CN107209205B - 重心移动力设备 - Google Patents

Abstract

一种用于在用户身上施加力的系统。所述系统包括：用户安装的设备，其包括一个或多个质量块；一个或多个传感器，其配置成获取传感器数据；以及处理器，其耦合到所述一个或多个传感器。所述处理器配置成：基于传感器数据来确定与所述用户安装的设备相关的定向和位置中的至少一个。所述处理器还配置成基于与力事件相关的力方向以及所述定向和所述位置中的至少一个来计算待经由所述一个或多个质量块在所述用户身上施加的力。所述处理器还配置成基于所述力来产生控制信号以改变所述一个或多个质量块相对于所述用户安装的设备的位置。

Description

重心移动力设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年11月30日提交的美国专利申请序列号14/954,597的利益，该专利申请特此通过引用被并入本文。

技术领域

各种实施方案总体涉及人机界面，且更具体地涉及重心移动力设备。

背景技术

很多电子设备的一个问题是对传统输出方法的依赖性。特别是，常规移动设备和穿戴式设备一般依赖于经由屏幕的视觉反馈和/或经由一个或多个扬声器的听觉反馈来将信息传达给用户。例如，移动电话一般通过向用户显示图解地图并用听觉导航指令补充图解地图来提供导航指令。

然而，虽然视觉和听觉反馈在将详细信息传达给用户时常常是有效的，在某些情况下，用户的视觉和/或听觉通道可能变得信息饱和。在这样的情况下，用户可能不能够经由他或她的视觉和/或听觉通道来有效地接收额外的信息。例如，当用户经由电子邮件或短信进行通信时或当用户参与语音会话时，用户的视觉或听觉通道可能不能够有效地接收和处理额外的视觉或听觉信息，例如上面所述的视觉和/或听觉导航指令。因此，当额外的视觉或听觉信息被显现给用户时，该信息可能被用户忽略或不准确地被用户感知。

此外，在一些情况下，以额外的视觉和/或听觉信息压倒用户可能使用户分心，产生潜在地危险的情况。例如，当用户正驾驶车辆或步行时，需要用户向下看屏幕以观看导航指令需要用户使他/她的注意力从驾驶、行走、跑步等动作转移。这样的转移减小用户安全地避开在周围环境中的障碍物的能力，潜在地危害用户和在周围环境中的那些人的安全。

如前文示出的，用于向用户提供信息的非视觉和非听觉技术将是有用的。

发明内容

本公开的实施方案阐述用于在用户身上施加力的方法。该方法包括基于传感器数据来确定与力设备相关的定向和位置。该方法还包括基于与力事件相关的力方向、定向和位置来计算经由被包括在力设备中的一个或多个质量块而施加在用户身上的力。该方法还包括基于力来产生控制信号以改变一个或多个质量块相对于力设备的位置。

另外的实施方案除了别的以外还提供配置成实现上面阐述的技术的系统和非暂时性计算机可读存储介质。

所公开的技术的至少一个优点是，信息可被提供给用户而没有压倒用户的视觉和听觉通道。相应地，用户可接收指令、警报和通知，而同时经由他或她的视觉和/或听觉通道接收其它类型的信息而不产生潜在地危险的情况。此外，通过响应于力设备的定向的变化而在用户身上施加力，本文所述的技术可帮助用户维持他或她的平衡和/或姿势。

附图说明

为了上面阐述的一个或多个实施方案的所列举的特征可被详细理解的方式，可参考某些特定的实施方案有上面简要概述的一个或多个实施方案的更特定的描述，其中一些实施方案在附图中示出。然而应注意，附图仅示出一般实施方案，且因此并不应以任何方式被考虑为它的范围的限制，因为各种实施方案的范围也将其它实施方案包括在内。

图1A-1C示出根据各种实施方案的用于在用户身上施加力的力设备；

图2示出根据各种实施方案的可如何经由图1A-1C的力设备在用户身上施加不同的力；

图3是根据各种实施方案的可结合图1A-1C的力设备来实现的或耦合到图1A-1C的力设备的计算设备的方框图；

图4A-4C示出根据各种实施方案的用于经由质量块和挡板在用户身上施加力的力设备；

图5A和图5B示出根据各种实施方案的可如何经由图4A-4C的力设备在用户身上施加不同的力；

图6A和图6B示出根据各种实施方案的结合一对头戴式耳机来实现的力设备；

图7A和图7B示出根据各种实施方案的用于经由流体质量块和储器在用户身上施加力的力设备；

图8A-8D示出根据各种实施方案的用于经由力设备向用户提供导航指令的技术；以及

图9是根据各种实施方案的用于在用户身上施加力的方法步骤的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了很多特定的细节以提供对本公开的实施方案的更彻底理解。然而，对本领域中的技术人员将明显，本公开的实施方案可在没有这些特定细节中的一个或多个的情况下被实践。

