CN111002999A - 用于利用触觉反馈在车辆中增强的连续意识的系统和方法 - Google Patents

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CN111002999A CN201911352157.XA CN201911352157A CN111002999A CN 111002999 A CN111002999 A CN 111002999A CN 201911352157 A CN201911352157 A CN 201911352157A CN 111002999 A CN111002999 A CN 111002999A
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A·莫达里斯
J·M·克鲁兹-埃尔南德斯
D·A·格兰特
N·奥利恩
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Abstract

本申请涉及用于利用触觉反馈在车辆中增强的连续意识的系统和方法。更具体而言，涉及一种用于车辆的系统，包括配置为感测与车辆的周围、环境和/或状况相关联的信息并且基于感测到的信息输出传感器信号的传感器；配置为接收传感器信号、基于传感器信号确定要由系统呈现的触觉反馈并且输出触觉控制信号的处理器；及配置为从处理器接收触觉控制信号并且基于触觉控制信号向车辆的驾驶员产生触觉反馈的触觉输出设备。

Description

用于利用触觉反馈在车辆中增强的连续意识的系统和方法
本分案申请是2015年10月19日递交的题为“用于利用触觉反馈在车辆中增强的连续意识的系统和方法”的中国专利申请NO.201510675497.1的分案申请。
技术领域
本发明针对用于利用触觉反馈在车辆中增强的连续意识的系统和方法。
背景技术
装备有复杂感官系统的智能车辆提供了对超出驾驶员可用的关于驾驶状况和周围的信息的访问。对这种数据的连续意识和访问可以显著提高驾驶员和乘客的安全。但是，利用视觉的、音频的或基本的振动触觉反馈呈现这种数据可能是无效的并且难以准确地传达信息、会在认知上使驾驶员负担过重和/或在一段时间之后变得令人烦恼、并且车辆中先进的技术和自动化在很多情况下消除了驾驶员密切注意车辆的周围的需要。从道路状况、车辆的动力和周围汽车中分离的驾驶员不会在需要驾驶员干预的紧急情形发生的情况下足够迅速地反应以保持控制。
从周围分心是车祸背后的重要原因之一。在其中当需要驾驶员的全部意识时的情况下，即使注意力的暂时中断也会显著地增加事故的机会。
发明内容
期望以连续且直观的方式增加驾驶员对驾驶状况和周围的意识，从而提高驾驶员更有效地对紧急情况做出反应的能力。
根据本发明的一方面，提供了用于车辆的系统。该系统包括配置为感测与车辆周围、环境和/或状况相关联的信息并且基于感测到的信息输出传感器信号的传感器；配置为接收传感器信号、基于传感器信号确定要由系统呈现的触觉反馈并且输出触觉控制信号的处理器；及配置为从处理器接收触觉控制信号并且基于触觉控制信号向车辆的驾驶员产生触觉反馈的触觉输出设备。
在实施例中，触觉输出设备位于车辆的驾驶员的座椅中。
在实施例中，由传感器感测到的信息包括第二车辆相对于该车辆的位置。在实施例中，触觉反馈包括在座椅内移动以指示第二车辆相对于该车辆的位置的动觉反馈。
在实施例中，由传感器感测到的信息包括车辆正在行驶的道路上的标记相对于该车辆的位置。在实施例中，触觉反馈包括在座椅内移动以指示道路上的标记相对于该车辆的位置的动觉反馈。
在实施例中，触觉输出设备位于车辆的方向盘处。在实施例中，触觉输出设备被配置为为触觉反馈引起方向盘的硬度的变形或变化。
在实施例中，触觉输出设备位于驾驶员的安全带处。在实施例中，触觉反馈包括动觉反馈和/或振动触觉反馈。
根据本发明的一方面，提供了一种方法，该方法包括利用至少一个传感器从车辆的周围、环境和/或状况中感测信息、基于由传感器感测到的信息确定向车辆的驾驶员产生的触觉反馈并且利用处理器产生触觉控制信号、及基于从处理器接收到的触觉控制信号利用触觉输出设备向驾驶员产生触觉反馈。
在实施例中，触觉反馈包括动觉反馈。
在实施例中，触觉反馈包括振动触觉反馈。
根据本发明的一方面，提供了一种车辆，其包括驾驶员的座椅、安全带、方向盘、以及用于向该车辆的驾驶员提供触觉反馈的系统。该系统包括配置为感测与车辆的周围、环境和/或状况相关联的信息并且基于感测到的信息输出传感器信号的传感器；配置为接收传感器信号、基于传感器信号确定要由系统呈现的触觉反馈并且输出触觉控制信号的处理器；及配置为从处理器接收触觉控制信号并且基于触觉控制信号向车辆的驾驶员产生触觉反馈的触觉输出设备。
在实施例中，触觉输出设备被配置为产生动觉反馈。
