CN108292171B - 触觉刺激提供设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种触觉刺激装置，包括：多个致动器；以及控制单元，控制所述多个致动器的输出中的每一个，以在与用户的身体的目标部位相对应的目标位置处创建触觉刺激，其中，所述控制单元通过利用多个致动器中与包括目标位置的三角形的第一至第三顶点对应的第一至第三致动器来创建所述触觉刺激。

Description

触觉刺激提供设备
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年12月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0177093的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及一种触觉刺激装置及其驱动方法。
背景技术
触觉刺激装置包括多个致动器并且选择性地振动多个致动器以向用户提供触觉刺激。触觉刺激装置通常通过选择和振动最接近要产生触觉刺激的位置的致动器来生成触觉刺激。
然而，为了向用户提供更精确的触觉刺激，提出了一种使用两个致动器在中点处提供虚拟触觉刺激的方法。
图1是用于解释现有技术中用于提供虚拟触觉刺激的触觉刺激装置的视图。参考图1，触觉刺激装置包括以大体上矩阵形式布置在基板11上的多个致动器101、102、103、104、105、106、107、108和109。
当诸如用户的手腕等的身体15与触觉刺激装置接触时，触觉刺激装置可以使用例如致动器101和102向用户提供随着时间从致动器101向致动器102移动的虚拟触觉刺激。
例如，当触觉刺激装置意图向致动器101的位置提供触觉刺激时，触觉刺激装置以设定的最大量值振动致动器101，并且不振动或以最小量值振动致动器102。当触觉刺激装置意图向位置110提供虚拟触觉刺激时，触觉刺激装置以相对大的量值振动致动器101并且以相对小的量值振动致动器102。当触觉刺激装置意图向致动器101和致动器102之间的中间位置111提供虚拟触觉刺激时，触觉刺激装置以相同的量值振动致动器101和致动器102。当触觉刺激装置意图向位置112提供虚拟触觉刺激时，触觉刺激装置以相对小的量值振动致动器101并且以相对大的量值振动致动器102。当触觉刺激装置意图向致动器102的位置提供触觉刺激时，触觉刺激装置仅以设定的最大量值振动致动器102，并且不振动或以最小量值振动致动器102。
如上所述，通过对应于根据时间的位置来改变致动器的振动的量值(magnitude)，触觉刺激装置可以提供给用户在两个所选择的致动器之间移动的虚拟触觉刺激。
然而，图1的触觉刺激装置仅在连接两个所选致动器的一维线上提供虚拟触觉刺激，并且未能在二维平面上提供虚拟触觉刺激。
发明内容
技术问题
本发明致力于提供一种触觉刺激装置及其驱动方法，该触觉刺激装置能够通过少量的计算向用户提供二维平面上的虚拟触觉。
技术方案
本发明的示例性实施例提供了一种触觉刺激装置，包括：多个致动器；以及控制单元，其控制所述多个致动器的输出中的每一个，以在与用户的身体的目标部位相对应的目标位置处创建触觉刺激，其中，所述控制单元通过利用所述多个致动器中的第一致动器、第二致动器、第三致动器来创建所述触觉刺激，所述第一致动器、所述第二致动器、所述第三致动器与包括所述目标位置的三角形的第一顶点、第二顶点至第三顶点对应。
这里，所述控制单元可以将所述目标位置设置为第一位置，将具有所述第一顶点至所述第三顶点的第一三角形中的所述第一位置计算为具有与所述第一顶点至所述第三顶点对应的第四顶点至第六顶点的第二三角形中的第二位置，并控制所述第一致动器至所述第三致动器以在所述第二位置处创建所述触觉刺激。
另外，所述控制单元可以根据所述第四顶点与所述第二位置之间的第四距离确定所述第一致动器的第一输出，根据所述第五顶点与所述第二位置之间的第五距离确定所述第二致动器的第二输出，根据所述第六顶点与所述第二位置之间的第六距离确定所述第三致动器的第三输出。
此外，所述第一致动器可以存在于最接近所述第二三角形的顶点中的所述第四顶点处，或者所述第一致动器可以存在于所述第四顶点中，所述第二致动器可以存在于最接近所述第二三角形的顶点中的所述第五顶点处，或者所述第二致动器可以存在于所述第五顶点中，所述第三致动器可以存在于最接近所述第二三角形的顶点中的所述第六顶点处，或者所述第三致动器可以存在于所述第六顶点中。
这里，所述第二三角形可以是正三角形，所述第一三角形可以是直角三角形，所述第一顶点和所述第二顶点可以分别是所述第一三角形的斜边的两端的顶点，并且所述第三顶点可以是所述第一三角形的直角部分处的顶点。另外，所述第四顶点可以与所述第一顶点重合，所述第五顶点可以与所述第二顶点重合，并且所述第六顶点可以存在于所述第三顶点附近。此外，可以同时驱动所述第一致动器至第三致动器以在所述第二位置处创建所述触觉刺激。
