CN108279769A - 可调触觉可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及可穿戴物品，包括可穿戴套装等，来向用户提供触觉反馈。所述可穿戴物品可以适当地包括可调交互元件，其可以流体性连通液体或气体供应系统，还可以包括触觉致动器。所述可穿戴物品与各种设备结合使用非常有用，各种设备包括游戏系统和虚拟现实或增强现实系统。

Description

可调触觉可穿戴设备

技术领域

本公开涉及可穿戴物品，包括可穿戴套装等，来向用户提供触觉反馈。所述可穿戴物品可以适当地包括可调交互元件，可以流体性连通液体或气体供应系统，还可以包括触觉致动器。所述可穿戴物品与各种设备结合使用非常有用，各种设备包括游戏系统和虚拟现实或增强现实系统。

背景技术

传统上，在可穿戴设备上使用的触觉反馈是基于偏心旋转质量(ERM)马达和线性谐振致动器(LRA)的使用。然而，这些类型的致动器通常体积庞大，经常需要大量的电力，使其难以融入衣服或其他可穿戴设备或配件(即珠宝等)。形状记忆合金也曾用于可穿戴设备，但再次，能耗经常限制其适用性和易于集成性。此外，在游戏和增强现实或虚拟现实中对可穿戴设备使用一种“万能的”方法通常不是最优的，特别是当用户想要更逼真的互动和更有轮廓的或个性化的合身的时候。

需要的是可穿戴设备可以为特定的用户量身定制，以便提供量身定制，以及提供一种直接的触觉反馈的机构。

发明内容

本公开涉及向用户提供触觉反馈的可穿戴设备。可穿戴物品包括可调交互元件，可以调整来向用户提供量身定制，以及能够向用户提供触觉反馈的触觉致动器。

在一些示例性实施例中，本文提供的可穿戴物品用于提供触觉反馈，包括结构材料、与所述结构材料相关的可调交互元件和与所述可调交互元件相关的触觉致动器。

本文也提供了一种提供触觉反馈的可穿戴物品，包括纺织品、可调交互元件，所述可调交互元件由可变形材料组成，所述可变形材料可以封装与纺织品有关的液体或气体，并与液体或气体供应系统流体性连通，其中可调交互元件膨胀或收缩，以提供舒适的用户合身和/或向用户提供触觉反馈，以及与所述可调交互元件相关的触觉致动器。

附图说明

本技术的上述以及其他特征和方面将通过以下对附图所示以及实施例的下列描述得以更好地理解。此处包含的附图组成了说明书的一部分，进一步用于说明当前技术的原理。附图上的部件不一定是按比例的。

图1A显示了本发明实施例的一种为用户提供触觉反馈的可穿戴物品。

图1B显示了本发明实施例的一种提供触觉反馈的可穿戴物品的细节视图。

图2A-2C显示了本发明实施例的可调交互元件。

图3A-3F显示了本发明实施例的包括触觉致动器的可选择的可调交互元件

图4A-4B显示了本发明实施例的包括触觉致动器的附加可调交互元件。

具体实施方式

将部分参照附图描述各个实施例。对各个实施例的参照并不会限制所附权利要求的保护范围。此外，本说明书所提供的任意实施例不旨在作为限制，并仅仅提出了所附权利要求的许多可行实施例。

在适当情况下，单数形式使用的术语也包括复数形式，反之亦然。“一个(a)”的使用意味着“一个或多个”，除非另有说明或“一个或多个”的使用显然不适当。“或”的使用意味着“和/或”，除非另有说明。“包括(comprise,comprises,comprising)”、“包含(include,includes,including)”、“拥有(has,having)”的使用是可以互换的，不打算对本发明加以限制。术语“比如”也不打算对本发明加以限制。例如，术语“包含”应该意味着“包括但不限于”。

在实施例中，本发明提供一种用于提供触觉反馈的可穿戴物品。本发明使用的“可穿戴物品”是指用户可以佩戴的物品，包括比如各种各样的衣物，如衬衫、女装衬衫、裤子、鞋子、帽子、手套和套装等，其中套装包括覆盖用户一部分或从头部到脚趾全部的全身套装。比如，如图1A所示，可穿戴物品100可以包括覆盖用户110的头部102、躯干104和腿106的部分。图1A中的所示虚线简单地表示出用户身体的不同部分。可穿戴物品还可包括常用拉链、按扣、搭扣、纽扣、维可牢尼龙搭扣(Velcro)、其他附件等，以将可佩戴物品固定到用户。

