触觉效果和/或变形触觉效果。处理器102例如可以停止输出静电触觉效果，并且使得输出振动触觉的触觉效果和/或变形触觉效果。这可允许随着用户与用户界面组件交互，用户一致地接收高质量的触觉效果。
在一些实施例中，如果用户和计算装置101的表面(例如，触觉输出装置120的绝缘体层)之间的接触表面积超过阈值，则用户可以将静电触觉效果感知为弱和/或低质量。例如，如果接触表面积覆盖(例如，完全地)触觉输出装置120的电极的表面积，则用户可以将静电触觉效果感知为弱。因而，在一些实施例中，处理器102可以响应于接触表面积超过阈值而确定振动触觉的触觉效果和/或变形触觉效果。这可允许计算装置101一致地产生高质量的触觉效果。
例如，处理器102可以响应于用户接触视频观看应用的用户界面组件确定静电触觉效果。处理器102可以引起静电触觉效果被输出。在一些实施例中，处理器102可以响应于接触表面积超过阈值而将静电触觉效果变为振动触觉的触觉效果和/或变形触觉效果。处理器102例如可以停止输出静电触觉效果，并且引起振动触觉的触觉效果和/或变形触觉效果被输出。这可允许随着用户与用户界面组件交互，用户一致地接收高质量的触觉效果。
在一些实施例中，处理器102基于用户身体部分的位置确定触觉效果。例如，在一些实施例中，处理器102可以接收指示用户未物理地接触计算装置101的传感器信号(例如，来自相机)。例如，用户可以将手指悬停在触敏表面16上，以及悬停在视频观看应用的用户界面组件的位置上。在该实施例中，例如即使用户缺乏与计算装置101的接触，处理器102也可以确定被配置成可被用户感知的触觉效果。例如，处理器102可以确定包括静态ESF效果的触觉效果。例如，这种触觉效果可被用户感知，而其它触觉效果(例如，振动)不可被用户感知。
在一些实施例中，处理器102基于与虚拟物体和/或事件相关联的特征(例如，高度、宽度、形状、颜色、位置、功能、纹理和/或其它特征)确定触觉效果。
在一些实施例中，处理器102确定多个触觉效果。例如，处理器102可以响应于随着用户通过视频观看应用观看电影发生的电影事件，诸如爆炸而确定触觉效果(例如，低沉的振动)。触觉效果可以被配置成例如模拟实际爆炸。在一些实施例中，处理器102也可以在用户与电影中显示的虚拟物体的交互(例如，通过触屏显示器)，诸如用户在电影的汽车追逐场景中与汽车的轮胎交互时确定另一触觉效果。触觉效果可以被配置成例如模拟汽车轮胎的橡胶纹理。在一些实施例中，计算装置101能够使用多功能触觉输出装置120基本同时地输出多种触觉效果中的至少两种。例如，处理器102可以引起多功能触觉输出装置120基本同时地输出与爆炸相关联的低沉振动，以及与汽车轮胎相关联的橡胶纹理。多个触觉效果可以向用户提供虚拟物体(例如，虚拟球)的更真实和浸入式的表现。
在一些实施例中，处理器102可以另外或者可替选地基于上述任何方法确定一种类别的触觉效果或者多种类别的触觉效果。例如，处理器102可以基于用户交互的特征、虚拟物体的特征、触觉效果的感知强度、用户身体部分的位置或者这些特征的任何组合确定触觉效果。
方法400在处理器102将与一个或多个触觉效果相关联的一个或多个触觉信号传输至多功能触觉输出装置120时的步骤408处继续。
在一些实施例中，处理器102可以使用一个或多个查找表产生触觉信号。例如，处理器102可以访问存储在存储器104中的查找表，以确定例如使用多功能触觉输出装置120产生特殊触觉效果的特殊触觉信号。触觉信号可以包括用于产生特殊触觉效果(例如，使用多功能触觉输出装置120)的振幅、频率、持续时间、波形和/或其它特征。例如，处理器102可以将触觉信号传输至多功能触觉输出装置120的一个或多个电极，以产生触觉效果。
在一些实施例中，通过访问所存储的算法以及与输入触觉效果相关联的参数产生触觉信号。例如，处理器102可以将与触觉效果类别相关联的代码(例如，代码对于静电触觉效果可以是001、对于振动触觉的触觉效果为002，并且对于变形触觉效果为003)、振幅参数和/或频率参数输入到算法中，以确定触觉信号。
在一些实施例中，处理器102可以使用查找表和算法两者产生触觉信号。例如，处理器102可以访问查找表，以将触觉效果类别与一个或多个相应的算法对应。然后，处理器102可以将一个或多个参数输入到一个或多个算法中，以产生触觉信号。
