CN107272937B - 形状记忆触觉致动器装置 - Google Patents

Abstract

提供触觉致动器及其制造方法。该触觉致动器可包括：滑块，具有第一互锁滑动特征和第一啮合表面；以及基底，具有第二互锁滑动特征和第二啮合表面。第二互锁滑动特征可配置成与第一互锁滑动特征进行啮合。该触觉致动器还可包括：形状记忆合金，设置在第一啮合表面与第二啮合表面之间；以及一对欧姆触点，穿过基底来设置，并且与形状记忆合金直接接触。形状记忆合金可响应经过欧姆触点对施加到形状记忆合金的电流而收缩并引起滑块相对于基底从第一位置到第二位置的位移。

Description

形状记忆触觉致动器装置

技术领域

本发明一般涉及电子装置。

背景技术

包括接近传感器装置(通常又称作触摸板或触摸传感器装置)的输入装置广泛用于多种电子系统中。接近传感器装置通常包括常常通过表面来区分的感测区，在其中接近传感器装置确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可用来提供电子系统的接口。例如，接近传感器装置常常用作较大计算系统的输入装置(例如笔记本或台式计算机中集成的或者作为其外设的不透明触摸板)。接近传感器装置还常常用于较小计算系统(例如蜂窝电话中集成的触摸屏)中。

发明内容

一般来说，在一个方面，本发明的实施例涉及一种触觉致动器。该触觉致动器可包括：滑块，具有第一批多个互锁滑动特征和第一啮合表面；以及基底，具有第二批多个互锁滑动特征和第二啮合表面。第二批多个互锁滑动特征可配置成与第一批多个互锁滑动特征进行啮合。该触觉致动器还可包括：形状记忆合金，设置在第一啮合表面与第二啮合表面之间；以及一对欧姆触点，与形状记忆合金直接接触。形状记忆合金可响应经过欧姆触点对施加到形状记忆合金的电流而收缩并引起滑块相对于基底从第一位置到第二位置的位移。

一般来说，在一个方面，本发明的实施例涉及一种制造触觉致动器的方法。该方法包括：形成滑块，其具有第一批多个互锁滑动特征和第一啮合表面；以及形成基底，其具有第二批多个互锁滑动特征和第二啮合表面。第二批多个互锁滑动特征可配置成与第一批多个互锁滑动特征进行啮合。该方法还可包括将形状记忆合金设置在第一啮合表面与第二啮合表面之间；设置一对欧姆触点；以及将形状记忆合金固定到欧姆触点对。形状记忆合金可响应经过欧姆触点对施加到形状记忆合金的电流而收缩并且引起滑块相对于基底从第一位置到第二位置的位移。

一般来说，在一个方面，本发明的实施例涉及一种触觉致动器，其包括：滑块，具有第一组互锁滑动特征和第一啮合表面；以及基底，具有第二组互锁滑动特征和第二啮合表面。在本发明的一个或多个实施例中，第二组互锁滑动特征配置成与第一组互锁滑动特征进行啮合。在本发明的一个或多个实施例中，第一组互锁滑动特征朝第二啮合表面延伸，以及第二组互锁滑动特征朝第一啮合表面延伸。在本发明的一个或多个实施例中，触觉致动器还包括：形状记忆合金，位于第一啮合表面与第二啮合表面之间；以及一对欧姆触点，与形状记忆合金直接接触，并且配置成将电流施加到形状记忆，以允许并且引起滑块相对于基底从第一位置到第二位置的位移。在本发明的一个或多个实施例中，触觉致动器还包括弹簧元件，其配置成与基底和滑块进行啮合，并且提供使滑块相对于基底朝第一位置偏置的回弹力。

通过以下描述和所附权利要求，本发明的其他方面将会显而易见。

附图说明

图1示出按照本发明的一实施例、包括输入装置的示例系统的框图。

图2示出按照本发明的一个或多个实施例的示例输入装置的透视图。

图3示出按照本发明的一个或多个实施例的触觉致动器的底视图。

图4示出按照本发明的一个或多个实施例的触觉致动器的基底部分的透视图。

图5.1示出按照本发明的一个或多个实施例、致动之前的触觉致动器的截面图。

图5.2示出按照本发明的一个或多个实施例的触觉致动器的截面图，以用于示出致动器功能。

图6.1示出按照本发明的一个或多个实施例、具有透明滑块的触觉致动器。

图6.2示出按照本发明的一个或多个实施例、具有透明滑块的触觉致动器。

图6.3示出按照本发明的一个或多个实施例、具有透明滑块的触觉致动器。

图7示出按照本发明的一个或多个实施例、具有垂片(tab)的触觉致动器基底的透视图。

图8.1示出按照本发明的一个或多个实施例的触觉致动器的基底的透视图。

图8.2示出按照本发明的一个或多个实施例的触觉致动器的基底的底部的透视图。

图8.3示出按照本发明的一个或多个实施例的夹紧螺母的底部透视图。

图8.4示出按照本发明的一个或多个实施例的夹紧螺母的顶视图。

图8.5示出按照本发明的一个或多个实施例的基底和夹紧螺母的透视图。

图8.6示出按照本发明的一个或多个实施例的基底和夹紧螺母的顶视图。

图9.1示出按照本发明的一个或多个实施例的流程图。

图9.2示出按照本发明的一个或多个实施例的流程图。

图10.1、图10.2、图10.3、图10.4和图10.5示出按照本发明的一个或多个实施例的示例。

图11示出按照本发明的一个或多个实施例的触觉致动器的一部分的局部透视图。

图12.1示出按照本发明的一个或多个实施例的组装触觉致动器的局部透视图。

图12.2示出按照本发明的一个或多个实施例的组装触觉致动器的局部透视图。

图12.3示出按照本发明的一个或多个实施例的组装触觉致动器的顶视图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明的具体实施例。为了一致性，各个附图中的相似元件可通过相似参考标号和/或相似名称来表示。

以下详细描述本质上只是示范性的，而不是要限制本发明或者本发明的应用和使用。此外，并不存在通过前面的技术领域、背景、概述或者以下详细描述中提供的任何明确表达或暗示的理论进行约束的意图。

在本发明的实施例的以下详细描述中，提出许多具体细节，以便提供对本发明的更透彻理解。但是，本领域的技术人员将会清楚地知道，即使没有这些具体细节也可实施本发明。在其他情况下，没有详细描述众所周知的特征，以免不必要地使描述复杂化。

贯穿本申请，序数(例如第一、第二、第三等)可用作元件(即，本申请中的任何名词)的形容词。序数的使用不是暗示或创建元件的任何特定排序，也不是将任何元件限定到仅作为单个元件，除非例如通过使用术语“之前”、“之后”、“单个”和其他这种术语来明确公开。相反，序数的使用是区分元件。作为举例，第一元件与第二元件截然不同，以及第一元件可包含多于一个元件，并且在元件的排序中后继(或前导)第二元件。

本发明的各个实施例提供促进改进的可用性的输入装置和方法。具体来说，本发明的一个或多个实施例针对经由触觉致动器来提供触觉致动。在各个实施例中，触觉致动通过将电流施加到形状记忆合金来引起。具体来说，在一个或多个实施例中，将电流施加到形状记忆合金使形状记忆合金的温度上升，从而引起形状记忆合金的收缩。温度的上升以及形状记忆合金的对应收缩可引起触觉致动。形状记忆合金可包含于和/或耦合到触觉致动器。例如，形状记忆合金可设置在触觉致动器的基底与滑块之间。在一个或多个实施例中，触觉致动器包括一个或多个设计特征，其降低形状记忆合金将变成部分地从触觉致动器或者其一部分脱离（或者相反）的可能性。

现在来看附图，图1是按照本发明的实施例的示范输入装置(100)的框图。输入装置(100)可配置成向电子系统(未示出)提供输入。如本文档所使用的，术语“电子系统”(或“电子装置”)广义地表示能够以电子方式处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，例如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。附加示例电子系统包括合成输入装置，例如包括输入装置(100)和独立操纵杆或按键开关的物理键盘。其他示例电子系统包括诸如数据输入装置(包括遥控和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏幕和打印机)之类的外围设备。其他示例包括远程终端、信息亭和视频游戏机(例如视频游戏控制台、便携游戏装置等)。其他示例包括通信装置(包括蜂窝电话、例如智能电话)和媒体装置(包括记录器、编辑器、和诸如电视机的播放器、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统可能是输入装置的主机或从机。

输入装置(100)可实现为电子系统的物理部分，或者可与电子系统在物理上分离。此外，输入装置(100)的部分可以是电子系统的组成部分。例如，确定模块的全部或部分可在电子系统的装置驱动器中实现。适当地，输入装置(100)可使用下列任一个或多个与电子系统的部分进行通信：总线、网络和其他有线或无线互连。示例包括I²C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。

