CN108075759A - 静态esf的接触状态的控制 - Google Patents

静态esf的接触状态的控制 Download PDF

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CN108075759A CN201711137132.9A CN201711137132A CN108075759A CN 108075759 A CN108075759 A CN 108075759A CN 201711137132 A CN201711137132 A CN 201711137132A CN 108075759 A CN108075759 A CN 108075759A
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electrostatic force
sesf
static
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insulation
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文森特·莱韦斯克
曼苏尔·奥格胡纳
贾马尔·萨波恩
瓦希德·柯侯斯卡瓦
莫哈马德查·莫塔梅德
丹尼·A·格兰特
胡安·曼纽尔·克鲁兹-赫尔南德斯
伍黎雯
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Abstract

本公开涉及静态ESF的接触状态的控制。公开了控制绝缘静态静电力电极的一个或多个接触状态的设备、系统、以及方法的示例。一个示例设备具有绝缘静态静电力电极和附接到该绝缘静态静电力电极的柔性悬架。在示例中，柔性悬架控制静态静电力电极的接触状态以改变由绝缘静态静电力电极提供的静态静电力反馈。

Description

静态ESF的接触状态的控制
技术领域
本申请总体涉及触觉设备，并且更一般地，涉及静态静电力电极的接触状态的控制。
背景技术
传统上，机械按钮已经为电子设备的用户提供了物理触觉感觉。然而，随着电子设备尺寸的减小以及电子设备的便携性的增加，电子设备上的机械按钮的数目已经减少，并且一些电子设备不具有任何机械按钮。这类设备中可以包括触觉输出设备以向用户输出触觉效果。然而，需要增加由静态静电力设备提供的触觉反馈的强度，并且需要通过控制静态静电力电极的接触状态来提供触觉反馈。
发明内容
针对控制静态静电力(“SESF”)电极的接触状态的设备、系统、以及方法描述了各种示例。SESF的一个示例是静电摩擦力，并且SESF电极的一个示例是静电力电极，例如，静电摩擦力电极。
一个示例公开了静态静电力输出设备，包括：绝缘静态静电力电极，其被配置为向用户提供静态静电力反馈，并且包括第一表面和第二表面，该第一表面被配置为面朝用户的皮肤，并且该第二表面与第一表面相对；以及柔性悬架，其被附接到绝缘静态静电力电极的第二表面并且被配置为相对于绝缘静态静电力电极至少部分地移动，以控制对应于绝缘静态静电力电极的接触状态。
一个示例公开了方法，包括：通过传感器测量对应于绝缘静态静电力电极的接触状态；通过处理器确定对接触状态的改变，以改善由绝缘静态静电力电极提供给用户的静态静电力反馈；通过处理器生成执行器信号，该执行器信号被配置为使得执行器实现该改变；以及将执行器信号输出到执行器以实现所确定的改变。
一个示例公开了非暂态计算机可读介质，包括被配置为由处理器执行的一个或多个软件应用。在该示例中，该一个或多个软件应用被配置为：从传感器接收对应于绝缘静态静电力电极的接触状态；确定对接触状态的改变以改善由绝缘静态静电力电极提供给用户的静态静电力；生成执行器信号，该执行器信号被配置为使得执行器实现该改变；以及将执行器信号输出到执行器以实现所确定的改变。
提到这些说明性示例不是为了限制或定义本公开的范围，而是为了提供示例以帮助理解本公开。说明性示例在具体实施方式中被讨论，其提供了进一步的描述。可以通过检查本说明书来进一步理解各个示例所提供的优势。
附图说明
结合于此并构成本说明书的部分的附图示出了一个或多个特定示例，并且与示例的描绘一起用于解释特定示例的原理和实现方式。
图1示出了根据实施例的具有柔性悬架以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图2A和图2B示出了根据实施例的具有柔性悬架以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图3示出了根据实施例的具有柔性悬架以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图4示出了根据实施例的具有柔性悬架和执行器以主动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图5示出了根据实施例的具有柔性SESF电极以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图6示出了根据实施例的具有柔性SESF电极以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图7示出了根据实施例的具有柔性SESF电极以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图8示出了根据实施例的具有柔性SESF电极和执行器以主动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图9示出了根据实施例的具有被成形为被动地控制SESF电极的接触状态的SESF电极的示例SESF设备。
图10示出了根据实施例的具有被成形为被动地控制SESF电极的接触状态的SESF电极的示例SESF设备。