另外，当所述第一顶点的坐标为(x11，y11)，所述第二顶点的坐标为(x12，y12)，并且所述第三顶点的坐标为(x13，y13)，所述第四顶点的坐标为(x24，y24)，所述第五顶点的坐标为(x25，y25)，所述第六顶点的坐标为(x26，y26)，并且所述第一位置的坐标为(x1，y1)时，所述第二位置的坐标(x2，y2)可以根据以下等式确定。
Figure BDA0001677258040000031
Figure BDA0001677258040000032
此外，所述第一输出至所述第三输出可以被确定为分别线性地对应于所述第四距离至所述第六距离。所述控制单元22可以利用具有与所述第一输出对应的第一占空比的第一脉宽调制(PWM)信号来控制所述第一致动器，利用具有与所述第二输出对应的第二占空比的第二PWM信号来控制所述第二致动器，并且利用具有与所述第三输出对应的第三占空比的第三PWM信号来控制所述第三致动器，并且当所述第一占空比至所述第三占空比在第一基准占空比以上且在第二基准占空比以下，并且所述第一基准占空比为DRmin，所述第二基准占空比为DRmax，所述第四距离为d4，所述第五距离为d5，所述第六距离为d6，并且基准距离为dref时，所述第一占空比DR1可以根据以下等式确定，
DR1＝(dref-d4)*(DRmax-DRmin)+DRmin，
所述第二占空比DR2可以根据以下等式确定，
DR2＝(dref-d5)*(DRmax-DRmin)+DRmin，
并且所述第三占空比DR3可以根据以下等式确定，
DR3＝(dref-d6)*(DRmax-DRmin)+DRmin。
另外，所述第一输出至所述第三输出可以被确定为分别对数地对应于所述第一距离至所述第三距离。具体地，所述控制单元可以利用具有与所述第一输出对应的所述第一占空比的所述第一脉宽调制(PWM)信号来控制所述第一致动器，利用具有与所述第二输出对应的所述第二占空比的所述第二PWM信号来控制所述第二致动器，并且利用具有与所述第三输出对应的所述第三占空比的所述第三PWM信号来控制所述第三致动器，并且当所述第一占空比至所述第三占空比在第一基准占空比以上且在第二基准占空比以下，并且所述第一基准占空比为DRmin，所述第二基准占空比为DRmax，所述第四距离为d4，所述第五距离为d5，所述第六距离为d6，所述基准距离为dref，第一对数比例因子是s1，并且第二对数比例因子是s2时，dl1、dl2和dl3可以根据下面的等式来确定，
dl1＝(dref-d4)*(s2-s1)+s1，
dl2＝(dref-d5)*(s2-s1)+s1，
dl3＝(dref-d6)*(s2-s1)+s1，
所述第一占空比DR1可以根据以下等式确定，
Figure BDA0001677258040000041
所述第二占空比DR2可以根据以下等式确定，
Figure BDA0001677258040000051
所述第三占空比DR3可以根据以下等式确定，
Figure BDA0001677258040000052
另外，所述控制单元可以根据所述目标位置与所述第一顶点之间的第一距离确定所述第一致动器的第一输出，根据所述目标位置与所述第二顶点之间的第二距离确定所述第二致动器的第二输出，并且根据所述目标位置与所述第三顶点之间的第三距离确定所述第三致动器的第三输出。这里，所述第一输出至所述第三输出可以被确定为分别线性地对应于所述第一距离至所述第三距离。
具体地，所述控制单元可以利用具有与所述第一输出对应的第一占空比的第一脉宽调制(PWM)信号来控制所述第一致动器，利用具有与所述第二输出对应的第二占空比的第二PWM信号来控制所述第二致动器，并且利用具有与所述第三输出对应的第三占空比的第三PWM信号来控制所述第三致动器，并且当所述第一占空比至所述第三占空比在第一基准占空比以上且在第二基准占空比以下，并且所述第一基准占空比为DRmin，所述第二基准占空比为DRmax，所述第四距离为d4，所述第五距离为d5，所述第六距离为d6，并且基准距离为dref时，所述第一占空比DR1可以根据以下等式确定，
DR1＝(dref-d1)*(DRmax-DRmin)+DRmin，
所述第二占空比DR2可以根据以下等式确定，
DR2＝(dref-d2)*(DRmax-DRmin)+DRmin，
并且所述第三占空比DR3可以根据以下等式确定，
DR3＝(dref-d3)*(DRmax-DRmin)+DRmin。
