CN107249436A - 风扇驱动力设备 - Google Patents

Abstract

一种用于在用户身上施加力的系统。所述系统包括：包括一个或多个施力设备的用户安装设备；一个或多个传感器，所述一个或多个传感器配置成获取传感器数据；以及处理器，所述处理器耦接到所述一个或多个施力设备以及所述一个或多个传感器。所述处理器配置成基于所述传感器数据确定与所述用户安装设备相关联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关联的力方向以及所述定向和所述位置中的至少一个来计算要经由所述一个或多个施力设备施加在所述用户身上的力，并且基于所述力产生用于所述一个或多个施力设备的控制信号。

Description

风扇驱动力设备

背景

相关申请的交叉参考

本申请主张2015年12月17日提交的第14/973,682号美国专利申请的权益，该专利申请借此以引用方式并入本文中。

实施方案的领域

各个实施例总体上涉及人机界面，并且更确切地说，涉及风扇驱动力设备。

相关技术的描述

许多电子设备的一个问题在于依赖传统输出方法。确切地说，传统移动设备和可穿戴设备通常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，移动电话通常通过向用户显示图形地图并且为所述图形地图补充听觉导航指令来提供导航指令。

但是，尽管视觉和听觉反馈通常有效地将详细信息传达给用户，但是在一些情况下，用户的视觉和/或听觉通道可能变得信息饱和。在这些情况下，用户可能无法经由他或她的视觉和/或听觉通道来有效地接收其他信息。例如，当用户经由电子邮件或文本消息通信时，或者当用户正在参与语音会话时，用户的视觉或听觉通道可能无法有效地接收和处理其他视觉或听觉信息，例如上述的视觉和/或听觉导航指令。因此，当向用户呈现其他视觉或听觉信息时，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，向用户呈现大量其他视觉和/或听觉信息可能会使用户分心，从而产生潜在危险的情况。例如，当用户驾驶车辆或步行时，如果要求用户低头看屏幕来查看导航指令，则需要用户将自己的注意力从驾驶、步行、跑步等行为上转移。这种转移会使用户安全避开周围环境中的障碍物的能力降低，进而潜在地损害用户及周围环境中的人们的安全。

如上所述，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

本公开的实施例阐述了一种用于在用户身上施加力的方法。所述方法包括基于传感器数据确定与用户安装设备相关联的定向和位置中的至少一个。所述方法还包括基于与力事件关联的力方向和力量值以及所述定向和所述位置中的至少一个，计算要经由包括在所述用户安装设备中的一个或多个施力设备施加在用户身上的力。所述方法还包括基于所述力产生用于所述一个或多个施力设备的控制信号。

除了其他方面，其他实施例提供了一种配置成实施上述技术的系统和非暂时性计算机可读存储介质。

所公开技术的至少一个优势是，该信息可以提供给用户，而不压倒用户的视觉和听觉通道。因此，所述用户可以在经由他或她的视觉和/或听觉通道接收其他类型的信息的同时接收指示、警告和通知，而不产生潜在危险情况。此外，通过响应于所述力设备的定向的变化而在用户身上施加力，本文中所述的技术可帮助用户维持他或她的平衡和/或姿势。

附图中几个视图的简述

为了详细地理解上述一个或多个实施例的所述特征，可以参考特定的具体实施例更具体地描述上文简述的一个或多个实施例，附图中示出了所述特定具体实施例中的一些实施例。然而，应注意，附图仅示出典型实施例，且因此不视作以任何方式限制实施例的范围，因为各个实施例的范围也包括其他实施例。

图1A-1D示出了根据各个实施例的用于在用户身上施加力的力设备；

图2是根据各个实施例的可结合图1A的力设备实施或者耦接到图1A的力设备的计算设备的方框图；

图3A-3D示出了根据各个实施例的当在用户身上施加力时力设备的风扇可以采用的不同定向定位；

图4A和图4B示出了根据各个实施例的结合一对头戴式耳机实施的力设备；

图5示出了根据各个实施例的耦接到另一个力设备的头部支架的顶部的矩形配置的风扇；

图6A-6G示出了根据各个实施例的可以采用力设备实施的各种风扇配置和相关联的操作模式；以及

图7是根据各个实施例的用于在用户身上施加力以将信息传达给用户的方法步骤的流程图。

详细描述

以下说明中阐述了众多具体细节，以提供对本公开的实施例的更透彻理解。但是，本领域中的技术人员将显而易见地认识到，本公开的实施例可以在不采用一个或多个所述具体细节的情况下进行实践。

图1A示出了根据各个实施例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风扇110、一个或多个风扇模块115、头部支架120和鼻部支架122。风扇110配置成产生推力，以便在用户身上施加线性力和/或旋转力。在一些实施例中，风扇110基于力设备100所接收和/或产生的力事件而在用户身上施加力。例如但不限于，力设备100接收的力事件可指定要在用户身上施加的力的类型(例如，线性力、旋转力等)，要施加的力的方向，和/或要施加的力的量值。此外，力事件可指定力的施加的起始和/或终止时间，力将被施加的持续时间，和/或开始和/或终止施加力时力设备100的位置和/或定向。