图11示出了根据实施例的具有包括垫片的SESF电极以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图12示出了根据实施例的具有包括凹槽的SESF电极以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图13示出了根据实施例的具有附接到执行智能材料空间的SESF电极以主动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图14示出了根据实施例的具有悬臂式SESF电极以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图15示出了根据实施例的具有悬臂式SESF电极以主动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
图16示出了根据实施例的主动地控制SESF电极的接触状态的示例方法。
图17示出了根据实施例的具有柔性SESF电极、执行器、传感器、以及处理器以主动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。
具体实施方式
本文在用于控制SESF的接触状态的设备、系统、以及方法的上下文中描述了示例。本领域的通技术人员将认识到，以下描述仅是说明性的并且不旨在以任何方式进行限制。现在将详细参考如附图所示的示例的实现方式。在附图和以下描述中将通篇使用相同的参考指示符来指代相同或相似的项。
为了清楚，并未示出和描述本文描述的示例的所有常规特征。当然，将理解的是，在任意这类实际实现方式的开发中，必须做出许多特定于实现方式的决定以便实现开发者的特定目标，例如，符合与应用和商业有关的约束，并且这些特定目标将随着实现方式和开发者而改变。
控制静态静电力的接触状态的说明性示例
在一个示例中，用户在他或她的手腕上佩戴智能手表。当用户四处移动(例如，步行、跑步等)时，智能手表沿着用户的手腕移动，例如，通过在用户的手腕上下滑动、或者通过围绕用户的手腕旋转。智能手表包括可以向用户提供SESF反馈的组件。为了向用户提供一致的SESF反馈，智能手表包括悬架机构以维持智能手表中的绝缘SESF电极和用户手腕上的皮肤之间的固定或相对固定的距离。因此，即使智能手表沿着用户的手腕移动，也可以通过控制智能手表中的绝缘SESF电极和用户的皮肤之间的距离接触状态来向用户提供一致的SESF反馈。
现在参考图1，该图示出具有示例SESF设备的智能手表100。SESF设备具有柔性悬架110和绝缘刚性SESF电极105。例如，SESF电极105可以是绝缘刚性静电摩擦电极。根据实施例，柔性悬架110被动地控制绝缘刚性SESF电极105的接触状态。图1所示的智能手表100还具有用户可以缠绕在他或她的手臂或手腕120周围的带115。SESF电极105具有第一表面和第二表面，该第一表面面朝用户的手腕120并且该第二表面与用户的手腕120相对并朝向柔性悬架110和表盘(未示出)。在该示例中，柔性悬架110具有直接或间接地附接到绝缘刚性SESF电极105的第二表面以控制对应于绝缘刚性SESF电极105的接触状态的柔性表面，例如，一层橡胶、一层泡沫、或另一适当的材料。例如，柔性表面可以允许柔性悬架响应于压力而变形。在该示例中，施加到绝缘刚性SESF电极105的压力使得绝缘刚性SESF电极105移动。作为响应，柔性悬架110变形以控制压力接触状态，例如，绝缘刚性SESF电极105施加于用户的皮肤的压力的量。因此，如图1所示，绝缘刚性SESF电极105可被安装在智能手表100的柔性悬架110上，以使得柔性悬架可以控制施加到绝缘刚性SESF电极105的压力的量。
该说明性示例不旨在以任何方式进行限制，而是旨在提供对本申请的主题的介绍。下面描述外部激活的触觉设备的其他示例。
现在参考图2A和图2B，这些图示出了根据实施例的具有柔性悬架以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。如图2A所示，SESF设备200包括安装在柔性悬架上的SESF电极205(统称为210、215、220)。SESF电极205可以是静电摩擦电极。
在该示例中，柔性悬架具有安装在刚性表面220上的弹簧210和215。因此，在实施例中，柔性悬架包括诸如一个或多个弹簧之类的机械悬架。在一些实施例中，柔性悬架是一个或多个弹簧和/或呈现与弹簧相似的性质(例如，压缩和/或延伸)的(一个或多个)其他材料。在图2A和图2B中，柔性悬架具有附接到机械悬架的刚性基座220。在其他实施例中，柔性悬架包括半刚性基座。在实施例中，SESF电极205是绝缘SESF电极。
如图2B所示，当用户的手225接触SESF电极205时，弹簧210、215对接触做出响应。例如，在图B中，弹簧210压缩，弹簧215解压缩，并且SESF电极205倾斜以适应于改善SESF电极205和用户的手225之间的压力的均匀性。在实施例中，任意数目的身体部分可以与SESF电极205接触，包括但不限于：用户的一个或多个手指、用户的一个或多个手、用户的手腕、用户的手臂、用户的脚踝等。在实施例中，机械悬架通过允许电极倾斜以适应于不均匀的压力分布来改善SESF电极和用户之间的压力的均匀性。在实施例中，SESF设备具有附接到柔性悬架SESF电极，其控制所施加的压力的量或所施加的压力的分布、或二者。
现在参考图3，该图示出了根据实施例的具有柔性悬架以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。如图3所示，SESF设备300包括多个微型SESF电极(305、310、315、320、325、330、335)、包括多个机械悬架(例如，弹簧340、345、350、355、360、365、370)的柔性悬架，安装到刚性表面375。微型SESF电极(305、310、315、320、325、330、335)中的一个或多个可以是静电摩擦电极。在该示例中，每个SESF电极被安装到相应的机械悬架。例如，在图3中，SESF电极305被安装到弹簧340、SESF电极310被安装到弹簧345、SESF电极315被安装到弹簧350、SESF电极320被安装到弹簧355、SESF电极325被安装到弹簧360、SESF电极330被安装到弹簧365、以及SESF电极335被安装到弹簧370。