另外，所述第一输出至所述第三输出可以被确定为分别对数地对应于所述第一距离至所述第三距离。这里，所述控制单元利用具有与所述第一输出对应的所述第一占空比的所述第一脉宽调制(PWM)信号来控制所述第一致动器，利用具有与所述第二输出对应的所述第二占空比的所述第二PWM信号来控制所述第二致动器，并且利用具有与所述第三输出对应的所述第三占空比的所述第三PWM信号来控制所述第三致动器，并且当所述第一占空比至所述第三占空比在第一基准占空比以上且在第二基准占空比以下，并且所述第一基准占空比为DRmin，所述第二基准占空比为DRmax，所述第四距离为d4，所述第五距离为d5，所述第六距离为d6，所述基准距离为dref，第一对数比例因子是s1，并且第二对数比例因子是s2时，dl1、dl2和dl3可以根据下面的等式来确定，
dl1＝(dref-d1)*(s2-s1)+s1，
dl2＝(dref-d2)*(s2-s1)+s1，
dl3＝(dref-d3)*(s2-s1)+s1，
所述第一占空比DR1可以根据以下等式确定，
Figure BDA0001677258040000061
所述第二占空比DR2可以根据以下等式确定，
Figure BDA0001677258040000062
所述第三占空比DR3可以根据以下等式确定，
Figure BDA0001677258040000063
另外，当所述目标位置存在于所述三角形的任一边上时，所述控制单元可以通过驱动所述第一致动器至所述第三致动器中的所述一边所包括的两个致动器来在所述目标位置处创建所述触觉刺激。此外，可以同时驱动所述第一至第三致动器以在所述目标位置处创建所述触觉刺激。
这里，所述触觉刺激装置可以进一步包括设置有所述第一致动器至所述第三致动器的基板，其中，所述第一至第三致动器可以是振动电机并且所述第一输出至所述第三输出可以是振动量值。
有益效果
根据本发明的示例性实施例，触觉刺激装置及其驱动方法可以通过少量操作时间向用户提供二维平面上的虚拟触觉刺激。
附图说明
图1是用于说明现有技术中用于提供虚拟触觉刺激的触觉刺激装置的视图；
图2是用于描述根据本发明示例性实施例的触觉刺激装置及其驱动方法的图；
图3是示出归一化占空比相对于致动器的归一化距离的图；
图4是用于描述根据本发明示例性实施例的触觉刺激装置的驱动方法的图。
具体实施方式
在下文中将参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。本发明可以以各种不同的形式来实现，并且不限于本文中所描述的示例性实施例。
与说明无关的部分将被省略以清楚地描述本发明，并且在整个说明书中相同的元件将由相同的附图标记表示。因此，上述的附图标记可以用在另一附图中。
由于附图中示出的每个部件的尺寸和厚度为了便于解释而任意表示，因此本发明不特别限于所示的尺寸和厚度。为了清楚起见，在附图中，层、膜、面板、区域等的厚度被夸大。另外，在附图中，为了理解和便于描述，某些层和区域的厚度被夸大。
图2是用于描述根据本发明示例性实施例的触觉刺激装置及其驱动方法的图。
参考图2，根据示例性实施例的触觉刺激装置20包括多个致动器201、202、203、204、205、206、207、208和209以及控制单元22。
在下文中，描述了多个致动器201、202、203、204、205、206、207、208和209是作为电动致动器之一的振动电机作为示例，但是多个致动器201、202、203、204、205、206、207、208和209可以是气动或液压致动器。因此，本发明可以应用一种或多种类型的致动器，致动器的类型不会限制本发明的范围。
多个致动器201、202、203、204、205、206、207、208和209可以以矩阵形式布置在基板21上。多个致动器201、202、203、204、205、206、207、208和209设置在基板21的一个表面上，并且诸如手腕的用户的身体可以直接或间接接触基板21的另一个表面。因此，多个致动器201、202、203、204、205、206、207、208和209可以通过基板21将诸如振动的触觉感觉传递给用户。基板21可以被配置为与用户的身体紧密接触，并且可以包括柔性材料。在另一示例性实施例中，基板可以包括多个凹槽或开口，并且多个致动器可以分别位于与其对应的凹槽或开口中。因此，多个致动器布置在基板上的形式可以变化，并且其布置形式不会限制本发明的范围。在又一示例性实施例中，基板可以不是板，并且可以被配置成网状形式以连接每个致动器。在这种情况下，致动器可以直接或间接地将诸如振动等的触觉感觉传递到用户的身体而不经过基板。因此，基板本身的形状和基板支撑多个致动器的形式可以变化，并且形状和形式不会限制本发明的范围。
控制单元22控制多个致动器201、202、203、204、205、206、207、208和209的输出以在与用户的身体的目标部位对应的目标位置处生成触觉刺激。控制单元22可以是微控制器，并且可以使用脉宽调制(PWM)信号、正弦波信号等来控制多个致动器201、202、203、204、205、206、207、208和209的输出。
