CN112105427B - 用于游乐园乘坐设施的触觉反馈系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种游乐园乘坐系统，其包括：乘坐工具（12）；乘坐控制系统（30），其可以跟踪乘坐工具（12）在乘坐路径（14）上的位置；以及触觉反馈系统（40），其具有屏幕（58），屏幕（58）具有表面修改部件（78）。表面修改部件（78）可以定位于乘坐工具（12）上。触觉反馈系统（40）还包括控制系统（30），控制系统（30）具有存储器（62）和处理器（60）。存储器（62）存储指令，所述指令在被处理器（60）执行时，可以使得触觉反馈系统（40）基于与位置相关的所存储的风景数据而使来自乘坐控制系统（50）的数据转换成表示环绕乘坐工具（12）的风景的触感信息。

Description

用于游乐园乘坐设施的触觉反馈系统和方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2018年5月16日的序号为No. 62/672285的美国临时申请的利益，该临时申请特此以其整体通过引用而被并入。

背景技术

本公开一般涉及游乐园的领域。更具体地，本公开的实施例涉及被利用来增强游乐园体验的方法和设备，所述方法和设备包括用于游乐园乘坐设施和其它景点的触觉反馈技术。

本部分旨在向读者介绍可能与本技术的各种方面有关的各种技术方面，这些技术方面在下文中描述或要求保护。本讨论被认为在给读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各种方面上是有帮助的。因此，应当理解，这些陈述要从这个角度来阅读，而非作为对现有技术的承认来阅读。

已创建各种游乐园乘坐设施，以给乘客提供独特的运动体验和视觉体验。通常，在车辆沿着乘坐路径移动时或遵循运动程序时通过车辆的速度或方向改变而创建兴奋。除了运动之外，沿着乘坐路径的环绕车辆的风景也增强了游乐园乘坐设施的总体兴奋。现在认识到，期望的是，将游乐园乘坐系统改进成包括允许增强游乐园乘坐设施的方面的特征。

发明内容

在下文中总结在范围上与原先要求保护的主题相应的某些实施例。这些实施例不旨在限制本公开的范围，而是更确切地说，这些实施例仅旨在提供某些公开的实施例的简短概要。实际上，本公开可以包含可以与下文中所阐明的实施例类似或不同的各种各样的形式。

根据实施例，游乐园乘坐系统包括：乘坐工具；乘坐控制系统，其可以跟踪乘坐工具在乘坐路径上的位置；以及触觉反馈系统，其具有屏幕，屏幕具有表面修改部件。表面部件可以定位于乘坐工具上。触觉反馈系统还包括控制系统，控制系统具有存储器和处理器。存储器存储指令，所述指令在被处理器执行时，可以使得触觉反馈系统基于与位置相关的所存储的风景数据而使来自乘坐控制系统的数据转换成触感信息，所述触感信息表示环绕乘坐工具的风景。

根据实施例，方法包括：在包括屏幕的触觉反馈系统处从游乐园乘坐设施的乘坐控制器接收位置数据，所述屏幕具有表面修改部件，所述位置数据指示乘坐工具沿着乘坐路径的位置；基于使触感表示与沿着乘坐路径的位置相关的数据库而使位置数据转换成表示游乐园行程的风景的触感信息；以及通过激活屏幕的表面修改部件来基于触感信息而在屏幕的外表面上重新创建该位置处的游乐园行程的风景。表面修改部件配置成使屏幕的外表面的部分上升或下降。

根据实施例，游乐园乘坐系统包括触觉反馈系统，触觉反馈系统可以通信地耦合到游乐园乘坐设施的乘坐控制系统，并且具有：屏幕，其可以定位于乘坐工具上并且具有表面修改部件；存储器，其存储可以基于乘坐工具沿着游乐园乘坐设施的乘坐路径的位置而重新创建游乐园行程的风景的指令；以及处理器，其可以执行指令，以使得触觉反馈系统经由表面修改部件来提供触觉反馈，所述触觉反馈与在由来自乘坐控制系统的数据指示的特定位置处的风景对应。

附图说明

当参考附图而阅读以下的详述时，本公开的这些及其它特征、方面以及优点将变得更好理解，在附图中，贯穿附图，相同的字符表示相同的部分，其中：

图1说明根据本实施例的游乐园乘坐设施，游乐园乘坐设施具有触觉反馈系统，触觉反馈系统配置成提供重新创建环绕顾客的乘坐环境的触觉反馈；

图2是根据本实施例的与触觉反馈系统集成的图1的游乐园乘坐设施的乘坐控制系统的框图，乘坐控制系统存储乘坐环境（例如，风景）的模型；

图3说明根据本实施例的合并单元的触觉反馈系统的屏幕或表面，单元配置成被致动以创建与基于来自图2的乘坐控制系统的指令的景色对应的屏幕或表面纹理；

图4说明根据本实施例的具有布置成网格图案的单元的图3的屏幕的顶视图，屏幕具有与该景色对应的有纹理的部分；

图5说明根据本实施例的合并柔性层的图2的触觉反馈系统的屏幕或表面，柔性层配置成被调整（例如，基于流体压力而膨胀），以提供与响应于基于来自乘坐控制系统的指令而经由端口来喷射的流体的景色对应的纹理效果；