在实施例中，该系统还包括配置为产生振动触觉反馈的第二触觉输出设备。
在实施例中，触觉输出设备位于驾驶员的座椅中。
在实施例中，触觉输出设备位于方向盘中。
在实施例中，触觉输出设备被在操作上连接到安全带。在实施例中，触觉输出设备是用于安全带的拉紧机制的一部分并且被配置为产生动觉反馈。在实施例中，触觉输出设备被嵌入在安全带内并且被配置为产生振动触觉反馈。
当参考附图考虑以下描述和所附权利要求时，本发明的这些与其它方面、特征和特性，以及相关结构元件的操作方法和功能以及部件的组合和制造的经济性，都将变得更加显然，其中附图、以下描述和权利要求都构成本说明书的一部分。但是，应当明确地理解，附图仅仅是为了说明和描述的目的而不是要作为本发明限制的定义。如在说明书和权利要求中所使用的，除非上下文清楚地另外指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也包括多个所指物体。
附图说明
示出以下附图的组成部分是为了强调本公开内容的一般原理而且不一定是按比例绘制的。为了一致性和清晰，指定对应组成部分的标号在必要时贯穿所有附图重复。
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的用于车辆的系统；
图2示意性地示出了图1的系统的处理器；
图3A和3B示意性地示出了图1的系统的实现；
图4A和4B示意性地示出了图1的系统的实现；
图5A-5C示意性地示出了图1的系统的实现；
图6A和6B示意性地示出了图1的系统的实现；
图7A-9B示意性地示出了图1的系统的实现；
图10示意性地示出了图1的系统的实现；
图11示意性地示出了图1的系统的实现；
图12示意性地示出了根据本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1是根据本发明的实施例的系统100的示意图。例如，系统100可以是电子设备的一部分，诸如台式计算机、膝上型计算机、电子工作簿、电子手持式设备(诸如移动电话、智能电话、游戏设备、个人数字助理(“PDA”)、便携式电子邮件设备、便携式互联网接入设备、计算器，等等)、游戏控制器或可穿戴设备，或者系统100可以被集成到较大的机械装置中，诸如车辆，如下面进一步详细描述的。如所示出的，系统100包括处理器110、存储器设备120和输入/输出设备130，其经由总线140互连。在实施例中，输入/输出设备130可以包括至少一个传感器150，至少一个触觉输出设备160、至少一个无线接收器170和/或其它输入/输出设备。
处理器110可以是用于管理或控制系统100的操作和功能的通用或专用处理器或微控制器。例如，处理器110可以被专门设计为专用集成电路(“ASIC”)来控制给输入/输出设备130的用户(诸如车辆的驾驶员)的输出信号以提供触觉反馈或效果。处理器110可以被配置为基于预定义的因素来基于由处理器110接收到或确定的触觉信号决定要产生什么触觉反馈或效果、其中产生触觉效果的顺序、以及触觉效果的幅度、频率、持续时间和/或其它参数。处理器110也可以被配置为提供可用于驱动触觉输出设备160用于提供特定触觉效果的流命令。在一些实施例中，处理设备110可以实际上包括多个处理器，每个处理器都配置为在系统100内执行某些功能。处理器110在下面进一步详细描述。
存储器设备120可以包括一个或多个内部固定的存储单元、可拆卸存储单元和/或可远程访问的存储单元。各种存储单元可以包括易失性存储器和非易失性存储器的任意组合。存储单元可以被配置为存储信息、数据、指令、软件代码等的任意组合。更具体地，存储单元可以包括触觉效果简档、用于输入/输出设备130的触觉输出设备160要如何被驱动的指示、或用于产生触觉反馈或效果的其它信息。
总线140可以被配置为允许系统100的各种组件之间的信号通信并且还配置为通过例如网络从远程计算机或服务器访问信息。网络可以包括以下网络中的任何一个或多个，例如，互联网、内联网、PAN(个人区域网)、LAN(局域网)、WAN(广域网)、SAN(存储区域网)、MAN(城域网)、无线网络、蜂窝通信网络、公共交换电话网和/或其它网络。
传感器150可以包括一个或多个下列类型的传感器。在实施例中，传感器150可以包括配置为测量用户的身体和车辆的各个部件之间的触摸压力的强度的一个或多个应变仪传感器，其中车辆的各个部件诸如用户坐在其中的座椅、用户正在操纵的方向盘，等等。在实施例中，传感器150可以包括配置为测量施加到车辆内每个触摸位置的压力的多触摸压力传感器。在实施例中，传感器150可以包括配置为测量施加到车辆的控制接口的力/应力的力敏感电阻(“FSR”)传感器。在实施例中，传感器150可以包括配置为测量车辆的内部和外部两者的环境状况以及道路状况的温度、湿度和/或大气压力传感器。在实施例中，传感器150可以包括配置为捕获诸如心率等的用户的生物特征测量值的生物特征传感器。在实施例中，传感器150可以包括图像传感器和/或配置为捕获用户的面部表情及相关联的生物特征信息的相机。