在该示例中，每个机械悬架被安装到刚性表面375。当用户的皮肤380接触一个或多个微型SESF电极(305、310、315、320、325、330、335)时，相应的(一个或多个)弹簧(340、345、350、355、360、365、370)根据所施加的压力而压缩或解压缩。以这种方式，可以使用微型SESF电极的阵列以使得可以在不同的皮肤部分上局部地应用压力控制。如图3所示，多个SESF电极(305、310、315、320、325、330、335)可被安装到SESF设备300中的相应的机械悬架，例如，弹簧(340、345、350、355、360、365、370)，以针对每个SESF电极控制所施加的压力的量或所施加的压力的分布、或二者。在实施例中，刚性SESF电极405是绝缘刚性SESF电极。
在一些示例中，可以以特定顺序激活微型SESF电极中的一个或多个。例如，可以激活微型SESF电极305、然后激活微型SESF电极310、然后激活微型SESF电极315、然后激活微型SESF电极320等以创建移动效果。作为另一示例，可以激活微型SESF电极305、310、然后激活微型SESF电极315、320、然后激活微型SESF电极325、330等以创建移动效果。在一些实施例中，可以同时激活一些微型SESF电极然后激活其他微型SESF电极以创建图案化效果。在一个实施例中，同时激活所有微型SESF电极(305、310、315、320、325、330、335)。
现在参考图4，该图示出了根据实施例的具有柔性悬架和执行器以主动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。在该示例中，SESF设备400包括附接到柔性材料410的刚性SESF电极405和附接到柔性材料410的执行器415。刚性SESF电极405可以是刚性静电摩擦电极。在该示例中，SESF设备400使用执行器415来改变柔性材料410以改变施加到刚性SESF电极405的至少部分的压力的量。例如，执行器415可以例如通过改变柔性材料410的刚度、大小等来改变柔性材料410的性质以改变施加到刚性SESF电极405的至少部分的压力的量。
在实施例中，柔性材料410是智能材料，例如，磁流变液、电流变液、形状记忆聚合物、智能凝胶、或形状记忆合金。在实施例中，执行器415是智能凝胶、电磁执行器、DC电机、气动执行器、或形状记忆执行(SMA)执行器。在实施例中，通过改变对应于柔性材料410的磁场来控制刚性SESF电极405的接触状态。在实施例中，通过改变对应于柔性材料410的电场来控制刚性SESF电极405的接触状态。
在图4中，执行器415被附接到柔性材料410。在其他实施例中，执行器415被集成在柔性材料410中。在图4中，示出了单个SESF电极405、单个柔性材料410、以及单个执行器415。在其他实施例中，SESF设备包括一个或多个SESF电极、一个或多个柔性材料、以及一个或多个执行器。例如，SESF设备可具有SESF电极阵列和DC电磁执行器阵列，例如，多个小型化线性螺线管执行器。在该示例中，可以使用DC电磁执行器阵列中的一个或多个执行器来控制距离接触状态。
在一个实施例中，SESF设备具有附接到刚性SESF电极的智能凝胶，例如，水凝胶。在该实施例中，诸如电压、电流、和/或光的刺激被施加到智能凝胶。当施加刺激时，智能凝胶改变形状从而可用于控制对应于其所附接的刚性SESF电极的接触状态。
现在参考图5和图6，这些图示出了根据实施例的具有柔性SESF电极以控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。如这些图所示，SESF设备(500、600)包括附接到柔性框架(例如，图5中统称为510、515、520以及图6中统称为610、615)的柔性SESF电极(505、605)。例如，在图5中，柔性框架(例如，统称为510、515、520)包括附接到刚性基座520的多个柔性杆(例如，510、515)。在图6中，柔性框架(例如，统称为610、615)包括附接到刚性基座615的柔性层610。在这些示例中，柔性SESF电极(505、605)被附接到柔性框架，以使得柔性SESF电极(505、605)在用户的触摸之下弯曲，以符合用户触摸柔性SESF电极(505、605)的身体部分(例如，用户的手指、用户的手腕等)。在实施例中，SESF电极505、605是绝缘柔性静电摩擦电极。
在一些实施例中，柔性SESF电极被附接到具有任意数目的柱(例如，单个柱、两个柱、三个柱、四个柱、五个柱等)的柔性框架。在一些实施例中，柔性SESF电极被附接到具有任意数目的柔性层(例如，单个柔性层、两个柔性层、三个柔性层等)的柔性框架。
在一些实施例中，柔性SESF电极控制所施加的压力的量接触状态。在一些实施例中，柔性SESF电极控制压力分布接触状态。在其他实施例中，柔性SESF电极控制至少两个接触状态，例如，所施加的压力的量和压力分布。
在实施例中，SESF电极是绝缘的。例如，柔性或刚性SESF电极可以包括覆盖有Kapton胶带的薄金属片。在实施例中，绝缘SESF电极包括覆盖有绝缘层的导电表面，例如，导电橡胶和/或导电凝胶。在实施例中，绝缘SESF电极是可拉伸的。在该示例中，绝缘柔性SESF电极可被附接到刚性框架。在其他实施例中，绝缘SESF电极是刚性的。
现在参考图7，该图示出了具有柔性SESF电极以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。如图7所示，SESF设备700包括从表面705延伸的多个柔性结构(710、715、720、725、730)。在该示例中，通过将柔性SESF电极735附接在多个柔性结构(710、715、720、725、730)上以在柔性SESF电极735中形成多个卷曲或环。在该示例中，卷曲用作弹簧来控制用户手腕周围的压力分布。在实施例中，柔性SESF电极735是绝缘柔性SESF电极。SESF电极735可以是柔性静电摩擦电极。