图1中，输入装置(100)示为接近传感器装置(又常常称作“触摸板”或“触摸传感器装置”)，其配置成感测由一个或多个输入对象(140)在感测区(120)中提供的输入。示例输入对象包括手指和触控笔，如图1所示。贯穿本申请，可使用输入对象的单数形式。虽然使用单数形式，但是多个输入对象可在感测区(120)中存在。此外，特定输入对象处于感测区中可随着一个或多个手势的过程发生变化。为了避免不必要地使描述复杂化，输入对象的单数形式被使用，并且表示上述变化的全部。

感测区(120)包含输入装置(100)上方、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入装置(100)能够检测用户输入(例如由一个或多个输入对象(140)所提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可逐个实施例极大地改变。

在一些实施例中，感测区(120)沿一个或多个方向从输入装置(100)的表面延伸到空间中，直到信噪比阻止充分准确的对象检测。输入装置表面上方的扩展可称作表面上方感测区。在各个实施例中，这个感测区(120)沿特定方向所延伸的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或者以上，并且可随所使用的感测技术的类型和期望精度而极大地改变。因此，一些实施例感测输入，包括没有与输入装置(100)的任何表面相接触、与输入装置(100)的输入表面(例如触摸表面)相接触、与耦合某个量的外加力或压力的输入装置(100)的输入表面相接触和/或其组合。在各个实施例中，可由传感器电极所在的壳体的表面、由施加在传感器电极或者任何壳体之上的面板等，来提供输入表面。在一些实施例中，感测区(120)在投影到输入装置(100)的输入表面上时具有矩形形状。

输入装置(100)可利用传感器组件和感测技术的任何组合来检测感测区(120)中的用户输入。输入装置(100)包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为若干非限制性示例，输入装置(100)可使用电容性、倒介电、电阻性、电感性、磁、声、超声和/或光学技术。

一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维的空间的图像。一些实现配置成提供沿特定轴或平面的输入的投影。此外，一些实现可配置成提供一个或多个图像和一个或多个投影的组合。

在输入装置(100)的一些电阻性实现中，柔性和导电第一层通过一个或多个隔离元件与导电第二层分隔。在操作期间，跨多层创建一个或多个电压梯度。按压柔性第一层可使它充分偏转，以在层之间创建电接触，从而产生反映层之间的(一个或多个)接触的点的电压输出。这些电压输出可用来确定位置信息。

在输入装置(100)的一些电感性实现中，一个或多个感测元件拾取由谐振线圈或线圈对所感应的回路电流。电流的幅值、相位和频率的某个组合则可用来确定位置信息。

在输入装置(100)的一些电容性实现中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入对象引起电场的变化，并且产生电容性耦合的可检测变化，其可作为电压、电流等的变化来检测。

一些电容性实现利用电容感测元件的阵列或者其他规则或不规则图案来创建电场。在一些电容性实现中，独立感测元件可欧姆地短接在一起，以形成较大传感器电极。一些电容性实现利用电阻片，其可以是电阻均匀的。

一些电容性实现利用基于传感器电极与输入对象之间的电容性耦合的变化的“自电容”或(或“绝对电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极附近的电场，因而改变所测量的电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对参考电压(例如系统地)来调制传感器电极，以及通过检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合进行操作。参考电压可以是基本上恒定的电压或变化电压，以及在各个实施例中，参考电压可以是系统地。使用绝对电容感测方法所获取的测量可称作绝对电容性测量。

一些电容性实现利用基于传感器电极之间的电容性耦合的变化的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极之间的电场，因而改变所测量的电容性耦合。在一个实现中，互电容感测方法通过检测一个或多个发射器传感器电极(又称作“发射器电极”或“发射器”)与一个或多个接收器传感器电极(又称作“接收器电极”或“接收器”)之间的电容性耦合来进行操作。发射器传感器电极可相对于参考电压(例如系统地)来调制，以传送发射器信号。接收器传感器电极可相对于参考电压保持为基本上恒定，以促进所产生信号的接收。参考电压可以是基本上恒定的电压，以及在各个实施例中，参考电压可以是系统地。在一些实施例中，可调制发射器传感器电极。发射器电极相对于接收器电极来调制，以便传送发射器信号并且促进所产生信号的接收。所产生信号可包括与一个或多个发射器信号和/或与一个或多个环境干扰源(例如其他电磁信号)对应的(一个或多个)影响。该(一个或多个)影响可以是发射器信号、由一个或多个输入对象和/或环境干扰所引起的发射器信号的变化、或者其他这类影响。传感器电极可以是专用发射器或接收器，或者可配置成既传送又接收。使用互电容感测方法所获取的测量可称作互电容测量。

此外，传感器电极可具有变化形状和/或尺寸。传感器电极的相同形状和/或尺寸可以或者可以不处于相同编组中。例如，在一些实施例中，接收器电极可具有相同形状和/或尺寸，而在其他实施例中，接收器电极可以是变化形状和/或尺寸。

图1中，处理系统(110)示为输入装置(100)的组成部分。处理系统(110)配置成操作输入装置(100)的硬件，以检测感测区(120)中的输入。处理系统(110)包括一个或多个集成电路(IC)的部分或全部和/或其他电路组件。例如，互电容传感器装置的处理系统可包括：发射器电路，配置成采用发射器传感器电极来传送信号；和/或接收器电路，配置成采用接收器传感器电极来接收信号。此外，绝对电容传感器装置的处理系统可包括：驱动器电路，配置成将绝对电容信号驱动到传感器电极上；和/或接收器电路，配置成以那些传感器电极来接收信号。在一个或多个实施例中，组合互电容和绝对电容传感器装置的处理系统可包括以上所述互电容和绝对电容电路的任何组合。在一些实施例中，处理系统(110)还包括电子可读指令，例如固件代码、软件代码等。在一些实施例中，组成处理系统(110)的组件定位在一起，诸如在输入装置(100)的(一个或多个)感测元件的附近。在其他实施例中，处理系统(110)的组件在物理上是独立的，其中一个或多个组件靠近输入装置(100)的(一个或多个)感测元件，而一个或多个组件在其他位置。例如，输入装置(100)可以是耦合到计算装置的外设，并且处理系统(110)可包括配置成运行于计算装置的中央处理器上的软件以及与中央处理器分离的一个或多个IC(也许具有关联固件)。作为另一个示例，输入装置(100)可在物理上集成到移动装置中，并且处理系统(110)可包括作为移动装置的主处理器的部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统(110)专用于实现输入装置(100)。在其他实施例中，处理系统(110)还执行其他功能，例如操作显示屏幕、驱动触觉致动器/机构(未示出)等。

处理系统(110)可实现为操控处理系统(110)的不同功能的一组模块。各模块可包括作为处理系统(110)的一部分的电路、固件、软件和/或其组合。在各个实施例中，可使用模块的不同组合。例如，如图1所示，处理系统(110)可包括确定模块(未示出)和传感器模块(未示出)。确定模块可包括执行下列步骤的功能性：确定何时至少一个输入对象处于感测区中；确定信噪比；确定输入对象的位置信息；识别手势；基于手势、手势的组合或其他信息来确定要执行的动作；和/或执行其他操作。

传感器模块可包括驱动感测元件以传送发射器信号和接收所产生信号的功能性。例如，传感器模块可包括耦合到感测元件的感测电路。传感器模块可包括，例如发射器模块和接收器模块。发射器模块可包括发射器电路，其耦合到感测元件的发射部分。接收器模块可包括耦合到感测元件的接收部分的接收器电路，并且可包括接收所产生信号的功能性。

按照一个或多个实施例，备选或附加模块可存在。这类备选或附加模块可对应于上述模块的一个或多个的不同模块或者子模块。示例备选或附加模块包括：硬件操作模块，用于操作诸如传感器电极和显示屏幕之类的硬件；数据处理模块，用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据；报告模块，用于报告信息；识别模块，配置成识别手势、例如模式变更手势；以及模式变更模块，用于改变操作模式。此外，各种模块可组合在独立集成电路中。例如，第一模块可至少部分包含在第一集成电路中，以及独立模块可至少部分包含在第二集成电路中。此外，单个模块的部分可跨越多个集成电路。在一些实施例中，处理系统作为整体可执行各种模块的操作。

在一些实施例中，处理系统(110)通过引起一个或多个动作，来直接响应感测区(120)中的用户输入(或者没有用户输入)。示例动作包括改变操作模式以及诸如光标移动、选择、菜单导航、触觉致动和其他功能之类的图形用户界面(GUI)动作。在一些实施例中，处理系统(110)向电子系统的某个部分(例如向电子系统中与处理系统(110)分离的中央处理系统，若这种独立中央处理系统存在的话)提供与输入(或者没有输入)有关的信息。在一些实施例中，电子系统的某个部分处理从处理系统(110)所接收的信息，以便对用户输入起作用，例如促进全范围的动作，包括模式变更动作和GUI动作。