图6说明根据本实施例的图2的触觉反馈系统的屏幕或表面，该屏幕或表面配置成振动，以与基于来自乘坐控制系统的指令的景色对应地在屏幕或表面的不同区域中提供不同振动；

图7说明根据本实施例的具有触觉反馈系统的乘坐工具，触觉反馈系统具有对应于或包括乘坐工具的窗的多个活动表面，其中，每个活动表面配置成提供与基于来自乘坐控制系统的指令的相应景色有关的触感信息；以及

图8说明根据本实施例的具有触觉反馈系统的乘坐工具，触觉反馈系统包括活动表面（例如，如关于图3-6或其某种组合而描述的屏幕或表面），活动表面配置成基于来自乘坐控制系统的指令以基于活动表面的取向以及活动表面安装于其上的乘坐工具的定位而旋转从而提供景色信息。

具体实施方式

将在下文中描述本公开的一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简明描述，可能未在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当意识到，在对任何这样的实际实现方式的开发中，如同在任何工程或设计项目中一样，必须作出许多特定于实现方式的决策以达到开发者的可能因实现方式而异的具体目标，诸如，对与系统相关的约束条件和与商业相关的约束条件的依从性。此外，应当意识到，这样的开发努力可能复杂并且耗时，但对于得益于本公开的普通技术人员而言，这样的开发努力将不过是设计、制作以及制造的常规任务。

游乐园景点使用运动和视觉效果来给顾客提供令人享受并且总体积极的体验。某些游乐园景点可以通过随着游乐园景点的乘坐工具沿着游乐园景点的乘坐路径行进而改变风景来模拟环境。风景可以包括动画形象、角色以及景观的组合，所述动画形象、角色以及景观模拟与主题化景点相关联的环境。例如，游乐园景点可以包括行程风景系统（RSS），行程风景系统（RSS）存储与行程的风景相关联的信息，并且沿着乘坐路径跟踪乘坐工具。例如，RSS包括存储风景的三维（3D）信息（例如，3D地图或模型）的特征（例如，处理电路系统和存储器），所述风景环绕游乐园景点的乘坐工具或其它物体或区域。RSS还可以存储指令，所述指令在被执行时致动游乐园景点的各种部件，以基于乘坐工具沿着乘坐路径的位置而改变乘坐工具的风景和/或特征（例如，沿着乘坐路径的取向、速度等等），由此在乘坐设施的操作期间向顾客提供兴奋。本实施例包括游乐园乘坐系统，游乐园乘坐系统使用触觉反馈来使与行程的风景相关联的光学数据和/或其它数据转换成触感体验，从而增强乘坐体验。通过使用与环绕乘坐工具的风景相关联的3-D信息和数据，所公开的系统和方法实时地生成触感信息，所述触感信息表示环绕乘坐工具的风景。以此方式，顾客可以使用他们的触摸感受来体验游乐园景点的风景。应当注意到，术语“实时”指时间帧，所述时间帧随着实际事件发生具有实质上与这些实际事件对应的有限制的延迟。

本文中所公开的游乐园乘坐系统可以包括一种乘坐控制系统，该乘坐控制系统具有一个或多个存储器和一个或多个处理器。这些存储器和处理器可以包括如在下文中更详细地描述的特征和功能。在某些实施例中，控制系统可以通信地耦合到存在于乘坐工具上的计算机（例如，平板）或通信地耦合到多个计算机（例如，各种便携装置）。一个或多个计算机可贯穿游乐园景点的操作而可被顾客访问。总体地，控制系统和计算机可以合并特征并且实行在下文中更详细地描述的这些功能。乘坐控制系统配置成沿着乘坐路径跟踪乘坐工具，并且配置成在一个或多个计算机上激活触感特征以使顾客能够触觉地体验环绕乘坐工具的风景。例如，乘坐控制系统可以在一个或多个计算机的屏幕上激活特征，所述特征以表示环绕乘坐设施内的顾客的风景（例如，在位于队列、乘坐工具、装载站等等中时）的方式来改变屏幕的表面。顾客可以触摸屏幕并且使他们的手跨屏幕移动来感觉并且感受周围风景，由此体验不仅仅游乐园景点的可视风景和乘坐工具的移动。