现在参考图8，该图示出了根据实施例的具有柔性SESF电极和执行器以主动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。在该示例中，SESF设备800包括附接到柔性材料810的柔性SESF电极805。在实施例中，柔性SESF电极805是绝缘柔性静电摩擦电极。在图8中，柔性材料810包括执行器815；然而，在其他实施例中，柔性材料810被附接到执行器。本文讨论了示例柔性材料和示例性执行器，例如，在上面关于柔性材料410和执行器415的图4中。在图8所示的示例中，柔性材料810的改变使得柔性SESF电极805的接触状态被控制。例如，可以改变柔性SESF电极805的柔性以控制所施加的压力的量或压力分布、或两者。在一个实施例中，柔性材料810包括被施加到柔性SESF电极805的背部以控制柔性SESF电极805的柔性的智能材料。在一个实施例中，柔性SESF电极805包括柔性材料810。
现在参考图9和图10，这些图示出了根据实施例的具有被成形为被动地控制SESF电极的接触状态的SESF电极的示例SESF设备。在图9中，SESF设备900包括被成形为匹配用户的手腕的曲率SESF电极905。SESF电极905可以是绝缘SESF电极并且可以是静电摩擦电极。在一些实施例中，SESF电极905基于SESF设备900的普通用户成形。在其他实施例中，SESF电极905针对特定用户成形。在该示例中，可以使用建模或3D扫描来设计针对特定用户成形和定制的SESF电极。在其他示例中，可以使用记忆泡沫或其他适当的材料来捕获和保持用户的身体部分的定制形状，以设计针对特定用户成形和定制的SESF电极。在图9中，SESF电极905的轮廓与普通用户的手腕的曲率相匹配。在其他实施例中，SESF电极905的轮廓与任意数目的身体部分(包括但不限于：用户的手腕、用户的手掌、用户的手指、用户的手臂、或用户的脚踝)的曲率相匹配。在各个实施例中，SESF电极的形状控制抵靠用户的皮肤的间隔或抵靠用户的皮肤的压力分布、或二者。
在图10所示的示例中，SESF设备1000包括具有正弦形状的SESF电极1005。在实施例中，SESF电极1005是绝缘SESF电极并且是静电摩擦电极。在图10所示的示例中，SESF电极1005的正弦形状在接触部分(例如，接触部分1010)和间隙部分(例如，间隙部分1015)之间创建交替状态。在一些实施例中，SESF电极的形状可以在不同的配置之间交替。例如，SESF电极可以在浅配置或深配置之间交替。在其中SESF电极是正弦SESF电极的一些示例中，正弦SESF电极的深度可以例如通过施加电压和/或热量来在浅正弦配置和深正弦配置之间交替。
在其他实施例中，主动改变SESF电极的形状以适应用户的身体部分的形状。例如，可以使用一个或多个执行器来改变SESF电极的曲率以增加压力分布均匀性。作为另一示例，可以主动改变正弦SESF电极的深度以控制到用户的皮肤的距离。在一个实施例中，SESF电极包括涂覆有至少一种导电材料的形状记忆聚合物板，并且施加电压以使聚合物板的至少部分变形来改变SESF电极的形状，以改善由SESF电极提供的SESF反馈。在另一实施例中，SESF电极包括涂覆有至少一种导电材料的形状记忆聚合物板，并且施加热量(例如，来自用户的皮肤或另一热源的热量)以使聚合物板的至少部分变形来改变SESF电极的形状，以改善由SESF电极提供的SESF反馈。
现在参考图11，该图示出了根据实施例的具有包括垫片的SESF电极以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。在图11中，垫片网格1110被附接到SESF电极1105以提供用户的皮肤和SESF电极1105之间的间隔。在实施例中，SESF电极1105是绝缘的并且是静电摩擦电极。可以通过使用垫片网格1110提供用户的皮肤和SESF电极1105之间的间隔来被动地控制SESF电极1105的距离接触状态。因此，在实施例中，可以通过使用被配置为提供用户的皮肤和一个或多个SESF电极之间的间隔的一个或多个垫片来被动地控制一个或多个SESF电极的距离接触状态。
例如，在图11中，垫片网格1110可以具有0.5mm的厚度以将用户的皮肤悬架在SESF电极1105之上并控制距离和/或所施加的压力。在其他实施例中，一个或多个垫片可以具有0.4mm、0.6mm、或另一适当厚度的厚度以将用户的皮肤悬架在SESF电极之上。在实施例中，垫片可以具有不同的长度和/或宽度以减小或增大与用户的皮肤的接触面积。在实施例中，一个或多个垫片可被应用到一个或多个SESF电极以控制一个或多个SESF电极的距离或压力接触状态。
现在参考图12，该图示出了具有包括凹槽的SESF电极以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。在图12中，示出了SESF设备1200的带1215的横截面，其具有多个凹槽，例如，凹槽1210。如图12所示，每个凹槽(例如，凹槽1210)被部分地填充有SESF电极，例如，SESF电极1205。在实施例中，图12所示的凹槽中的SESF电极1205和/或其他SESF电极是绝缘SESF电极。图12所示槽中的SESF电极1205和/或其他SESF电极可以是静电摩擦电极。SESF电极的顶部和凹槽的顶部之间的间隔距离可以被动地控制施加到SESF电极的距离接触状态和/或压力接触状态。
在其他实施例中，可以执行一个或多个间隔和/或一个或多个凹槽来改变SESF电极的深度以主动地控制SESF电极的接触状态。例如，图13示出了根据实施例的具有附接到执行智能材料垫片1310、1315、1325的SESF电极1305以主动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备1300。在实施例中，SESF电极1305是绝缘SESF电极并且是静电摩擦电极。在图13中，智能材料垫片1310、1315、1320主动地改变厚度来适应不同类型的皮肤(例如，坚硬的皮肤或丰满的皮肤)以主动地控制SESF电极1305的接触状态。在实施例中，一个或多个执行垫片和/或一个或多个执行凹槽被配置为改变一个或多个SESF电极相对于用户的皮肤所驻留的深度。在实施例中，一个或多个智能材料垫片和/或更智能的材料凹槽因此被配置为主动地控制对应于一个或多个SESF电极的一个或多个接触状态。