例如，在一些实施例中，处理系统(110)操作输入装置(100)的(一个或多个)感测元件，以便产生指示感测区(120)中的输入(或者没有输入)的电信号。处理系统(110)可在产生提供给电子系统的信息中对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统(110)可数字化从传感器电极所得到的模拟电信号。作为另一个示例，处理系统(110)可执行滤波或者其他信号调节。作为又一个示例，处理系统(110)可减去或者以其他方式计及基准，使得信息反映电信号与基准之间的差。作为又一些示例，处理系统(110)可确定位置信息，将输入识别为命令，识别笔迹等。

如本文所使用的“位置信息”广义地包含绝对位置、相对位置、速度、加速度和其他类型的空间信息。示范“零维”位置信息包括近/远或接触/无接触信息。示范“一维”位置信息包括沿轴的位置。示范“二维”位置信息包括平面中的运动。示范“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。其他示例包括空间信息的其他表示。还可确定和/或存储与一种或多种类型的位置信息有关的历史数据，包括例如随时间来跟踪位置、运动或者瞬时速度的历史数据。

如本文所使用的“力信息”旨在广义地包含与格式无关的力信息。例如，力信息可对各对象、作为向量或纯量来提供。作为另一个示例，力信息可作为关于所确定力已经超过或者尚未超过阈值量的指示来提供。作为其他示例，力信息还能够包括用于手势识别的时间历史分量。如下面将更详细描述，来自处理系统的位置信息和力信息可用来促进全范围的界面输入，包括接近传感器装置作为指针装置用于选择、光标控制、滚动和其他功能。

在一些实施例中，输入装置(100)采用由处理系统(110)或者由某种其他处理系统所操作的附加输入组件来实现。这些附加输入组件可提供用于感测区(120)中的输入的冗余功能性或者某种其他功能性。图1示出感测区(120)附近的按钮(130)，其可用来促进使用输入装置(100)的项目的选择。其他类型的附加输入组件包括滑块、球、轮、开关等。相反，在一些实施例中，输入装置(100)可以在没有其他输入组件的情况下实现。

在一些实施例中，输入装置(100)包括触摸屏界面，并且感测区(120)重叠显示屏幕的工作区的至少一部分。例如，输入装置(100)可包括覆盖显示屏幕、基本上透明的传感器电极，并且提供用于关联电子系统的触摸屏界面。显示屏幕可以是能够向用户显示可视界面的任何类型的动态显示器，并且可包括任何类型的发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子体、电致发光(EL)或者其他显示技术。输入装置(100)和显示屏幕可共享物理元件。例如，一些实施例可将相同电组件的一部分用于显示和感测。在各个实施例中，显示装置的一个或多个显示电极可配置用于显示更新和输入感测。作为另一个示例，显示屏幕可部分或全部由处理系统(110)来操作。

应当理解，虽然在完全功能设备的上下文中描述许多实施例，但是各个实施例的机制能够作为多种形式的程序产品(例如软件)来分配。例如，各个实施例的机制可作为电子处理器可读的信息承载介质(例如，处理系统(110)可读的非暂时计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质)上的软件程序来实现和分配。另外，实施例可同样适用，而与用于执行分配的介质的特定类型无关。例如，采取计算机可读程序代码的形式、执行一个或多个实施例的软件指令可完全或部分、暂时或永久地存储在非暂时计算机可读存储介质上。非暂时电子可读介质的示例包括各种磁盘、物理存储器、存储器、存储棒、存储卡、存储器模块和/或任何其他计算机可读存储介质。电子可读介质可基于闪速、光、磁、全息或者任何其他存储技术。

虽然图1中未示出，但是处理系统、输入装置和/或主机系统可包括一个或多个计算机处理器、关联存储器(例如随机存取存储器(RAM)、高速缓冲存储器、闪速存储器等)、一个或多个存储装置(例如硬盘、诸如致密光盘(CD)驱动器或数字多功能光盘(DVD)驱动器之类的光盘驱动器、闪速存储棒等)以及许多其他元件和功能性。(一个或多个)计算机处理器可以是用于处理指令的集成电路。例如，(一个或多个)计算机处理器可以是一个或多个核心或者处理器的微核心。此外，一个或多个实施例的一个或多个元件可位于远程位置，并且通过网络连接到其他元件。此外，实施例可在具有若干节点的分布式系统上实现，其中一实施例的各部分可位于分布式系统中的不同节点上。在一个或多个实施例中，节点对应于截然不同的计算装置。备选地，节点可对应于具有关联物理存储器的计算机处理器。节点备选地可对应于具有共享存储器和/或资源的计算机处理器或者计算机处理器的微核心。

一个或多个实施例针对一种电子系统(未示出)。在一个或多个实施例中，电子系统包括：壳体；以及输入装置，其配置成确定来自感测区中的多个输入对象的位置和/或力信息。在一个或多个实施例中，输入装置包括：刚性支承衬底，机械耦合到壳体；力传感器，耦合到刚性支承衬底；输入表面，设置在刚性支承衬底上方；以及耦合元件，穿过刚性支承衬底中形成的开口来设置，在其中耦合元件设置在壳体与刚性支承衬底之间，并且在其中耦合元件配置成允许刚性支承衬底相对于壳体沿激活方向位移。在一个或多个实施例中，电子系统还包括处理系统，其在通信上耦合到力传感器，以及配置成确定多个输入对象的位置信息和/或力信息，并且致动触觉致动器以便沿激活方向平移刚性支承衬底。

虽然图1示出组件的某种配置，但是可使用其他配置，而没有背离本发明的范围。例如，各种组件可以相结合，以创建单个组件。作为另一个示例，由单个组件所执行的功能性可由两个或更多组件来执行。相应地，至少由于上述原因，本发明的实施例不应当被认为局限于图1所示组件和/或元件的特定布置。

图2示出按照一个或多个实施例的示例输入装置(200)的透视图。在一个或多个实施例中，输入装置(200)配置成确定来自感测区中的一个或多个输入对象的位置和/或力信息。在图2所示输入装置的示范实施例中，输入装置(200)包括壳体(201)、刚性支承衬底(202)和输入表面(203)。在一个或多个实施例中，输入表面(203)可以是感测区。在一个或多个实施例中，感测区可接近一个或多个感测电极以用于确定位置信息。附加地或备选地，感测区可耦合到力传感器，以及力传感器可用来确定输入表面(203)上的一个或多个输入对象的位置信息和/或力信息。在一个或多个实施例中，力传感器包括一个或多个传感器电极，并且确定由输入对象(例如图1所示的输入对象(140))对输入表面(203)所施加的力。

在一个或多个实施例中，输入表面(203)可设置在刚性支承衬底(202)上方，以及刚性支承衬底(202)可机械地耦合到壳体(201)，并且可包括一个或多个开口。此外，在一个或多个实施例中，一个或多个耦合元件(205)可穿过刚性支承衬底(202)的开口来设置，并且可设置在壳体(201)与刚性支承衬底(202)之间。换言之，在一个或多个实施例中，耦合元件(205)可用来将刚性支承衬底(202)机械地耦合到壳体(201)。在一个或多个实施例中，耦合元件(205)的每个可配置成允许刚性支承衬底(202)相对于壳体(201)沿激活方向位移。激活方向可以是相对于壳体的任何方向。作为示例，激活方向可在输入表面(203)的平面上。作为另一个示例，激活方向可与输入表面(203)的平面垂直。

此外，在一个或多个实施例中，输入装置(200)包括触觉致动器(204)。在一个或多个实施例中，触觉致动器(204)可响应输入对象的位置和/或力而致动。另外，在一个或多个实施例中，触觉致动器可由于与信息向输入装置的用户的传送相关的任何原因而引起致动。在一个或多个实施例中，触觉致动器(204)可耦合到刚性支承衬底(202)，触觉致动器(204)的致动可使力由触觉致动器(204)施加到刚性支承衬底(202)(例如沿致动方向)。如下面将进一步论述，耦合元件(205)可用来允许刚性支承衬底(202)相对于壳体(201)沿激活方向的位移，例如，作为经由触觉致动器(204)的致动的结果。如所示，在一个或多个实施例中，耦合元件(205)可定位在刚性支承衬底(202)的角部分和/或边缘部分附近，以及开口相应地可在刚性支承衬底(202)的这类部分中形成。

在一个或多个实施例中，电子系统还包括处理系统(例如图1的处理系统(110))，其配置成确定一个或多个输入对象(例如图1的输入对象(140))的位置信息和/或力信息，并且致动触觉致动器(204)以便沿激活方向平移刚性支承衬底(202)。

虽然图2示出组件的某种配置，但是可使用其他配置，而没有背离本发明的范围。例如，各种组件可以相结合，以创建单个组件。作为另一个示例，由单个组件所执行的功能性可由两个或更多组件来执行。另外，在一个或多个实施例中，触觉致动器(204)可相对于可经由触觉致动器(204)的致动而被平移的组件(例如刚性支承衬底(202))设置在任何位置。相应地，至少由于上述原因，本发明的实施例不应当被认为局限于图2所示组件和/或元件的特定布置。