图1A-1C示出根据各种实施方案的用于在用户身上施加力的力设备100。力设备100可以包括(但不限于)一个或多个质量块110、一个或多个轨道112、一个或多个力控制模块115和头部支持架120。质量块110例如且不限于通过沿着轨道112移动以修改力设备100的重心来在用户身上产生力。在一些实施方案中，质量块110基于由力设备100接收和/或产生的力事件来在用户身上施加力。例如且不限于，由力设备100接收的力事件可规定经由质量块110在用户身上施加的力的类型(例如线性力、旋转力等)、力被施加的方向和/或待施加的力的幅度。此外，力事件可规定力的施加被发起和/或终止时的时间、力被施加的持续时间和/或力的施加被发起和/或终止时的力设备100的位置和/或定向。

通常，力事件意欲将各种类型的信息传达给用户。例如且不限于，可产生力事件以将导航指令传达给用户，给用户提供与周围环境中的物体相关的信息，并给用户提供警报信息，例如当某人试图联系用户时或当用户潜在地处于危险中时。此外，在一些实施方案中，可产生力事件以将其它类型的信息传达给用户，例如潜意识和/或触觉信息(例如经由用户的前庭感觉)、意欲指示用户校正他或她的平衡或姿势的信息以及意欲消除各种类型的无意识的用户运动(例如刻板症)的信息。

力控制模块115配置成接收传感器数据，重新定位质量块110并协调力设备100的整体操作。通常，力控制模块115操作致动器114，其耦合到质量块110和/或轨道112以改变质量块110相对于力设备100的位置。改变质量块110的位置改变了力设备100的重心，这又在用户的头和/或身体上产生力。在用户身上的力的施加可用于各种目的。

在一些实施方案中，在用户身上施加不太大的力以指示用户应在特定的方向上看或移动或将用户的注意力引到在环境中的特定物体或位置。例如且不限于，可通过朝着力设备100的右侧130移动一个或多个质量块110来修改力设备100的重心，如图2所示，图2示出根据各种实施方案的可如何经由图1A-1C的力设备100在用户身上施加不同的力。可在用户身上施加这样的力以指示用户应沿着特定的路径向右拐，以便导航到特定的目的地。在另一非限制性例子中，可修改力设备100的重心以在用户身上施加力并警告用户危险的情况，例如当车辆正以高速度从某个方向接近用户时。此外，可通过重复地修改重心来在用户身上施加一系列力，以例如且不限于指示用户转错弯或处于危险的情况下。

在又一非限制性例子中，可在用户身上施加力以模拟特定的行动或体验，例如当用户正与虚拟现实设备交互时。在再一非限制性例子中，力或力模式可用于向用户提供通知，例如用户正接收进入的电话呼叫的通知。此外，柔和轻击力模式可用于提供更细腻的通知——类似于在肩膀上轻击——例如当用户正经由头戴式耳机听音乐时，且一个或多个传感器确定某人正试图对用户讲话或得到用户的注意。相应地，力设备100使反馈、方向信息和通知的交替形式能够为用户产生。

在一些实施方案中，力控制模块115配置成从其它设备(例如智能电话或移动计算机)接收力事件。此外，在一些实施方案中，力控制模块115接收经由一个或多个传感器(未在图1A-1C中示出)获取的传感器数据，基于传感器数据来产生力事件，并产生控制信号以重新定位一个或多个质量块110以在用户身上施加力。例如且不限于，当力控制模块115接收到力事件时，力控制模块115可查询一个或多个传感器并计算必要的质量块110的位置以施加由力事件规定的力，给出用户的当前定向和/或位置(例如用户的头的当前定向/位置)。力控制模块115然后通过激活相应的致动器114来重新定位质量块110，如果可适用，以沿着那些向量在用户身上施加力。

当以图1A-1C所示的方式定位质量块110时，力设备100的重心可与用户的头和/或身体的中心轴对齐。在这个中性配置中，当用户正直立地站着或坐着时，力设备100可以不在用户身上施加任何相当大的定向力。相反，当质量块110不对称地被定位(例如在用户的头和/或身体的中心轴外)在轨道112上(例如，如图2所示)时，定向力被施加在用户身上。例如且不限于，力控制模块115可朝着力设备100的前面134将质量块110-2定位在轨道112上，向前移动力设备100的重心并使向前力施加在用户身上。在各种实施方案中，向前力可由力设备100产生，以便指示用户在向前方向上移动，以将用户的兴趣引导到位于用户的前面的物体，和/或模拟用户的头可被向前推或拉的行动或体验。此外，也可通过朝着力设备100的前面134定位质量块110-1和/或质量块110-3来增加向前力的幅度。在一些实施方案中，向前力的幅度可指示用户应在向前方向上移动的距离、位于用户的前面的物体的重要性或行动或体验例如重力或另一类型的加速度推或拉用户的头的程度。