在实施例中，传感器150可以包括配置为检测在包含传感器150的车辆附近的其它车辆的存在的接近传感器。例如，传感器150可以是配置为感测从后面接近包含传感器150的车辆的其它车辆和/或感测在驾驶员的盲点中的其它车辆的超声波传感器。这些传感器在本领域中是已知的，并且是当前在智能车辆中实现的。在实施例中，传感器150可以包括相机和图像处理器并且被配置为感测车辆相对于车辆正在行驶的道路上诸如车道线的标记的位置，如下面进一步详细描述的。在实施例中，传感器150可以被配置为感测由提供关于与其它车辆或基础设施等有关的状况的信息的其它车辆或基础设施发射的信号。可以使用在车辆中使用以感测车辆的状况、周围或环境的其它传感器。例如，传感器150可以是感测车辆的速度、车辆相对于在其附近的其它车辆的速度、轮胎压力、引擎状况、刹车故障等的传感器的形式。上述实施例不应当以任何方式被视为是限制性的。
触觉输出设备160被配置为向系统100的用户提供触觉反馈，诸如包含系统100的车辆的驾驶员。触觉反馈可以利用创建触觉效果的任何方法来创建，诸如变形、动觉反馈或感觉、振动、振动触觉反馈、静电或超声摩擦，等等。在实施例中，触觉输出设备160可以包括致动器，例如，诸如其中偏心质块被电动机移动的偏心旋转质块(“ERM”)的电磁致动器、其中附连到弹簧的质块被来回驱动的线性共振致动器(“LRA”)、或者诸如压电材料、电活性聚合物或形状记忆合金的“智能材料”、宏观复合纤维致动器、静电致动器、电触感致动器和/或提供诸如触觉(例如，振动触觉)反馈或动觉反馈的物理反馈的其它类型的致动器。在实施例中，触觉输出设备160可以包括非机械或非振动设备，诸如使用静电摩擦(“ESF”)、超声表面摩擦(“USF”)的设备，或者利用超声触觉换能器感应出声辐射压力的设备，或者使用触觉基板和弹性或可变形表面的设备，或者提供突出的触觉输出的设备，诸如利用空气喷嘴的一股空气，等等。可以使用多个触觉输出设备160来产生不同的触觉效果，这些触觉效果可以用来创建广泛的效果，诸如变形、振动，等等。
如下面进一步详细描述的，(一个或多个)触觉输出设备160可以位于车辆中，使得与用户经常接触或被用户触摸的表面可以被移动或振动，以向用户提供触觉反馈。例如，触觉输出设备160可以位于车辆的驾驶员座椅中并且被放置以提供提醒、方向效果等，如下面进一步详细描述的。在本发明的实施例中，(一个或多个)触觉输出设备160可以被放置在方向盘、驾驶员的安全带或当驾驶员操作车辆时通常与其接触的任何其它表面处，即，在其中或在其上，如下面进一步详细描述的。
无线接收器170可以被配置为接收从道路上的智能基础设施、或者从交通控制站、警车、紧急救护车辆等广播的、警告驾驶员关于危险状况、交通状况中的变化、恶劣天气等的信息。当接收到信息时，无线接收器170可以向处理器110发送输入信号用于进一步处理，如以下所述。在实施例中，无线接收器170可以是传感器150的一部分。示出的实施例不是要以任何方式进行限制。
图2更详细地示出了处理器110的实施例。处理器110可以被配置为执行一个或多个计算机程序模块。一个或多个计算机程序模块可以包括传感器模块112、接收器模块114、确定模块116、触觉输出设备控制模块118和/或其它模块中的一个或多个。处理器110还可以包括电子存储设备119，其可以是与存储器设备120相同的或者作为存储器设备120的附加。处理器110可以被配置为通过软件、硬件、固件、软件，硬件和/或固件的某种组合、和/或用于在处理器110上配置处理能力的其它机制执行模块112、114、116和/或118。
应当理解，尽管模块112、114、116和118在图2中被示为共同位于单个处理单元中，但是在其中处理器110包括多个处理单元的实施例中，模块112、114、116和/或118中的一个或多个可以位于远离其它模块。描述由下述不同模块112、114、116和/或118提供的功能是为了说明的目的，并不是要进行限制，因为模块112、114、116和/或118中的任何一个都可以提供比所描述的更多或更少的功能。例如，模块112、114、116和/或118中的一个或多个可以被除去，并且它的一些或全部功能可以由模块112、114、116和/或118中的其它模块来提供。作为另一个例子，处理器110可以被配置为执行一个或多个附加模块，这一个或多个附加模块可以执行属于以下模块112、114、116和/或118中的其中一个的一些或全部功能。