图3示出按照本发明的一个或多个实施例的触觉致动器的底视图。如图3所示，触觉致动器300包括基底(302)、一个或多个安装特征(308和310)、一个或多个欧姆触点（304和306)以及滑块(312)。下面描述这些组件的每个。

在一个或多个实施例中，触觉致动器(300)与图2所示触觉致动器(204)基本上相似，如上所述。在一个或多个实施例中，触觉致动器(300)包括基底(302)。在一个或多个实施例中，基底(302)可从任何刚性材料(例如，金属、诸如铝)来形成。另外，基底(302)可被涂敷(例如阳极化以创建非导电氧化铝的薄层)，使得基底(302)不是导电而是导热的。例如，从铝所制成的基底可以是导热的，但是可具有一旦铝基底经过阳极化则不导电的表面。在一个或多个实施例中，基底(302)的热导率提供从触觉致动器(300)的热耗散。例如，基底的热导率可提供从形状记忆合金的热耗散(下面在图4的说明中论述)。在图3所示的实施例中，基底(302)具有比宽度更长的长度，以及比长度或宽度更小的厚度。在这类实施例中，相对小的厚度促成具有低姿态(low profile)的触觉致动器(300)。例如，总厚度可在二毫米与三毫米之间。本领域并且获益于本详细描述的技术人员将会理解，触觉致动器(300)的形状、长度和/或宽度可不同于实施例、例如图3所示的实施例，而没有背离本发明的范围。

在一个或多个实施例中，基底(302)包括一个或多个安装特征(例如308和310)。一个或多个安装特征(308和310)可以是基底(302)之中或之上的任何形状和/或任何位置，其允许触觉致动器(300)安装在装置(例如图2的输入装置(200))或者任何其他组件之上或作为其部分来组装。在图3所示的实施例中，一个安装特征(308和310)位于基底(302)的长度的每端，以及各安装特征具有穿过基底(302)延伸的一般椭圆形状。安装特征(308和310)可用来，例如通过穿过安装特征(308和310)插入螺杆(未示出)或者其他附连元件(未示出)，将触觉致动器(300)固定到装置。

在一个或多个实施例中，基底可包括一个或多个孔(未示出)，以用于安装一个或多个欧姆触点(304和306)。欧姆触点(304和306)可以是导电的任何接触表面(即，电流可经过其中)。作为示例，欧姆触点(304和306)可至少部分由金属、例如铜来构成。在一个或多个实施例中，将欧姆触点(304和306)固定(例如胶合)到基底，使得欧姆触点(304和306)造成无意擦伤基底(302)(这可影响基底(302)的电隔离)的较小风险。在一个或多个实施例中，欧姆触点(304和306)设置在基底(302)的空腔(未示出)(其可以或者可以不贯穿整个基底)中。设置在空腔中可允许欧姆触点(304和306)被固定到基底(302)，以及固定到形状记忆合金(下面在图4的说明中论述)。下面在图4的说明中进一步论述欧姆触点。

在一个或多个实施例中，触觉致动器(300)包括滑块(312)。与基底(302)相似，在一个或多个实施例中，滑块(312)可从任何刚性材料(例如，金属、诸如铝)来形成。另外，滑块(312)可涂敷(例如阳极化)成使得滑块(312)是不导电但导热的。例如，从铝制成的滑块可以是导热的，但是可具有一旦铝滑块经过阳极化则不导电的表面。在一个或多个实施例中，滑块(312)的热导率提供从触觉致动器(300)的附加热耗散。例如，滑块的热导率可提供从形状记忆合金的附加热耗散(下面在图4的说明中论述)。在一个或多个实施例中，滑块(312)从与基底(302)相同的材料来构成。在其他实施例中，滑块(312)从与基底(302)不同的材料来构成。

在一个或多个实施例中，滑块(312)作为至少局部护套(其覆盖基底(302)的至少一部分)来设置。这种耦合可允许基底(302)和滑块(312)具有啮合表面，其中可设置形状记忆合金(下面在图4的描述中论述)。基底(302)的啮合表面与滑块(312)的啮合表面之间的形状记忆合金的设置可降低形状记忆合金相对于触觉致动器的不需要平移的机会。例如，在诸如图3所示的实施例中，形状记忆合金(未示出)处于滑块(312)的护套之内，并且因此不太可能背离触觉致动器(300)平移。

触觉致动器的基底(302)和滑块(312)可耦合成使得基底和滑块互锁，但是允许滑块(312)相对于基底(302)沿至少一个方向的平移。例如，图3示出其中基底(302)和滑块(312)互锁成使得滑块可相对于基底沿激活方向(314)平移的一实施例。下面在图5.1的描述中进一步论述滑块和基底的互锁滑动特征。

虽然图3示出触觉致动器的组件的某种配置，但是可使用其他配置，而没有背离本发明的范围。例如，各种组件可以相结合，以创建单个组件。作为另一个示例，由单个组件所执行的功能性可由两个或更多组件来执行。另外，在一个或多个实施例中，触觉致动器(300)可包括相对于彼此设置在与图3所示不同的位置中的组件和/或元件。例如，滑块和基底可按照允许沿不同于图3所示激活方向的方向的 移动的方式来被互锁。作为另一个示例，欧姆触点可位于基底上的不同位置或者位于滑块上。作为另一个示例，在一个或多个实施例中，基底(302)可作为刚性支承衬底(202)的构成整体所必需的部分来形成。例如，刚性支承衬底(202)可加工和/或形成为包括触觉致动器的基底(302)的特征。在这类实施例中，输入装置(200)的制造和/或组装的成本可降低。相应地，至少由于上述原因，本发明的实施例不应当被认为局限于图3所示组件和/或元件的特定布置。

图4示出按照本发明的一个或多个实施例的触觉致动器的基底部分的透视图。如图4所示，示出图3的触觉致动器(300)的基底部分而没有滑块部分，以便展示触觉致动器的至少一些实施例的附加组件。相应地，图4所示的实施例包括基底(400)、形状记忆合金(402)、欧姆触点(404和406)、基底凸起(408)以及基底切口(410)。下面描述这些组件的每个。

在一个或多个实施例中，基底(400)与以上在图3的描述中所述的基底(302)基本上相似，但是其中示出由图3所示滑块(312)所覆盖(即，包覆)的触觉致动器的附加组件。一种这样的附加组件是形状记忆合金(402)。形状记忆合金(402)可以是任何导电材料，其温度在电流经过时增加(即，被加热)，并且其在温度增加至超过合金的转变温度时收缩。在本发明的一个或多个实施例中，当形状记忆合金冷却时，它返回到其未收缩状态。形状记忆合金(402)的加热和冷却可提供触觉致动器(400)的致动。如下面在图6.1-6.3的描述中论述，致动可通过弹簧(例如图6.2的弹簧元件650)来辅助。在诸如图4所示的实施例中，形状记忆合金(402)可按照导线或丝带形状来形成，并且设置在基底凸起(408，以下所述)之上。形状记忆合金(402)可由其形成的合金的示例包括，但不限于，镍-钛合金和铜-铝-镍合金。

在一个或多个实施例中，基底(400)包括基底凸起(408)，其在与图3所示滑块(312)啮合的基底(400)的一部分之上形成和/或与其耦合。基底(400)的表面(其与滑块(例如图3的滑块312)啮合)可称作啮合表面，以及与基底啮合的滑块的表面也可称作啮合表面(例如，滑块可具有第一啮合表面，以及基底可具有第二啮合表面)。在一个或多个实施例中，基底凸起(408)作为基底(400)的一部分来形成。在其他实施例中，基底凸起(408)与基底(400)分离地形成并且与其耦合。基底凸起(408)可从基底(400)的啮合表面延伸。在一个或多个实施例中，基底凸起(408)从基底(400)的啮合表面垂直延伸。基底凸起(408)的形状可以各自是基本上球形的(如图4所示)，或者可以是任何其他形状，而没有背离本发明的范围。

在一个或多个实施例中，基底凸起(408)定位成使得形状记忆合金(402)搁置在基底凸起(408)上。在这类实施例中，在触觉致动器的组装期间，在滑块与基底(400)互锁之前，形状记忆合金(402)可至少部分地作为施加到形状记忆合金(402)的远端的张力的结果而搁置在基底凸起(408)上。另外，在触觉致动器的组装期间和/或之后，基底(400)可以以某个角度来设置，使得与基底(400)垂直或水平设置时相比，形状记忆合金(402)更牢固地搁置在基底凸起(408)上。在一个或多个实施例中，形状记忆合金(402)的搁置位置可以是形状记忆合金的变形(其在基底(400)和滑块变成被互锁时发生)之前的形状记忆合金的一个位置(即，原始位置)，从而将形状记忆合金(402)放置在不同位置。下面在图5.1的描述中进一步论述形状记忆合金的变形。