此外，当力控制模块115朝着力设备100的后面136将质量块110-2定位在轨道112上时，力设备100的重心向后移动，使向后力施加在用户身上。在各种实施方案中，向后力可由力设备100产生，以便指示用户向后跨步，指示用户转弯180°，将用户的兴趣引向位于用户的后面的物体，和/或模拟用户的头将被向后推或拉的行动或体验。此外，也可通过朝着力设备100的后面136定位质量块110-1和/或质量块110-3来增加向后力的幅度。

在一些实施方案中，向后力的幅度可指示用户应在向后方向上移动的距离(例如通过转弯180°并向前行走)、位于用户后面的物体的重要性或用户的头将被向后推或拉的行动或体验的程度。此外，向前力或向后力的幅度可基于用户校正他或他的姿势所需的运动的幅度，例如用户应移动他或她的肩膀和/或后背以正确地对齐用户的脊椎的距离。

此外，当力控制模块115朝着力设备100的左侧132或右侧130定位质量块110-1和质量块110-3时，力设备100的重心分别移动到左边或右边，使左倾斜力或右倾斜力施加在用户身上。在各种实施方案中，左倾斜力或右倾斜力可由力设备100产生，以便指示用户导航到左边或右边，将用户的兴趣引向位于用户的左边或右边的物体，校正倾斜到左边或右边的用户的姿势和/或模拟用户的头将被向左或向右推或拉的行动或体验的程度。

此外，可通过分别朝着轨道112的最左边或最右边部分定位质量块110-1和/或质量块110-3来增加左倾斜力或右倾斜力的幅度。相反，可通过朝着力设备100的中心沿着轨道112定位质量块110-1和/或质量块110-3来减小左倾斜力或右倾斜力的幅度。在一些实施方案中，左倾斜力或右倾斜力的幅度可指示用户应移动到左边或右边的距离、用户应转向右或转向左多少度、位于用户的左边或右边的物体的重要性或将用户的头向左或向右推或拉的行动或体验的程度。此外，左倾斜力或右倾斜力的幅度可基于用户校正他或她的姿势所需的运动的幅度，例如用户必须移动他或她的重心以维持他或她的平衡的距离。

在一些实施方案中，一个或多个质量块110可被重新定位以施加轴外力，例如向前-左倾斜力、向前-右倾斜力、向后-左倾斜力和向后-右倾斜力。例如且不限于，可通过朝着力设备100的前面134定位质量块110-1同时质量块110-2和质量块110-3保持在图1A-1C所示的位置上来在用户身上施加向前-左倾斜力，使重心向前和向左移动。在另一非限制性例子中，可通过朝着力设备100的后面136定位质量块110-3同时质量块110-1和质量块110-2保持在图1A-1C所示的位置上来在用户身上施加向后-右倾斜力，使重心向后和向右移动。这样的轴外力可由力设备100产生，以便指示用户在更特定的方向(例如东南(SE)方向、北-西北(NNW)方向等)上导航，以将用户的兴趣引向位于相对于用户的特定方向上的物体，校正朝着特定方向倾斜的用户的姿势和/或用户的头将在特定方向上被推或拉的行动或体验。

在一些实施方案中，力设备100可施加具有意欲影响用户的头的幅度的力或具有意欲影响用户的总体平衡的较大幅度的力，从而使用户的身体在特定方向上移动。例如且不限于，虽然相对小的力只影响用户的头，较大的力可影响用户的整个身体。在第一种技术中，用户可感知对他们的头的不太大的力，并将力解释为将他们的注意力引向某个方向的暗示。相反，在第二种技术中，用户可将施加到头的力感知为施加到他们的整个身体(例如由于颈部或脊椎的横向弯曲)，并将力解释为在某个方向上行走或导航的指令。

一旦在用户身上施加力，力控制模块115就根据需要监控传感器并调节质量块110的位置，以调节重心并继续在用户身上施加期望力。然后，一旦用户到达期望位置和/或定向，力控制模块115就可将质量块110返回到中性位置。例如且不限于，一旦用户到达期望位置和/或定向，力控制模块115就可重新定位质量块110以使力设备100的重心与用户的头和/或身体的中心轴对齐，使得没有力施加在用户身上。

虽然图1A-1C和图2所示的力设备100是安装头戴式设备，在其它实施方案中，力设备100可位于用户身上的其它位置处。例如且不限于，力设备100可以是在用户的上部躯体上施加力的肩挂式设备。此外在一些实施方案中，力设备100可以是在用户的下部躯体或腿上施加力的腰挂式设备或腿挂式设备。在又一些其它实施方案中，力设备100可与衣服、首饰、臂带、其它类型的穿戴式手持设备、口袋大小的设备等集成在一起，以便在用户的手、臂或其它身体部分施加力。例如且不限于，力设备100可与感测到用户正接近十字路口的智能电话集成在一起，且作为响应朝着智能电话的左侧移动一个或多个质量块110以指示用户在十字路口处左转弯。