本发明中所使用的“触觉反馈”或“触觉反馈信号”指的是诸如振动、纹理和/或热量等信息，这些信息通过触觉，从本文所述的可穿戴物品传递到用户。

图1B表示衬衫形式的可穿戴物品100。如图所示，在实施例中，可穿戴物品100包括结构材料130、与所述结构材料130相关联的可调交互元件120和与所述可调交互元件相关联的触觉致动器140。只有一个与可调交互元件120相关联的触觉致动器140被示出，但是，如本文所述，每个可调交互元件120可以包括相关联的触觉致动器140或多个触觉致动器。

如本文所述，“结构材料”是指用于制造可穿戴设备、个人配件、行李等的材料。结构材料的例子包括：织物和纺织品，如棉、丝、羊毛、尼龙、人造丝、合成纤维、绒、亚麻、涤纶、编织物或此类织物的共混物等；皮革；羊皮；柔韧的金属，如箔；芳纶(Kevlar)等。可穿戴物品的例子包括：服装；鞋类；修复学，如假肢；头饰，如帽子和头盔；穿戴在身上的运动设备；防护设备，如防弹背心、头盔及其他防弹衣。个人配件包括：眼镜；领带和围巾；皮带和吊带；珠宝，如手镯、项链和手表(包括表带和带)；以及钱包、皮夹和行李标签等。行李包括：手袋、皮包、旅行袋、行李箱、背包，还包括此类物品的把手等。

如本文所述，“可调交互元件”指的是这样的结构，其形状可以修改或变形，以便膨胀或收缩，从而对用户的身体进行调整。如本文所述，在实施例中，可调交互元件包括可封装液体或气体的可变形材料。也就是说，可变形材料可以产生口袋、包或其他容器，可以容纳和维持液体或气体，同时允许可调交互元件的膨胀和收缩。可变形材料的例子包括各种聚合物或橡胶，包括例如硅酮、氟聚合物、天然橡胶、丙烯酸和聚氨酯基弹性体。聚合物和橡胶的力学性能也可以通过各种固化技术进行调整，以产生具有理想灵活性和变形特性的可变形材料。

可变形材料120的厚度适当地大约为1微米到毫米，比如大约1微米到5毫米、大约1微米到1毫米、大约1微米到500微米、或者大约5微米到大约500微米、或大约10微米到500微米或大约1微米到100微米，尽管可以使用更薄或者更厚的材料。

如图1B所示，可调交互元件120与液体或气体供应系统122流体性连通，通过例如管道124或其它导管或通道，可将液体或气体从供应系统122输送到可调交互元件。因此，可调交互元件120在可穿戴物品中充当能够充气/放气的袋子或包。在实施例中，可调交互元件可以缝合或以其他方式附接在结构材料130上，或者可以封装在结构材料130的口袋或内部结构上，或者以其他方式关联或集成到结构材料130，使得可穿戴物品被创造为可以很轻易地被用户110穿上和除去。

一旦用户110穿上可穿戴物品100，可调交互元件120可以膨胀或收缩使其舒适地贴合用户的身体。这可能发生在用户的衣服上，或者直接针对用户的皮肤。图2A表示可调交互元件120，其包括可变形材料202，其与结构材料130相关联。如图所示，比如结构材料130表示为纺织品的两个侧面，但可以是连续的材料块或其它结构。如图2B所示，当通过提供流体连接的管道124从供给系统122引入液体或气体时，可调交互元件120膨胀，从而增大体积。这种膨胀可以用来生成对用户身体的舒适贴合，将可穿戴物品固定到允许物品随着用户移动的用户身上，而没有滑离或者移出位置，或者相反地不会与用户的身体接触。如图2C所示，可以从可调交互元件120中除去液体或气体，通过管道124进入供应系统122，然后缩小或减小可调交互元件的体积。这种液体或气体的去除可以使用户很容易卸掉可穿戴物品，或者在可穿戴物品需要或期望额外空间时使用这种液体或气体的去除，比如当前使用可穿戴物品的用户比先前使用的用户体型大，或者体型不同，或者如果用户需要可调交互元件不同程度的膨胀或收缩来提供舒适的用户合身。因此，如本文所用的，本领域的普通技术人员所理解的术语“舒适用户合身”或者“舒适合身”意味着至少是合身足够紧，以允许通过如本文所述的可穿戴物品提供触觉效果。