在一个或多个实施例中，基底(400)包括在基底的啮合表面所形成的基底切口(410)。基底切口(410)可延伸到基底(400)的啮合表面中。在一个或多个实施例中，基底切口(410)位于基底凸起(408)之间。在一个或多个实施例中，基底切口(410)包括比基底凸起(408)更大的面积。例如，在诸如图4所示的实施例中，基底凸起(408)各自为基本上圆形，以及位于基底凸起之间的基底切口(410)为较长形状，其在两侧按照半圆形形状结束。但是，基底凸起(408)可具有与圆形不同的形状，例如可使用正方形、椭圆形或其他形状。在本发明的一个或多个实施例中，基底切口(410)确定大小成使得它们可至少部分收容滑块凸起(未示出)，并且允许滑块凸起沿激活方向(例如沿图3所示的激活方向(314))平移。

在本发明的一个或多个实施例中，如以上在图3的描述中论述，触觉致动器包括欧姆触点(404和406)。欧姆触点(404和406)可与图3所示的欧姆触点(304和306)基本上相似。如图4所示，欧姆触点(404和406)配置成与形状记忆合金进行耦合(例如经由螺杆和垫圈(未示出))。在一个或多个实施例中，欧姆触点(404和406)与形状记忆合金(402)的耦合允许电流经由欧姆触点来通过形状记忆合金。在欧姆触点(404和406)形成基底(400)的一部分的实施例中，欧姆触点将形状记忆合金(402)机械地耦合到基底。例如，欧姆触点可将形状记忆合金的远端固定到基底。在欧姆触点(404和406)形成滑块(图4中未示出)的一部分的实施例中，欧姆触点将形状记忆合金耦合到滑块。形状记忆合金可如何耦合到欧姆触点的示例包括，但不限于：螺杆和垫圈；以及焊接导线。

虽然图4示出触觉致动器的至少部分组件的一种配置，但是可使用其他配置，而没有背离本发明的范围。例如，各种组件可以相结合，以创建单个组件。作为另一个示例，由单个组件所执行的功能性可由两个或更多组件来执行。另外，在一个或多个实施例中，触觉致动器可包括相对于彼此设置在与图4所示不同的位置中的组件和/或元件。例如，基底切口可配置成允许沿不同于图3所示激活方向的一个方向的移动。作为另一个示例，欧姆触点可位于基底上的不同位置或者位于滑块上。相应地，至少由于上述原因，本发明的实施例不应当被认为局限于图4所示组件和/或元件的特定布置。

图5.1示出按照本发明的一个或多个实施例的触觉致动器的截面图。如图5.1所示，触觉致动器(500)包括基底(502)、滑块(504)、形状记忆合金(506)、两个欧姆触点(508和510)、弹簧元件(512)以及基底弹簧啮合(514)。下面描述这些组件的每个。

在本发明的一个或多个实施例中，触觉致动器(500)与以上在图3的描述中所述的触觉致动器(300)基本上相似。另外，基底与以上在图3的描述中所述并且以上在图4的描述中作为基底(400)进一步描述的基底(302)基本上相似。此外，滑块(504)与以上在图3的描述中所述的滑块(312)基本上相似，以及形状记忆合金(506)与以上在图4的描述中所述的形状记忆合金(402)基本上相似。另外，欧姆触点(508和510)与以上在图3的描述中所述的欧姆触点(304和306)以及以上在图4的描述中所述的欧姆触点(404和406)基本上相似。

在一个或多个实施例中，弹簧元件(512)是能够存储机械能(其在弹簧元件从静止位置偏转时施加力以尝试返回到静止状态)的任何材料的任何对象。在一个或多个实施例中，弹簧元件(512)可施加的力可与弹簧元件经受的偏转量成比例。在各个实施例、诸如图5.1所示的实施例中，弹簧元件(512)耦合到滑块(504)，其中弹簧元件的远端固定在滑块的部分之内，而弹簧元件的其余部分设置在滑块中的开口内。

在一个或多个实施例中，基底(502)包括基底弹簧啮合(514)。在一个或多个实施例中，基底弹簧啮合(514)作为基底(502)的一部分来形成，并且沿与激活方向(518)相同的方向从基底延伸。在一个或多个实施例中，基底弹簧啮合(514)是可耦合到弹簧元件(512)的基底的任何延伸体。在各个实施例、诸如图5.1所示的实施例中，基底弹簧啮合(514)在滑块(504)的开口中从基底(502)延伸，并且与弹簧元件(512)的中心部分耦合。在一个或多个实施例中，当滑块(504)和基底(502)如图5.1所示来啮合时，弹簧元件(512)处于静止位置。下面在图6.1-6.3的描述中进一步论述弹簧从静止位置的偏转(例如当电流施加到形状记忆合金时)。在一个或多个实施例中，弹簧元件(502)提供偏置力，以便按照组装配置(如所示)将基底(502)和滑块(504)保持在一起，和/或在触觉致动器的致动之后提供回弹力。

图5.2示出按照本发明的一个或多个实施例的触觉致动器的截面图。图5.2所示的触觉致动器可与图5.1所示的触觉致动器基本上相似，包括基底、滑块、形状记忆合金、欧姆触点、基底弹簧啮合以及弹簧元件，其中每个被示出，但是为了清楚起见而没有加标记。另外，图5.2示出滑块凸起(550)和导线接触位置(552)。在本发明的一个或多个实施例中，基底凸起(未加标记)位于导线接触位置(552)之间。导线接触位置(552)可用作致动器的返回位置的挡块(即，行程限制器)，并且帮助防止形状记忆合金导线(506)的过应力。

在一个或多个实施例中，滑块包括滑块凸起(550)，其在滑块的啮合表面上形成和/或与其耦合。在一个或多个实施例中，滑块凸起(550)作为滑块的一部分来形成。在其他实施例中，滑块凸起(550)与滑块分开形成并且与其耦合。在一个或多个实施例中，滑块凸起(550)从滑块的啮合表面垂直延伸。滑块凸起(550)各自的形状可以是基本上圆形的(在图5.2中不可见)，并且包括与滑块耦合的外部部分(如图5.2所示)，或者可以是任何其他形状，而没有背离本发明的范围。在一个或多个实施例中，当滑块和基底互锁时，滑块凸起(550)配置成至少部分处于基底切口(例如图4的410)中，并且因此位于基底凸起之间。

在一个或多个实施例中，当基底和滑块互锁并且没有触觉致动发生时，滑块凸起至少部分位于基底切口中，并且与基底凸起基本上对齐，使得形状记忆合金在滑块凸起(550)与基底凸起(例如图4的408)之间“穿过(threaded)”。当组装在一起时，基底(502)和滑块(504)可以以导线的极少到没有变形(0-5%)将形状记忆合金(506)拉入所穿过(threaded)位置，并且接触基底凸起和滑块凸起，如图5.2中作为导线接触位置(552)示出。在本发明的一个或多个实施例中，在组装期间，形状记忆合金(例如图5.1的506)具有使处于其静止状态的导线预应变的所施加张力。弹簧元件(例如图5.1的512)使致动器在致动之后返回到静止状态。

虽然图5.1和图5.2示出触觉致动器的至少一些组件的一种配置，但是可使用其他配置，而没有背离本发明的范围。相应地，本发明的实施例不应当被认为局限于图5.1和图5.2所示组件和/或元件的特定布置。

图6.1、图6.2和图6.3示出按照本发明的一个或多个实施例、具有透明滑块的触觉致动器的截面图。滑块在图6.1中示为透明的，以便更清楚地示出各个实施例的某些组件，以及在图6.2和图6.3中示为透明的，以便示出触觉致动器的致动的一示例。图6.1、图6.2和图6.3所示的触觉致动器与图3中作为触觉致动器(300)所述以及在图4、图5.1和图5.2的描述中进一步论述的触觉致动器基本上相似。因此，触觉致动器的组件(包括基底、安装特征、滑块、形状记忆合金、欧姆触点、弹簧元件、基底弹簧啮合、基底凸起、基底切口和滑块凸起)被示出并论述，但是为了清楚起见而未加标记。

来看图6.1，图6.1示出在已互锁基底和滑块之后、但是在弹簧元件与基底弹簧啮合相耦合之前的触觉致动器的实施例。

在一个或多个实施例中，触觉致动器分别包括基底和滑块的互锁滑动特征(600和602)。在各个实施例、诸如图6.1所示的实施例中，互锁滑动特征(600和602)配置成互锁基底和滑块，并且允许滑块相对于基底沿激活方向(604)的平移。互锁滑动特征的一部分(600)可从基底来形成，以及互锁滑动特征的其他部分(602)可从滑块来形成。基底的互锁滑动特征(600)和滑块的互锁滑动特征(602)可配置成使得它们与各种切口部分锁上，从而允许滑块与基底互锁。

在一个或多个实施例中，在弹簧与基底弹簧啮合相啮合之前，形状记忆合金在形状记忆合金的变形发生之前处于原始位置。因此，形状记忆合金可设置在基底凸起之上并在滑块凸起之下，其中滑块凸起处于基底切口的顶部，如同图6.1所示的实施例中一样。在一个或多个实施例中，一旦滑块与基底互锁，则滑块充当护套，其降低形状记忆合金将按照使得形状记忆合金与基底凸起或滑块凸起脱离的方式进行平移(即，移动)的可能性。