方法400在多功能触觉输出装置120接收该一个或多个触觉信号并且输出该一个或多个触觉效果时的步骤410处继续。多功能触觉输出装置120被配置成输出多种不同类别的触觉效果(例如，静电触觉效果、变形触觉效果、振动触觉的触觉效果、温度变化等等)。例如，多功能触觉输出装置120可以是被配置成响应于触觉信号产生振动(例如，振动触觉的触觉效果)和/或模拟纹理(例如，静电触觉效果)的单触觉输出装置。
多功能触觉输出装置的另外的示例性系统
图5示出多功能触觉输出装置的系统的另一实施例。该系统包括触觉输出装置502。触觉输出装置502包括绝缘体层504、电极层506和下部电极层510。
在图5中所示的实施例中，下部电极层510包括多个电极，而非为单个均匀电极层。例如，下部电极层510包括电极512a和512b。在一些实施例中，电极层506包括多个电极，而非为单个均匀层。计算装置500可以引起触觉输出装置502使用例如关于图2-3所述的任何方法产生触觉效果。
在一些实施例中，计算装置500通过致动下部电极层510内的所有电极或者其子集而产生一个或多个触觉效果。计算装置500能够选择性地依次或者同时致动任何数目和配置的电极，以产生触觉效果。例如，计算装置500可以响应于检测到用户接触与电极512a和512b相关联的表面上的一个或多个位置而致动电极512a和512b。例如，计算装置500可以响应于例如图5所示的，用户以两个手指接触绝缘体层504而将电信号传输至电极512a和512b。电极512a和512b可以接收电信号，并且作为响应引起智能材料层508的一个或多个部分变形。一个或多个变形可以被用户感知为一个或多个触觉效果(例如，诸如个性化和/或局部的触觉效果)。
在一些实施例中，计算装置500通过致动电极层506内的所有电极或者其子集而产生一个或多个触觉效果。例如，计算装置500可以通过将基本相同的电压传输至电极层506内的所有电极而输出基于静电的触觉效果。这可以引起电极产生例如如关于图2-3所述的，与用户的身体的电容式耦合。例如，电极可以产生与用户的每个手指的电容式耦合。用户可以将电容式耦合感知为触觉效果。
如上所述，电极层506、下部电极层510或者两者能够包括多个电极。多个电极可以包括被布置成任何配置的，并且包括任何数目的形状的任何数目的电极。例如，多个电极可以包括多个电极条。电极条可以被跨触觉输出装置502的一个或多个表面(例如，绝缘体层504的下表面和/或智能材料层508的上表面)地布置成对角图案、水平图案、垂直图案或者另一图案。作为另一示例，一个或多个电极可以包括圆形、三角形、椭圆形、正方形、矩形或者其它形状。例如，电极的周界或者圆周可以包括圆形、三角形、椭圆形、正方形、矩形或者其它形状。计算装置500能够通过致动电极的任何组合产生触觉效果。
在一些实施例中，智能材料层508另外地或者可替选地包括多个智能材料部分，而非为单个均匀智能材料层。两个或者更多智能材料部分可以包括不同的智能材料。计算装置500可以致动任何数目和配置的智能材料部分，以产生触觉效果。例如，计算装置500可以将电信号传输至电极层506和/或下部电极层510的一个或多个电极，从而引起智能材料层508的一个或多个智能材料部分形状变形。用户可以将变形感知为触觉效果。选择性地致动电极层506、下部电极层510和/或智能材料层508的一个或多个组件可以允许触觉输出装置502产生更大范围的触觉效果和/或局部化为特殊表面面积的触觉效果。
图6示出多功能触觉输出装置的系统的另一实施例。该系统包括触觉输出装置602。触觉输出装置602包括第一绝缘体层604、第一电极层606、第二绝缘体层608和第二电极层610。
在一些实施例中，触觉输出装置602能够产生动态ESF效果和静态ESF效果(例如，如上文关于图2所述的)。例如，计算装置600可以将第一信号传输至第一电极层606。第一信号可以被配置成引起第一电极层606在用户身体(例如，用户的手指)和第一电极层606之间产生电容式耦合。用户可以将电容式耦合感知为动态ESF效果。作为另一示例，计算装置600可以将第二信号传输至第二电极层610。第二信号可以被配置成引起第二电极层610在用户身体(例如，用户的手指)和第二电极层610之间产生电容式耦合。用户可以将电容式耦合感知为静态ESF效果。在一些实施例中，计算装置600可以例如在产生静态ESF效果的同时使第一电极层606电浮置(例如，不接地)。这可以防止第一电极层606干扰被用户感知的静态ESF效果。