通常，力事件意图将各种类型的信息传达给用户。例如但不限于，可以产生力事件以将导航指令传达给用户、为用户提供与周围环境中的物体相关联的信息，并且为用户提供警告信息，例如当某人尝试与用户联系时或者当用户潜在地处于危险中时。此外，在一些实施例中，可以产生力事件以将各种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)、意图指示用户更正自己的平衡或姿势的信息以及意图撤销各种类型的无意识用户移动(例如，机械重复行为)的信息。

风扇控制模块115配置成协调风扇110的整体操作。通常，风扇控制模块115操作风扇110产生推力，进而在用户头和/或身体上产生力。在用户身上施加力可以用于各种目的。在一些实施例中，在用户身上施加轻微的力，以指示用户应沿特定方向看去或移动，或者吸引用户注意环境中的特定物体或位置。例如但不限于，应在用户身上施加力，以指示用户应左转或右转以行进到特定目的地。在另一个非限定实例中，应在用户身上施加力，以为用户警告危险情况，例如当有车辆从特定方向高速接近用户时。此外，应在用户身上施加一系列力(例如，摇动模式)，例如但不限于，以指示用户已经转向错误或者处于危险情况中。

在又一个非限定实例中，应在用户身上施加力以模拟特定动作或体验，例如当用户正在与虚拟现实设备互动时。在又一个非限定实例中，应采用力模式来为用户提供通知，例如，用户正在接收来电的通知。此外，应采用轻敲力模式来提供更微弱的通知(类似于轻敲肩膀)，例如当用户正在经由头戴式耳机听音乐时，并且一个或多个传感器确定某人正在尝试对用户讲话或者获得用户的注意。因此，力设备100能够为用户产生替代形式的反馈、方向信息和通知。

在一些实施例中，风扇控制模块115配置成从其他设备接收力事件(例如，智能手机或移动计算机)。因此，在一些实施例中，风扇控制模块115接收经由一个或多个传感器(图1A-1D中未图示)获取的传感器数据；基于传感器数据产生力事件；以及产生控制信号以操作一个或多个风扇110。例如但不限于，当风扇控制模块115接收力事件时，风扇控制模块115可以查询一个或多个传感器并且基于用户的当前位置(例如，用户头部的当前位置)，计算适应该力事件的必要力向量。风扇控制模块115之后将风扇110重新定向(如果适用)，并且启动正确的风扇110来沿这些向量在用户身上施加力。一旦风扇110已经启动，则风扇控制模块115可以监测传感器并且根据需要调整风扇110的方向和/或风扇110产生的推力，以继续施加预期的力。一旦用户已经达到预期位置和/或定向，则风扇控制模块115可以终止风扇110的操作并且等待接收下一个力事件。

尽管下文将结合图1A的头戴式设备描述力设备100的各个方面，但是本文中提供的说明和技术还适用于定位在用户身上的其他位置处的其他类型的力设备100。例如但不限于，如图1B中所示，力设备100可以是经由肩部支架130在用户上躯干上施加力的肩挂式设备。更确切地说，肩部支架130将一个或多个风扇110耦接到用户的一个或两个肩部，使风扇110能够产生推力以在用户肩部上施加线性力和旋转力(例如，偏转旋转力)。

此外，如图1C中所示，力设备100可以是在用户下躯干上施加力的腰戴式设备(或者，腿戴式设备)。更确切地说，图1C中所示的腰部支架140将一个或多个风扇110耦接到用户的腰部，使风扇110能够产生推力以在用户下躯干上施加线性力和旋转力。在其他实施例中，力设备100可以与其他类型的可穿戴设备集成，以在用户手部、手臂或者其他身体部分施加力。例如但不限于，如图1D中所示，力设备100可以与智能手表的腕带150集成。因此，经由腕带150耦接到用户手腕的一个或多个风扇110能够在用户手腕上施加线性力和旋转力。在此类实施例中，包括在力设备100中的一个或多个传感器可以感测热量并且当用户即将将自己的手放在高温物体上时，启动风扇110来将这只手物理提升到离开所述高温表面。

此外，多个力设备100可以彼此结合地操作，以沿多个方向施加力，从而能够实现更全面范围的力方向。例如但不限于，第一力设备100可以沿第一身体部分上的x轴提供力，而第二力设备100沿第二身体部分上的y轴施加力。此外，即便当沿一个/多个相同轴实施时，可以使用多个力设备100来指出相关指示、警告或通知的重要性。例如但不限于，与项链集成的力设备100可以向用户颈部施加微弱力通知，与头戴式设备集成的力设备100可以向用户头部施加更显著的力通知，而这两个力设备100均可以在通知具备重要性时施加力。

尽管图1A中所示的风扇110是导管风扇，但是在其他实施例中，力设备100可以包括能够产生推力从而在用户身上施加力的其他任何技术可行类型的设备。在一些实施例中，力设备100包括微型轴流式风扇、微型机电系统(MEMS)风扇、纳米级风扇、推进器、微型涡轮机、微型推进系统、压缩空气等。例如但不限于，力设备100可以包括微型轴流式风扇阵列、MEMS风扇和/或纳米级风扇，这些风扇在组合时能够施加可被用户感知的力。