图6.2和图6.3示出按照本发明的一个或多个实施例的触觉致动器的致动的一示例。以下示例仅为了说明性目的，而并非意图限制本发明的范围。

参照图6.2，考虑一种触觉致动器，其中基底经由弹簧元件(650)与基底弹簧啮合(652)的啮合而与滑块互锁，如所示。一旦基底弹簧啮合(652)和弹簧元件(650)已经耦合，弹簧元件(其也耦合到滑块)对滑块施加力，使得滑块沿背离激活方向(654)的方向平移。由弹簧元件(650)所引起的滑块的平移导致滑块凸起在基底切口中向下移动，直到滑块凸起与基底凸起基本上对齐。但是，在其他实施例中，基底切口和滑块凸起相互之间可能交错、越过彼此延伸等。切口和凸起的布置将确定致动器的致动距离。形状记忆合金的收缩使与形状记忆合金相接触的基底凸起和滑块凸起相对于彼此移动。在一个或多个实施例中，一旦变形，形状记忆合金可以是任何形状。例如，在诸如图6.2所示的实施例中，形状记忆合金的形状是波状形状。在这类实施例中，波状形状允许形状记忆合金在致动发生时与多个滑轮相似地起作用(下面在图6.3的描述中进一步论述)。当致动发生时所施加的力的量可与波状形状的峰值的数量相关。另外，波状形状的尺寸(峰值至峰值)可确定滑块在致动期间相对于基底平移的距离。

参照图6.3，考虑其中电流经由欧姆触点(682和684)施加到形状记忆合金(686)的情形。在这种情形中，形状记忆合金(686)因电流而增加温度，并且因此收缩。在一个或多个实施例中，形状记忆合金(686)的收缩对基底凸起和滑块凸起的表面创建足够的力，以致滑块凸起朝基底切口的顶部平移，并且克服弹簧元件(680)的预加载力。滑块的平移可称作触觉致动器的致动，其使弹簧元件位移，由此成为图6.3所示的位移弹簧元件(680)。换言之，在一个或多个实施例中，形状记忆合金的收缩导致滑块上的力和滑块相对于基底的致动，从而克服弹簧元件的预加载力，使弹簧元件成为位移弹簧元件(680)。在一个或多个实施例中，一旦从形状记忆合金(686)去除电流，形状记忆合金的温度下降到低于转变温度，从而导致形状记忆合金变成再次延伸(如图6.2所示)，作为由位移弹簧元件(680)在滑块上的位移引起的所产生弹簧力。在一个或多个实施例中，基底和滑块的热性质允许形状记忆合金(686)快速加热和收缩(引起致动)并且通过充当散热片快速冷却(例如在10 ms内)。在一个或多个实施例中，增加滑块、基底和形状记忆合金(686)之间接触的表面面积，和/或增加导热材料的涡形提供从形状记忆合金的快速热耗散，从而减少其收缩时间并且因而减少滑块相对于基底的回弹(借助于弹簧元件680)。

应当注意，图6.3中的致动是极端示例，因为基底和滑块组件由超过典型致动情形的距离来分隔。换言之，如所示的形状记忆合金(686)是“笔直的”，其在触觉致动器的一个或多个实施例的设计参数之外。在一些实施例中，图6.3示出触觉致动器的预组装示例，其中弹簧元件(680)将使基底和滑块组件共同偏置。

虽然图6.1、图6.2和图6.3示出触觉致动器的至少部分组件的一种配置，但是可使用其他配置，而没有背离本发明的范围。相应地，本发明的实施例不应当被认为局限于图6.1、图6.2和/或图6.3所示组件和/或元件的特定布置。

图7示出按照本发明的一个或多个实施例、具有带垂片(tab)的基底的触觉致动器的透视图。如图7所示，触觉致动器(700)包括滑块(702)、基底(704)、欧姆触点(706和708)、安装特征(710和712)以及一个或多个侧垂片(714和716)。下面描述这些组件的每个。

在一个或多个实施例中，基底(704)可从任何刚性材料(例如，金属、诸如铝)来形成。另外，基底(704)可涂敷(例如阳极化)成使得基底(704)是不导电但导热的。例如，从铝所制成的基底可以是导热的，但是一旦铝基底经过阳极化则不是导电的。在一个或多个实施例中，基底(704)的热导率提供从触觉致动器的热耗散。

在一个或多个实施例中，基底(704)包括一个或多个安装特征(例如710和712)。一个或多个安装特征(710和712)可以是基底(704)之中或之上的任何形状和/或任何位置，其允许触觉致动器(700)安装在装置(例如图2的输入装置(200)或者任何其他组件之上或作为其部分来组装。在图7所示的实施例中，安装特征(710和712)位于基底(704)的长度的任一端，并且具有贯穿基底(704)延伸的一般圆形形状。安装特征可用来，例如，通过将螺杆(未示出)或者其他附连元件(未示出)穿过安装特征(710和712)插入，将触觉致动器(700)固定到装置。

在一个或多个实施例中，基底可包括一个或多个孔，以用于安装一个或多个欧姆触点(706和708)。欧姆触点(706和708)可以是导电的任何接触表面(即，电流可经过其中)。作为示例，欧姆触点(706和708)可由金属、例如铜来构成。在一个或多个实施例中，将欧姆触点(706和708)固定(例如胶合)到基底(704)，使得欧姆触点造成无意擦伤基底(这可影响基底的电隔离)的较小风险。在一个或多个实施例中，欧姆触点(706和708)至少部分设置在空腔(其可以或者可以不贯穿整个基底(704)延伸)中，这允许欧姆触点(706和708)被固定到基底并且固定到形状记忆合金。

在一个或多个实施例中，触觉致动器包括滑块(702)。图7为了清楚起见而将部分滑块示为透明的，但是本领域技术人员获益于本详细描述将会理解，本发明的各个实施例没有透明滑块，和/或滑块可具有比所示特征更多的特征。与基底(704)相似，在一个或多个实施例中，滑块(702)可从任何刚性材料(例如，金属、诸如铝)来形成。另外，滑块(702)可涂敷(例如阳极化)成使得滑块(702)是不导电但导热的。例如，从铝所制成的活动滑块可以是导热的，但是一旦铝滑块经过阳极化则不是导电的。在一个或多个实施例中，滑块(702)的热导率提供从触觉致动器或者其任何部分(例如形状记忆合金)的附加热耗散。在一个或多个实施例中，可移动的滑块从与基底相同的材料来构成。在其他实施例中，滑块(702)从与基底(704)不同的材料来构成。可耦合触觉致动器的基底和滑块，以允许滑块相对于基底沿至少一个方向(例如激活方向(718))的平移。至少周期性地相互耦合的滑块和基底的表面可称作啮合表面。

虽然图7中未示出，但是图7中的触觉致动器的实施例具有导线形状的形状记忆合金，其设置在滑块(702)与基底(704)之间，并且固定在欧姆触点(706和708)的远端，从而允许将电流施加到形状记忆合金。如以上在图4的描述中论述，形状记忆合金可以是任何形状的任何导电材料，其温度在电流经过时增加(即，被加热)，并且其在温度的增加发生时收缩。例如，在经由电流被加热时，形状记忆合金（当经历变形时）可返回到更接近形状记忆合金的原始形状的形状。在诸如图7所示的实施例中，形状记忆合金可按照导线形状或者丝带形状来形成。形状记忆合金可由其来形成的合金的示例包括，但不限于，镍-钛合金和铜-铝-镍合金。在本发明的一个或多个实施例中，在诸如图7所示的触觉致动器的实施例中，将电流施加到形状记忆合金使形状记忆合金收缩，由此对基底(704)和滑块(702)的啮合表面施加力。该力可引起滑块(702)沿激活方向(718)的平移。

在一个或多个实施例中，触觉致动器(700)包括一个或多个侧垂片(side tab)(714和716)。侧垂片(714和716)可作为基底(704)的组成部分(如图7所示)和/或作为滑块(702)的组成部分(图7中未示出)来形成。在一个或多个实施例中，包含侧垂片(714和716)限制形状记忆合金(未示出)的位移，使得形状记忆合金不太可能从触觉致动器(700)和/或基底(704)和滑块(702)的啮合表面脱离。在一个或多个实施例中，侧垂片位于凸起的顶点，这可增加侧垂片的有效性。

虽然图7示出触觉致动器的一个实施例的至少一些组件的一种配置，但是可使用其他配置，而没有背离本发明的范围。相应地，本发明的实施例不应当被认为局限于图7所示组件和/或元件的特定布置。