在一些实施例中，能够使用比静态ESF效果低的电压产生动态ESF效果。例如，计算装置600可以将包括100伏特量级的第一信号传输至第一电极层606，以产生动态ESF效果。计算装置600可以将包括1,500伏特量级的第二信号传输至第二电极层610，以产生静态ESF效果。
在一些实施例中，第一绝缘体层604可以与第二绝缘体层608不同。例如，第一绝缘体层604可以包括与第二绝缘体层608不同的厚度和/或材料。在一些实施例中，由于用于产生动态ESF效果的电压低于产生静态ESF效果的电压，所以第一绝缘体层604可以比第二绝缘体层608薄。在一些实施例中，第一绝缘体层604能够保护用户(例如，保护其不受电击)不受被施加至第一电极层606的，例如用于产生动态ESF效果的电压的影响。第一绝缘体层604、第一电极层606和/或第二绝缘体层608能够保护用户不受被施加至第二电极层610的，例如用于产生静态ESF效果的电压的影响。
在一些实施例中，计算装置600可以基于计算装置600的状态(例如，电池电量、方向、位置、程序或者游戏状态、计算机组件的状态等等)在多种触觉效果种类之间切换。例如，计算装置600可以被配置成响应于检测出计算装置600的电池电量高于阈值而输出第一种触觉效果(例如，静态ESF触觉效果)。计算装置600可以被配置成响应于检测出计算装置600的电池电量低于阈值而输出第二种触觉效果(例如，动态ESF触觉效果)。在一些实施例中，基于计算装置600的状态在多种触觉效果之间的切换可以使得例如计算装置600保存电池功率。例如，计算装置600可能响应于检测出电池电量低于阈值，通过从静态ESF触觉效果(例如，能够使用更多功率以产生)切换为动态ESF效果(例如，能够使用较少功率以产生)而保存电池功率。
多功能触觉输出装置的优点
存在多功能触觉输出装置的许多优点。例如，这些系统可能比传统的触觉输出装置更小、更便宜并且更易于安装。在一些实施例中，与安装多个触觉输出装置以产生多种不同类别的触觉效果相比，多功能触觉输出装置可以占用较少空间并且耗费的金钱较少。
作为另一示例，在一些实施例中，多功能触觉输出装置能够被安装在计算装置的表面上(例如，覆盖触屏显示器)、计算装置内(例如，在触屏显示器之下)，和/或其它位置，以提供各种类别的触觉效果。这可以使得与其它类别的触觉输出装置相比，多功能触觉输出装置的安装更容易。
在一些实施例中，多功能触觉输出装置可以被设置在先前例如由于空间限制不能提供触觉反馈的装置内或者装置上。例如，实施例可以被设置在钢笔、短袜、戒指、手表、眼镜、袖子、变速杆或者虚拟的任何其它可穿戴或者可抓握装置的表面上，以提供触觉反馈。在这样的实施例中，提供触觉反馈可以例如通过允许用户与装置交互，而不是视觉地关注装置而提供许多益处。这可以提高整体的用户满意度。
在一些实施例中，多功能触觉输出装置能够向用户提供增强和/或最优化的触觉体验。例如，在一些实施例中，计算装置可以检测出其中一种触觉效果可以被用户感知为次优的状况。例如，计算装置可以检测用户向计算装置的表面施加高于阈值的一定量的力，其中静电触觉效果可以被用户感知为弱或者低质量。在这样的实施例中，计算装置可以响应性地使用多功能触觉输出装置，以产生例如可以被用户感知为更强或者更高质量的不同类别的触觉效果(例如，振动和/或变形触觉效果)。因而，多功能触觉输出装置可以允许计算装置在不同类别的触觉效果之间切换，以提供增强的触觉体验。
一般考虑事项
上文讨论的方法、系统和装置为示例。视需要，各种配置可以省略、替换或者添加各种程序或者组件。例如，在可替选配置中，可以通过以不同与所述的顺序执行这些方法，和/或可以添加、省略和/或组合各种阶段。同样地，关于特定配置所述的特征可以在各种其它配置中组合。可以通过类似的方式组合多种配置的不同方面和元件。同样地，技术在发展，因而许多元件为示例，并且不限制本公开和权利要求的范围。