现在参考图14，该图示出了根据实施例的具有悬臂式SESF电极以被动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。如图14所示，表1400具有悬臂式SESF电极1405、表盘1410、以及带1415。在该示例中，悬臂式SESF电极1405被配置为控制所施加的压力的量。在实施例中，悬臂式SESF电极1405是绝缘的并且是悬臂式静电摩擦电极。在实施例中，一个或多个SESF电极被附接到柔性表面，例如，在从用户所穿戴的SESF设备的部分延伸的柔性翼片下方。在该示例中，这样的配置可以扩展一个或多个SESF电极之间的接触的面积以控制所施加的压力的量。在实施例中，具有一个或多个悬臂式电极的SESF设备具有至少一个刚性SESF电极和/或至少一个柔性SESF电极。
在实施例中，一个或多个悬臂式电极被执行以控制SESF电极的接触状态，例如，所施加的压力的量。例如，图15示出了根据实施例的具有悬臂式SESF电极以主动地控制SESF电极的接触状态的示例SESF设备。在图15中，SESF设备1500具有被附接到执行铰链1510的悬臂式SESF电极1505。在该示例中，使用执行铰链1510来执行悬臂式SESF电极1505以控制SESF电极1505的压力接触状态。在实施例中，悬臂式SESF电极1505是绝缘的并且是悬臂式静电摩擦电极。
在实施例中，用户的皮肤和SESF电极之间的一个或多个接触状态(例如，距离、压力、压力分布等)被被动地或主动地控制。例如，当用户的皮肤离开SESF电极一定距离时可以感觉到SESF反馈。通常，该距离是距用户的皮肤大约1mm；然而，更大或更小的距离在本公开的范围之内。当用户的皮肤接触SESF电极时由用户感觉到的SESF反馈可能与当用户的皮肤未接触ESF电极时不同。例如，当SESF电极接触用户的皮肤时的SESF反馈可能比当SESF电极接近(例如，大约10微米)用户的皮肤但未接触用户的皮肤时更少。
在一个实施例中，关于距离，当SESF电极非常接近但未接触用户的皮肤时SESF反馈最强。例如，关于距离，当SESF电极距离用户的皮肤大约10微米时SESF反馈可能是最强的。在一些实施例中，当用户的皮肤和SESF电极之间的距离从大约1毫米减少到几乎接触用户的皮肤时SESF反馈增加。例如，当用户的皮肤和SESF电极之间的距离从1毫米减少到10微米时SESF反馈可能增加。
关于压力，在一些实施例中，当皮肤和电极之间的压力的量最小时SESF反馈最强。例如，当用户利用他或她的手掌对SESF电极施加更多压力时的SESF反馈可能比当用户利用他或她的手掌对SESF电极施加更少压力时更弱。作为另一示例，当具有SESF电极的腕带被紧固在用户的手腕周围时的SESF反馈可能比当具有SESF电极的腕带被松散地放置在用户的手腕周围时更弱。
关于压力分布，根据各个实施例，当用户的皮肤和SESF电极之间的压力的量更均匀时SESF反馈最强。例如，符合用户的手掌的鱼际隆起的形状的弯曲和/或柔性表面可以产生比不符合用户的手掌的鱼际隆起的形状的直表面或另一表面更强的SESF反馈。作为另一示例，被配置为符合用户的身体部分(例如，用户的手腕、用户的手掌等)的形状的弯曲和/或柔性表面可以产生比未被配置为符合用户的身体部分的形状的表面更强的SESF反馈。
本文公开的设备、方法、以及系统可以控制一个或多个接触状态，例如：(1)用户的皮肤和SESF电极之间的距离；(2)用户的皮肤和SESF电极之间的压力的量；和/或(3)用户的皮肤和SESF电极之间的压力分布。在一些实施例中，SESF设备被动地控制用户的皮肤和SESF设备中的SESF电极之间的一个或多个接触状态(例如，距离、压力、压力分布等)。例如，SESF设备控制用户的皮肤和SESF设备中SESF电极之间的距离。作为另一示例，SESF设备可以控制用户的皮肤和SESF设备中SESF电极之间的压力的量和压力分布。作为又一示例，SESF设备可以控制用户的皮肤和SESF设备中的SESF电极之间的距离、压力的量、以及压力分布。
在其他实施例中，SESF设备主动地控制用户的皮肤和SESF设备中的SESF电极之间的一个或多个接触状态。在其他实施例中，SESF设备被动地控制用户的皮肤和SESF设备中的SESF电极之间的至少一个接触状态，并且主动地控制用户的皮肤和SESF电极之间的至少一个其他接触状态。在其他实施例中，SESF设备被动地控制用户的皮肤和SESF设备中的第一SESF电极之间的至少一个接触状态，并且主动地控制用户的皮肤和SESF设备中的第二SESF电极之间的至少一个接触状态。
在一些实施例中，SESF设备被配置用于手动调整接触状态以增加或减少SESF反馈。例如，SESF设备可具有可以由用户转动以手动调整一个或多个接触状态的螺丝、旋钮、或其他适当的调节器。这样的示例可以允许手动调整直到用户感觉到SESF反馈对于用户是最佳的。
在其他实施例中，SESF设备被配置为自动调整接触状态以增加或减小由SESF电极提供的SESF反馈。例如，SESF可以具有改变一个或多个接触状态以增加或减少SESF反馈的一个或多个执行器。在一些实施例中，SESF设备自动调整接触状态以维持一致的SESF反馈。例如，SESF可以具有改变一个或多个接触状态以维持一致的SESF反馈的一个或多个执行器。
SESF设备可包括被配置为直接或间接监测一个或多个接触状态的一个或多个传感器。例如，SESF设备中的传感器可具有测量用户的皮肤和SESF电极之间的距离、测量SESF电极的表面和用户的皮肤之间的力、测量SESF设备施加在用户的皮肤上的力(反之亦然)、和/或测量针对SESF电极的压力分布的一个或多个传感器。在实施例中，被配置为监测对应于SESF电极的至少一个接触状态的SESF设备中的传感器是接近传感器(例如，射频(RF)传感器、光学传感器等)、压敏表面传感器(例如，量子隧穿复合(QTC)传感器、力敏电阻(FSR)传感器等)、和/或触敏表面传感器(例如，电阻传感器、电容传感器、光学传感器等)。在其他实施例中，被配置为控制SESF电极的接触状态的SESF设备不需要任何传感器。