图8.1示出按照一个或多个实施例的触觉致动器的基底(802)的透视图。在诸如图8.1所示的实施例中，基底(802)包括安装特征(810和812)以及具有槽沟(824和825)的口袋特征(820和822)。在一个实施例中，口袋特征(820和822)包括圆形轮廓和夹紧表面(821和823)。口袋特征配置成使得采用紧固机构(未示出)对形状记忆合金(806)的绷紧将形状记忆合金(806)楔入紧固机构的凸轮轮廓与基底的夹紧表面(823和821)之间。另外，口袋特征(820和822)中的槽沟(824和825)可最小化毛刺的可能性以免欧姆地耦合基底和紧固机构(其必须保持为欧姆地隔离)。

图8.2示出按照一个或多个实施例的触觉致动器的基底(802)的底部的透视图。在诸如图8.2所示的本发明的实施例中，基底(802)包括安装特征(810和812)连同采取螺杆形式的紧固机构(830和832)的至少一部分的一个示例。在一个实施例中，紧固机构还包括垫圈(834)。垫圈(834)可防止在组装以及形状记忆合金(806)紧固到基底(802)期间基底上的阳极化涂层的擦伤。在一些实施例中，紧固机构之一包括焊片(836)，作为垫圈的替代或补充。焊片(836)可以是合乎需要的，其中通过将处理系统(未示出)经过紧固机构(832)欧姆地耦合到形状记忆合金(806)来制作到形状记忆合金(806)的欧姆触点。

图8.3和图8.4示出按照一个或多个实施例的紧固机构(例如图8.2的紧固机构830和832)的夹紧螺母(836)的底部透视图和顶视图。图8.3示出匹配槽沟(838)，其配置成消除基底的槽沟(例如图8.1的槽沟824和825)的区域中的接触和毛刺，从而降低因组装而可能发生的任何毛刺化。图8.4示出匹配圆形和凸轮轮廓(840)，其配置成分别与口袋特征(例如图8.1的口袋特征820和822)的圆形轮廓和基底(802)的夹紧表面(图8.1的821和823)进行匹配。在一个实施例中，夹紧螺母(836)经由所穿过(threaded)孔(850)来附连到采取螺杆形式的紧固机构(例如图8.2的紧固机构830和832)。口袋特征(820和822)中的夹紧螺母(836)的旋转可相对口袋特征(820和822)来固定形状记忆合金(806)和夹紧螺母(834)，同时还最小化与形状记忆合金(806)相接触的尖锐边缘，从而降低对形状记忆合金(806)的应力集中(其可产生于将形状记忆合金(806)紧固到基底(802))。基底(802)上的夹紧表面(图8.1的821和823)的几何结构以及夹紧螺母(836)上的匹配凸轮轮廓(840)可以提供与形状记忆合金(806)相接触的非尖锐边缘，降低对形状记忆合金(806)的应力集中帮助避免因处理而产生的尖锐边缘和毛刺造成铝阳极化中的擦伤（其可短路）的可能性，其中尖锐边缘和毛刺可能产生于将形状记忆合金(806)紧固到基底(802)，从而潜在地使致动器不起作用。在各个实施例中，夹紧螺母(836)至少部分使用比基底(802)的材料(例如阳极化铝)更软的材料(例如铜或黄铜)来制作，以便防止基底的损坏并且进一步降低对形状记忆合金(图8.5的806)的应力集中。

图8.5和图8.6示出按照本发明的一个或多个实施例的基底(802)和夹紧螺母(836)的透视图和顶视图。如图8.5所示，夹紧螺母(836)在基底(802)的口袋特征(820)中旋转，以便将形状记忆合金(806)固定到基底(802)。如图8.6所示，因紧固机构(830和832)的穿过(threading)动作，其使夹紧螺母(836)旋转，从而将形状记忆合金(806)楔入凸轮轮廓与夹紧表面(图8.1的821和823)之间，夹紧螺母(836)通过口袋特征(820和822)几何结构来定位，并且相对于夹紧表面(图8.1的821和823)来固定形状记忆合金(806)。虽然图8.1-8.6示出触觉致动器的各个实施例的至少一些组件的一种配置，但是可使用其他配置，而没有背离本发明的范围。相应地，本发明的实施例不应当被认为局限于图8.1-8.6所示组件和/或元件的特定布置。

来看图9.1，图9.1示出按照一个或多个实施例、用于制造触觉致动器的方法。在步骤900，形成滑块，其具有互锁滑动特征和啮合表面。滑块的互锁滑动特征可与各种切口部分(例如对齐凹口)锁上，从而允许滑块与基底进行互锁。在一个或多个实施例中，滑块从刚性材料来制成。例如，滑块可从铝来形成。滑块可经过阳极化，使得滑块是导热但不导电的。在一个或多个实施例中，一个或多个滑块凸起也作为滑块的组成部分来形成。滑块凸起可与滑块的啮合表面垂直。在一个或多个实施例中，形成滑块包括形成滑块中的沟槽，其中设置弹簧元件。弹簧元件可配置成与基底的一部分(例如基底弹簧啮合)进行啮合，并且还配置成提供使滑块朝向基底并背离激活方向偏置的回弹力。

在步骤902，形成基底，其具有互锁滑动特征和啮合表面。基底的互锁滑动特征可与各种切口部分(例如对齐凹口)锁上，从而允许基底与滑块进行互锁。在一个或多个实施例中，基底可从刚性材料、例如铝来形成。基底可以，或者可以不，从与在步骤900中形成的滑块相同的材料来形成。基底可经过阳极化，使得基底是导热但不导电的。在一个或多个实施例中，一个或多个基底凸起也作为基底的组成部分来形成。基底凸起可与基底的啮合表面垂直。在一个或多个实施例中，一个或多个基底切口可作为基底的组成部分来形成。形成基底还可包括形成一个或多个安装特征。

在步骤904，形状记忆合金设置在滑块的啮合表面与基底的啮合表面之间，如以上在图3-8.6的描述中所述。形状记忆合金可，例如，作为导线形状或者作为丝带形状来形成。在一个或多个实施例中，张力放置于形状记忆合金的远端，以使形状记忆合金保持与基底相接触。

在步骤906，至少两个欧姆触点穿过基底来设置。在一个或多个实施例中，欧姆触点设置在配置成容纳欧姆触点的基底的空腔或孔中。欧姆触点可固定到基底，使得欧姆触点不太可能擦伤基底(这可能影响经由在步骤902中执行的阳极化所获得的基底的电绝缘)。

在步骤908，形状记忆合金固定到欧姆触点。在一个或多个实施例中，形状记忆合金经由垫圈和螺杆来固定到欧姆触点。在其他实施例中，形状记忆合金经由焊接来固定到欧姆触点。

来看图9.2，图9.2示出按照本发明的各个实施例、用于制造触觉致动器的基底和滑块组件的方法。具体来说，图9.2示出用于制造在图9.2的步骤900和902中所要求的滑块和部分组件的方法。

继续参考图9.2，在步骤910，形成滑块组件和基底组件的单个压出品。换言之，在一个或多个实施例中，创建滑块和基底组件的同一起始形式。在一个实施例中，单边计算机数字控制(CNC)加工工艺可用来形成滑块和基底组件。在一个实施例中，对包括铝(例如6060铝)或类似材料(其提供相似热工艺并且可被阳极化)的材料来执行该工艺。

在步骤912和914，以不同方式处理相同起始组件，以分别形成滑块和基底组件。具体来说，单边CNC工艺可用来形成基底和滑块组件。

在步骤916和918，滑块和基底组件的表面至少部分地被阳极化。阳极化工艺提供欧姆触点、形状记忆合金、滑块和基底之间的电隔离。

图10.1-10.5示出按照各个实施例、图9.2中的方法的一示例。在一个或多个实施例中，图10.1所示的单个压出品从原始材料来形成。如以上在图9.2的步骤912和914中所述，基底和滑块组件可对例如图10.1所示的组件(例如图10.1所示的单个压出品)使用单边CNC工艺来各自形成，以形成基底(图10.2所示)和滑块(图10.3所示)。具体来说，按照图9.2的步骤912和914，图10.2的基底和图10.3的滑块的部分从例如图10.1所示的单个压出品中去除，以分别形成基底和滑块的特征。如以上在图9.2的步骤916和918中所述，基底和滑块组件的表面此后经过阳极化，以得到如图10.4所示的阳极化基底以及如图10.5所示的阳极化滑块。

图11示出按照一个或多个实施例的触觉致动器的一部分的局部透视图。具体来说，诸如图11所示的实施例包括基底组件(1102)、形状记忆合金(1106)、肋条特征(1110)和凸角(1112)。在一个或多个实施例中，肋条特征(1110)作为基底组件(1102)的机器加工的组成部分(例如作为以上在图9.2的步骤912中所述的工艺的部分)来形成。在一个或多个实施例中，肋条特征(1110)配置成与滑块部分上的互补特征相嵌套(参见，例如以下图12的描述)，并且捕获基底组件(1102)与滑块组件(未示出)之间的形状记忆合金(1106)。在各个实施例中，肋条特征(1110)配置成通过捕获基底组件(1102)的肋条特征与滑块组件之间的导线来防止形状记忆合金(1106)在凸角(1112)之上上移或下移。