考虑到前文，图1说明根据本公开的游乐园景点的实施例，该游乐园景点包括使顾客在位于游乐园景点中时能够感觉并且感受环绕他们的风景的特征。特别地，图1说明具有沿着乘坐路径14（例如，轨道）行进的多个乘坐工具12的游乐园景点10（在下文中被称为“乘坐设施10”）的实施例。在某些实施例中，乘坐工具12形成彼此连接的一列多个乘坐工具。在其它实施例中，每个乘坐工具12与乘坐设施10中的其它乘坐工具12分开，并且独立于乘坐设施10中的其它乘坐工具12而操作。贯穿乘坐设施10的操作，乘坐工具12支撑并且运输一个或多个顾客20。另外，乘坐工具12各自包括使顾客20在乘坐乘坐设施10时能够具有积极体验的各种特征。例如，乘坐工具12可以包括跟踪装置26（例如，全球定位系统跟踪装置、传感器等等），跟踪装置26跟踪乘坐工具12的位置并且与乘坐设施10的控制器30通信。跟踪装置26将信号28输出到乘坐设施10的控制器30，从而给控制器30提供与乘坐工具12沿着乘坐路径14的位置相关联的信息。基于如由跟踪装置26确定的乘坐工具12的定位，控制器30可以经由信号36来致动环绕乘坐工具12的风景32的一个或多个特征，和/或控制乘坐工具12的某些移动（例如，旋转、改变速度、方向等等），以给顾客20提供令人兴奋并且令人享受的体验。风景32包括创建如下的视觉效果的物体和/或动画形象34，所述视觉效果创建主题化景点并且使顾客20娱乐。因此，在乘坐设施10的操作期间，信号36实时地激活风景32或动画形象34的某些特征，以使顾客20娱乐并且吸引顾客20。在某些实施例中，每个乘坐工具12包括跟踪装置26。在其它实施例中，乘坐工具12的仅一部分包括跟踪装置26。例如，在其中乘坐工具12彼此耦合的实施例中，跟踪装置26可以设置于乘坐工具12的一部分上（例如，一组连接的乘坐工具中的每个其它乘坐工具12）。

乘坐工具12可以包括使顾客20能够感觉并且感受周围风景32而不是观察周围风景32或者使顾客20除了观察周围风景32之外还能够感觉并且感受周围风景32的触觉反馈系统40（例如，计算机）或顾客接口。例如，如在下文中更详细地讨论的，与风景32和/或其它周围特征相关联的由控制器30提供的信息（例如，光学数据）可以在触觉反馈系统40的屏幕上重新创建。触觉反馈系统40可以包括窗、固定地或可移除地附接到乘坐工具12的计算机平板或具有以在屏幕的表面上重新创建风景32的方式来改变该屏幕的表面的纹理的可致动的表面特征的任何其它合适的屏幕。通过改变表面的纹理，顾客20能够触摸表面以感觉并且感受风景32。在某些实施例中，触觉反馈系统40可以是在顾客20位于乘坐设施10的队列或装载站中时向顾客20提供的便携电子装置。在该特定实施例中，乘坐工具12可以包括对于触觉反馈系统40的停靠站。便携触觉反馈系统还可以允许顾客20体验环绕队列的环境，这提供总体的令人享受并且积极的体验。便携触觉系统可以包括跟踪装置（例如，跟踪装置26），使得可以跟踪在乘坐设施10内（例如，在队列线中）的顾客20的位置。

在触觉反馈系统40耦合到停靠站时，或在乘坐工具12从装载站释放之前，触觉反馈系统40可以将配对信号46发送到控制器30，配对信号46指示触觉反馈系统40准备好与乘坐设施10一起使用。一旦准备好供使用，在乘坐工具12沿着乘坐路径14移动时，触觉反馈系统40就可以接收信号42并且在触觉反馈系统40的屏幕上重新创建风景32。例如，在未使用时，触觉反馈系统40可以处于待机模式。在处于待机模式时，触觉反馈系统40可能不会从控制器30接收信号42，并且因此，风景32不会在触觉反馈系统40的屏幕上重新创建。为了使触觉反馈系统40处于活跃模式（例如，在屏幕上重新创建风景32的模式），顾客20或乘坐设施操作人员可以激活触发触觉反馈系统40来传送配对信号42的开关。在完成乘坐设施10之后，控制器30可以将信号传送到触觉反馈系统40，以使系统40处于待机模式，直到另一个顾客20进入乘坐设施10为止。在某些实施例中，如果在一定时间量之后未检测到活动，则触觉反馈系统40可以进入待机模式。例如，屏幕可以包括检测顾客20何时正触摸屏幕的传感器（例如，压力传感器）。如果屏幕保持不被触摸达延长的时段，则触觉反馈系统40可以自动地激活待机模式。一旦顾客20触摸屏幕，触觉反馈系统40就自动地进入活跃模式。

控制器30配置成存储与乘坐设施10相关联的信息，诸如，与风景32及其以触觉形式的再现对应的数据，并且，控制器30配置成跟踪乘坐设施10内的顾客20和/或乘坐工具12的位置。基于顾客20和/或乘坐工具12的定位，控制器30将信号42传送到触觉反馈系统40。信号42包含与风景32相关联的数据，并且触发触觉反馈系统40来激活重新创建周围风景32的在屏幕上的表面特征。顾客20可以触摸屏幕以感觉并且感受表面特征，由此除了其它感受之外还使用其触摸感受来体验周围环境（例如，风景32和动画形象34）。