可用于膨胀和收缩可调交互元件120的液体和气体的例子包括但不限于：空气、水、氟碳气体、氮、惰性气体(诸如氩、氦、氖)、液体冷却剂等。因此，供应系统122可以是流体或气体的封闭源，比如保有水或其他液体的储液罐或储气器，或气体可以简单地从用户周围的空气中抽取。

在附加实施例中，可调交互元件的膨胀或收缩响应于流体的引入或去除，可以给用户提供触觉反馈。例如，对可调交互元件充气可以对用户的身体产生压力，如果很快完成，可以产生特定的和集中的压力感。同样，重复的快速充放气可以导致振动触觉反馈。通过可调交互元件快速、反复的充放气，振动可以大约为几赫兹到10赫兹到100赫兹。

除了管道124和供应系统122，可调交互元件120可以通过使用气动或液压致动系统膨胀或收缩，以将液体或气体输入和输出可调交互元件。在附加实施例中，超薄的鼓风机或风扇，包括例如双压电射流，通过将气体(比如空气)输入和输出可调交互元件，可用于可调交互元件的充放气。

如图1B和图2A所示，可调交互元件120还适当地包括与可调交互元件相关联的触觉致动器140。图1B和图2A中所示的触觉致动器仅为了用于说明，并不表明触觉致动器的位置或大小，但只是表明可调交互元件可以包括触觉致动器。触觉致动器140与可调交互元件120的“关联”意味着触觉致动器在物理上或机械上与可调交互元件连接，或者可以包括触觉致动器被可调交互元件包围或封装在内。触觉致动器与可调交互元件120的关联包括各种胶水或粘合剂的使用、机械耦合(如订书钉、螺钉等)以及集成结构(如聚合物铸件、涂料等)。

触觉致动器的例子包括偏心旋转质量(ERM)电机和线性谐振致动器(LRA)。在附加实施例中，比如如图3A所示，加热机构302可以与可调交互元件120相关联，以此充当触觉致动器。在这些实施例中，来自加热机构302的热量304可以使得可调交互元件120中的气体膨胀，从而向用户产生触觉反馈。此外，来自加热机构302的热量304可以温暖用户的身体，产生温度变化形式的触觉反馈。同样，制冷机构也可用于为用户产生制冷效果。

图3B显示了这样的实施例，其中气动或液压致动系统310用作触觉致动器。在这些实施例中，当可调交互元件120移离或移向用户时，包括对用户的身体进行压紧或与用户接触以提供压力，气动或液压致动系统可以相对于用户的身体移动，以增加和/或降低压力。

图3C示出了另一实施例，其中可变形材料202可以由电活性材料制成，包括例如电介质聚合物或电介质弹性体。如本文所述，“电活性材料”指的是当受到电场(无论是直流或交流电)刺激时，呈现出形状或大小变化的材料。如本文所述，示例性电活性材料包括电活性聚合物和压电材料。在实施例中，可变形材料202包括电活性聚合物，包括聚合物，比如但不限于聚(偏二氟乙烯)、聚(吡咯)、聚(噻吩)、聚(苯胺)及其混合物、共聚合物及其衍生物。电活性聚合物的示例分类包括电介质聚合物和离子聚合物。电介质聚合物可以响应于在两个电极之间产生的静电力来改变形状，然后挤压聚合物。电介质聚合物具有非常高的应变能力，当施加电压时，通过使聚合物在厚度上被压缩，并由于电场而扩大面积，其基本上就是改变其电容的电容器。由于聚合物中离子的位移，离子聚合物可能经历形状或大小上的变化。此外，一些离子聚合物需要水环境的存在来维持离子流。

制备电活性聚合物的方法在本领域中是已知的，并且可以适当地包括在合适的溶剂中溶解所需的聚合物，然后将聚合物铸造成所需形状(比如，袋状、口袋状、泡沫状等)。或者，可以将聚合物拉伸或进行纤维纺丝技术，从而制成长丝或纤维。其他的方法包括熔融混合，其中聚合物加热至软化/熔点以上，然后聚合物薄膜通过膜加工(铸造或吹塑)技术处理。电活性聚合物，如果制备成相对平坦的结构，也可以通过分层各种聚合物部分或层来制备，以生成最终的期望结构。称为电介质弹性体的电活性聚合物可以通过使用比如粘结度非常高(VHB)的丙烯酸泡棉胶带或者硅树脂材料的材料来制造，然后双向拉伸所述材料(取决于基材的类型)，接着应用电极，以给材料提供电活性。