在说明书中给出了特定细节以提供对示例配置(包括实施方式)的透彻理解。然而，可以不通过这些特定细节地实践这些配置。例如，已经在没有不必要的详细的情况下示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术，以便避免模糊这些配置。本说明仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围、适用性或者配置。相反，上述配置的说明将向本领域技术人员提供使得能实施所述技术的说明。在不偏离本公开的精神和范围的情况下，能够对元件的功能和布置做出各种改变。
同样地，可以将多种配置描述为被示出为流程图或者方框图的过程。虽然每个都可以将操作描述为一系列过程，但是能够并行地或者同时地执行许多操作。另外，可以重新布置操作的顺序。一种过程可以具有图中不包括的另外步骤。此外，可以由硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或者其任何组合实施方法的示例。当以软件、固件、中间件或者微代码实施时，执行必需任务的程序代码或者代码段可以被存储在非暂时性计算机可读介质，诸如存储介质中。处理器可以执行所述任务。
在不偏离本公开的精神的情况下，可以使用已经描述的若干示例配置、各种变型、可替选构造和等效物。例如，上述元素可以是更大的系统的组件，其中其它规则可以优先于或者以其它方式改变本发明的应用。同样地，在考虑上述元件之前、期间或者之后，可以采取许多步骤。因而，上述说明不限制权利要求的范围。
本文对“被适配为”或者“被配置成”的使用的意思是开放性和包含性语言，不排除被适配或者被配置成执行另外的任务或者步骤的装置。另外，“基于…”的使用的意思是开放性和包含性的，因为“基于”一个或多个所述条件或者值的过程、步骤、计算或者其它动作实际上可以基于超过所述的这些的另外条件或者值。本文中所包括的标题、列表和编号仅是为了易于解释，并且无意作为限制。
能够以数字电子电路、计算机硬件、固件、软件或者上述的组合实施根据本主题的方面的实施例。在一个实施例中，计算机可以包括处理器或者多个处理器。处理器包括或者具有对计算机可读介质，诸如耦合至处理器的随机存取存储器(RAM)的访问。处理器执行被存储在存储器中的计算机可执行程序指令，诸如执行一个或多个计算机程序，包括传感器取样例程、选择例程和其它例程，以执行上述方法。
这些处理器可以包括微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)以及状态机。这些处理器还可以包括诸如PLC的可编程电子装置、可编程中断控制器(PIC)、可编程逻辑装置(PLD)、可编程只读存储器(PROM)、电子可编程只读存储器(EPROM或者EEPROM)或者其它类似的装置。
这些处理器可以包括介质，或者可以与介质通信，介质例如可以存储指令的有形计算机可读介质，当被处理器执行时，这些指令能够引起处理器执行本文所述的，被处理器执行或者辅助的步骤。计算机可读介质的实施例可以包括但是不限于能够向处理器，诸如网络服务器中的处理器提供计算机可读指令的所有电子、光学、磁性或者其它存储装置。介质的其它示例包括但是不限于软盘、CD-ROM、磁盘、存储器芯片、ROM、RAM、ASIC、配置的处理器、全光学介质、全磁带或者其它磁性介质，或者计算机处理器能够读取的任何其它介质。同样地，各种其它装置可以包括计算机可读介质，诸如路由器、私人或者公用网络或者其它传输装置。处理器和处理可以处于一个或多个结构中，并且可以通过一个或多个结构分散。处理器可以包括用于执行本文所述的一个或多个方法(或者方法的部分)的代码。
虽然已经关于本主题的特定实施例详细地描述了本主题，但是本领域技术人员应明白，一旦理解了上文，则可以易于产生这些实施例的改变、变化和等效物。因而，应理解，本公开是作为示例而非作为限制提出的，并且不排除包括本领域技术人员应易于明白的对本主题的这些修改、变型和/或添加。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
处理器，所述处理器被配置成：
确定触觉效果；以及
传输与所述触觉效果相关联的触觉信号；以及
多功能触觉输出装置，所述多功能触觉输出装置被配置成接收所述触觉信号并且输出所述触觉效果，