SESF设备可包括被配置为监测由SESF设备使用的SESF电极的变形以控制对应于SESF电极的接触状态的一个或多个传感器。在一些实施例中，SESF设备包括被配置为监测SESF设备中的带的紧度作为对应于由SESF设备使用的SESF电极的压力的间接测量以控制对应于SESF电极的接触状态的一个或多个传感器。作为另一示例，SESF设备中的一个或多个传感器被配置为监测穿戴SESF设备的用户的生理状况(例如，心跳、呼吸模式等)，并且至少部分地基于生理状况来预测对应于SESF电极的运动。在该示例中，可以使用预测的运动来控制对应于SESF设备中的SESF电极的接触状态。在实施例中，可以通过SESF来控制SESF电极的接触状态以补偿所预测的运动，例如，用户的皮肤相对于SESF电极的预测运动。
被配置为监测对应于SESF电极的接触状态的SESF设备中的一个或多个传感器可以与SESF电极分离。在其他实施例中，被配置为监测对应于SESF电极的接触状态的SESF设备中的一个或多个传感器被集成在SESF电极中。在一些示例中，外部传感器可以通过线缆(例如，USB等)或无线地(例如，Wifi、蓝牙等)将传感器数据发送到SESF设备。在一些示例中，SESF设备中的传感器可以将传感器数据发送到SESF设备中的处理器和/或外部设备(例如，另一SESF设备、智能电话等)。
在实施例中，SESF设备可以是任意数目的设备，包括但不限于：智能手表、腕带、手镯、踝链、头带、臂袖、腿套等。在一些实施例中，SESF设备是具有掌托的鼠标垫或键盘。在这些实施例中，可以在掌托中包括SESF电极和/或柔性悬架以向用户提供SESF反馈。此外，在这些实施例中，可以通过柔性悬架来控制SESF电极的接触状态以优化或警告由SESF电极提供的SESF反馈。
在实施例中，SESF设备具有被配置为将SESF电极靠近或远离用户的皮肤移动的至少一个可充气袋。在一些实施例中，SESF设备具有被配置为将SESF电极靠近或远离用户的皮肤移动的主动机构，例如，DC电机。在实施例中，SESF设备具有被配置为将SESF电极靠近或远离用户的皮肤移动的手动机构，例如，螺钉。
SESF设备可包括被配置为被执行以调节挤压带的紧度的挤压带。在这样的示例中，适当的挤压带可包括DC电机、可充气袋、形状记忆聚合物、和/或形状记忆执行(SMA)执行器。在一些实施例中，可以调节挤压带的紧度以影响SESF电极的SESF反馈的强度。
在其中机构控制用户的皮肤和SESF电极之间的距离的一些实施例中，距离以特定频率变化。例如，距离可以以特定频率变化以在由SESF电极提供的SESF反馈中创建特定的变化模式。在一些实施例中，SESF设备具有附接到SESF电极的振动执行器。例如，振动执行器可被附接在SESF电极下方。在实施例中，振动执行器(例如，压电执行器、偏心旋转质量(ERM)电机、或线性共振执行器(LRA))被配置为在由附接到振动执行器的SESF电极提供的SESF反馈中提供变化。例如，振动执行器可被配置为增加由SESF电极提供的SESF反馈的强度。
在一个实施例中，SESF设备至少具有柔性带、电机、以及SESF电极。在该实施例中，SESF设备由用户穿戴，例如，在用户的手腕上，并且当SESF设备被穿戴时，SESF电极面向用户的手腕。在该示例中，电机可以缩紧或放松用户的手腕上的带。因此，可以使用带和电机来通过调节带的紧度或松度来控制由用户的手腕施加到SESF电机的压力的量。
现在参考图16，该图示出了根据实施例的主动地控制SESF电极的接触状态的示例方法。将参考图17的SESF设备1700；然而，可以采用根据本公开的主动地控制SESF电极的至少一个接触状态的任意适当的SESF设备。
当通过传感器1715测量SESF电极1705的接触状态时，方法1600在方框1610处开始。在该示例中，传感器1715被配置为当用户穿戴SESF设备1700时测量SESF电极1705和用户的皮肤之间的距离接触状态。在实施例中，一个或多个SESF电极的一个或多个接触状态(例如，距离、压力、压力分布等)由一个或多个传感器测量。例如，在图17中，传感器1715是接近传感器，例如，射频传感器或光学传感器。在一些其他示例中，被配置为测量SESF电极的接触状态的一个或多个传感器可以是接近传感器(例如，射频(RF)传感器、光学传感器等)、压敏表面传感器(例如，量子隧穿复合(QTC)传感器、力敏电阻(FSR)传感器等)、和/或触敏表面传感器(例如，电阻传感器、电容传感器、光学传感器等)。在实施例中，本文关于图16所示方法和/或图17所示SESF电极1705所讨论的SESF电极是绝缘SESF电极。
在框1620处，SESF设备1700确定对接触状态的改变以改善SESF电极1705的SESF反馈。例如，若与存储器1725进行通信的SESF设备1700中的处理器1720基于传感器1715所进行的测量确定SESF电极1705距离用户的皮肤太远，则处理器1720确定执行器1710需要移动SESF电极1705更靠近用户的皮肤。在一个实施例中，若SESF电极1705距离用户的皮肤大于1毫米，则处理器1720确定执行器1710需要移动SESF电极1705更靠近用户的皮肤。在该示例中，处理器1720生成被配置为使得执行器1710移动SESF电极1705更靠近用户的皮肤的执行器信号。在一个实施例中，处理器1720生成被配置为使得执行器1710移动SESF电极1705至距离用户的皮肤大约10微米的执行器信号。在另一实施例中，处理器1720生成被配置为使得执行器1710移动SESF电极1705至距离用户的皮肤大约1毫米的执行器信号。在其他实施例中，处理器1720生成被配置为使得执行器1710移动SESF电极1705至距离用户的皮肤1毫米和10微米之间的执行器信号。