如图3C所示，可变形材料202适当地放置在两个电极322和324之间。此外，由绝缘体326制成的另一层或封装膜可以放置在外部电极322周围。响应于在两电极之间施加的电场，所制得的智能材料致动器320可以变形，导致可变形材料202的运动或者变形，为用户提供触觉反馈。此外，迅速改变电场可以导致给用户的振动触觉反馈。电极322和324可以模制在可变形材料的表面上，或者可作为涂料、层、溅射膜等进行添加。在此处，作为电极使用的材料的例子包括，例如银、金或其他导电金属或聚合物(例如金、铝、银、铬、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸钠(PEDOT:PSS)等的薄膜)、有机电极(如碳纳米管、炭黑和石墨烯)。此外，可以由基材制备电极。例如，炭黑可以与硅进行混合，然后这种导电材料的薄层可涂覆于硅膜两侧，然后固化。适当地，电极322和324将具有大约50纳米到毫米的厚度，例如大约50纳米到5毫米、大约50纳米到1毫米、大约50纳米到500微米、大约100纳米到500微米、大约1微米到500微米、或大约5微米到500微米、或大约10微米到500微米、或大约1微米到100微米，虽然也可以利用更厚或更薄的材料，这取决于所需电极的用途和方向。

在附加实施例中，如图3D所示，聚合物致动器340可与可调交互元件120相关联。聚合物致动器340可以是电活性聚合物或压电聚合物。也可使用电活性聚合物的例子，如本文所述，包括例如聚合物，比如但不限于，聚(偏氟乙烯)、聚(吡咯)、聚(噻吩)、聚(苯胺)和混合物、共聚合物及其衍生物，以及如那些基于硅或丙烯酸的电介质弹性体。除了压电聚合物，如聚偏氟乙烯纤维，其他压电材料如钛酸钡、羟磷灰石、磷灰石，一水硫酸锂、铌酸钾钠、石英、锆钛酸铅(PZT)、酒石酸等。在使用压电材料的实施例中，响应于将电场施加到压电材料，可以通过可调交互元件将振动传递给用户。

在更进一步的实施例中，如图3E所示，可变形材料202的内部可以涂覆导电材料，包括导电膜或涂层，以形成静电致动器350。在这些实施例中，可调交互元件将作为这样的机构，用来提供触觉反馈，响应于由于用户与静电致动器接触或高度接近而产生的静电力产生适当振动，从而提供静电反馈。静电反馈可以是短振动或脉冲的形式，或者是向用户延伸的振动。静电反馈或交互的频率可以在大约1赫兹到大约1000赫兹、更合适地为大约1赫兹到大约500赫兹、大约1赫兹到大约200赫兹、大约10赫兹到大约200赫兹、大约10赫兹到大约100赫兹、或者大约10赫兹、大约20赫兹、大约30赫兹、大约40赫兹、大约50赫兹、大约60赫兹、大约70赫兹、大约80赫兹、大约90赫兹或者大约100赫兹。如果用户仅仅是接近或者在可调交互元件附近，向可调交互元件或者静电致动器发出接近的信号，触觉反馈也可以由静电交互提供，这可能导致静电交互和由此产生的触觉反馈。

在更进一步的实施例中，如图3F所示，与可调交互元件120一起使用的触觉致动器可以是机动机构360，包括比如皮带或弹簧，它们可配置在可调交互元件周围，用来收缩再放松所述可调交互元件，使其接触用户从而提供触觉反馈，然后撤销接触。机动机构360的附加例子，包括但不限于振动机构、偏心旋转质量(ERM)电机、线性谐振致动器(LRA)、C-2触器、换能器、压电致动器或马达等，在这些实施例中，机动机构360可以放置在可调交互元件120内部。如本文所述，在实施例中，可以配置机动机构以生成振动触觉反馈，所述振动的频率大约从几赫兹到10赫兹到100赫兹，如果需要的话，例如可达300-500赫兹。机动机构360可以放置在可调交互元件230的内部，或者外置在可调交互元件的外部，以提供触觉反馈。在机动机构360放置在可调交互元件120内部的实施例中，机动机构可以产生运动或振动，所述运动或振动通过可调交互元件的外表面进行传递，以使其被用户感知。