传感器模块112被配置为或被编程为从传感器150接收当传感器150检测到用户应该注意的状况时产生的输入信号。状况可能涉及用户的状况，诸如用户的睡意、车辆的状况，诸如车辆运行过热或燃料耗尽，胎压过低、与车辆的周围有关的状况，诸如接近的车辆，在用户的盲点中的车辆、或者环境状况，诸如车辆正在其上行驶的滑路，等等。传感器模块112还被配置为或被编程为向确定模块114发送信号用于进一步处理。
接收器模块114被配置为或被编程为从无线接收器170接收当无线接收器170从发送器接收到信息时产生的输入信号，如以上所述。接收器模块114还被配置为或被编程为向确定模块发送信号用于进一步处理。
确定模块116被配置为或被编程为根据来自传感器150的输入信号和/或来自无线接收器170的输入信号确定系统100要采取哪种类型的动作，以及触觉输出设备160要产生哪种类型的触觉反馈。确定模块116可以利用对系统100可用的传感器信息库和相应的触觉效果进行编程，使得确定模块116可以确定相应的输出。此外，确定模块116也可以向触觉输出设备控制模块118输出信号，使得可以向用户提供适当的触觉效果。确定模块116还可以确定要被系统采取的另一个动作，例如，诸如如果传感器150感测到车辆前方的交通正在减慢速度或者无线接收器170接收到关于前方交通事故的信息，则应用刹车。
触觉输出设备控制模块118被配置为或被编程为基于由确定模块116产生的信号确定要输出到触觉输出设备160的触觉控制信号。确定触觉控制信号可以包括确定一个或多个参数，该一个或多个参数包括将由触觉输出设备160产生以向用户提供期望效果的触觉反馈的幅度、频率、持续时间等。
本发明的实施例可以通过利用已在许多车辆中存在的传感器来利用已在这些车辆中实现的智能车辆系统。在实施例中，车辆的用户可以具有打开或关闭根据本发明的实施例的系统100的选项。例如，用户可以具有选项来启动本发明的系统100以使用其连续意识功能。一旦系统被打开，系统100就不断地从环境中接收并处理信息，包括关于其它车辆的位置或来自其它车辆的位置、道路状况、车辆的动力特性(例如，速度、加速度、加速度变化率、横摆、侧倾、颠簸等)等的信息。系统还利用嵌入在车辆内部的一个或多个传感器150捕获用户的状态(例如，坐姿、手势等)。特别地，可以利用应变仪或其它力换能器捕获压力信息，如上所述。取决于用户的输入和/或接收到的信息，系统100可以向嵌入在车辆中的(一个或多个)有机/变形触觉输出设备160发送特定的触觉输出命令。(一个或多个)触觉输出设备160从处理器110接收命令并向用户产生动觉触觉反馈。系统100被配置为只要系统100处于打开状态就以连续的方式监视环境信息以及用户的输入、姿势和/或手势交互。
在实施例中，由传感器150感测到的或由无线接收器170接收到的潜在危险水平可以被触觉输出设备160通过在驾驶员D的座椅S上产生的变形/形状改变触觉效果来呈现。在实施例中，(一个或多个)触觉效果可以在座椅S上的任意位置处呈现在座椅S上。在实施例中，系统100可以使用应变计或FSR类型传感器150来定位驾驶员的身体和座椅S之间的一个或多个接触点并且只在该(一个或多个)接触点处的或靠近该(一个或多个)接触点的区域中呈现触觉效果。例如，如在图3A中示出的，第一触觉输出设备310可以位于驾驶员D的上背部和肩膀接触座椅的地方、第二触觉输出设备320可以位于驾驶员D的下背部接触座椅的地方，诸如腰部支撑所位于的地方，并且第三触觉输出设备330可以位于靠近座椅的边缘驾驶员D的大腿在座椅上搁置的地方。触觉输出设备310、320、330由椭圆形示意性地表示，以指示可以由触觉输出设备310、320、330产生的座椅S的变形的范围。由每个触觉输出设备310、320、330产生的变形可以以连续的而没有太多干扰驾驶员的方式和以直观的方式呈现信息。例如，变形的量值可以基于危险的水平和/或迫切性进行调整，其中较大的变形，在图3B中通过箭头A所示，对应于较大或较迫切的危险。在实施例中，动觉触觉效果可以与振动触觉反馈相结合以丰富被传达的信息。通过变形的连续情景意识可以允许驾驶员D及时意识到在每种情况下究竟他或她应该有多警觉和怎样准备好做出反应。代替在汽车中当前实现的警报系统中使用的只有当威胁很迫切时(在这时可能已经太晚)才呈现的一次性警报，危险的程度，以及更重要的，驾驶员应该有多警觉的信息，可以经触觉输出设备310、320、330被连续地传输到用户。