为了促进对下文中的实施例的讨论，将参考跟踪乘坐工具12。然而，应当理解，所公开的实施例还适用于在乘坐设施10或游乐园内的其它位置处跟踪顾客20（例如，经由便携触觉反馈系统）。乘坐工具12、控制器30以及触觉反馈系统40各自包括促进其间的通信并且增强对于顾客20的游乐体验的特征。图2说明乘坐控制系统50的实施例的框图，其中，控制器30与被顾客20使用的触觉反馈系统40集成。在所说明的实施例中，乘坐控制系统50包括控制器30、触觉反馈系统40、可致动的风景32以及乘坐工具12。控制器30、触觉反馈系统40、风景32以及乘坐工具12之间的通信可以是无线的或经由有线连接。控制器30配置成监测乘坐设施10的状态（例如，装载、卸载、操作、未操作、延迟等等）并且配置成控制操作参数（例如，开始、暂停、恢复、重置或以其它方式调整景点的参数）。另外，控制器30配置成控制乘坐设施10的各种特征，诸如但不限于将乘坐工具12从装载站释放、使乘坐工具12停止于卸载站处、控制乘坐工具12沿着乘坐路径14的速度和移动、致动风景32、动画形象34以及触觉反馈系统40中的视觉效果以及乘坐设施10的其它特征。

如上文中所讨论的，控制器30传送信号42，信号42包含与乘坐设施10的风景32相关联的信息（例如，光学数据）。信号42触发触觉反馈系统40来致动重新创建周围风景32的在屏幕上的表面特征。为了激活触觉反馈系统40并且实现控制器30与触觉反馈系统40之间的通信，触觉反馈系统40可以将配对信号46传送到控制器30。在乘坐工具12准备好从装载站释放时（例如，在约束物被紧固、乘坐设施门被关闭等等时），在乘坐设施操作人员或顾客20激活开关（例如，按动触觉反馈系统40上的按钮）时，在触觉反馈系统40定位于乘坐工具上的停靠站上时（例如，如果使用便携触觉反馈系统），可以传送配对信号46。触觉反馈系统40可以包括一个或多个处理器54以及一个或多个存储器56（例如，硬盘驱动器）和屏幕58。存储器56存储指令，所述指令在由处理器54执行时命令触觉反馈系统40响应于刺激而将配对信号46传送到控制器30。例如，顾客20或乘坐设施操作人员可以激活触觉反馈系统40上的开关以传送配对信号46。配对信号46对控制器30指示触觉反馈系统40准备好经由信号42来接收与乘坐设施10的视觉方面（例如，风景32）相关联的存储于控制器30中的信息。

类似于触觉反馈系统40，控制器30包括至少一个处理器60和一个或多个存储器62（例如，硬盘驱动器），至少一个处理器60和一个或多个存储器62使控制器30能够监测、跟踪乘坐设施10的某些部件，并且基于从跟踪装置（例如，跟踪装置26）接收的信息而激活这些部件，所述跟踪装置跟踪乘坐工具12的位置，以及在某些实施例中，跟踪顾客20在乘坐设施10的边界内的位置（例如，如由便携触觉反馈系统上的跟踪装置监测的在队列线中的位置）。存储器56、62包括一个或多个有形非暂时性机器可读介质。通过示例的方式，这样的机器可读介质能够包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储装置，或者能够用于承载或存储以机器可执行指令或数据结构的形式的期望的程序代码，并且能够被处理器54、60访问或被具有处理器的任何通用或专用计算机或其它机器访问的任何其它介质。控制器30和触觉反馈系统40还可以包括用以促进与乘坐设施10的其它部件通信的通信电路系统64、68和/或输入及输出电路系统70、72。另外，控制器30可以无线地或经由有线连接来耦合到操作人员输入装置或操作人员接口，在操作中，操作人员输入装置或操作人员接口可以被乘坐设施操作人员用于提供用来控制一个或多个乘坐设施特征的输入。

控制器30的存储器62可以存储与乘坐设施10相关联的3D信息（例如，模型74）。例如，存储器62可以存储乘坐设施10的3D地图。3D地图可以包括乘坐路径14和沿着乘坐路径14环绕乘坐工具12的风景32的结构特征（例如，动画形象、角色，景观等等）。本质上，该3D地图包括能够提供周边环境的触觉表示来虑及那些周边环境的触觉体验以补充其它感受（例如，视觉输入、音频输入、温度）的数据。基于乘坐设施10的3D地图和来自跟踪装置26的定时或位置数据，控制器30能够标识乘坐工具12在乘坐设施10的操作期间沿着乘坐路径14的每个位置处和/或顾客20在乘坐设施10的边界内的位置处的结构特征。控制器30的处理器60可以使用来自3D地图的数据（例如，光学数据）来致动触觉反馈系统40的屏幕58的表面上的特征。如上文中所讨论的，在屏幕58的表面上被致动的特征表示环绕乘坐工具12的风景32。例如，屏幕58可以包括一个或多个特征，所述一个或多个特征响应于与例如乘坐工具12和/或顾客20沿着乘坐路径14的位置相关联的数据而修改屏幕58的表面或发射信号（例如，声波、振动）。一旦被致动，屏幕58上的特征就使数据转换成触感信息，以重新创建环绕乘坐工具12的风景32。即，一个或多个特征改变屏幕58的纹理以提供触觉反馈，并且使顾客20除了他们的其它感受之外还能够在乘坐设施10的操作期间使用他们的手来感觉并且感受周围风景32。