其中，所述多功能触觉输出装置包括单触觉致动器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述多功能触觉输出装置被配置成产生多种类别的触觉效果，所述多种类别的触觉效果包括静电触觉效果、振动触觉的触觉效果和变形触觉效果中的至少两种。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述多功能触觉输出装置包括：
绝缘体层；以及
第一电极层，所述第一电极层被耦合在所述绝缘体层之下。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，
所述多功能触觉输出装置是能够变形的，并且被耦合至可变形装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述多功能触觉输出装置被配置成：
响应于被施加至所述第一电极层的电信号，来输出所述静电触觉效果；以及
响应于跨所述第一电极层和所述第二电极层所施加的电压，来输出所述振动触觉的触觉效果或者所述变形触觉效果。
6.根据权利要求1所述的系统，
其中，所述多功能触觉输出装置包括：
第一绝缘体层；
第一电极层，所述第一电极层被耦合在所述第一绝缘体层之下；
第二绝缘层，所述第二绝缘层被耦合在所述第一电极层之下；以及
第二电极层，所述第二电极层被耦合在所述第二绝缘体层之下；以及
其中，所述多功能触觉输出装置被配置成：
响应于被传输至所述第一电极层的第一电信号，来输出动态的静电触觉效果；以及
响应于被传输至所述第二电极层的第二电信号，来输出静态的静电触觉效果。
7.根据权利要求1所述的系统，
其中，所述触觉效果包括第一触觉效果和第二触觉效果，所述第一触觉效果在所述第二触觉效果之前来被输出，并且
其中，所述系统还包括被配置成检测与和所述多功能触觉输出装置相关联的表面的接触的传感器，所述传感器被配置成传输与所述接触相关联的传感器信号，并且
其中，所述处理器还被配置成：
接收来自所述传感器的所述传感器信号；
基于所述传感器信号，来确定与所述接触相关联的压力量；
输出所述第一触觉效果，其中，所述第一触觉效果包括静电触觉效果；
响应于确定所述接触的所述压力量超过阈值，而停止输出所述第一触觉效果；以及
输出所述第二触觉效果，其中，所述第二触觉效果包括振动触觉的触觉效果或者变形触觉效果中的一个或多个。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括传感器，所述传感器被配置成检测与和所述多功能触觉输出装置相关联的表面的接触、并且传输与所述接触相关联的传感器信号，并且
其中，所述处理器还被配置成：
接收来自所述传感器的所述传感器信号；
基于所述传感器信号，来确定所述接触的表面积；以及
响应于确定所述接触的所述表面积超过阈值，而将振动触觉的触觉效果或者变形触觉效果中的一个或多个确定为所述触觉效果。
9.一种方法，包括：
确定触觉效果；以及
向多功能触觉输出装置传输与所述触觉效果相关联的触觉信号，所述多功能触觉输出装置被配置成接收所述触觉信号并且输出所述触觉效果，
其中，所述多功能触觉输出装置包括单触觉致动器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，
所述多功能触觉输出装置被配置成产生多种类别的触觉效果，所述多种类别的触觉效果包括静电触觉效果、振动触觉的触觉效果和变形触觉效果中的至少两种。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多功能触觉输出装置包括：
绝缘体层；
第一电极层，所述第一电极层被耦合在所述绝缘体层之下；
智能材料，所述智能材料被耦合在所述第一电极层之下；以及
第二电极层，所述第二电极层被耦合在所述智能材料之下。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
响应于被施加至所述第一电极层的电信号，来输出所述静电触觉效果；以及
响应于跨所述第一电极层和所述第二电极层所施加的电压，来输出所述振动触觉的触觉效果或者所述变形触觉效果。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多功能触觉输出装置包括：
第一绝缘体层；
第一电极层，所述第一电极层被耦合在所述第一绝缘体层之下；