在示例性实施例中，当要生成触觉刺激的目标位置是具有分别作为第一顶点P1、第二顶点P2和第三顶点P3的第一致动器201、第二致动器202和第三致动器203的第一三角形T1中的第一位置l1时，控制单元22可以根据第一顶点P1与第一位置l1之间的第一距离d1确定第一致动器201的第一输出，根据第二顶点P2与第一位置l1之间的第二距离d2确定第二致动器202的第二输出，并根据第三顶点P3与第一位置l1之间的第二距离d3确定第三致动器203的第三输出。当第一至第三致动器201、202和203是振动电机时，第一至第三输出可以是第一至第三振动量值。
在示例性实施例中，控制单元22可以确定与第一距离d1线性地对应的第一致动器201的第一输出，确定与第二距离d2线性地对应的第二致动器202的第二输出，并且确定与第三距离d3线性地对应的第三致动器203的第三输出。
例如，当控制单元22是生成PWM信号的微控制器时，控制单元22可以利用具有与第一输出对应的第一占空比的第一PWM信号来控制第一致动器201，利用具有与第二输出对应的第二占空比的第二PWM信号来控制第二致动器202，并且利用具有与第三输出对应的第三占空比的第三PWM信号来控制第三致动器203。
第一至第三占空比可以为0％以上且100％以下。在该示例性实施例中，将与用户可能感觉到触觉刺激的最小振动量值对应的占空比设置为第一基准占空比，并且将与用户可能不再感觉到大的触觉刺激的最大振动量值对应的占空比设置为第二基准占空比。第一基准占空比可以具有0％或更多的值，并且第二基准占空比可以具有100％或更少的值。可以根据制造商和产品将第一基准占空比和第二基准占空比选择为适当的值。因此，第一至第三占空比可以是在第一基准占空比以上且在第二基准占空比以下。
在示例性实施例中，当第一基准占空比是DRmin，第二基准占空比是DRmax，并且基准距离是dref时，可以根据下面的等式1来确定第一占空比DR1。类似地，可以根据下面的等式2确定第二占空比DR2，并且可以根据下面的等式3确定第三占空比DR3。
[等式1]
DR1＝(dref-d1)*(DRmax-DRmin)+DRmin
[等式2]
DR2＝(dref-d2)*(DRmax-DRmin)+DRmin
[等式3]
DR3＝(dref-d3)*(DRmax-DRmin)+DRmin
基准距离dref可以是第一三角形T1中的预定的第一位置11与第一顶点P1之间的最大距离、第一位置11与第二顶点P2之间的最大距离以及第一位置11和第三顶点P3之间的最大距离。也就是说，基准距离dref可以是第一三角形T1的一边的长度。
确定的占空比越大，对应的致动器的振动量值越大。根据占空比的致动器的振动量值可以根据制造商、产品和致动器的设置而变化。参考图2的示例性实施例，相对最接近第一位置l1的第三致动器203的第三振动量值可以大于第一致动器201和第二致动器202的第一振动量值和第二振动量值。
根据上述等式，第一至第三致动器201、202和203在各自的位置P1、P2和P3中振动，而用户在与第一位置l1直接或间接接触的身体部位处感觉到虚拟触觉刺激。因此，根据示例性实施例，可以使用三个致动器来提供二维平面上的虚拟触觉刺激。在该示例性实施例中，通过使用三个致动器来描述本发明，这三个致动器是可以构成二维平面的最小数量。然而，本领域技术人员将能够通过使用四个或更多个致动器来应用本发明。
当目标位置存在于第一三角形T1的任一边时，控制单元22可以通过驱动多个致动器201、202、203、204、205、206、207、208和209中的包括在该一边中的两个致动器来在目标位置处生成触觉刺激。例如，当目标位置在连接第二顶点P2和第三顶点P3的线上时，驱动第二致动器202和第三致动器203以实现虚拟触觉刺激。在这种情况下，第一致动器201可以处于第一致动器201未被驱动的停止状态。
当目标位置是第一三角形T1中的第一位置l1时，控制单元22可以同时驱动第一至第三致动器201、202和203，以在第一位置l1中产生触觉刺激。在示例性实施例中，通过驱动致动器使得致动器的振动量值在相同的时间段内不同来产生虚拟触觉刺激。在另一示例性实施例中，致动器可以通过分时到不同时间段被驱动，或者多个致动器可以通过重叠一些时间段被驱动。
图3是示出归一化占空比相对于致动器的归一化距离的图。
参考图3，从致动器到第一位置l1的距离被归一化以表示在横轴上，并且与归一化距离对应的归一化占空比被表示在纵轴上。由于归一化距离较短，第一位置l1更靠近致动器，因此归一化占空比增加以增加振动量值。
图形(graph)301表示归一化距离和归一化占空比彼此线性对应的情况，并且图形301对应于上述图2的示例性实施例。