在附加实施例中，图4A-4B表示这样的实施例，其中电磁系统用作是与可调交互元件相关联的触觉致动器。在实施例中，如图4A所示，线圈410，适当地是磁性线圈，与可变形材料202相关联或附接在其上。磁体412与线圈相对地附着，以便实质上彼此完全相对。如本文所使用的，线圈410的磁场和磁体412的磁场是指来自电磁线圈(例如线圈410)和来自磁体(例如磁体412)的磁场线的方向。磁场F1和磁场F2基本上是彼此截然相对的，这意味着它们相互对立，使得各自磁场线方向之间的夹角小于约10度。根据磁场的方向/极性，用线圈410产生的磁场会排斥和吸引磁体412，产生振荡414，其可以在不同的频率下发生，从几赫兹到10赫兹到100赫兹，如果需要的话，例如高达300-500赫兹。

线圈410适当地是电磁线圈，例如导电纤维线圈，如导线，例如包括铜线圈。线圈410也可以是空心线圈，它指的是围绕非磁性中心(包括空心)的导电材料的绕组。电磁线圈是本领域已知的技术，指以线圈和螺旋的形式制造的导电体，由于电流通过线圈而产生磁场。线圈410可以包括任何合适的导电材料，并且在实施例中，包括导电材料的导线。导电材料的例子包括金属(如铝、铜、金和铬)、透明导电氧化物(“TCO”，如掺锡氧化铟(“ITO”)和掺铝氧化锌(“AZO”))、透明的碳纳米管(CNT)、透明导电聚合物(如聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(“PEDOT”)、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)(“PEDOT:PSS”)和聚(4,4-二辛基环戊二噻吩(dioctylcyclopentadithiophene)))。此外，线圈410可以用导电纳米颗粒或纳米线来形成，其可以有任意合适的纳米形状或几何形状(即尺寸范围(直径、长度、宽度)在大约1-500纳米之间)。其它实施例的线圈可具有除纳米级之外的范围。在实施例中，适当地，磁体412是具有设定好的极性的永磁体。尽管在其它实施例中，连接到电源的第二线圈可用于产生如本文所述的磁场，以充当磁体412。磁体412的示例性材料包括铁、镍、钴、稀土金属合金和天然矿物(如磁石)。

其他类型的触觉致动器包括相变材料或形状记忆材料或聚合物的使用，这可以与可变形材料202分开。在附加实施例中，可由相变材料、形状记忆材料或聚合物制成可变形材料202。相变材料，包括例如不同的蜡(如石蜡)，当从外部激活时，体积可以增大(大约10％—40％)。例如，加热相变材料会使其软化或熔化，导致体积增大，从而向用户提供运动和触觉反馈。

附加实施例可以利用智能水凝胶作为触觉致动器，所述智能水凝胶可以改变体积和形状，以响应不同外部因素的变化。在进一步的实施例中，可变形材料可以包括智能水凝胶。如本文所述，“水凝胶”指的是交联的亲水聚合物网络，能够在保持其结构完整性的同时吸收和释放大量的水。在外部刺激下，如盐度、缓冲条件或缓冲成分、pH、温度、光以及电场，水凝胶表现出改变形状的能力。示例性的水凝胶包括比如聚合电解质，如聚丙烯酸钠(pNaAc)，正如Palleau等在“Reversible patterning and actuation of hydrogelsbyelectrically assisted ionoprinting,”Nature Communications 4:2257(2013)中所披露的，以上公开内容在此处全部引入作为参考，包括对于其中的水凝胶和制备这种水凝胶的方法的公开内容。

在附加实施例中，这里所使用的触觉致动器可以包括形状记忆聚合物。形状记忆聚合物(SMP)实现了聚合物的编程，使它具有从第一形状到第二形状改变形状的能力。形状记忆效应不是本质属性，意味着聚合物本身不会显示这种效应。形状记忆是聚合物形态和特殊加工相结合的结果，可以理解为聚合物功能化。通过常规加工，例如挤出或注塑成型，聚合物形成其初始的、永久的形状B。之后，在称为编程的过程中，聚合物样品变形并固定成临时形状A。当施加外部刺激(如热、电场或压力)时，聚合物恢复其初始的永久形状B。这种编程和恢复的循环可以重复几次，在随后的循环中有不同的临时形状。形状记忆聚合物可以是装备有适当刺激敏感开关的弹性聚合物网络。所述聚合物网络由分子开关和网络点组成。所述网络点确定聚合物网络的永久形状，可以具有化学(共价键)或物理(分子间相互作用)性质。物理交联是在聚合物中获得的，其形态由至少两个分离的域组成，如在嵌段共聚物中所发现。SMP的附加信息和例子可以在Shape Memory Polymers,MaterialsToday,Vol.10,pages 20-28(2007年4月)中找到，以上公开内容在此处全部引入作为参考。