作为另一示例，若SESF设备1700中的处理器1720基于传感器1715所进行的测量确定SESF电极1705距离用户的皮肤太近，则处理器1720确定执行器1710需要移动SESF电极1705远离用户的皮肤。在一个实施例中，若SESF电极1705距离用户的皮肤小于10微米，则处理器1720确定执行器1710需要移动SESF电极1705远离用户的皮肤。在该示例中，处理器1720生成被配置为使得执行器1710移动SESF电极1705远离用户的皮肤的执行器信号。在一个实施例中，处理器1720生成被配置为使得执行器1710移动SESF电极1705至距离用户的皮肤大约10微米的执行器信号。在另一实施例中，处理器1720生成被配置为使得执行器1710移动SESF电极1705至距离用户的皮肤大约1毫米的执行器信号。在其他实施例中，处理器1720生成被配置为使得执行器1710移动SESF电极1705至距离用户的皮肤1毫米和10微米之间的执行器信号。
在各个实施例中，可以以不同的方式确定改变。在实施例中，确定改变以维持SESF电极和用户的皮肤之间的一致距离、压力、和/或压力分布。例如，使用SESF电极距离用户的皮肤的测量距离，可以确定变化以使得SESF电极和用户的皮肤之间的距离在改变之后将是大约10微米。在其他示例中，可以确定变化以使得SESF电极和用户的皮肤之间的距离将在1毫米和10微米之间。
在框1630处，SESF设备1700激活执行器1710以实现所确定的改变。例如，处理器1720将所生成的被配置为使得SESF电极1705移动更靠近或远离SESF电极的执行器信号发送到执行器1710。作为响应，执行器1710移动SESF电极1705的至少部分更靠近或远离用户的皮肤。在其他实施例中，执行器1710被附接到诸如智能材料之类的柔性材料，并且柔性材料被附接到SESF电极1705。在这些实施例中，执行器1710被配置为改变柔性材料以使得柔性材料改变SESF电极1705的接触状态。例如，执行器1710可以使得柔性材料收缩以移动SESF电极1705远离用户。在实施例中，在框1630之后，方法1600返回到框1610。
尽管本文在在各种机器上执行的软件方面描述了设备、系统、以及方法的一些示例，但方法和系统还可被实现为专门配置的硬件，例如，专门执行各种方法的现场可编程门阵列(FPGA)。例如，可以在数字电子电路中、或计算机硬件、固件、软件中、或在其组合中实现示例。在一个示例中，设备可包括一个或多个处理器。处理器包括计算机可读介质，例如，耦合到处理器的随机存取存储器(RAM)。处理器执行存储在存储器中的计算机可执行程序指令，例如，执行用于编辑图像的一个或多个计算机程序。这类处理器可包括微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、以及状态机等。这类处理器还可包括可编程电子设备，例如，PLC、可编程中断控制器(PIC)、可编程逻辑设备(PLD)、可编程只读存储器(PROM)、电子可编程只读存储器(EPROM或EEPROM)、或其他类似设备
这类处理器可包括介质或可以与介质进行通信，例如，计算机可读存储介质，其可存储指令，当由处理器执行时，这些指令可以使得处理器执行本文描述的如由处理器执行或辅助的步骤。计算机可读介质的示例可包括但不限于能够利用计算机可读指令来提供处理器(例如，网络服务器中的处理器)的电子、光学、磁、或其他存储设备。介质的其他示例包括但不限于：软盘、CD-ROM、磁盘、存储器芯片、ROM、RAM、ASIC、配置的处理器、所有光学介质、所有磁带或其他磁介质、或计算机处理器可以从其读取的任意其他介质。所描述的处理器和过程可以在一个或多个结构中，并且可以通过一个或多个结构来分散。处理器可包括用于执行本文描述的方法(或方法的部分)中的一个或多个的代码。
一些示例的上述描述仅为了说明的描述的目的被呈现，并且不旨在是穷尽性的或将本公开限制于所公开的精确形式。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，许多修改和改编对于本领域技术人员将是明显的。
本文对示例或实现方式的引用意味着结合示例所描述的特定特征、结构、操作、或其他特性可被包括在本公开的至少一个实现方式中。本公开不限于被如此描述的特定示例或实现方式。在本说明书的各个位置出现的短语“在一个示例中”、“在示例中”、“在一个实现方式中”、或“在实现方式中”或其变化不一定指代相同的示例或实现方式。本说明书中关于一个示例或实现方式所描述的任意特定特征、结构、操作、或其他特性可以与相对于任意其他示例或实现方式所描述的其他特征、结构、操作、或其他特性相结合。

Claims (31)

1.一种静态静电力输出设备，包括：
绝缘静态静电力电极，所述绝缘静态静电力电极被配置为向用户提供静态静电力反馈，并且包括第一表面和第二表面，所述第一表面被配置为面朝所述用户的皮肤，并且所述第二表面与所述第一表面相对；以及
柔性悬架，所述柔性悬架被附接到所述绝缘静态静电力电极的第二表面并且被配置为相对于所述绝缘静态静电力电极至少部分地移动，以控制对应于所述绝缘静态静电力电极的接触状态。
2.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述柔性悬架包括附接到所述绝缘静态静电力电极的所述第二表面的橡胶层。
3.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述柔性悬架包括附接到所述绝缘静态静电力电极的第二表面的泡沫层。
4.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述柔性悬架包括附接到所述绝缘静态静电力电极的第二表面的智能材料，并且其中，所述绝缘静态静电力电极是刚性静态静电力电极。
5.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述柔性悬架包括附接到所述绝缘静态静电力电极的所述第二表面的智能材料以及附接到所述智能材料的多个柔性柱，并且其中，所述绝缘静态静电力电极是柔性静态静电力电极。
6.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述绝缘静态静电力电极包括静态静电力电极阵列。
7.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述绝缘静态静电力电极包括多个静态静电力电极，并且所述柔性悬架包括对应于第一多个静态静电力电极的多个弹簧。