在一些驾驶情况下，可能会在道路的部分中(左、右、后面、前面，等等)存在驾驶员应该注意的不对称性。在实施例中，系统100被配置为以连续的方式通过触觉输出设备160传送空间信息，其中触觉输出设备160产生可以用来使驾驶员保持意识并将他或她的注意力引导到道路的特定部分或特定方向的变形，即动觉，触觉效果。通过使驾驶员的注意力集中，尽管所需要的注意力水平可能相对较低，但是在道路的特定部分上，驾驶员的意识以及他或她对事件反应的能力可以被优化。例如，如在图4A中所示出的，系统100可以包括位于驾驶员的座椅S中靠近驾驶员D的左肩位置的第一触觉输出设备410、位于驾驶员的座椅S中靠近驾驶员D的上背部的中心位置的第二触觉输出设备420以及位于驾驶员的座椅S中靠近驾驶员D的右肩位置的第三触觉输出设备430。虽然驾驶员D可以使用左侧LM、中间CM和右侧RM后视镜来跟踪车辆的周围，诸如从后面接近的车辆或正在被超过的车辆或正在超过该驾驶员的车辆的车辆，但是在驾驶员D变得分心的情况下，可以使用触觉输出设备410、420、430来向驾驶员D提供触觉提示。
例如，图4B示出了在道路的中央车道CL中行驶的包括根据本发明实施例的系统100的车辆V1、在道路的右车道RL中行驶的第二车辆V2和在道路的左车道LL中行驶的第三车辆V3。系统100的至少一个传感器150被配置为感测其它车辆V2，V3是否在具有系统100的车辆V1的预定范围PR内，如由图4B中示出的同心圆所指示的。随着在右车道RL中的第二车辆V2变得更靠近车辆V1，第三触觉输出设备430可以增加提供给座椅S的变形，使得驾驶员D可以“感觉到”车辆V2的存在。类似地，随着在右车道RL中的第二车辆V2变得离车辆V1更远，第三触觉输出设备430可以减少提供给座椅S的变形量，直到第二车辆V2不再在车辆V1的预定范围PR内。当第三车辆V3接近车辆V1并且进入预定范围PR时，第一触觉输出设备410可以被致动。由第一触觉输出设备410提供给座椅S的变形量可以随着第三车辆V3变得更靠近车辆V1而增加，并且随着第三车辆V3变得离车辆V1更远而减少。类似地，可以使用第二触觉输出设备420来警告驾驶员D有车辆(未示出)正在中央车道CL中从正后面接近驾驶员的车辆V1。这种触觉反馈可以为驾驶员D提供驾驶员D不能只通过视觉感知的信息，尤其如果驾驶员D在另一车辆正在接近驾驶员的车辆V1时分心。
在实施例中，系统100被配置为通过用户的身体和车辆的内部之间的不同接触点呈现关于在包含系统100的车辆V1附近的车辆V2，V3的位置的信息。例如，图5A示出了相对于具有系统100的车辆V1的不同区域，包括接近区域AZ，即，诸如车辆3的接近车辆在刚好进入驾驶员的盲点之前进入的区域，以及包含驾驶员的盲点的盲点区域BZ。在这个实施例中，驾驶员可以通过由位于座椅S的背部的第一触觉输出设备510产生的触觉反馈在座椅S的背部感觉到在接近区域AZ中的车辆V3的存在，如在图5B和5C中示出的。第一触觉输出设备510的示意图示出了其中由第一触觉输出设备510或第一触觉输出设备的阵列产生的触觉反馈可以被呈现的范围。座椅S可以包括位于座椅S的左侧或把手中的第二触觉输出设备520，使得可以停止由第一触觉输出设备510产生触觉反馈并且开始由第二触觉输出设备520产生触觉反馈，使得随着车辆V3进入到车辆V1的左侧的盲点区域BZ中，触觉反馈朝座椅S的左侧或把手转移。第二触觉输出设备520的示意图示出了其中由第二触觉输出设备520或第二触觉输出设备的阵列产生的触觉反馈可以被呈现的范围。随着接近车辆V3经过，持续的以身体为媒介的触觉效果可以例如通过安全带被呈现在驾驶员的身体的前方。通过把第三触觉输出设备(未示出)包括在座椅S的右侧或把手中，随着车辆V1超过在右车道RL中的车辆V2，可以产生类似的效果，使得当车辆V2处于在车辆V1的右侧的驾驶员的盲点区域BZ时，触觉反馈可以由第三触觉输出设备产生给驾驶员。当车辆V1和被超的车辆V2之间的距离对于驾驶员以在车辆V2前方的安全距离把车辆V1驾驶到右车道RL中是安全的时，可以通过利用第一触觉输出设备510产生触觉反馈将触觉反馈转移到座椅S的背部。可以使用这种布置来构建用于用户/驾驶员的心理模型，其中车辆V1及其周围被感知为用户身体的触觉延伸。创建在附近的车辆的位置、接近模式和/或相对距离的直观感觉可以提供关于周围的感觉，并且可以显著地提高如果需要时驾驶员的反应能力。
在实施例中，系统100可以被配置为以驾驶员可以接收到与道路及其周围有关的实际和元数据的整体感知的方式向车辆的各个组件提供触觉效果，其中道路的周围包括例如路面、道路标记，诸如间断线与连续线、在附近的车辆、车辆动力(例如，转弯，打滑)、环境状况，等等。触觉效果可以被呈现在驾驶员日常与其接触的车辆的任何部分上，诸如座椅、扶手、脚下垫子、门等。诱发的触觉效果也可以呈现在可能与或者不与车辆的内部直接接触的驾驶员的身体的各个部位上。例如，在实施例中，触觉输出设备160可以是通常不与车辆接触但由驾驶员穿戴的可穿戴设备的一部分，诸如帽子、头带、手镯、手表、项链、衣物，等等。