除了3D地图之外，控制器30的存储器62还存储可由控制器30的处理器60执行来实行本文中所描述的方法和控制动作的指令。例如，处理器60可以执行用于经由信号28来跟踪乘坐工具12的位置的指令。处理器60还可以执行用于基于乘坐工具12沿着乘坐路径14的位置而在具体时间经由信号36来致动乘坐设施10和/或风景32的一个或多个特征的指令。例如，在乘坐设施10的操作期间，在乘坐工具12很接近于（in close proximity to）风景32时，风景32的一个或多个部分可以变得动画化并且实行动作（例如，移动、说话等等）或其它视觉效果。通过基于乘坐工具12沿着乘坐路径14的位置而激活乘坐设施10的风景32的部分，顾客20可以容易地观察或感受环绕乘坐工具12的动画和视觉效果，这提供令人享受并且娱乐性的体验。

如上文中所讨论的，触觉反馈系统40可以使顾客20还能够经由触摸感受来体验风景32。因此，控制器30的处理器60还可以执行存储于控制器30的存储器60中的指令来将信号42（其包含与风景32的3D地图相关联的数据）传送到触觉反馈系统40。响应于接收信号42，触觉反馈系统40的处理器54执行存储于触觉反馈系统40的存储器56中的指令来基于乘坐工具12的位置而实时地致动屏幕58的表面特征。屏幕58上的所致动的表面特征模拟（例如，重新创建）环绕乘坐工具12的风景32。例如，屏幕58包括一个或多个特征，所述一个或多个特征响应于在乘坐设施10期间由控制器30传送的信号42所触发的刺激。一个或多个表面特征改变屏幕58的表面的纹理，以重新创建风景32。顾客20可以触摸屏幕58的表面并且使他们的手（双）跨屏幕58的表面移动，以利用他们的触摸感受来感觉并且感受周围风景32。以此方式，与不包括本文中所公开的触觉反馈系统40的乘坐设施相比，顾客20可以具有更加令人享受并且令人兴奋的体验。

使触觉反馈系统40与乘坐设施10的控制器30集成可以提高屏幕58的分辨率，以重新创建风景32。这在一部分上是因为，控制器30提供与风景32相关联的3D地图和其它信息，而不是触觉反馈系统40扫描风景32并且实时地分析从扫描收集的数据以重新创建风景32。此外，由于触觉反馈系统40并非正扫描并且分析与风景32相关联的数据，因而对于触觉反馈系统40而言可能没必要具有用于扫描风景32的实时传感器。照此，触觉反馈系统40的设计可以简化，由此降低触觉反馈系统40的总体成本和操作效率。

为了响应于信号42而实现屏幕58的一个或多个特征的激活，触觉反馈系统40的处理器54可以执行存储于存储器56中的指令来使从信号42接收的信息（例如，光学数据）转换成屏幕58的表面上的类似于盲文的凸块，凸块形成与周围风景32相关联的结构特征的形状。例如，图3说明触觉反馈系统40的实施例，其中，屏幕58包括多个桩（peg）78（或单元），多个桩78（或单元）在外表面82的至少一部分上形成凸块80，凸块80形成与周围风景32相关联的结构特征的形状。在所说明的实施例中，屏幕58的外表面82包括平坦部分84（例如，未凸起、平整）和具有凸块80的凸起部分86。部分84、86形成屏幕58的外表面82上的轮廓，所述轮廓模拟风景32并且使顾客20能够使用其触摸感受来感觉环绕他们的风景32。如图4中所示出的，多个桩78可以布置成网格图案。桩78类似于屏幕上的像素。屏幕58的表面82上的桩78的量可能变化。屏幕58的每平方英寸的桩78的数量越大，在表面82上重新创建的风景32的分辨率就越高。桩78响应于一个或多个刺激（例如，磁场、电流）而沿远离屏幕58并且朝向顾客的手的方向移动。桩78的至少一部分从屏幕58向外突出，由此在屏幕58的表面82上形成凸块80。

在某些实施例中，屏幕58可以具有响应于刺激而膨胀或收缩的袋形部或单元。例如，图5说明触觉反馈系统40的实施例，其中，屏幕58包括袋形部88。每个袋形部88可以包括柔性表面层（例如，隔膜、薄膜等等），所述柔性表面层可以基于所接收的信号42而膨胀和收缩以在外表面82上形成凸块80。每个袋形部88可以被独立地激活以选择性地创建凸块80，凸块80形成与环绕乘坐工具12的风景32的结构特征相关联的形状。以此方式，在乘坐设施10的操作期间，在乘坐工具12沿着乘坐路径14移动时，触觉反馈系统40可以实时地重新创建风景32。例如，袋形部88可以用流体填充，所述流体使袋形部88膨胀（或充气）以形成凸块80并且提供触感信息。作为具体示例，还能够感觉能够在环境中看到的动画形象的面部，从而增强顾客20的体验。在一些实施例中，触觉反馈可能并非直接地对应于风景，而是可以指示情绪。例如，寂静并且安宁的环境可以提供平稳触觉反馈，而恐怖环境可以包括通过平稳触觉反馈而在时间上间隔开的周期性高强度触觉活动。