通过控制SMP相对于其玻璃化转变温度(Tg)的温度，可以适当地控制SMP从一个或第一构型到另一个或第二构型的转变。通过将其加热到其Tg之上来提高SMP的温度，将导致SMP致动器转换为其第二(记忆的或原始的)构型，导致多个稳定材料的激活或致动并且从第一稳定构型向第二稳定构型的移动或转换，并且适当地，向第三(如果需要，第四、第五等)稳定构型移动或转换。示例的形状记忆聚合物包括各种嵌段共聚物，如各种聚(氨酯)、聚(异戊二烯)和聚(醚酯)，其已编程为具有必需的形状记忆特性。

在附加实施例中，与可调交互元件结合使用的触觉致动器可以包括本文所述的各种致动器的组合。例如，压电致动器可以结合气动或其它机械致动器，从而提供振动和变形触觉反馈的致动。附加组合包括，与电磁致动相结合的机械致动器，热致动器可以结合压电致动器，电磁致动器可以结合智能材料致动器等，来提供触觉反馈的不同组合。

如图1B所示，适当地，可穿戴物品100包括多个可调交互元件120。如本文所用的，“多个”指的是超过两个的元件或者物体，在本文中的实施例中，适当地指的是2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90和100等个元件，其中包括可调交互元件120。在可穿戴物品100中使用多个可调交互元件120允许在可穿戴物品的不同位置放置可调交互元件，这样，它们可以为用户提供舒适的合身(例如，在胸部、胃部、腿部、腰部等)，并针对游戏、虚拟现实等应用，向身体所需区域提供触觉反馈。在实施例中，如本文所述，多个可调交互元件120中的每一个也将包括致动器140。在进一步的实施例中，只有选择可调交互元件120将包括致动器140，从而允许一些可调交互元件的主要功能是为用户提供舒适的合身，以及其他提供合身和/或触觉反馈的功能。

可调交互元件120的形状、尺寸和位置在图1B中仅仅以便说明，可穿戴物品中可以使用任何合适的形状、尺寸或位置。例如，可调交互元件120可以是圆形、方形、长方形、椭圆形、足球形状、球形和不规则形状等。可调交互元件120的尺寸在直径、长度和宽度等上可以从毫米级到厘米级到10厘米到100厘米。

如本文所述，如图1B所示，在实施例中，电源108可以电耦合，即连接到致动器140，以提供激活致动器所需的功率，例如以此提供热量、机械运动、静电反馈等。电耦合包括无线和硬接线连接。电源108所提供的功率一般为约0.1瓦(W)到约10瓦，或者更适当地为从约0.5瓦到约5瓦、或者约1瓦到约5瓦、或者约0.5瓦、约1瓦、约2瓦、约3瓦、约4瓦或者约5瓦。示例性的电源108包括各种电池组和太阳能源。电源108还可以包括可重新充电的系统，例如，可以通过使用压电材料来再充电的系统，如本文所述，以此向系统提供电流。

如图1B所示，适当地来自外部设备或源的激活信号150可以用来激活触觉致动器140。所述激活信号还可用于膨胀或收缩可调交互元件120，虽然适当地控制膨胀和收缩以提供舒适的用户合身将由用户从位于或靠近可穿戴物品的控制器上直接控制。

示例性激活信号可以来自移动电话、平板电脑、计算机、汽车接口、智能设备、游戏控制台等，并且可以指示例如接收到文本消息或电子邮件、电话呼叫、约会等。如更详细地描述的那样，激活信号150适当地来自于游戏或虚拟现实系统。

在进一步的实施例中，还适当地包括控制器，以在外部设备和本文中描述的可调交互元件和/或触觉致动器之间提供接口。控制器的部件在本领域中是众所周知的，适当地包括例如总线、处理器、输入/输出(I/O)控制器和存储器。总线将控制器的各种部件(包括I/O控制器和存储器)耦合到处理器。总线通常包括控制总线、地址总线和数据总线。然而，总线可以是任何总线或总线的组合，适合在控制器的部件之间传输数据。