来看图12.1和图12.2，图12.1和图12.2各自示出按照一个或多个实施例的组装触觉致动器的不同局部透视图。在诸如图12.1所示的实施例中，组装触觉致动器包括基底组件(1202)和滑块组件(1203)。基底和滑块均可包括肋条特征(1210)(如先前在图11中所示)，以促进基底组件(1202)与滑块组件(1203)之间的互锁。在各个实施例中，限制形状记忆合金(1206)在滑块(1203)相对于基底组件(1202)的致动期间背离凸角(例如图12.2中的凸角(1212))而平移。

来看图12.2，组装基底组件(1202)和滑块组件(1203)(为了便于查看而示为半透明)的透视图以形成组装触觉致动器。如所示，形状记忆合金(1206)相对于基底组件(1202)与滑块组件(1203)之间的凸角(1212)来固定。

来看图12.3，示出按照本发明的实施例的组装触觉致动机构(1200)的顶视图。图12.3示出基底(1202)、滑块(1203)、沿与滑块相对于基底的移动方向(例如激活方向(1204))相反的方向(例如偏置力方向(1240))施加偏置力的弹簧元件(1280)。滑块(1203)的移动响应经过欧姆触点(1236)施加到形状记忆合金(1206)的电流而发生。在一个实施例中，电流经过焊片(1232)(又如图8.2所示)来施加，以及欧姆触点耦合到处理系统(未示出)。在一个或多个实施例中，响应施加到形状记忆合金(1206)的电流，形状记忆合金增加温度，并且因此收缩，从而对基底和滑块的凸角(1212)施加力，引起滑块相对于基底沿激活方向(1204)的运动。在一个或多个实施例中，弹簧元件(1280)提供偏置力(1240)，其具有预加载力，其充分高以在未激活时固定组装触觉致动器，以及充分低以响应施加到形状记忆合金(1206)的电流而允许滑块机构(1203)相对于基底组件(1202)沿激活方向(1204)的运动。在一个实施例中，预加载力处于20-50克的范围中。

在各个实施例中，基底(1202)在物理上耦合到电子系统的输入装置或壳体(例如图2的202或201)。耦合可通过经由安装特征(1210和1212)使用例如螺杆、铆钉、热融等固定基底(1202)来执行。响应滑块机构(1203)的运动，输入装置可平移，以便对用户与输入装置(例如图2的输入装置200)的输入装置(例如输入表面(203))进行交互产生触觉效应。具体来说，输入装置(例如图2的输入装置200)配置成确定施加到输入表面的力(例如，使用输入装置的力传感器)，并且响应所施加力的充分幅值而致动触觉致动器来向施加力的用户提供反馈。

虽然针对有限数量的实施例描述了本发明，但是获益于本公开的本领域技术人员将会理解，能够设计其他实施例，而没有背离如本文所公开的本发明的范围。因此，本发明的范围应当仅受所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种触觉致动器，包括：

滑块，具有第一批多个互锁滑动特征和平的第一啮合表面；

基底，具有第二批多个互锁滑动特征和平的第二啮合表面，所述第二批多个互锁滑动特征配置成与所述第一批多个互锁滑动特征进行啮合；

形状记忆合金，设置在所述第一啮合表面与所述第二啮合表面之间；以及

欧姆触点对，与所述形状记忆合金直接接触，

其中所述形状记忆合金响应经过所述欧姆触点对施加到所述形状记忆合金的电流而收缩并引起沿平行于所述平的第一啮合表面和所述平的第二啮合表面的平面的、所述滑块相对于所述基底从第一位置到第二位置的位移。

2.如权利要求1所述的触觉致动器，其中，所述第一啮合表面包括第一批多个凸起，其沿与面向所述基底的所述滑块的表面的平面垂直的方向背离所述滑块延伸。

3.如权利要求2所述的触觉致动器，其中，所述第二啮合表面包括第二批多个凸起，其沿与面向所述滑块的所述基底的表面的平面垂直的方向背离所述基底延伸。

4.如权利要求1所述的触觉致动器，还包括弹簧元件，其中所述弹簧元件设置在所述滑块中形成的沟槽中，其中所述弹簧元件与所述基底的一部分进行啮合，并且配置成提供使所述滑块朝所述第一位置偏置的回弹力。

5.如权利要求4所述的触觉致动器，其中，当所述电流经过所述欧姆触点对施加到所述形状记忆合金时，引起所述滑块相对于所述基底从所述第一位置到所述第二位置的位移，所述弹簧元件的所述回弹力通过由所述形状记忆合金对所述滑块和所述基底所施加的力来克服。

6.如权利要求1所述的触觉致动器，其中，所述滑块包括弹簧元件，其中所述弹簧元件与所述基底的一部分进行啮合，并且配置成提供使所述滑块朝所述第一位置偏置的回弹力。

7.如权利要求1所述的触觉致动器，其中，所述欧姆触点对穿过所述基底来设置。

8.如权利要求7所述的触觉致动器，其中，所述第一批多个互锁滑动特征包括第一批多个对齐凹口，以及所述第二批多个互锁滑动特征包括第二批多个对齐凹口，其中所述第一批多个对齐凹口从所述第二批多个对齐凹口偏移，使得所述第一批多个对齐凹口和所述第二批多个对齐凹口允许所述滑块与所述基底进行互锁。

9.如权利要求1所述的触觉致动器，其中，所述欧姆触点对的各欧姆触点将所述形状记忆合金的远端固定到所述基底和所述滑块的至少一个。

10.如权利要求1所述的触觉致动器，其中，所述欧姆触点对形成所述基底的一部分。

11.如权利要求1所述的触觉致动器，其中，所述滑块和所述基底均包括在所述表面上不导电但导热的材料。

12.如权利要求1所述的触觉致动器，还包括在所述滑块和所述基底的至少一个上形成的多个肋条。

13.如权利要求12所述的触觉致动器，其中，所述多个肋条与相邻所述多个肋条而设置的所述滑块和所述基底的至少一个的一部分相重叠。

14.如权利要求13所述的触觉致动器，其中，所述多个肋条限制所述形状记忆合金脱离与所述第一啮合表面和所述第二啮合表面的至少一个之间的啮合的位移。

15.一种制造触觉致动器的方法，所述方法包括：

提供滑块，其具有第一批多个互锁滑动特征和平的第一啮合表面；

提供基底，其具有第二批多个互锁滑动特征和平的第二啮合表面，所述第二批多个互锁滑动特征配置成与所述第一批多个互锁滑动特征进行啮合；

将形状记忆合金设置在所述第一啮合表面与所述第二啮合表面之间；

设置欧姆触点对；以及

将所述形状记忆合金固定到所述欧姆触点对，

其中所述形状记忆合金响应经过所述欧姆触点对施加到所述形状记忆合金的电流而收缩并引起沿平行于所述平的第一啮合表面和所述平的第二啮合表面的平面的、所述滑块相对于所述基底从第一位置到第二位置的位移。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述滑块包括所述第一啮合表面上的第一批多个凸起，其中所述第一批多个凸起沿与配置成面向所述基底的所述滑块的表面的平面垂直的方向背离所述滑块延伸。

17.如权利要求15所述的方法，其中，所述基底包括所述第二啮合表面上的第二批多个凸起，其中所述第二批多个凸起沿与配置成面向所述滑块的所述基底的表面的平面垂直的方向背离所述基底延伸。

18.如权利要求15所述的方法，还包括弹簧元件，其配置成与所述基底的一部分和所述滑块的一部分进行啮合，并且配置成提供使所述滑块朝所述第一位置偏置的回弹力。

19.一种触觉致动器，包括：

滑块，具有第一批多个互锁滑动特征和第一啮合表面；

基底，具有第二批多个互锁滑动特征和第二啮合表面，所述第二批多个互锁滑动特征配置成与所述第一批多个互锁滑动特征进行啮合，其中所述第一批多个互锁滑动特征朝所述第二啮合表面延伸，以及所述第二批多个互锁滑动特征朝所述第一啮合表面延伸；

形状记忆合金，位于所述第一啮合表面与所述第二啮合表面之间；

欧姆触点对，与所述形状记忆合金直接接触，并且配置成将电流施加到所述形状记忆合金，并且引起所述滑块相对于所述基底从第一位置到第二位置的位移；

至少一个侧垂片，跨越所述第一啮合表面和所述第二啮合表面之间的区域，并且配置成限制所述形状记忆合金沿垂直于所述滑块的所述位移的方向的位移；以及

弹簧元件，配置成与所述基底和所述滑块进行啮合，并且提供使所述滑块相对于所述基底朝所述第一位置偏置的回弹力。

20.如权利要求19所述的触觉致动器，其中，所述至少一个侧垂片被设置在由所述第一批多个互锁滑动特征和所述第二批多个互锁滑动特征组成的组中选出的至少一个的至少一个峰上。

Images