在所说明的实施例中，触觉反馈系统40包括流体贮藏器90，流体贮藏器90形成屏幕58的层的一部分。流体贮藏器90可以存储可以用于使相应的袋形部88的表面层膨胀以形成凸块80的任何合适的流体92（例如，气体、液体或两者）。流体贮藏器90可以在触觉反馈系统40被使用一定次数之后被再填充。在使用期间，流体贮藏器90可以可移除地耦合到可以持续地向流体贮藏器90提供流体92的流体源。流体通道98（或端口）使相应的袋形部88流体地耦合到流体贮藏器90。每个流体通道98独立地将流体92递送到相应的袋形部88，以形成凸块80。例如，在操作中，触觉反馈系统40的处理器54可以响应于刺激而致动设置于流体贮藏器90与袋形部88之间的阀100。在阀100被致动时，流体通道98被打开，从而允许流体贮藏器90与袋形部88之间的流体连通。照此，流体92从流体贮藏器90流动到袋形部88，由此以流体92填充袋形部88并且使袋形部88的表面层膨胀以形成凸块80。在风景32基于乘坐工具12的位置而改变时，触觉反馈系统40的处理器54可以响应于另一个刺激而关闭阀100以阻止流体92进入袋形部88，并且打开设置于排放通道108（或端口）内的排放阀104，排放阀104从相应的袋形部88释放流体92并且将流体92指引到流体贮藏器90。在一个实施例中，阀100可以是二通阀，所述二通阀可以切换在一个方向上以允许流体92沿袋形部88的方向流动从而使袋形部88膨胀并且形成凸块80，并且可以切换在另一个方向上以允许流体92沿流体贮藏器90的方向流动从而从袋形部88排放流体92。在该实施例中，屏幕58可能不具有排放通道108。

在某些实施例中，屏幕58可以包括袋形部88和桩78的组合。每个袋形部88和/或桩78可以被独立地致动，以生成重新创建环绕乘坐工具12的风景32的触感信息（例如，凸块80）。在乘坐工具12沿着乘坐路径14移动时，触觉反馈系统40经由处理器54来改变被致动的桩78和/或袋形部88，使得在屏幕58上提供的触感信息改变，从而实时地重新创建变化的风景32。袋形部88和桩78的组合可以使顾客20能够感觉可以区分风景32的特征的不同纹理。例如，在某些实施例中，桩78可以具有大于袋形部88内的流体92的硬度。照此，桩78可以被激活来重新创建硬质物体（例如，岩石），并且袋形部88可以被激活来重新创建较软的物体（例如，水、树叶等等）。

在另一个实施例中，袋形部88可以包括诸如电流变（ER）材料或磁流变（MR）材料之类的材料。即，袋形部88可以用ER材料或MR材料填充。在该特定实施例中，触觉反馈系统40可能不包括通道98、108。ER材料和MR材料分别响应于电刺激和磁刺激。在没有相应刺激的情况下，ER材料和MR材料处于液体状态。然而，在被施加相应刺激时，ER材料和MR材料的粘度提高。粘度的提高导致形成固体胶，由此在屏幕58的外表面82上形成凸块80。例如，在ER材料和MR材料处于液体状态时，屏幕的外表面82显得光滑（例如，平滑、无纹理）。即，外表面82不具有凸块80。然而，在被施加相应刺激时，ER材料和MR材料的粘度提高，并且形成固体胶，固体胶使得袋形部88以在屏幕58的外表面82上形成凸块80的方式膨胀。

在某些实施例中，触觉反馈系统40可以使从信号42（例如，光学数据）接收的信息转换成声波或振动。如图6中所示出的，振动110在屏幕58的外表面82上创建图案112，以重新创建环绕乘坐工具12的风景32。例如，外表面82上的振动110的强度可能变化。基于振动110的强度，可以创建表示周围风景32的在外表面82上的不同形状和/或轮廓。顾客20可以使他们的手指跨屏幕58快速移动来感觉凸块80、表面改变和/或振动110，由此使用其触摸感受来实时地体验环绕乘坐工具12的风景32。

在其它实施例中，屏幕58包括响应于磁场的磁性颗粒（例如，纳米磁性颗粒）。每个磁性颗粒可以响应于从控制器30接收的信号42而通过磁场来个别地被致动。磁性颗粒可以修改屏幕58的外表面82来向顾客20提供触觉反馈。例如，响应于信号42，触觉反馈系统40可以激活和/或改变屏幕58的磁场。磁性颗粒可以响应于磁场而振动。振动110可以在屏幕58上形成表示周围风景32的图案112。在其它实施例中，磁场可以使得磁性颗粒移动。例如，磁场可以在屏幕58上形成梯度。磁性颗粒可以基于磁场而迁移，从而在屏幕58上形成表示周围风景32的图案112。