处理器可以包括配置成处理信息的任何电路，并且可以包括任何合适的模拟或数字电路。处理器还可以包括执行指令的可编程电路。可编程电路的例子包括微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何其他适合执行指令的处理器或硬件。在各种实施例中，处理器可以包括单个单元或两个或多个单元的组合，其中单元物理上位于单个控制器中或单独设备中。

I/O控制器包括监视控制器和外围设备或外部设备操作的电路。I/O控制器还管理控制器和外围设备或外部设备之间的数据流。能够与所述I/O控制器连接的外围设备或外部设备的实例，包括开关、传感器、外部存储设备、监视器、输入设备(如键盘、鼠标或按钮)、外部计算设备、移动设备和发送器/接收器。

存储器可包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器、磁存储器、光存储器或任何其它合适的存储器技术。存储器还可以包括易失性和非易失性存储器的组合。

存储器配置为存储由处理器执行的若干程序模块。模块可以例如包括事件检测模块、效果确定模块和效果控制模块。每个程序模块都是数据、例程、对象、调用和执行一个或多个特定任务的其他指令的集合。虽然这里公开了某些程序模块，在各个实施例中，为每个模块所描述的各种指令和任务可以通过单个程序模块，不同的模块组合，本发明所公开模块以外的模块或与控制器通信的、由远程设备执行的模块来执行。

在本发明所描述的实施例中，控制器可以包括无线收发器(包括蓝牙或红外收发器)，可以集成到结构材料130上或与结构材料分开。在进一步的实施例中，控制器可以在与结构材料分开的装置上，但通过有线或更合适的无线信号适当连接，以便向本文描述的系统的各个部件提供激活信号150。

例如，控制器可以向致动器驱动电路提供激活信号150，进而与本文所述的触觉致动器的电源108通信，以便向用户提供触觉反馈。例如，当移动电话或其他设备通过无线连接配对控制器来接收到消息或电子邮件时，就可能发生期望的触觉反馈。其他的例子包括与设备相关联的控制器，设备比如是游戏控制器、系统或控制台、计算机、平板电脑、汽车或卡车接口或计算机、自动支付机或一体机、各种键盘装置、电视、各种机械装置等。在这些实施例中，控制器适当地向致动器驱动电路提供激活信号150，响应得自或来自外部设备的信号，向用户提供触觉反馈。所述设备还可以是本文所述可穿戴设备上的触觉反馈系统的各种部件的一部分。可由设备提供的示例性反馈或信号，包括比如指示来自第三方的进入信息或通信、警告信号、游戏交互、驾驶员感知信号、计算机提示等。

如本文所述，可穿戴物品可在各种游戏系统中实施，并与虚拟现实或增强现实系统一起使用，或者作为其一部分。在这些实施例中，可穿戴物品可以在用户与虚拟现实或增强现实系统交互时向他/她提供触觉反馈，提供由虚拟现实或增强现实部件和设备发起的响应或反馈。例如，在游戏或虚拟现实系统中，当用户以物理方式与角色互动时，或一般来说与游戏部件/场景(如触摸、打击、踢、抓和下落等)交互时，或当与游戏中的部件发生交互时(例如子弹、车祸、武器等)，他/她可以从游戏或游戏场景中的角色感受到交互。可利用触觉反馈的其他类型的交互很容易被本领域技术人员想到。

本发明还提供了用户将本发明描述的可穿戴物品放置在用户身体上，并且通过增加或减少流体或气体流量(例如气流)进入可调交互元件来膨胀或收缩可调交互元件，来调整所述可调交互元件的方法。这种调整允许并提供一个舒适的用户合身，大小，身体形状和用户的其他需求都可以定制和个性化。然后，可穿戴物品可以连接到游戏系统、虚拟现实系统或增强现实系统。适当地，这种连接无线地出现在游戏控制台或虚拟现实系统中。在接收到来自游戏或虚拟现实系统的激活信号150时，可穿戴物品中的触觉致动器140向用户提供触觉反馈。本文描述了这种反馈，可以是机械性质(变形、移动、振动)或静电性质。正如所描述的，触觉反馈可以利用游戏或虚拟现实系统的部件或场景，游戏或系统的角色或者用户的选择或决定发出交互的信号。这种交互包括物理打击、踢、拳击和下落等，以及如温度上升或下降的交互，以及与武器的交互等。在游戏或虚拟现实仿真完成后，用户可以给可调交互元件发出信号来收缩(即放气)，实现更容易的卸掉可穿戴物品。