此外，尽管本文中所述的风扇110被图示成定位在力设备100的特定位置和定向，但是在其他实施例中，风扇110可以定位在其他位置和定向。例如但不限于，在一些实施例中，力设备100的一个或多个表面可以被微型轴流式风扇、MEMS风扇、纳米级风扇等大体上覆盖，可以选择性地驱动这些风扇，以在用户身上施加各种类型的累积力。下文结合图3A-6G描述了风扇110的替代位置和定向的实例。

在各个实施例中，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个方面的一个或多个传感器。传感器可以包括但不限于，全球导航卫星系统(GNSS)设备、磁强计、惯性传感器、陀螺仪、加速计、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。这些传感器能够以绝对坐标(例如，GPS坐标)和/或相对于周围环境中的物体跟踪力设备100的位置。

在一些实施例中，传感器设置在风扇控制模块115中。之后可使用传感器获取的数据来在力设备100内产生力事件，或者可以将传感器数据传输到单独的设备以进行分析。在相同或其他实施例中，一个或多个传感器可以设置在辅助设备内，例如智能手机、移动计算机、可穿戴设备等。

图2是根据各个实施例的可结合图1A的力设备100实施或者耦接到图1A的力设备的计算设备200的方框图。如图所示，计算设备200包括但不限于处理单元210、输入/输出(I/O)设备220和存储器设备230。存储器设备230包括配置成与数据库234互动的力控制应用程序232。

处理单元210可以包括中央处理单元(CPU)、数字信号处理单元(DSP)等。在各个实施例中，处理单元210配置成分析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，和/或检测和/或识别周围环境的问题。在一些实施例中，处理单元210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/或产生基于所述力设备100和/或周围环境中的物体的位置和/或定向的力事件。例如但不限于，处理单元210可以执行力控制应用程序232以分析传感器数据、确定力设备100具有特定定向和位置，并且产生力事件，该力事件意图通过经由风扇110在用户身上施加力来致使用户修改定向和位置。处理单元210可以进一步产生控制信号(例如，经由力控制应用程序232)，所述控制信号致使风扇110在用户身上施加力，直到力设备100达到预期定向和/或位置。

I/O设备220可以包括输入设备、输出设备以及既能够接收输入，又能够提供输出的设备。例如但不限于，I/O设备220可包括向包括在力设备100中的传感器发送数据和/或从所述传感器接收数据的有线和/或无线通信设备。此外，I/O设备220可以包括接收致使风扇110在用户身上施加力的力事件(例如，经由网络，例如局域网和/或互联网)的一个或多个有线或无线通信设备。I/O设备220还可以包括风扇电动机控制器，例如电子速度控制器(ESC)和致动器控制器，用于使风扇110的推力向量重新定向。

存储器单元230可以包括存储器模块或存储器模块组。存储器单元230内的力控制应用程序232可以通过处理单元210执行，以实施计算设备200的整体功能，并且，从而协调力设备100作为一个整体的操作。数据库234可以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200作为一个整体可以是微处理器、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、诸如平板计算机或手机等移动计算设备、媒体播放器等。在一些实施例中，计算设备200集成在与力设备100相关联的风扇控制模块115中。通常，计算设备200可以配置成协调力设备100的整体操作。在其他实施例中，计算设备200可以耦接到力设备100，但是与所述力设备分离。在此类实施例中，力设备100可以包括从计算设备200接收数据(例如，力事件)并且将数据(例如，传感器数据)传输到计算设备200的单独处理器，所述单独处理器可以包括在消费电子设备中，例如，智能手机、便携式媒体播放器、个人计算机、可穿戴设备等。但是，本文中公开的实施例预期的是配置成实施力设备100的功能的任何技术可行系统。

图3A-3D示出了根据各个实施例的当在用户身上施加力时力设备100的风扇110可以采用的不同定向定位。如图所示，图3A和图3B示出了风扇110相对于与用户颈部对应的垂直轴的水平定向的实施例。图3C和图3D示出了将风扇110进行垂直定向的实施例。如上文所述并且如图3A和图3C中所示，力设备100可包括能够跟踪力设备100的位置和/或定向，和/或能够跟踪周围环境的各个方面的一个或多个传感器310。

当风扇110以图3A和图3B中所示的方式定向时，风扇110产生的推力能够在用户头部上施加线性力和旋转力(例如，偏转旋转力)。例如但不限于，当风扇110-1和风扇110-2均产生沿用户所面对的方向的推力时，在用户头部上施加向前力。在各个实施例中，可以由力设备100产生向前力，以指示用户沿向前方向移动、使用户将注意力转到位于用户前方的物体上，和/或模拟将用户头部向前推动或拉动的动作或体验。此外，向前力的量值可以与以下项成比例：用户应沿向前位置移动的距离；位于用户前方的物体的重要性；或者诸如重力或另一种类型的加速度将推动或拉动用户头部的动作或体验的程度。例如但不限于，经由力设备100施加高量值的线性力可向用户表明他或她应向前移动相对长距离，而经由力设备100施加较小量值的力可表明用户应向前移动相对较短距离。