8.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述绝缘静态静电力输出设备不包括控制对应于所述绝缘静态静电力电极的接触状态的执行器。
9.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述绝缘静态静电力输出设备不包括测量对应于所述绝缘静态静电力电极的接触状态的传感器。
10.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，还包括：
柔性带，所述柔性带被附接到所述绝缘静态静电力电极；以及
电机，所述电机被附接到所述柔性带，所述电机被位置为控制所述柔性带的紧度。
11.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述柔性悬架包括柔性翼片，所述柔性翼片从由所述用户穿戴的绝缘静态静电力输出设备的部分延伸，并且其中，所述绝缘静态静电力电极被附接到所述柔性翼片。
12.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述柔性悬架包括带，并且所述绝缘静态静电力电极相对于所述带是悬臂式的。
13.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述绝缘静态静电力电极包括多个卷曲。
14.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述绝缘静态静电力电极包括第一多个垫片或第二多个凹槽中的至少一项。
15.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述绝缘静态静电力电极包括符合所述用户的手腕的弯曲形状。
16.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述柔性悬架包括智能材料，并且所述设备还包括集成在所述智能材料中或附接到所述智能材料的执行器。
17.根据权利要求1所述的静态静电力输出设备，其中，所述设备是智能手表。
18.一种方法，包括：
通过传感器测量对应于绝缘静态静电力电极的接触状态；
通过处理器确定对所述接触状态的改变以改善由所述绝缘静态静电力电极提供给用户的静态静电力反馈；
通过所述处理器生成执行器信号，所述执行器信号被配置为使得执行器实现所述改变；以及
将所述执行器信号输出到所述执行器以实现所述改变。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述传感器包括接近传感器、压敏表面传感器、或触敏表面传感器中的至少一项。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述执行器包括智能材料，并且所述执行器通过改变所述智能材料以移动所述绝缘静态静电力电极来实现所述改变。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述接触状态包括下列项中的至少一项：所述用户的皮肤和所述绝缘静态静电力电极之间的距离、所述用户的皮肤和所述绝缘静态静电力电极之间的压力的量、或所述用户的皮肤与和所述静态静电力电极之间的压力分布。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，所述改变被配置为使得所述绝缘静态静电力电极向所述用户提供一致的静态静电力反馈。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，所述改变被配置为使得所述绝缘静态静电力电极向所述用户提供增加的静态静电力反馈。
24.根据权利要求18所述的方法，其中，所述执行器信号被配置为使得所述执行器倾斜所述绝缘静态静电力电极。
25.一种非暂态计算机可读介质，包括被配置为由处理器执行的一个或多个软件应用，所述一个或多个软件应用被配置为：
从传感器接收对应于绝缘静态静电力电极的接触状态；
确定对所述接触状态的改变以改善由所述绝缘静态静电力电极提供给用户的静态静电力；
生成执行器信号，所述执行器信号被配置为使得执行器实现所述改变；以及
将所述执行器信号输出到所述执行器以实现所述改变。
26.根据权利要求25所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述传感器包括接近传感器、压敏表面传感器、或触敏表面传感器中的至少一项。
27.根据权利要求25所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述执行器包括智能材料，并且所述执行器通过改变所述智能材料以移动所述绝缘静态静电力电极来实现所述改变。
28.根据权利要求25所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述接触状态包括下列项中的至少一项：所述用户的皮肤和所述绝缘静态静电力电极之间的距离、所述用户的皮肤和所述绝缘静态静电力电极之间的压力的量、或所述用户的皮肤与和所述静态静电力电极之间的压力分布。
29.根据权利要求25所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述改变被配置为使得所述绝缘静态静电力电极向所述用户提供一致的静态静电力反馈。
30.根据权利要求25所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述改变被配置为使得所述绝缘静态静电力电极向所述用户提供增加的静态静电力反馈。
31.根据权利要求25所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述执行器信号被配置为使得所述执行器倾斜所述绝缘静态静电力电极。
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