图形302、303和304示出归一化距离和归一化占空比彼此以对数对应的情况，并且在这种情况下，与图形301相比，当虚拟触觉刺激从一个位置移动到另一位置时，人感觉的触觉刺激的大小可以是恒定的。
在下文中，为了便于描述，除参考图2描述的部分之外，将描述确定分别对数地对应于第一距离d1、第二距离d2和第三距离d3的第一输出至第三输出的过程。
图形302、303和304的斜率可以由第一对数比例因子和第二对数比例因子确定。例如，图形302的第一对数比例因子可以是1并且第二对数比例因子可以是3，图形303的第一对数比例因子是1并且第二对数比例因子可以是10，并且图形304的第一对数比例因子可以是1并且第二对数比例因子可以是30。可以根据制造商和产品不同地确定第一和第二对数比例因子。
当第一基准占空比是DRmin，第二基准占空比是DRmax，第一距离是d1，第二距离是d2，第三距离是d3，基准距离是dref，第一对数比例因子是s1，并且第二对数比例因子是s2时，可以根据下面的等式4确定dl1，可以根据下面的等式5确定dl2，并且可以根据下面的等式6确定dl3。在这种情况下，s2可以是大于s1的值。
[等式4]
dl1＝(dref-d1)*(s2-s1)+s1
[等式5]
dl2＝(dref-d2)*(s2-s1)+s1
[等式6]
dl3＝(dref-d3)*(s2-s1)+s1
第一占空比DR1可以根据下面的等式7来确定，第二占空比DR2可以根据下面的等式8来确定，并且第三占空比DR3可以根据下面的等式9来确定。
[等式7]
Figure BDA0001677258040000121
[等式8]
Figure BDA0001677258040000122
[等式9]
Figure BDA0001677258040000123
根据上述等式，第一至第三致动器201、202和203在各自的位置P1、P2和P3中振动，而用户在与第一位置l1直接或间接接触的身体部位感觉到虚拟触觉刺激。因此，根据示例性实施例，可以使用三个致动器来提供二维平面上的虚拟触觉刺激。此外，当与分别对应于第一距离d1、第二距离d2和第三距离d3线性地确定第一输出至第三输出的情况相比时，当虚拟触觉刺激从一个位置移动到另一位置时用户感觉的触觉刺激的大小可以是恒定的。在该示例性实施例中，通过使用构成二维平面的最小数量的三个致动器来描述本发明。然而，本领域技术人员将能够将本发明应用于四个或更多个致动器。
图4是用于描述根据本发明示例性实施例的触觉刺激装置的驱动方法的图。
在图4的示例性实施例中，将通过使用图2的触觉刺激装置20来描述触觉刺激装置的驱动方法。在图4中，放大并示出了在触觉刺激装置20的组件中描述所需的第一致动器201、第二致动器202和第三致动器203。
返回参考图2的示例性实施例，用于与图4的示例性实施例进行比较，第一三角形T1具有直角三角形形状。因此，如上所述，当基准距离dref是第一三角形T1的边中的一个时，需要由控制单元22进行的异常处理。
例如，当基准距离dref被选择为第一顶点P1与第三顶点P3之间的距离时，在等式1和等式2中，基准距离dref可以小于第一距离d1或第二距离d2。在这种情况下，由于第一占空比DR1或第二占空比DR2可以是负的，所以需要执行异常处理以便不是负的。需要根据异常处理的附加操作来表示与超过基准距离dref的第一距离d1或第二距离d2对应的振动量值。
在另一示例中，当基准距离dref被选择为第一顶点P1与第二顶点P2之间的距离时，基准距离dref总是大于等式3中的第三距离d3。即，第三占空比DR3可能不会降低到第一基准占空比DRmin，因此，可以表示的振动量值是有限的。为了表达这一点，需要根据异常处理的附加操作。
因此，下面将描述在图4的示例性实施例中用于最小化附加操作的算法。
在图4的示例性实施例中，当目标位置是具有分别作为第一顶点P1、第二顶点P2和第三顶点P3的第一致动器201、第二致动器202和第三致动器203的第一三角形T1中的第一位置l1时，控制单元22坐标计算分别与第一三角形T1和第一位置l1对应的第二三角形T2和第二三角形T2中的第二位置12，并且控制第一致动器201、第二致动器202和第三致动器203以在第二位置l2处产生触觉刺激。在这种情况下，第二三角形T2包括对应于第一顶点P1的第四顶点P4、对应于第二顶点P2的第五顶点P5和对应于第三顶点P3的第六顶点P6。
根据该示例性实施例，由于控制单元22在将不是正三角形的第一三角形T1坐标转换为是正三角形的第二三角形T2之后计算第一致动器201、第二致动器202和第三致动器203的第一输出至第三输出，所以其优点在于：即使基准距离dref基于第二三角形T2的任意一边，该示例性实施例也与图2的示例性实施例相同，并因此不同于图2的示例性实施例，不需要根据异常处理的附加操作。