图6A示出了具有系统100的车辆V1，该系统100被配置为呈现在驾驶员的车辆V1的右侧的另一个车辆V2的存在。如在图6B中示意性示出的，触觉输出设备610或触觉输出设备的阵列可以被嵌入在驾驶员座椅的右侧或把手中或者在驾驶员通常在其上放置他或她的手臂的扶手中。触觉输出设备610的示意图示出了其中由触觉输出设备610或触觉输出设备的阵列产生的触觉反馈可以被呈现的范围。通过以动觉反馈的形式向用户产生触觉反馈，驾驶员可以以不引人注目的方式感觉到车辆V2的存在。
图7A、8A和9A示意性地示出了当车辆V1从道路的左车道LL移动到右车道RL时，经过诸如间断线BL的道路标记的包含系统100的车辆V1。图7B、8B和9B示意性地示出了分别在图7A、8A和9A中示出的时刻车辆V1的内部的一部分。如在图7B、8B和9B中示出的，第一触觉输出设备或第一触觉设备的阵列710位于驾驶员的座椅S的右侧(图7B)、第二触觉输出设备或第二触觉输出设备的阵列810位于驾驶员的座椅S的中心(图8B)，并且第三触觉输出设备或第三触觉输出设备的阵列910位于驾驶员的座椅S的左侧(图9B)。对应于经过间断线BL的元数据可以通过以下方式触觉地传达给驾驶员，即，当间断线BL仍然在车辆V1的右手侧时只致动(一个或多个)第一触觉输出设备710、当车辆V1处于间断线BL中间时只致动(一个或多个)第二触觉输出设备810，并且然后当间断线BL在车辆V1的左手侧时只致动(一个或多个)第三触觉输出设备910。在实施例中，由触觉输出160产生的变形可以是以可以物理地从座椅的右侧移动到左侧并且反之亦然的致动器的形式。例如，螺线管可以被安装在跨座椅延伸的直线导轨上。螺线管可以从座椅下方对驾驶员的身体施加力，并且在同一时间，可以利用另一个线性致动器推动螺线管穿过导轨。本发明的实施例可以提供道路和/或车辆周围的直观但完整的地图，并且提供了强大的方法来显著地提高驾驶员对周围情况的意识，而不会引入太多额外的认知负担。
关于周围的信息以及对驾驶员警惕性的需要可以以连续的方式通过在图10中示出的、具有根据本发明实施例的系统100的车辆的方向盘SW的材料属性的变形或变化以动觉触觉反馈的方式进行转换。可以以多种方式来实现动觉触觉反馈。例如，方向盘SW可以包括配置为产生如由箭头A1所示出的单个变形点的第一触觉输出设备1010、和/或配置为产生如由箭头A2所示出的具有时空模式的多个变形点的(一个或多个)第二触觉输出设备1020、和/或配置为在驾驶员的手和方向盘SW之间的接触点产生硬度/柔软度/材料属性变化的第三触觉输出设备1030。在这种实施例中，信息的连续流可以以连续的方式被转换为动觉触觉效果和/或振动触觉效果，而不存在会由常规振动触觉反馈引起的潜在的打扰和/或适应问题。
在实施例中，一个或多个触觉输出设备可以附连到或嵌入在安全带SB中，并且被配置为向驾驶员产生动觉和/或振动触觉反馈。如在图11中示出的，一个或多个触觉输出设备1110可以是已存在于许多安全带中的牵引力控制机制的一部分，并且可以被配置为通过调整安全带SB中的拉力传达动觉反馈。被配置为产生振动触觉反馈的附加触觉输出设备1120可以嵌入在或附连到安全带SB中，以提供除了由触觉输出设备1110提供的动觉反馈之外的振动触觉反馈。诸如警报和环境数据的信息可以以连续的方式通过这种接口来呈现。在上述在座椅S中包括在驾驶员的背部和侧面提供触觉效果的触觉输出设备的实施例中，向安全带SB添加在驾驶员的胸部和腿部呈现触觉的触觉输出设备1110，1120可以提供强大的机制对驾驶员呈现空间和以身体为媒介的触觉，并且还提供与驾驶员的车辆的前方状况有关的信息。
图12示意性地示出了根据本发明的实施例的方法1200。方法1200在1210处开始，其中上述系统100的功能被打开。在1220处，与车辆的周围、环境和/或状况相关联的信息被传感器150感测到。在1230处，处理器110分析和处理从传感器150接收到的数据。在实施例中，另一个传感器150可以感测与驾驶员的安全或情景意识相关联的相关信息，诸如驾驶员是否变得昏昏欲睡。在1240处，处理器110通过基于感测到的信息确定向驾驶员产生的触觉反馈将信息转换为要通过(一个或多个)触觉输出设备160呈现给用户/驾驶员的触觉提示、产生触觉控制信号、并且向(一个或多个)触觉输出设备160输出触觉控制信号。在1250处，触觉输出设备160基于从处理器110接收到的触觉控制信号产生触觉反馈。只要系统100打开，方法1200就重复步骤1220-1250。当系统100被关闭时，方法1200在1260处结束。
上述本发明的实施例可以在驾驶交互中提供感官增强，以增加驾驶员对周围情况的意识并且提高安全性。上述本发明的实施例提供了在连续的基础上与驾驶员交流信息，而不会引起心理负担过重或烦恼的有效的方法。上述本发明的实施例提供了触觉反馈和效果的新的实现，以增强和丰富驾驶情景和提高驾驶员的安全性。上述本发明的实施例利用了在商用车辆中日益可用的各种感官信息。上述本发明的实施例提供了用于为智能车辆实现触觉有机用户接口以实现增强的连续意识的系统和方法。