此外，多个力设备100可彼此结合来操作以在多个方向上施加力，使力方向的较完整的范围能够被实现。例如且不限于，第一力设备100可沿着x轴在第一身体部分上提供力，而第二力设备100可沿着y轴在第二身体部分上施加力。而且，即使沿着相同的一个/多个轴实现，多个力设备100也可用于指示指令、警报或通知的重要性。例如且不限于，与垫肩集成的力设备100可将轻柔力通知施加到用户的肩膀，与头戴式设备集成的力设备100可将重大力通知施加到用户的头，且当通知很重要时，这两个力设备100可施加力。

虽然图1A-1C和图2所示的质量块110是实心砝码，在其它实施方案中，力设备100可包括任何其它在技术上可行的类型的质量块，其能够被重新定位以修改力设备100的重心，以便在用户身上施加力。在一些实施方案中，力设备100可包括在管和/或储器之间移动以修改力设备100的重心的流体质量块，例如液体和/或气体。此外，虽然本文所述的质量块110被示为经由轨道112移动到力设备100上的特定位置，在其它实施方案中，质量块110可经由其它技术移动到力设备100上的其它位置。例如且不限于，在一些实施方案中，较大(例如4个或更多)或较小(例如1或2)数量的质量块110可耦合到在一个或多个不同位置处的力设备100，并选择性地移动以在用户身上施加各种类型的单一或累积力。下面结合图4A-8D来描述可选类型的质量块110、在力设备上的质量块110的可选放置和用于移动质量块以修改力设备100的重心的可选技术的例子。

在各种实施方案中，力设备100包括跟踪力设备100的位置和/或定向和/或跟踪周围环境的各种方面的一个或多个传感器。传感器可不限于包括全球导航卫星系统(GNSS)设备、磁力计、惯性传感器、陀螺仪、加速度计、可见光传感器、热成像传感器、基于激光的设备、超声传感器、红外传感器、雷达传感器和/或深度传感器，例如飞行时间传感器、结构光传感器等。这些传感器可使力设备100的位置能够在绝对坐标(例如GPS坐标)中和/或相对于周围环境中的物体被跟踪。

在一些实施方案中，传感器布置在力控制模块115中。由传感器获取的数据可接着用于在力设备100内产生力事件，或传感器数据可被传输到单独的设备用于分析。在相同或其它实施方案中，一个或多个传感器可布置在辅助设备例如智能电话、移动计算机、穿戴式设备等内。

此外，在各种实施方案中，力设备100包括重新定位与力设备100相关的质量块110的一个或多个致动器114。致动器114可不限于包括电动机、压电电动机、磁性致动器、液压致动器、气动致动器、泵等。例如且不限于，参考图1A-1C，致动器114可包括耦合到轨道112并沿着轨道112的长度和/或宽度移动以重新定位质量块110的电动机。通常，致动器114使力设备100的重心能够被修改，以便在用户身上施加力。

图3是根据各种实施方案的可结合图1A-1C的力设备100来实现的或耦合到图1A-1C的力设备100的计算设备300的方框图。如所示，计算设备300不限于包括处理单元310、输入/输出(I/O)设备320和存储器设备330。存储器设备330包括配置成与数据库334交互作用的力控制应用332。

处理单元310可包括中央处理器(CPU)、数字信号处理单元(DSP)等。在各种实施方案中，处理单元310配置成分析由一个或多个传感器获取的传感器数据以确定力设备100的位置和/或定向，确定质量块110的位置和/或定向，和/或检测和/或识别在周围环境中的物体。在一些实施方案中，处理单元310还配置成确定力设备100相对于周围环境的位置和/或定向和/或接收和/或产生基于力设备100和/或周围环境中的物体的位置和/或定向的力事件。例如且不限于，处理单元310可执行力控制应用332以分析传感器数据，确定力设备100具有特定的定向和位置，并产生力事件，其意欲使用户通过借助于重新定位质量块110在用户身上施加力来修改定向和位置。处理单元310还可产生控制信号(例如经由力控制应用332)，其使致动器114定位质量块110以在用户身上施加力，直到力设备100到达期望定位和/或位置为止。

I/O设备320可包括输入设备、输出设备和能够接收输入并提供输出的设备。例如且不限于，I/O设备320可包括有线和/或无线通信设备，其将数据发送到被包括在力设备100中的传感器和/或从传感器接收数据。此外，I/O设备320可包括一个或多个有线或无线通信设备，其接收使致动器114重新定位质量块110的力事件(例如经由网络，例如局域网和/或互联网)。I/O设备320还可包括致动器控制器，例如线性致动器控制器或流体泵控制器。