在该示例性实施例中，第一三角形T1是直角三角形，并且第一顶点P1和第二顶点P2分别位于第一三角形T1的倾斜的两端的坐标(x11，y11)和(x12，y12)处。第三顶点P3位于第一三角形T1的直角部分顶点坐标(x13，y13)处。第二三角形T2是正三角形，第四顶点P4位于坐标(x24，y24)处，第五顶点P5位于坐标(x25，y25)处，并且第六顶点P6位于坐标(x26，y26)处。
如图4所示，在该示例性实施例中，第四顶点P4位于与第一顶点P1相同的位置处，第五顶点P5位于与第二顶点P2相同的位置处，并且第六顶点P6在第三顶点P3附近。也就是说，为正三角形的第二三角形T2基于连接第一顶点P1和第二顶点P2的一边进行坐标转换。这种坐标转换是一个示例性实施例，并且作为另一示例性实施例，第一三角形T1可基于连接第一顶点P1和第三顶点P3的一边被坐标转换为第二三角形T2。在这种情况下，第五顶点P5将位于与第二顶点P2不同的位置处。作为又一示例性实施例，第二三角形T2可以在不参考第一三角形T1的任一边的情况下以独立边的长度进行坐标转换。因此，从第一三角形T1到第二三角形T2的坐标转换的方法可以是非常多样化的，并且本发明的范围可以不受特定坐标转换方法的限制。
作为示例性实施例，从第一三角形T1到第二三角形T2的坐标转换的等式如下。参照下面的等式10和11，可以看出，第一三角形T1的三个顶点P1、P2和P3的坐标以及第二三角形T2的三个顶点P4、P5和P6的坐标可以任意确定并且三角形的形状不受限制。
在下面的等式10和11中，由于第一顶点P1的坐标(x11，y11)、第二顶点P2的坐标(x12，y12)、第三顶点P3的坐标(x13，y13)、第四顶点P4的坐标(x24，y24)、第五顶点P5的坐标(x25，y25)、第六顶点P6的坐标(x26，y26)以及第一位置l1的坐标(x1，y1)是预先确定的，所以可以导出变量a、变量b以及第二位置l2的坐标(x2，y2)。
[等式10]
Figure BDA0001677258040000141
[等式11]
Figure BDA0001677258040000142
控制单元22根据计算出的第二位置l2与第四顶点P4之间的第四距离d4确定第一致动器201的第一输出，根据第五顶点P5与第二位置l2之间的第五距离d5确定第二致动器202的第二输出，并且根据第六顶点P6与第二位置l2之间的第六距离d6确定第三致动器203的第三输出。当第一至第三致动器201、202和203是振动电机时，第一输出至第三输出是第一至第三振动量值。
在示例性实施例中，可以分别线性地对应于第四至第六距离d4、d5和d6确定第一输出至第三输出。
当第一基准占空比是DRmin，第二基准占空比是DRmax，第四距离是d4，第五距离是d5，第六距离是d6，并且基准距离是dref时，可以根据下面的等式12来确定输入到第一致动器201中的第一占空比DR1。类似地，输入到第二致动器202中的第二占空比DR2可以根据下面的等式13来确定，并且输入到第三致动器203中的第三占空比DR3可以根据下面的等式14来确定。
[等式12]
DR1＝(dref-d4)*(DRmax-DRmin)+DRmin
[等式13]
DR2＝(dref-d5)*(DRmax-DRmin)+DRmin
[等式14]
DE3＝(dref-d6)*(DRmax-DRmin)+DRmin
在另一示例性实施例中，可以分别对应于第四至第六距离d4、d5和d6对数地确定第一输出至第三输出。
当第一基准占空比是DRmin，第二基准占空比是DRmax，第四距离是d4，第五距离是d5，第六距离是d6，基准距离是dref，第一对数比例因子是s1，并且第二对数比例因子是s2时，dl1、dl2和dl3可以根据下面的等式15、16和17来确定。在这种情况下，s2可以是大于s1的值。
[等式15]
dl1＝(dref-d4)*(s2-s1)+s1
[等式16]
dl2＝(dref-d5)*(s2-s1)+s1
[等式17]
dl3＝(dref-d6)*(s2-s1)+s1
在这种情况下，输入到第一致动器201中的第一占空比DR1可以根据下面的等式18来确定。类似地，输入到第二致动器202中的第二占空比DR2可以根据下面的等式19来确定，并且输入到第三致动器203中的第三占空比DR3可以根据下面的等式20来确定。
[等式18]
Figure BDA0001677258040000161
[等式19]
Figure BDA0001677258040000162
[等式20]
Figure BDA0001677258040000163