在进一步的实施例中，本文提供了用于提供触觉反馈的可穿戴物品，包括纺织品、可调交互元件，该可调交互元件由可封装与纺织品有关的液体或气体的可变形材料组成，可以与液体或气体供应系统流体性连通。如本文所述，可调交互元件膨胀或收缩以提供舒适的用户合身和/或向用户提供触觉反馈。可穿戴物品还包括与可调交互元件相关联的触觉致动器。

示范性的纺织品包括各种材料如羊毛、棉、人工合成材料、尼龙等，适当地，纺织品以衣服的形式出现，比如衬衫、裤子、紧身衣裤，帽子、手套、鞋等。

本发明描述了用作可调交互元件的示例性部件，包括各种聚合物。此外，自始至终描述了示例性致动器。

在实施例中，可穿戴物品包括多个可调交互元件，每个可调交互元件流体连通液体或气体供应系统，如空气供应系统。

以上所描述的各种实施例仅以示例形式来提供，不应解释为对本申请所附权利要求所作的限制。对于本领域的技术人员来说，在不遵照本文所示及所述示范实施例和应用，且不偏离以下权利要求的真实精神和范围的前提下，可以轻易想到各种更改和变化。

Claims (20)

1.一种提供触觉反馈的可穿戴物品，包括：

结构材料；

与所述结构材料相关的可调交互元件；以及

与所述可调交互元件相关联的触觉致动器。

2.如权利要求1所述的可穿戴物品，其特征在于，所述结构材料包括纺织品。

3.如权利要求2所述的可穿戴物品，其特征在于，所述纺织品的形式是衬衫、裤子、紧身衣裤、帽子、手套或鞋。

4.如权利要求1所述的可穿戴物品，其特征在于，所述可调交互元件包括可封装液体或气体的可变形材料。

5.如权利要求4所述的可穿戴物品，其特征在于，所述可变形材料包括聚合物。

6.如权利要求1所述的可穿戴物品，其包括多个可调交互元件，每个可调交互元件与液体或气体供应系统流体性连通。

7.如权利要求6所述的可穿戴物品，其特征在于，所述可调交互元件膨胀或收缩以提供舒适的用户合身。

8.如权利要求6所述的可穿戴物品，其特征在于，所述可调交互元件膨胀或收缩来向用户提供触觉反馈。

9.如权利要求6所述的可穿戴物品，其特征在于，所述可调交互元件流体性连通气体供应系统。

10.如权利要求1所述的可穿戴物品，其特征在于，所述触觉致动器是电磁致动器、智能材料致动器、加热机构、机动机构、静电致动器或其组合。

11.如权利要求10所述的可穿戴物品，其特征在于，所述触觉致动器是配置为提供振动触觉反馈的电磁致动器或者机动机构。

12.如权利要求10所述的可穿戴物品，其特征在于，所述触觉致动器是配置为提供静电触觉反馈的静电致动器。

13.一种提供触觉反馈的可穿戴物品，包括：

纺织品；

由可封装液体或气体的可变形材料组成的可调交互元件，所述可调交互元件与所述纺织品相关，并且与液体或气体供应系统流体性连通，所述可调交互元件膨胀或收缩以提供舒适的用户合身和/或提供触觉反馈；以及

与所述可调交互元件相关联的触觉致动器。

14.如权利要求13所述的可穿戴物品，其特征在于，所述纺织品的形式是衬衫、裤子、紧身衣裤、帽子、手套或鞋。

15.如权利要求13所述的可穿戴物品，其特征在于，所述可调交互元件包括聚合物。

16.如权利要求13所述的可穿戴物品，其包括多个可调交互元件，每个可调交互元件与液体或气体供应系统流体性连通。

17.如权利要求16所述的可穿戴物品，其特征在于，所述可调交互元件流体性连通气体供应系统。

18.如权利要求13所述的可穿戴物品，其特征在于，所述触觉致动器是电磁致动器、智能材料致动器、加热机构、机动机构、静电致动器或其组合。

19.如权利要求18所述的可穿戴物品，其特征在于，所述触觉致动器是配置为提供振动触觉反馈的电磁致动器或者机动机构。

20.如权利要求18所述的可穿戴物品，其特征在于，所述触觉致动器是配置为提供静电触觉反馈的静电致动器。