存储器单元330可包括存储器模块或存储器模块的集合。在存储器单元330内的力控制应用332可由处理单元310执行以实现计算设备300的整体功能，并因此作为整体协调力设备100的操作。数据库334可存储数字信号处理算法、导航数据、物体识别数据、力事件数据等。

计算设备300作为整体可以是微处理器、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、移动计算设备例如平板计算机或蜂窝电话、媒体播放器等。在一些实施方案中，计算设备300集成在与力设备100相关的力控制模块115中。通常，计算设备300可配置成协调力设备100的整体操作。在其它实施方案中，计算设备300可耦合到力设备100但与力设备100分离。在这样的实施方案中，力设备100可包括从计算设备300接收数据(例如力事件)并将数据(例如传感器数据)传输到计算设备300的单独处理器，计算设备300可被包括在消费电子设备例如智能电话、便携式媒体播放器、个人计算机、穿戴式设备等中。然而，本文公开的实施方案设想配置成实现力设备100的功能的任何在技术上可行的系统。

图4A-4C示出根据各种实施方案的用于经由质量块410和挡板420在用户身上施加力的力设备100。当质量块410以图4A-4C所示的方式被定位时，力设备100的重心可与用户的头和/或身体的中心轴对齐。相反，当力控制模块115延伸耦合到质量块410-4的挡板420(例如经由气动致动器)时，重心朝着力设备100的后面136移动。相应地，向后力施加在用户身上，如图5A所示。此外，可通过延伸或缩回挡板420并因此增加或减小质量块410-4离力设备100的中心的距离来调节向后力的幅度。此外，通过延伸耦合到质量块410-3的挡板420来在用户身上施加向前力，朝着力设备100的前面134移动重心。而且，可通过延伸或缩回挡板420以增加或减小质量块410-3离力设备100的中心的距离来调节向前力的幅度。

此外，当力控制模块115延伸耦合到质量块410-1的挡板420时，重心朝着力设备100的右侧130移动。相应地，右倾斜力施加在用户身上，如图5B所示。此外，可通过使耦合到质量块410-2的挡板420延伸和/或充气来在用户身上施加左倾斜力，朝着力设备100的左侧132移动重心。此外，可通过延伸或缩回相应的挡板420以分别增加或减小质量块410-1和质量块410-2离力设备100的中心的距离来调节右倾斜力和左倾斜力的幅度。

在一些实施方案中，一个或多个质量块410可被重新定位以施加轴外力，例如向前-左倾斜力、向前-右倾斜力、向后-左倾斜力和向后-右倾斜力。例如且不限于，可通过延伸耦合到质量块410-1的挡板420同时也延伸与质量块410-3相关的挡板420来在用户身上施加向前-右倾斜力，使重心向前和向右移动。在另一非限制性例子中，可通过延伸耦合到质量块410-2的挡板420同时也延伸与质量块410-4相关的挡板420来在用户身上施加向前-右倾斜力，使重心向前和向右移动。

图6A和图6B示出根据各种实施方案的结合一对头戴式耳机来实现的力设备100。如所示，力设备100可以是独立设备，或力设备100可与另一设备例如一对头戴式耳机605、头戴式显示器、智能电话、虚拟现实设备等集成在一起。当与一对头戴式耳机605集成在一起时，力设备100可包括扬声器615、头支持架120和耦合到头支持架120和/或扬声器615的一个或多个质量块610。

如图6B所示，当力控制模块115绕着铰链630转动质量块610-2时，可在用户身上施加左倾斜力，朝着力设备100的左侧132移动重心。此外，可通过绕着铰链630转动质量块610-1来在用户身上施加右倾斜力，朝着力设备100的右侧130移动重心。此外，可通过朝着或远离力设备100的中心分别转动质量块610-2和质量块610-1来调节左倾斜力和右倾斜力的幅度。

图7A和图7B示出根据各种实施方案的用于经由流体质量块710和储器705在用户身上施加力的力设备100。当流体质量块710以图7A所示的方式分布在储器705-1和储器705-2之间时，力设备100的重心与用户的头和/或身体对齐。相反，当大部分流体质量块710通过通道720移动到储器705-2内时，重心可朝着力设备100的左侧132移动，如图7B所示。相应地，在用户身上施加左倾斜力。此外，可通过增加或减少存在于储器705-2中的流体质量块710的体积来调节左倾斜力的幅度。此外，通过将大部分流体质量块710通过通道720移动到储器705-1内来在用户身上施加右倾斜力，朝着力设备100的右侧130移动重心。而且，可通过增加或减少存在于储器705-1中的流体质量块710的体积来调节右倾斜力的幅度。