本文所述的实施例代表多种可能的实现和例子，并且不是要一定把本公开内容限制到任何特定的实施例。如本领域普通技术人员将理解的，可以对这些实施例进行各种修改。任何这些修改都要被包括在本公开内容的精神和范围内并且受以下权利要求的保护。

Claims (29)

1.一种用于在车辆中生成触觉效果的系统，所述系统包括：
一个或多个触觉输出设备，和
处理器，被配置为：
从传感器接收传感器信号，所述传感器被配置为感测指示车辆的环境中第二车辆的存在的信息，其中所述传感器信号基于所感测的信息，
基于传感器信号检测第二车辆经过所述车辆；
基于所述传感器信号确定所述一个或多个触觉输出设备将生成触觉效果，和
通过响应于确定生成触觉效果而输出触觉控制信号并将触觉控制信号传送到一个或多个触觉输出设备，来控制一个或多个触觉输出设备以产生触觉效果，
其中一个或多个触觉输出设备被配置为从处理器接收触觉控制信号并基于所述触觉控制信号生成触觉效果。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述车辆包括座椅和安全带，以及所述一个或多个触觉输出设备定位在或附接到所述安全带。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述一个或多个触觉输出设备包括下述至少之一：
用于安全带的张紧机构，所述张紧机构被配置为通过调整安全带中的张力来生成触觉效果作为动觉触觉效果，或
嵌入在安全带内的多个振动触觉触觉输出设备。
4.如权利要求1所述的系统，还包括与所述一个或多个触觉输出设备分离并布置在车辆的座椅上或座椅内的第二触觉输出设备，其中所述处理器被配置为：
检测第二车辆从后面接近所述车辆，
响应于检测到第二车辆从后面接近所述车辆，使第二触觉输出设备在座椅处输出第二触觉效果，
其中在检测到第二车辆从后面接近所述车辆之后，检测到第二车辆经过所述车辆。
5.根据权利要求4所述的系统，还包括与所述一个或多个触觉输出设备分离、与所述第二触觉输出设备分离并布置在车辆的座椅上或座椅内的第三触觉输出设备，其中所述处理器被配置为：检测到第二车辆进入所述车辆的盲点区域，并响应于检测到第二车辆进入所述车辆的盲点区域而使第三触觉输出设备在座椅处生成第三触觉效果。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述车辆还包括方向盘，以及其中所述系统还包括与所述一个或多个触觉输出设备分离、与所述第二触觉输出设备分离并布置在方向盘处或方向盘内的第三触觉输出设备。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第三触觉输出设备被配置为在所述方向盘上的多个点处引起变形。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器是所述系统的一部分，并还被配置为感测所述车辆的状况，其中所述车辆的状况是下述至少之一：车辆的速度，车辆的轮胎压力，车辆的发动机状况，车辆是否存在制动故障，车辆是否运行过热或车辆的发动机是否燃料不足。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器是所述系统的一部分，并被配置为感测所述车辆的环境，其中所述车辆的环境包括下述至少之一：所述车辆与所述第二车辆的接近度或所述车辆行驶在其上的道路的道路状况。
10.根据权利要求4所述的系统，其中所述传感器是所述系统的一部分，并包括被配置为感测所述车辆的驾驶员的状况的生物特征传感器。
11.一种用于在车辆中生成触觉效果的系统，其中所述车辆包括座椅，所述系统包括：
位于座椅上或座椅内的不同相应位置处的多个触觉输出设备；和
处理器，被配置为：
从第一传感器接收第一传感器信号，所述第一传感器被配置为感测与车辆环境或车辆状况相关联的信息，其中第一传感器信号基于所感测的信息，
基于第一传感器信号确定是否生成触觉效果，
从布置在座椅上或座椅内的一个或多个第二传感器接收第二传感器信号，其中一个或多个第二传感器与第一传感器分离，
基于第二传感器信号，在座椅上定位存在驾驶员与座椅的接触或乘客与座椅的接触的一个或多个接触点，和
响应于确定生成触觉效果而输出触觉控制信号，其中仅将触觉控制信号输出到位于一个或多个接触点处的一个或多个触觉输出设备，其中一个或多个触觉输出设备是多个触觉输出设备的子集，