尽管到目前为止本发明已经描述了在诸如第一位置l1或第二位置l2的特定位置处生成虚拟触觉刺激的方法，但第一位置l1或第二位置l2随时间逐渐变化，因此，用户可能体验虚拟触觉刺激的移动而不是特定位置。或者，可以通过在多个位置而不是在单个位置同时创建或移动虚拟触觉刺激来向用户提供新的触觉体验。因此，本发明可以应用于各种虚拟触觉刺激产生算法，并且本发明的范围可以不受上述示例性实施例的限制。

Claims (20)

1.一种触觉刺激装置，包括：
多个致动器；以及
控制单元，控制所述多个致动器的输出中的每一个，以便在与用户的身体的目标部位对应的目标位置处创建触觉刺激，
其中，所述控制单元通过利用所述多个致动器中的第一致动器、第二致动器、第三致动器来创建所述触觉刺激，所述第一致动器、所述第二致动器、所述第三致动器与包括所述目标位置的三角形的第一顶点、第二顶点、第三顶点对应，
并且其中，所述控制单元将所述目标位置设置为第一位置，将具有所述第一顶点、所述第二顶点、所述第三顶点的第一三角形中的所述第一位置计算为具有与所述第一顶点、所述第二顶点、第三顶点对应的第四顶点、第五顶点、第六顶点的第二三角形中的第二位置，并控制所述第一致动器、所述第二致动器、所述第三致动器以在所述第二位置处创建所述触觉刺激。
2.根据权利要求1所述的触觉刺激装置，其中：
所述控制单元根据所述第四顶点与所述第二位置之间的第四距离确定所述第一致动器的第一输出，根据所述第五顶点与所述第二位置之间的第五距离确定所述第二致动器的第二输出，根据所述第六顶点与所述第二位置之间的第六距离确定所述第三致动器的第三输出。
3.根据权利要求1所述的触觉刺激装置，其中：
所述第一致动器存在于最接近所述第二三角形的顶点中的所述第四顶点处，或者所述第一致动器存在于所述第四顶点中，
所述第二致动器存在于最接近所述第二三角形的顶点中的所述第五顶点处，或者所述第二致动器存在于所述第五顶点中，
所述第三致动器存在于最接近所述第二三角形的顶点中的所述第六顶点处，或者所述第三致动器存在于所述第六顶点中。
4.根据权利要求3所述的触觉刺激装置，其中：
所述第二三角形是正三角形。
5.根据权利要求3所述的触觉刺激装置，其中：
所述第一三角形是直角三角形，
所述第一顶点和所述第二顶点分别是所述第一三角形的斜边的两端的顶点，并且
所述第三顶点是所述第一三角形的直角部分处的顶点。
6.根据权利要求5所述的触觉刺激装置，其中：
所述第四顶点与所述第一顶点重合，
所述第五顶点与所述第二顶点重合，并且
所述第六顶点存在于所述第三顶点附近。
7.根据权利要求1所述的触觉刺激装置，其中：
同时驱动所述第一致动器、所述第二致动器、所述第三致动器以在所述第二位置处创建所述触觉刺激。
8.根据权利要求1所述的触觉刺激装置，其中：
当所述第一顶点的坐标为(x11，y11)，所述第二顶点的坐标为(x12，y12)，并且所述第三顶点的坐标为(x13，y13)，
所述第四顶点的坐标为(x24，y24)，所述第五顶点的坐标为(x25，y25)，所述第六顶点的坐标为(x26，y26)，并且
所述第一位置的坐标为(x1，y1)时，
所述第二位置的坐标(x2，y2)根据以下等式确定
Figure FDA0002801426320000021
Figure FDA0002801426320000022
9.根据权利要求2所述的触觉刺激装置，其中：
所述第一输出至所述第三输出被确定为分别线性地对应于所述第四距离至所述第六距离。
10.根据权利要求9所述的触觉刺激装置，其中：
所述控制单元利用具有与所述第一输出对应的第一占空比的第一脉宽调制信号即第一PWM信号来控制所述第一致动器，利用具有与所述第二输出对应的第二占空比的第二PWM信号来控制所述第二致动器，并且利用具有与所述第三输出对应的第三占空比的第三PWM信号来控制所述第三致动器，并且
当所述第一占空比至所述第三占空比在第一基准占空比以上且在第二基准占空比以下，并且
所述第一基准占空比为DRmin，所述第二基准占空比为DRmax，所述第四距离为d4，所述第五距离为d5，所述第六距离为d6，并且基准距离为dref时，
所述第一占空比DR1根据以下等式确定
DR1＝(dref-d4)*(DRmax-DRmin)+DRmin，
所述第二占空比DR2根据以下等式确定
DR2＝(dref-d5)*(DRmax-DRmin)+DRmin，
并且所述第三占空比DR3根据以下等式确定
DR3＝(dref-d6)*(DRmax-DRmin)+DRmin。
11.根据权利要求2所述的触觉刺激装置，其中：
所述第一输出至所述第三输出被确定为分别对数地对应于第一距离至第三距离。
12.根据权利要求11所述的触觉刺激装置，其中：
所述控制单元利用具有与所述第一输出对应的第一占空比的第一脉宽调制信号即第一PWM信号来控制所述第一致动器，利用具有与所述第二输出对应的第二占空比的第二PWM信号来控制所述第二致动器，并且利用具有与所述第三输出对应的第三占空比的第三PWM信号来控制所述第三致动器，并且