图8A-8D示出根据各种实施方案的用于经由力设备100向用户提供导航指令的技术。如上所述，力设备100可包括能够跟踪力设备100的位置和/或定向和/或跟踪周围环境的各种方面的一个或多个传感器。在一些实施方案中，传感器可用于导航目的。例如且不限于，行走或慢跑的用户可在智能电话上执行导航应用，且智能电话可与力设备100成对。相应地，不是用视觉和/或听觉导航指令干扰用户，当用户需要沿着特定的街道转弯时，力设备100可施加力(例如左倾斜力和右倾斜力)。

例如且不限于，力设备100可监控用户的位置，且当用户需要向右转时，力设备100可产生右倾斜力以将用户的头轻推到右边，如图8B所示。此外，当用户在转弯的过程中时，传感器可检测用户的位置和定向的变化，并重新定位质量块110以施加适当的力来继续在正确的方向上引导用户，如图8C所示。然后，在沿着正确的街道转弯之后，力设备100可将质量块110返回到中性位置，如图8D所示。此外，当用户到达他或她的目的地时，力设备100可产生特定的力模式以指示用户已到达他或她的目的地。

在一些实施方案中，各种类型的力设备100例如上面所述的那些力设备可与安全设备例如识别周围环境中的潜在危险和警告用户潜在危险的问题警报的系统集成在一起。在这样的实施方案中，力设备100可经由传感器分析用户的周围事物，并检测潜在的危险。然后当力设备100检测到危险情况时，力设备100可施加力以使用户将他或她的头转向危险情况，例如汽车从车道离开。

在另一非限制性例子中，力设备100可与捕获在用户周围的360°全景的头戴式环绕式(例如半球式)成像器或捕获与用户周围的环境相关的信息的任何其它传感器集成在一起。例如且不限于，成像器或传感器可识别在位于用户后面的树中的鸟。力设备100可接着在用户身上施加力(例如向上和向右力)以指示用户——贪婪的猎鸟者——应向上和向右引导他或她的凝视。

在又一非限制性例子中，力设备100可与增强现实(AR)头戴式设备(HMD)集成在一起。当用户沿着街道行走并操作力设备100时，HMD可显示与周围环境中的物体相关的各种AR信息。然后，当与AR信息相关的物体在用户的视场之外时，力设备100可施加力以将用户的注意力引向物体。例如且不限于，力设备100可包括确定用户正经过具有在第三层上的值得注意的公寓的公寓建筑物的GNSS传感器。作为响应，力设备100可施加力，其指示用户将他或她的凝视引向公寓，使得与公寓相关的AR信息可被提供给用户。

在又一非限制性例子中，力设备100可包括陀螺仪传感器、加速度计和/或成像器以检测用户何时失足或失去他或她的平衡。在这样的情况下，力设备100可将一个或多个力施加到用户的头或身体以试图防止用户落下和/或校正用户的平衡。例如且不限于，被包括在力设备100中的一个或多个传感器可检测到用户的姿势在阈值范围(如角范围)之外。作为响应，力设备100可施加一个或多个力以影响用户的姿势，直到姿势回到阈值范围内为止。此外，当力设备100经由一个或多个传感器检测到用户将陷入物体例如灯杆或消防栓内时，可在用户的头或身体上施加力。

在一些实施方案中，力设备100可提供对由用户执行的通常被称为刻板症的下意识的身体运动的警报。刻板症可包括重复的运动、姿势或说话，例如身体摇动、自我抚摸、腿的交叉/不交叉以及原地踏步。相应地，可实现陀螺仪传感器、加速度计、成像器等以检测这样的运动并施加力以提请用户注意运动。此外，力设备100可施加力以补偿用户想消除的用户的头或身体的轻微运动。在这样的实施方案中，力设备100可识别无意识的身体运动模式并产生具有实质上相同的幅度但相反的相位/方向的力模式，以便消除不希望有的身体运动模式。

图9是根据各种实施方案的用于在用户身上施加力的方法步骤的流程图。虽然结合图1A-8D的系统描述了方法步骤，本领域中的技术人员将理解，方法步骤以任何顺序落在各种实施方案的范围内。

如所示，方法900在步骤910开始，其中力控制应用332接收或产生力事件并处理力事件以确定力方向和/或力幅度。如上所述，可产生各种类型和幅度的力，以便向用户提供指令、警报、通知等。在一些实施方案中，由力事件指示的力方向可包括相对于用户的方向，或力方向可包括绝对方向(例如基于地理基向)。

在步骤920，力控制应用332分析传感器数据以确定力设备100的定向和/或位置(例如相对坐标或绝对坐标)。在各种实施方案中，力设备100的定向和/或位置可指示质量块应如何被重新定位，以便产生具有由力事件规定的方向和/或幅度的力。相应地，在步骤930，力控制应用332产生控制信号以基于由力事件指示的力方向、由力事件指示的力幅度、力设备100的定向和/或力设备100的位置来重新定位一个或多个质量块。