第二绝缘层，所述第二绝缘层被耦合在所述第一电极层之下；以及
第二电极层，所述第二电极层被耦合在所述第二绝缘体层之下；并且
所述方法还包括：
响应于被传输至所述第一电极层的第一电信号，来输出动态的静电触觉效果；以及
响应于被传输至所述第二电极层的第二电信号，来输出静态的静电触觉效果。
14.根据权利要求9所述的方法，
其中，所述触觉效果包括第一触觉效果和第二触觉效果，所述第一触觉效果在所述第二触觉效果之前来被输出，并且，
其中，确定所述触觉效果包括：
接收来自传感器的传感器信号，所述传感器信号与和关联于所述多功能触觉输出装置的表面的接触相关联；
基于所述传感器信号，来确定所述接触的压力量或者所述接触的表面积；
输出所述第一触觉效果，其中，所述第一触觉效果包括静电触觉效果；
响应于确定所述接触的所述压力量超过第一阈值或者所述接触的所述表面积超过第二阈值，而停止输出所述第一触觉效果；以及
输出所述第二触觉效果，其中，所述第二触觉效果包括振动触觉的触觉效果或者变形触觉效果中的一个或多个。
15.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包括程序代码，所述程序代码当被处理器执行时来被配置成促使所述处理器：
确定触觉效果；以及
向多功能触觉输出装置传输与所述触觉效果相关联的触觉信号，所述多功能触觉输出装置被配置成接收所述触觉信号并且输出所述触觉效果，
其中，所述多功能触觉输出装置包括单触觉致动器。
16.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中，
所述多功能触觉输出装置被配置成产生多种类别的触觉效果，所述多种类别的触觉效果包括静电触觉效果、振动触觉的触觉效果和变形触觉效果中的至少两种。
17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述多功能触觉输出装置包括：
绝缘体层；以及
第一电极层，所述第一电极层被耦合在所述绝缘体层之下；
智能材料，所述智能材料被耦合在所述第一电极层之下；以及
第二电极层，所述第二电极层被耦合在所述智能材料之下。
18.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读介质，还包括下述程序代码，该程序代码当被所述处理器执行时被配置为促使所述处理器：
响应于被施加至所述第一电极层的电信号，来输出所述静电触觉效果；以及
响应于跨所述第一电极层和所述第二电极层所施加的电压，来输出所述振动触觉的触觉效果或者所述变形触觉效果。
19.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，
其中，所述多功能触觉输出装置包括：
第一绝缘体层；
第一电极层，所述第一电极层被耦合在所述第一绝缘体层之下；
第二绝缘层，所述第二绝缘层被耦合在所述第一电极层之下；以及
第二电极层，所述第二电极层被耦合在所述第二绝缘体层之下；并且
其中，所述多功能触觉输出装置被配置成：
响应于被传输至所述第一电极层的第一电信号，来输出动态的静电触觉效果；以及
响应于被传输至所述第二电极层的第二电信号，来输出静态的静电触觉效果。
20.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中，
所述触觉效果包括第一触觉效果和第二触觉效果，所述第一触觉效果在所述第二触觉效果之前来被输出，并且
所述非暂时性计算机可读介质还包括下述程序代码，该程序代码当被所述处理器执行时被配置为促使所述处理器：
接收来自传感器的传感器信号，所述传感器信号与和关联于所述多功能触觉输出装置的表面的接触相关联；
基于所述传感器信号，来确定所述接触的压力量或者所述接触的表面积；
输出所述第一触觉效果，其中，所述第一触觉效果包括静电触觉效果；
响应于确定所述接触的所述压力量超过第一阈值或者所述接触的所述表面积超过第二阈值，而停止输出所述第一触觉效果；以及
输出所述第二触觉效果，其中，所述第二触觉效果包括振动触觉的触觉效果或者变形触觉效果中的一个或多个。
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