相反，当图3A和图3B中的风扇110-1和110-2均产生背离用户所面对的方向的推力时，在用户头部上施加向后力。在各个实施例中，可以由力设备100产生向后力，以指示用户向后跨步、指示用户转动180°、指示用户将注意力转到位于用户后方的物体上、避免用户碰撞他或她正在接近的物体，和/或模拟将用户头部向后推动或拉动的动作或体验。此外，向后力的量值可能与以下项成比例：用户应沿向后方向移动的距离(例如，通过转动180°并且向前移动)、位于用户后方的物体的重要性，或者将用户头部向后推动或拉动的动作或体验的程度。此外，向前力或向后力的量值可以基于用户更正自己姿势所需的移动量值，例如用户应移动自己肩部并且/或后退以适当对准用户脊柱的距离。

此外，在图3A和图3B中，当风扇110-1和风扇110-2产生不同方向的推力时或者当只有一个风扇110-1、110-2产生推力时，在用户头部上施加左转力或右转力。在各个实施例中，可以由力设备100产生左转力或右转力，以指示用户向左或向右行进、使用户将注意力转到位于用户左侧或右侧的物体上，和/或模拟将用户头部转到左侧或转到右侧的动作或体验。此外，左转力或右转力的量值可以与以下项成比例：用户应向左或向右移动的距离、用户应向左或向右转动的程度(例如，特定度数)、位于用户左侧或右侧的物体的重要性，或者将用户头部向左或向右推动或拉动的动作或体验的程度。例如但不限于，经由力设备100施加高量值的旋转力可向用户表明他或她应迅速向左或向左转动，转动半径相对较小和/或转动度数相对较大，而施加低量值的旋转力应表明用户应缓慢地向左或向右转动，转动半径相对较大和/或转动度数相对较小。

当风扇110以图3C和图3D中所示的方式定向时，风扇110产生的推力能够在用户头部上施加线性力和旋转力(例如，转动旋转力)。例如但不限于，当风扇110-1和风扇110-2均产生朝向用户头部顶部的推力时，在用户头部上施加向上力，让用户感到力设备100变轻了。相反，当图3C和图3D中的风扇110-1和110-2均产生沿朝向用户肩膀的方向的推力时，在用户头部上施加向下力。

在各个实施例中，可以由力设备100产生向上力或向下力，以分别指示用户行进到建筑物的较高楼层或者建筑物的较低楼层、使用户将注意力转到位于用户上方或下方的物体上，和/或模拟将用户头部向上或向下推动或拉动的动作或体验。此外，向上力或向下力的量值可以与以下项成比例：用户应爬升或下行多少段台阶、位于用户上方或下方的物体的重要性，或者将用户头部向上或向下推动或拉动的动作或体验的程度。例如但不限于，如果力设备100正在指示用户沿台阶爬到高层建筑物的顶层，则力设备100可以在用户身上施加高量值的力，以表明他或她应上行大量台阶段。随后，当用户已经朝向建筑物顶部爬升一段或多段台阶之后，力设备100可施加较低量值的力，以表明用户到达建筑物顶部所需攀爬的台阶已经减少。

此外，在图3C和图3D中，当风扇110-1和风扇110-2产生不同方向的推力时，在用户头部上施加左倾力或右倾力。在各个实施例中，可以由力设备100产生左倾力或右倾力，以指示用户向左或向右行进、使用户将注意力转到位于用户左侧或右侧的物体上、更正用户的向左倾斜或向右倾斜的姿势，和/或模拟将用户头部向左或向右推动或拉动的动作或体验。此外，左倾力或右倾力的量值可以与以下项成比例：用户应向左或向右行进的距离、用户应向左或向右转动的度数、位于用户左侧或右侧的物体的重要性，或者将用户头部向左或向右推动或拉动的动作或体验的程度。此外，左倾力或右倾力的量值可以基于(例如，与其成比例)用户更正自己姿势所需的移动量值，例如用户必须移动自己的重心以维持他或她的平衡的距离。

在一些实施例中，力设备100可以施加其量值预期会影响用户头部的力或者具有预期会影响用户整体平衡的较大量值的力，从而使用户身体沿特定方向移动。例如，鉴于相对较小的力仅影响用户的头部，较大的力可影响用户的整个身体。在第一技术中，用户可以感知到施加到自己头部的轻微力，并且将该力理解成指示自己将注意力转到特定方向上的提示。相反，在第二技术中，用户可以感知到施加到头部而不是施加到整个身体(例如，由于颈部或脊椎的侧屈)的力，并且将该力理解成沿特定方向步行或行驶的指示。