接着在步骤940，力控制应用332确定目标定向或位置是否由力事件规定。在一些实施方案中，目标定向可包括与用户的姿势、头定向、身体定向等相关的阈值范围(例如角范围或距离范围)。此外，在一些实施方案中，目标位置可包括地理坐标。如果没有目标定向或目标位置由力事件规定，则方法900继续进行到步骤980，其中力控制应用332可选地产生控制信号以将一个或多个质量块返回到中性位置(例如起始位置)。方法900接着返回到步骤哦910，其中力控制应用332等待接收或产生额外的力事件。

然而，如果在步骤940目标定向或目标位置由力事件规定，则方法900继续进行到步骤950，其中力控制应用332分析传感器数据以检测力设备100的定向和/或位置。在步骤960，力控制应用332通过确定力设备100是否在目标定向上和/或在目标位置处来确定用户是否顺从和/或正确地响应于力。

如果在步骤960力控制应用332确定力设备100不在目标定向上和/或不在目标位置处，则方法900继续进行到步骤970，其中力控制应用332可选地基于由力事件指示的力方向、由力事件指示的力幅度、力设备100的定向和/或力设备100的位置来重新定位一个或多个质量块。方法900接着返回到步骤950，其中力控制应用332分析传感器数据以检测力设备100定向和/或位置。

然而如果在步骤960力控制应用332确定力设备100在目标定向上和/或在目标位置处，则方法900继续进行到步骤980，其中力控制应用332可选地产生控制信号以使一个或多个质量块反馈到中性位置。方法900接着反馈到步骤910，其中力控制应用332等到接收或产生额外的力事件。

总之，力控制应用接收或产生指示力方向和/或力幅度的力事件。力控制应用接着基于传感器数据来确定力设备的定向和/或位置。力控制还基于力事件以及力设备的定向和/或位置来确定经由一个或多个质量块施加在用户身上的力。接着，力控制应用产生控制信号以重新定位一个或多个质量块，以便在用户身上施加适当的力。

本文所述的技术的至少一个优点是，可将信息提供给用户而不压倒用户的视觉和听觉通道。相应地，用户可接收指令、警报和通知，而同时经由他或她的视觉和/或听觉通道接收其它类型的信息，而不产生潜在地危险的情况。此外，通过响应于力设备的定向的变化而在用户身上施加力，本文所述的技术可帮助用户维持他或她的平衡和/或姿势。

各种实施方案的描述为了说明的目的而被介绍，但并没有被规定为无遗漏的或限于所公开的实施方案。很多修改和变化将对本领域中的普通技术人员明显而不偏离所述实施方案的范围和精神。

本实施方案的方面可被体现为系统、方法或计算机程序产品。相应地，本公开的方面可采取通常都可在本文被称为“电路”、“模块”或“系统”的完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、常驻软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施方案的形式。此外，本公开的方面可采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，计算机可读介质具有体现在其上的计算机可读程序代码。

可利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是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、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备或前述项的任何适当组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非详尽列表)将包括下列项：具有一个或多个电线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁性存储设备或前述项的任何适当组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是可包含或存储用于由或结合指令执行系统、装置或设备来使用的程序的任何有形介质。

上面参考根据本公开的实施方案的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或方框图描述了本公开的方面。将理解，流程图图示和/或方框图的每个块和在流程图图示和/或方框图中的块的组合可由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供到通用计算机、专用计算机的处理器或其它可编程数据处理装置以产生机器，使得经由计算机的处理器或其它可编程数据处理装置执行的指令使在一个或多个流程图和/或方框图块中规定的功能/行动的实现成为可能。这样的处理器可以不限于是通用处理器、专用处理器、应用特定处理器或现场可编程处理器或门阵列。

附图中的流程图和方框图示出根据本公开的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这个方面中，在流程图或方框图中的每个块可代表代码的模块、段或部分，其包括用于实现规定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些可选的实现中，在块中提到的功能可与在附图中提到的顺序不同地出现。例如，连续示出的两个块可事实上实质上同时执行，或块有时可以按相反的顺序执行，取决于所涉及的功能。还应注意，方框图和/或流程图图示的每个块和在方框图和/或流程图图示中的块的组合可由执行规定功能或行动或专用硬件计算机指令的组合的基于专用硬件的系统实现。

虽然前述内容目的在于本公开的实施方案，可设想本公开的其它和另外的实施方案而不偏离其基本范围，且其范围由接下来的权利要求确定。

Claims (20)

1.一种用于在用户身上施加力的系统，所述系统包括：

用户安装的设备，其包括一个或多个质量块；

一个或多个传感器，其配置成获取传感器数据；以及

处理器，其耦合到所述一个或多个传感器并配置成：

基于所述传感器数据来确定所述用户安装的设备相对于周围环境的定向和位置中的至少一个；

基于(i)与力事件相关的力方向以及(ii)所述用户安装的设备相对于所述周围环境的所述定向和所述位置中的至少一个来计算待经由所述一个或多个质量块在所述用户身上施加的力；以及