其中一个或多个触觉输出设备被配置为从处理器接收触觉控制信号并基于该触觉控制信号生成触觉效果。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述一个或多个第二传感器包括一个或多个力敏电阻器，每个力敏电阻器包括应变仪。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述多个触觉输出设备中的每个触觉输出设备在接收到所述触觉控制信号时被配置为生成变形。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述处理器被配置为基于所述第一传感器信号来确定危险的程度或迫近，并使所述变形的大小基于所述危险的程度或迫近。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述处理器还被配置为：
检测第二辆车辆接近所述车辆，
检测第二车辆所在的区域，其中所述区域是从相对于车辆定义的多个区域中选择的；和
选择多个触觉输出设备之一，以基于第二车辆位于哪个区域中来输出触觉效果。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述多个区域之一是所述车辆的盲点区域，使得所述处理器被配置为在所述第二车辆进入盲点区域时，使所述多个触觉输出设备之一输出所述触觉效果。
17.根据权利要求11所述的系统，其中所述多个触觉输出设备包括布置在所述座椅上的与肩部接触点相对应的第一位置处的第一触觉输出设备，并包括布置在所述座椅上的与背部接触点相对应的第二位置处的第二触觉输出设备，并包括布置在座椅上的与腿部接触点相对应的第三位置处的第三触觉输出设备。
18.根据权利要求11所述的系统，其中所述座椅包括扶手，以及其中所述多个触觉输出设备中的至少一个布置在扶手上或扶手内。
19.一种用于在车辆中生成触觉效果的系统，该系统包括：
布置在车辆中的一个或多个触觉输出设备；和
处理器，被配置为：
从配置为执行下述至少之一的传感器接收传感器信号：
感测车辆的轮胎压力是否过低，
感测车辆的发动机是否运行过热，或
感测车辆是否燃料不足，和
响应于下述至少之一来输出触觉控制信号并将触觉控制信号传送到一个或多个触觉输出设备：确定车辆的轮胎压力过低，确定车辆的发动机运行过热，或确定车辆燃料不足，
其中一个或多个触觉输出设备被配置为从处理器接收触觉控制信号并基于触觉控制信号生成触觉效果。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述车辆具有座椅、安全带和方向盘，以及其中所述一个或多个触觉输出设备被布置在所述座椅、安全带或车辆的方向盘上或所述座椅、安全带或车辆的方向盘内。
21.一种方法，包括：
接收关于车辆的周围、环境和/或状况的信息；
基于关于车辆的周围、环境和/或状况的信息，检测对车辆存在危险；
基于关于车辆的周围、环境和/或状况的信息，使得车辆的触觉输出设备连续地在车辆中的表面上输出变形，从而在危险的迫近度正增加以及在危险的迫近度正减小这二者时输出所述变形，其中基于危险的迫近度来连续修改所述变形。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述触觉输出设备被布置在可穿戴设备中，所述可穿戴设备选自由下述各项组成的组：帽子、头带、手链、项链、手表和/或衣服，或被布置在车辆的座椅上。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述信息是从感测第二车辆相对于所述车辆的位置的至少一个传感器接收的，以及其中使所述触觉输出设备基于关于所述车辆的周围、环境和/或状况的信息来连续地输出所述变形包括：
随着第二辆车更靠近所述车辆，增加变形的量，和
随着第二辆车更远离所述车辆，减小变形的量。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述信息是从感测所述车辆行驶于其上的道路上的标记相对于所述车辆的位置的至少一个传感器接收的。
25.根据权利要求21所述的方法，其中接收信息的步骤包括：接收关于与所述车辆的用户相关联的状况的信息。
26.根据权利要求25所述的方法，其中接收关于与所述车辆的用户相关联的状况的信息的步骤包括使用生物特征传感器。
27.根据权利要求25所述的方法，其中接收关于与所述车辆的用户相关联的状况的信息的步骤包括捕获所述用户的面部表情。
28.根据权利要求25所述的方法，其中接收关于与所述车辆的用户相关联的状况的信息的步骤包括感测所述用户的嗜睡，以及所述方法还包括：当所述嗜睡超过预定水平时，生成附加的触觉反馈。
29.根据权利要求21所述的方法，其中关于所述车辆的周围、环境和/或状况的所述信息包括车辆的轮胎压力、发动机状况和制动状况中的至少一个，所述触觉反馈还基于车辆的轮胎压力、发动机状况和制动状况中的至少一个。
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