在一些实施例中，风扇110可以在图3A和图3B中所示的定向与图3C和图3D中所示的定向，以及任何中间定向之间动态地重新定向，以便修改在用户身上施加力的方向。例如但不限于，风扇110可以经由一个或多个致动器耦接到力设备100，所述致动器能够使风扇110平遥/或俯仰以将风扇110相对于力设备100重新定向。所述致动器可以包括电动机、压电电动机、液压致动器、气动致动器或者其他任何技术可行类型的致动器。在一些实施例中，致动器能够沿任何预期方向，同时垂直和水平地转动和旋转风扇110。例如但不限于，一个或多个风扇110可以安装到一组同心环(例如，常平环)上，这组同心环沿不同轴线(例如，彼此以直角设置的两个或更多个轴线)彼此枢转地耦接。因此，在此类实施例中，风扇110可以定向成沿各种方向在用户身上施加力。在其他实施例中，风扇110耦接到只能平遥或俯仰的致动器，以便能够围绕单个轴改变风扇110的定向。

图4A和图4B示出了根据各个实施例的结合一对头戴式耳机实施的力设备。如图所示，力设备100可以是独立设备，或者力设备100可以与另一个设备集成，例如一对头戴式耳机405、耳塞、骨传导扬声器、头戴式显示器、智能手机、虚拟现实设备等。当与一对头戴式耳机405集成时，力设备100可以包括扩音器410、头部支架420以及耦接到扩音器410的一个或多个风扇110。

通常，高速驱动风扇110时会产生噪声。因此，在一些实施例中，可以实施被动式和/或主动式降噪，以减小用户听到风扇110产生的噪声的程度。例如但不限于，操作风扇110的风扇控制模块115可以通过检测风扇噪声、处理所述风扇噪声以产生反向信号并且将所述反向信号传输到用户耳部，从而实施主动式降噪。

此外，在一些实施例中，可以实施多个风扇110以沿大体相同的轴线提供力，从而降低每个风扇110所需的风扇速度，并且因此而降低风扇110的总噪声。用于降低风扇噪声而不牺牲力的其他技术包括将风扇叶片封闭在将空气从中鼓出的管道中和/或实施亥姆霍兹波共振腔来降低噪声。此外，当使用MEMS风扇或纳米级风扇时，噪声可能几乎感知不到，即便是在多个风扇同时操作时。

尽管图4A和图4B中所示的力设备100包括耦接到扩音器410的风扇110，但是其他实施例可以包括耦接到力设备100的其他部分的任意类型和数量的风扇110。例如但不限于，一个或多个风扇110可以耦接到头部支架420，如图5中所示，其中示出根据各个实施例的耦接到另一个力设备100的头部支架420的顶部的矩形配置的风扇110。在一些实施例中，矩形配置的风扇110的操作方式类似于四轴飞行器的操作。因此，可以在用户身上施加各种线性和旋转力，例如，本文中关于图3A-3D以及图6A-6G描述的示例性线性和旋转力。

图6A-6G示出了根据各个实施例的可以采用力设备100实施的各种风扇110配置和相关联的操作模式。如图6A中所示，风扇110可以水平配置耦接到力设备100，从而使风扇110能够在用户身上施加向左和向右力。此外，风扇110可以同时操作以在用户身上施加压力。在一些实施例中，扩音器410的外壳包括穿孔，以允许空气从外壳的顶部、底部和/或侧面流动到风扇110。还可以实施所述配置以冷却用户的耳部。

如图6B中所示，风扇110可以垂直配置耦接到力设备100，从而使风扇110能够在用户身上施加左倾力和右倾力(例如，转动旋转力)。此外，当操作风扇110以沿大体相同的方向产生推力时，可以在用户身上施加大体向上力和大体向下力。

参考图6C-6E，风扇110可以水平配置耦接到力设备100，从而使风扇110能够在用户身上施加向向左转动力和向右转动力(例如，偏转旋转力)。图6E中力设备100的顶视图中示出了这些力。此外，当操作风扇110以沿大体相同的方向产生推力时，可以在用户身上施加向前力和向后力，如图6D中力设备100的顶视图所示。

如图6F中所示，风扇110可以耦接到力设备100的头部支架420的顶部。当风扇110以图6F中所示的方式定向时，风扇110能够在用户身上施加左倾力和右倾力。此外，当风扇110围绕垂直轴旋转90°时，风扇110能够在用户身上施加前倾力和后倾力。

如图6G中所示，风扇110可以垂直配置耦接到力设备100的头部支架420的顶部。所述配置使风扇110能够在用户身上施加向下力。此外，在一些实施例中，可以对风扇110实施导流翼620，以控制气流方向并且因此而控制风扇110产生的推力的方向。因此，可以对施加在用户身上的力的方向进行动态控制。例如但不限于，导流翼620可以如图6G中所示进行定位，以引导气流向左上方流动，从而使风扇110能够施加向右下方的力。在一些实施例中，所述力是线性力和旋转力两者的组合，这取决于风扇110的位置以及力相对于用户的方向。

在各种实施例中，可以动态地修改本文中说明的风扇110的定向和/或位置，以改变施加在用户身上的力的类型和/或方向。例如但不限于，可以经由一个或多个上述平遥-俯仰致动器来修改本文中说明的一个或多个风扇110的定向和/或位置。此外，可以将本文中所述的任意风扇110配置和技术相组合。例如但不限于，同时具有水平定向和垂直定向的风扇110可以包括在力设备100中。