基于所述计算的力来产生致动器控制信号以改变所述一个或多个质量块相对于所述用户安装的设备的位置。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器还配置成确定所述定向和所述位置中的至少一个已改变，以及作为响应，产生第二致动器控制信号以相对于所述用户安装的设备重新定位至少一个质量块。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器还配置成通过计算与所述一个或多个质量块相关的重心来计算待施加到所述用户身上的所述力。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述用户安装的设备还包括耦合到所述处理器并配置成基于所述致动器控制信号来相对于所述用户安装的设备重新定位所述一个或多个质量块的一个或多个致动器。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述一个或多个质量块包括一个或多个砝码，所述用户安装的设备还包括一个或多个轨道，以及所述一个或多个致动器配置成基于所述致动器控制信号沿着所述一个或多个轨道移动所述一个或多个砝码。

6.如权利要求4所述的系统，其中所述一个或多个质量块包括一个或多个砝码，所述用户安装的设备还包括一个或多个铰链，以及所述一个或多个致动器配置成基于所述致动器控制信号绕着所述一个或多个铰链转动所述一个或多个砝码。

7.如权利要求4所述的系统，其中所述一个或多个质量块包括流体质量块，所述用户安装的设备还包括一个或多个管，以及所述一个或多个致动器配置成基于所述致动器控制信号通过所述一个或多个管移动所述流体质量块的至少一部分。

8.如权利要求1所述的系统，其中基于与所述用户安装的设备相关的所述定向来计算所述力，以及所述处理器还配置成确定所述用户安装的设备已到达与所述力事件相关的目标定向，且作为响应，产生第二致动器控制信号以相对于所述用户安装的设备重新定位所述一个或多个质量块。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个传感器包括全球导航卫星系统(GNSS)接收器、磁力计、加速度计和光学传感器中的至少一个。

10.一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令当由处理器执行时配置所述处理器以通过执行下列步骤来在用户身上施加力：

基于从一个或多个传感器获得的传感器数据来确定力设备相对于周围环境的定向和位置中的至少一个；

基于(i)与力事件相关的力方向以及(ii)所述力设备相对于所述周围环境的所述定向和所述位置中的至少一个，来计算待经由被包括在所述力设备中的一个或多个质量块在所述用户身上施加的力；以及

基于所述计算的力来产生致动器控制信号以改变所述一个或多个质量块相对于所述力设备的位置。

11.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述力事件与导航指令相关，以及所述处理器配置成响应于确定所述用户安装的设备正接近街道十字路口而产生所述致动器控制信号以改变所述一个或多个质量块相对于所述力设备的所述位置。

12.如权利要求11所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述处理器还配置成：

接收与第二导航指令相关的第二力事件；

基于与所述第二力事件相关的第二力方向以及所述力设备的所述定向和所述位置中的至少一个来计算待经由所述一个或多个质量块施加的第二力；以及

响应于确定所述力设备正接近第二街道十字路口而产生第二致动器控制信号以基于所述第二力来重新定位所述一个或多个质量块。

13.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述力设备包括头戴式设备，以及与所述头戴式设备相关的所述定向和所述位置分别包括头定向和头位置。

14.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读存储介质，其还包括通过识别在周围环境中的物体来产生所述力事件，其中所述物体位于相对于所述力设备的所述力方向上。

15.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读存储介质，其还包括响应于确定所述力设备的所述定向在阈值范围之外而产生所述力事件，其中所述力配置成施加在所述用户身上以指示所述用户将所述力设备返回到所述阈值范围内。

16.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述传感器数据经由角度传感器而被获取，以及所述阈值范围包括与所述用户的姿势相关的角度范围。

17.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述传感器数据经由磁力计而被获取，以及所述阈值范围与朝着所述用户正导航到的目的地的方向相关。

18.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读存储介质，其还包括基于所述传感器数据来确定所述定向已改变，且作为响应，基于更新的定向来重新定位至少一个质量块。

19.一种用于在用户身上施加力的方法，所述方法包括：

基于从一个或多个传感器获得的传感器数据来确定所述用户安装的设备相对于周围环境的定向和位置中的至少一个；

基于(i)与力事件相关的力方向以及(ii)所述用户安装的设备相对于所述周围环境的所述定向和所述位置中的至少一个来计算待经由被包括在用户安装的设备中的一个或多个质量块施加在所述用户身上的力；以及

基于所述计算的力来产生致动器控制信号以改变所述一个或多个质量块相对于所述用户安装的设备的位置。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述力事件与导航指令相关，以及产生所述致动器控制信号是响应于确定所述用户安装的设备正接近街道十字路口而被执行。

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