在一个实施例中，屏幕58可以包括响应于刺激（例如，电流、温度）的聚合物。例如，屏幕58可以包括电活性聚合物（EAP），诸如，响应于电信号而振动的铁电聚合物。触觉反馈系统40可以配置成响应于来自控制器30的信号42而生成电信号。基于振动110的强度，顾客20可以在屏幕58上感觉模拟环绕乘坐工具12的风景32的不同形状。在一个实施例中，屏幕58可以包括以不同的频率和强度振动的发光二极管（LED）。LED可以响应于信号42而被触觉反馈系统40的处理器54致动，以基于在乘坐工具12沿着乘坐路径14行进时的不同强度的振动110而模拟环绕乘坐工具12的风景32。诸如压电材料和碳纳米管之类的其它材料也属于本公开的范围内。因此，以此方式，在乘坐工具12沿着乘坐路径14移动时，触觉反馈系统40改变屏幕58的外表面82，使得在屏幕58上提供的触感信息改变，从而实时地重新创建变化的风景32。

如上文中所讨论的，触觉反馈系统40可以与乘坐控制系统50集成，使得触觉反馈系统40不需要扫描并且分析与在乘坐设施10的操作期间的风景32相关联的信息。以此方式，与扫描并且分析与周围环境有关的信息的装置相比，在屏幕58上提供的触感信息的分辨率可以是被改进的。在屏幕58上提供的触觉反馈可以表示180°至360°视场。触觉反馈系统40可以固定地附接到乘坐工具12或可移除地耦合到乘坐工具12，并且可以包括集成到乘坐工具12中的一个或多个屏幕58。一个或多个屏幕58可以位于窗、手臂或手搁置部、乘坐设施约束物（例如，大腿部杆（lap bar））上，定位于顾客20所占据的乘坐座椅的前面的乘坐座椅的靠背上，或者促进顾客20接入并且向顾客20提供舒适性的任何其它合适的位置。

图7说明乘坐设施10的实施例，其中，触觉反馈系统40包括固定到乘坐工具12的一部分上的多个屏幕58。屏幕58定位于顾客20可容易地接入、乘坐工具12的区域中。例如，如所说明的，屏幕58位于乘坐工具12的窗124上。屏幕58的布置提供180°的视场，使得顾客20可以具有环绕乘坐工具12的风景32的相当大的部分的触觉体验。在乘坐工具12沿着乘坐路径14移动时，顾客20可以使他们的手定位于屏幕58的表面128上，从而实时地感觉与环绕乘坐工具12的风景32对应的改变。在所说明的实施例中，在乘坐设施10的操作期间，顾客20不能使屏幕58移动。

窗124可以是透明或不透明的。在某些实施例中，乘坐工具12可以具有在未使用时保持窗124不动的窗隔室（window compartment）。以此方式，乘坐工具12可以在不会使得窗124阻挡顾客20的视野的情况下被顾客20使用。例如，在顾客20进入乘坐工具12时，乘坐设施操作人员可以致动从窗隔室释放窗124（类似于使车窗上升）的开关。在完成乘坐设施10之后，控制器30可以将触发将窗124存储于窗隔室内的信号发送到乘坐工具12。例如，窗124可以下降到窗隔室中。

在某些实施例中，屏幕58是可移动的。例如，如图8中所示出的，触觉反馈系统40可以定位于可移动臂上，可移动臂上允许顾客20使触觉反馈系统40移动并且因此使屏幕58移动。在所说明的实施例中，触觉反馈系统40设置于附接到乘坐工具12的可移动臂130上。可移动臂130可以回转、旋转、移位、滑动、枢转或以其它方式移动，从而允许顾客20使屏幕58以允许顾客20感觉环绕乘坐工具12的风景32的方式移动。在某些实施例中，屏幕58可以接收与环绕乘坐工具12的风景32的一部分（例如，小于大约180°的视场）对应的光学数据（例如，信号42）。顾客20可以经由可移动臂130来使屏幕58移动，以将屏幕58朝向期望的观察区域定位，从而在所选择的区域中感受环绕乘坐工具12的风景32。

在一个实施例中，可移动臂130可以是对于触觉反馈系统40的停靠站的一部分。如上文中所讨论的，触觉反馈系统40可以包括便携装置。可以在乘坐设施10的入口或装载站处向顾客20提供便携触觉反馈系统。在顾客20载入乘坐工具12时，乘坐设施操作人员可以从顾客20取回便携屏幕（例如，便携触觉反馈系统）并且将屏幕放置于停靠站上。一旦停靠，便携屏幕就可以接收与乘坐工具12和风景32沿着乘坐路径14的定位相关联的光学数据（例如，信号42），并且使光学数据转换成便携屏幕上的触感信息。