此外，在一些实施例中，本文中所述的一个或多个风扇110可以包括节距可动态改变的风扇叶片。在此类实施例中，可以修改风扇叶片的节距以改变风扇110产生的推力的方向，从而使力设备100能够快速改变施加在用户身上的力的方向，而不需要使风扇电动机反向旋转。

如图6A-6G中所示，力设备100可包括能够跟踪力设备100的位置和/或定向，和/或能够跟踪周围环境的各个方面的一个或多个传感器310。如上所述，在各个实施例中，传感器310可以用于导航目的。例如但不限于，正在行走或慢跑的用户可执行智能手机上的导航应用程序，而该智能手机可以与力设备100(与一对头戴式耳机405集成)配对。随后，力设备100不会中断用户的音乐来播放导航指令，而是可以在用户需要转入特定街道时施加力(例如，线性力和/或旋转力)。例如但不限于，力设备100可以监测用户的位置，并且当用户需要右转时，力设备100可以产生右转力或右倾力来将用户头部向右轻推。转入正确街道之后，力设备100可以终止施力。此外，当用户到达他或她的目的地时，力设备100可以产生特定的力模式来表明该用户已经到达他或她的目的地。

在非限定实例中，各种类型的力设备100，例如上述的力设备，可以与安全设备集成，例如识别周围环境中的潜在危险并且发出警告以警告用户所述潜在危险的系统。在此类实施例中，力设备100可以经由传感器310分析用户周围环境并且检测潜在危险。随后，当力设备100检测到危险状况时，力设备100可以施加力以使用户将他或她的头部转向该危险状况，例如正在驶出车道的汽车。

在另一个非限定实例中，力设备100可以与捕集用户周围的360°全景图像的头戴式环绕(例如，半球形)成像器，或者捕集与用户周围环境相关联的信息的其他任何类型的传感器集成。例如但不限于，成像器或传感器可以识别位于用户后方的树上的鸟。力设备100随后可以在用户身上施加力(例如，向右上方的力)以表明作为鸟类爱好者的用户应向右上方看。

在又一个非限定性实例中，力设备100可以与增强现实(AR)头戴式设备(HMD)集成。当用户沿街道行走并且操作力设备100时，HMD可以显示与周围环境中的物体相关联的各种AR信息。随后，当与AR相关联的物体处于用户视野之外时，力设备100可以施加力以将用户注意力转到该物体上。例如但不限于，力设备100可以包括GPS传感器310，所述GPS传感器可确定用户正在通过的公寓建筑中的三楼存在值得注意的公寓。作为响应，力设备100可以施加力以指示用户向上看，以便将与该公寓相关联的AR信息提供给用户。

在又一个非限定实例中，力设备100可以包括在用户绊倒或丧失平衡时检测的陀螺仪传感器、加速计和/或成像器。在这种情况下，力设备100可以在用户头部或身体上施加一个或多个力，以尝试避免用户跌倒和/或纠正用户的平衡。例如但不限于，包括在力设备100中的一个或多个传感器可以检测到用户的姿势在阈值范围(例如，角度范围)之外。作为响应，力设备100可以施加一个或多个力以影响用户的姿势，直到该姿势回到阈值范围之内。此外，当力设备100经由一个或多个传感器310检测到用户即将走入诸如路灯杆或消防栓等物体中时，可以在用户头部或身体上施加力。

在一些实施例中，力设备100可以提供关于用户正在进行的潜意识身体移动的警告，这种身体移动通常称为机械重复行为。机械重复行为可以包括重复移动、姿势或者言语，例如身体摇摆、轻抚自己、腿部交叉/分开以及原地行进。因此，可以实施陀螺仪传感器、加速计、成像器等以检测此类移动并且施加力，以提醒用户注意所述移动。此外，力设备100可以施加力以补偿用户想要消除的用户头部或身体的轻微移动。在此类实施例中，力设备100可以识别无意识身体移动方式并且产生量值大体相同，但是阶段/方向相反的力模式，从而消除不良身体移动形式。

图7是根据各个实施例的用于在用户身上施加力以将信息传达给用户的方法步骤的流程图。尽管所述方法步骤结合图1-6G中的系统进行描述，但是本领域中的技术人员将理解，配置成以任何顺序执行所述方法步骤的任何系统均落在各个实施例的范围内。

如图所示，方法700从步骤710开始，在该步骤中，力控制应用程序232接收或者产生力事件并且处理所述力事件以确定诸如线性力或旋转力等的力方向和/或力量值。如上所述，可以产生各种类型和量值的力，以为用户提供指示、警告、通知等。在一些实施例中，力事件所指示的力方向可以包括相对于用户的方向，或者力方向可以包括绝对方向(例如，基于地理基本方向)。

在步骤720中，力控制应用程序232对传感器数据进行分析，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)。在各种实施例中，力设备100的定向和/或位置可以表明风扇110的定向方式，以便产生具有力事件所指定的方向和/或量值的力。此外，当力设备100包括多个风扇110时，力设备100的定向和/或位置可以表明应选择和触发哪个风扇110，以便产生具有力事件所指定的方向和/或量值的力。因此，在步骤730中，力控制应用程序232基于力事件所指示的力方向、力事件所指示的力量值、力设备100的定向和/或力设备100的位置而视情况选择和/或重新定向一个或多个风扇110。