当所述第一占空比至所述第三占空比在第一基准占空比以上且在第二基准占空比以下，并且
所述第一基准占空比为DRmin，所述第二基准占空比为DRmax，所述第四距离为d4，所述第五距离为d5，所述第六距离为d6，基准距离为dref，第一对数比例因子是s1，并且第二对数比例因子是s2时，
dl1、dl2和dl3根据以下等式来确定，
dl1＝(dref-d4)*(s2-s1)+s1，
dl2＝(dref-d5)*(s2-s1)+s1，
dl3＝(dref-d6)*(s2-s1)+s1，
所述第一占空比DR1根据以下等式确定，
Figure FDA0002801426320000041
所述第二占空比DR2根据以下等式确定，
Figure FDA0002801426320000042
所述第三占空比DR3根据以下等式确定，
Figure FDA0002801426320000043
13.根据权利要求1所述的触觉刺激装置，其中：
所述控制单元根据所述目标位置与所述第一顶点之间的第一距离确定所述第一致动器的第一输出，根据所述目标位置与所述第二顶点之间的第二距离确定所述第二致动器的第二输出，根据所述目标位置与所述第三顶点之间的第三距离确定所述第三致动器的第三输出。
14.根据权利要求13所述的触觉刺激装置，其中：
所述第一输出至所述第三输出被确定为分别线性地对应于所述第一距离至所述第三距离。
15.根据权利要求14所述的触觉刺激装置，其中：
所述控制单元利用具有与所述第一输出对应的第一占空比的第一脉宽调制信号即第一PWM信号来控制所述第一致动器，利用具有与所述第二输出对应的第二占空比的第二PWM信号来控制所述第二致动器，并且利用具有与所述第三输出对应的第三占空比的第三PWM信号来控制所述第三致动器，并且
当所述第一占空比至所述第三占空比在第一基准占空比以上且在第二基准占空比以下，并且
所述第一基准占空比为DRmin，所述第二基准占空比为DRmax，所述第一距离为d1，所述第二距离为d2，所述第三距离为d3，并且基准距离为dref时，
所述第一占空比DR1根据以下等式确定
DR1＝(dref-d1)*(DRmax-DRmin)+DRmin，
所述第二占空比DR2根据以下等式确定
DR2＝(dref-d2)*(DRmax-DRmin)+DRmin，
并且所述第三占空比DR3根据以下等式确定
DR3＝(dref-d3)*(DRmax-DRmin)+DRmin。
16.根据权利要求13所述的触觉刺激装置，其中：
所述第一输出至所述第三输出被确定为分别对数地对应于所述第一距离至所述第三距离。
17.根据权利要求16所述的触觉刺激装置，其中：
所述控制单元利用具有与所述第一输出对应的第一占空比的第一脉宽调制信号即第一PWM信号来控制所述第一致动器，利用具有与所述第二输出对应的第二占空比的第二PWM信号来控制所述第二致动器，并且利用具有与所述第三输出对应的第三占空比的第三PWM信号来控制所述第三致动器，并且
当所述第一占空比至所述第三占空比在第一基准占空比以上且在第二基准占空比以下，并且
所述第一基准占空比为DRmin，所述第二基准占空比为DRmax，所述第一距离为d1，所述第二距离为d2，所述第三距离为d3，基准距离为dref，第一对数比例因子是s1，并且第二对数比例因子是s2时，
dl1、dl2和dl3根据以下等式来确定
dl1＝(dref-d1)*(s2-s1)+s1
dl2＝(dref-d2)*(s2-s1)+s1
dl3＝(dref-d3)*(s2-s1)+s1，
所述第一占空比DR1根据以下等式确定
Figure FDA0002801426320000061
所述第二占空比DR2根据以下等式确定
Figure FDA0002801426320000062
所述第三占空比DR3根据以下等式确定
Figure FDA0002801426320000063
18.根据权利要求13所述的触觉刺激装置，其中：
当所述目标位置存在于所述三角形的任一边上时，所述控制单元通过驱动所述第一致动器至第三致动器中的所述一边中所包括的两个致动器来在所述目标位置处创建所述触觉刺激。
19.根据权利要求13所述的触觉刺激装置，其中：
同时驱动所述第一致动器至第三致动器以在所述目标位置处创建所述触觉刺激。
20.根据权利要求13所述的触觉刺激装置，还包括：
设置有所述第一致动器至所述第三致动器的基板，
其中，所述第一致动器至所述第三致动器是振动电机，并且所述第一输出至所述第三输出是第一振动量值至第三振动量值。
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