接下来，在步骤740中，力控制应用程序232确定力事件是否指定了目标定向或位置。在一些实施例中，目标定向可以包括与用户姿势、头部定向、身体定向等相关联的阈值范围(例如，角度范围或距离范围)。此外，在一些实施例中，目标位置可以包括GPS坐标。如果力事件未指定任何目标定向或目标位置，则方法700继续执行步骤745，在该步骤中，力控制应用程序232根据力事件产生一个或多个控制信号以使风扇110在用户身上施加一个或多个力。方法700随后返回到步骤710，在该步骤中，力控制应用程序232等待接收或产生另一个力事件。

但是如果在步骤740中，力事件指定了目标定向或目标位置，则方法700继续执行步骤750，在该步骤中，力控制应用程序232根据力事件产生一个或多个控制信号以使风扇110在用户身上施加一个或多个力。随后，在步骤760中，力控制应用程序232对传感器数据进行分析，以检测力设备100的定向和/或位置。在步骤770中，力控制应用程序232确定力设备100是否处于目标定向和/或目标位置，从而确定用户是否遵守所述力和/或是否对所述力做出适当响应。

如果在步骤770中，力控制应用程序232确定力设备100不在目标定向和/或不在目标位置，则方法700继续执行步骤780，在该步骤中，力控制应用程序232再次基于力事件所指示的力方向、力事件所指示的力量值、力设备100的定向和/或力设备100的位置而视情况选择和/或重新定向一个或多个风扇110。方法700随后返回到步骤750，在该步骤中，力控制应用程序232产生一个或多个控制信号以使风扇110在用户身上施加一个或多个附加力。

但是如果在步骤770中，力控制应用程序232确定力设备100已处于目标定向和/或目标位置，则方法700将返回到步骤710，在该步骤中，力控制应用程序232等待接收或产生另一个力事件。

总之，力控制应用程序接收或产生指示力方向和/或力量值的力事件。力控制应用程序随后基于传感器数据确定力设备的定向和/或位置。力控制应用程序进一步基于所述力事件以及力设备的定向和/或位置确定要施加在用户身上的力。接下来，力控制应用程序产生一个或多个风扇控制信号以在用户身上施加一个或多个力。

本文中公开技术的至少一个优势是，该信息可以提供给用户，而不压倒用户的视觉和听觉通道。因此，所述用户可以在经由他或她的视觉和/或听觉通道接收其他类型的信息的同时接收指示、警告和通知，而不产生潜在危险情况。此外，通过响应于所述力设备的定向的变化而在用户身上施加力，本文中所述的技术可帮助用户维持他或她的平衡和/或姿势。

本文已经出于说明目的而提供了各个实施例的说明，但是这些说明并不视作详尽的，也不视作限于所公开的实施例。本领域中的普通技术人员将在不脱离所述实施例的范围和精神的前提下，显而易见地做出许多修改和变更。

本文实施例的方面可以实施为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开的方面可以采用全硬件实施例、全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或者将软件和硬件方面相组合的实施例的形式，这些在本文中大体上可以全部称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本公开的方面可以采用包括在其上实施计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式。

可以采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者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，或者它们的任何适当组合。计算机可读存储介质的许多具体实例(非详尽列举)将包括以下项：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机软磁盘、硬盘、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、磁性存储设备或者它们的任何适当组合。在本文件的背景下，计算机可读存储介质可以是可包括或存储程序以供指令执行系统、装置或设备使用或者与所述指令执行系统、装置或设备结合使用的任何有形介质。

上文参考根据本公开的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图解和/或方框图对本公开的各方面进行了描述。将理解，流程图图解和/或方框图中的每个方框以及流程图图解和/或方框图中的方框组合可以由计算机程序指令实施。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机的处理器或者生产机器的其他可编程数据处理装置，以使经由计算机处理器或其他可编程数据处理装置执行的指令能够实施一个或多个流程图和/或方框图方框中指定的功能/操作。所述处理器可以是但不限于通用处理器、专用处理器、应用程序专用处理器或者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了根据本公开各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。在这点上，流程图或方框图中的每个方框可以表示代码模块、段或部分，其中包括用于实施指定逻辑函数的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些替代实施方式中，所述方框中指定的功能可以与附图中所示顺序不同的顺序出现。例如，实际上，图示的两个连续方框可以大体上同时执行，或者这些方框有时可以反向顺序执行，具体取决于所涉及的功能。还应注意，方框图和/或流程图图解中的每个方框，方框图和/或流程图解中的方框的组合可以由执行指定功能或操作的基于硬件的专用系统执行，也可以由专用硬件和计算机指令的组合执行。

尽管上文针对的是本公开的实施例，但是可以在不脱离本公开基本范围的前提下设想出本公开的其他和进一步实施例，并且本公开的范围由随附的权利要求书确定。

Claims (23)

1.一种用于在用户身上施加力的系统，所述系统包括：

用户安装设备，所述用户安装设备包括一个或多个施力设备；

配置成获取传感器数据的一个或多个传感器；以及

处理器，所述处理器耦接到所述一个或多个施力设备和所述一个或多个传感器，并且配置成：

基于所述传感器数据确定与所述用户安装设备相关联的定向和位置中的至少一个；

基于与力事件关联的力方向以及所述定向和所述位置中的至少一个，计算要经由所述一个或多个施力设备施加在所述用户身上的力；并且

基于所述力产生用于所述一个或多个施力设备的控制信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个施力设备包括一个或多个风扇，并且所述处理器还配置成基于所述力方向和所述定向和所述位置中的至少一个确定风扇定向，并且基于所述风扇定向产生第二控制信号以将包括在所述一个或多个风扇中的至少一个风扇重新定位。

3.根据权利要求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，并且作为响应，将包括在所述一个或多个风扇中的至少一个风扇重新定位。

4.根据权利要求1所述的系统，其中基于与所述用户安装设备关联的所述定向计算所述力，并且所述处理器还配置成确定所述用户安装设备已达到与所述力事件关联的目标定向，并且作为响应，产生第二控制信号以停止所述一个或多个风扇。

5.根据权利要求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、磁强计、加速计和光学传感器中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述用户安装设备包括头戴式设备，并且与所述头戴式设备关联的所述定向和所述位置分别包括头部定向和头部位置。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述力事件与导航指令关联，并且所述处理器配置成当所述用户安装设备接近街道十字路口时产生用于所述一个或多个施力设备的所述控制信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理器还配置成：

接收与第二导航指令关联的第二力事件；

基于与所述第二力事件关联的第二力方向以及所述用户安装设备的所述定向和所述位置中的至少一个，计算要经由所述一个或多个施力设备施加的第二力；并且

当所述用户安装设备接近第二街道十字路口时，基于所述第二力产生用于所述一个或多个施力设备的第二控制信号。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述用户安装设备包括肩挂式设备、腰戴式设备和腕戴式设备中的至少一个，并且所述定向和所述位置分别与所述用户的肩膀、腰部和手腕中的至少一个相关联。

10.根据权利要求1所述的系统，其中基于与所述用户安装设备关联的所述位置计算所述力，并且所述处理器还配置成确定所述用户安装设备已达到目标位置，并且作为响应，产生第二控制信号以停止所述一个或多个施力设备。

11.根据权利要求1所述的系统，其还包括电耦接到所述一个或多个施力设备的控制模块，其中所述一个或多个传感器设置在包括智能手机和移动计算机中的至少一个的辅助设备内，并且所述一个或多个传感器配置成与所述控制模块无线通信。

12.一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质包括当被处理器执行时，配置所述处理器以通过执行以下步骤以在用户身上施加力的指令：

基于传感器数据确定与力设备相关联的定向和位置；

基于与力事件关联的力方向、所述定向和所述位置，计算要经由包括在所述力设备中的一个或多个施力设备施加在所述用户身上的力；以及

基于所述力产生用于所述一个或多个施力设备的控制信号。

13.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读存储介质，其还包括通过基于所述传感器数据识别周围环境中的物体而产生所述力事件，其中所述物体相对于所述力设备位于所述力方向上。

14.根据权利要求13所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述力事件还包括基于所述力设备距所述物体的距离以及所述物体的速度中的至少一个的力量值。

15.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读存储介质，其还包括经由包括在所述力设备中的无线通信设备接收所述力事件。

16.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读存储介质，其还包括基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，以指示所述用户返回到所述阈值范围内。

17.根据权利要求16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是经由角度传感器获取，并且所述阈值范围包括与所述用户的姿势关联的角度范围。

18.根据权利要求16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是经由磁强计获取，并且所述阈值范围与朝向所述用户正在行进的目的地的方向相关联。

19.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述力方向指定要经由所述力设备施加在所述用户身上的旋转力。

20.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述一个或多个施力设备包括一个或多个风扇，并且其还包括基于所述力方向和所述定向确定风扇定向，并且基于所述风扇定向产生第二控制信号以将包括在所述一个或多个风扇中的至少一个风扇重新定位。

21.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读存储介质，其还包括确定所述定向已改变，并且作为响应，基于经由一个或多个传感器确定的更新定向将包括在所述一个或多个风扇中的至少一个风扇重新定位。

22.一种用于在用户身上施加力的方法，所述方法包括：

基于传感器数据确定与用户安装设备相关联的定向和位置中的至少一个；

基于与力事件关联的力方向和力量值以及所述定向和所述位置中的至少一个，计算要经由包括在所述用户安装设备中的一个或多个施力设备施加在所述用户身上的力；以及

基于所述力产生用于所述一个或多个施力设备的控制信号。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述一个或多个施力设备包括一个或多个风扇，并且其还包括基于所述力方向、所述定向和所述位置确定风扇定向，并且基于所述风扇定向产生第二控制信号以将包括在所述一个或多个风扇中的至少一个风扇重新定位。