应当注意到，图1-8中所说明的实施例的各种方面可以根据本公开而组合。而且，虽然所说明的实施例一般包括基于乘坐环境的所存储的模型而控制一个或多个活动表面的控制器系统，但一些实施例可能不利用所存储的模型或不包括所存储的模型。此外，控制器系统可以包括相应的乘坐工具上的部件和相应的乘坐工具外的部件。

本文中所公开的触觉反馈系统使顾客能够以触觉方式体验游乐园乘坐设施的视觉方面，并且还虑及情绪或主题（例如，恐怖、平静、紧张）的触觉体验。触觉反馈系统接收与环绕顾客和/或游乐园乘坐设施的乘坐工具的风景相关联的信息，并且使所接收的信息转换成触感数据，以在触觉反馈系统的屏幕上重新创建风景。以此方式，顾客在位于游乐园乘坐设施中时可以在屏幕上感觉触觉反馈并且体验环绕顾客的风景。通过使所公开的触觉反馈系统与乘坐控制系统集成，对于触觉反馈系统而言可能没必要具有扫描环绕游乐园乘坐设施的乘坐工具的风景并且实时地分析所扫描的数据的传感器。而是，触觉反馈系统可以接收存储于乘坐控制系统中的与环绕乘坐工具的环境相关联的信息。以此方式，触觉反馈的分辨率可以高于实时地扫描并且分析物体的系统。

虽然只有本公开的某些特征在本文中已被说明和描述，但本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，将理解到，所附权利要求旨在涵盖如落入本公开的真实精神内的所有这样的修改和改变。

本文中所提出并且要求保护的技术被引用并且应用于有实际性质的实质性对象和具体示例，所述实质性对象和具体示例可论证地改进本技术领域并且因此不是抽象的、无形的或纯理论的。而且，如果本说明书的末尾所附的任何权利要求包含指定为“用于[实行]……[功能]的部件”或“用于[实行]……[功能]的步骤”的一个或多个元素，则旨在这样的元素将根据美国专利法第35条112（f）款而解释。然而，对于包含以任何其它方式指定的元素的任何权利要求，旨在这样的元素将并非根据美国专利法第35条112（f）款而解释。

Claims (40)

1.一种游乐园乘坐系统，包括：

乘坐工具；

乘坐控制系统，其配置成跟踪所述乘坐工具在乘坐路径上的位置；以及

触觉反馈系统，其包括：

屏幕，其包括表面修改部件，其中，所述屏幕定位于所述乘坐工具上；以及

控制系统，其包括一个或多个存储器设备和一个或多个处理器，其中，所述一个或多个存储器设备存储指令，所述指令在被所述一个或多个处理器执行时使得所述触觉反馈系统：

从所述乘坐控制系统接收指示所述乘坐工具在所述乘坐路径上的所述位置的位置数据；

基于与所述位置相关的所存储的风景数据而使来自所述乘坐控制系统的所述位置数据转换成环绕所述乘坐工具的风景的触感表示；

使用所述表面修改部件来在所述屏幕的表面上输出环绕所述乘坐工具的所述风景的所述触感表示。

2.根据权利要求1所述的游乐园乘坐系统，包括跟踪装置，所述跟踪装置设置于所述乘坐工具上，并且配置成将信号传送到所述乘坐控制系统，其中，所述信号指示所述乘坐工具的所述位置。

3.根据权利要求1所述的游乐园乘坐系统，其中，所述触觉反馈系统的所述屏幕可移除地耦合到所述乘坐工具。

4.根据权利要求1所述的游乐园乘坐系统，其中，所述触觉反馈系统的所述屏幕包括围绕所述乘坐工具的一部分设置的多个窗。

5.根据权利要求1所述的游乐园乘坐系统，其中，所述表面修改部件包括多个桩，其中，所述多个桩中的每个桩个别地被致动。

6.根据权利要求1所述的游乐园乘坐系统，其中，所述表面修改部件包括多个单元，其中，所述多个单元中的每个单元包括流体并且个别地被致动。

7.根据权利要求6所述的游乐园乘坐系统，其中，所述多个单元中的每个单元配置成被所述流体致动，其中，所述流体使所述多个单元中的每个单元的外表面膨胀，从而在所述屏幕的所述表面上创建凸块。

8.根据权利要求6所述的游乐园乘坐系统，其中，所述流体的粘度在所述多个单元中的被致动的单元中提高，从而在所述屏幕的所述表面上创建凸块。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述表面修改部件包括电活性聚合物（EAP）、碳纳米管、压电材料、磁性材料、发光二极管（LED）或它们的组合。

10.一种方法，包括：

在包括屏幕的触觉反馈系统处从游乐园乘坐设施的乘坐控制器接收位置数据，所述屏幕具有表面修改部件，所述位置数据指示乘坐工具沿着乘坐路径的位置；

基于使触感表示与沿着所述乘坐路径的位置相关的数据库而使所述位置数据转换成表示所述游乐园行程的风景的与所述乘坐工具的所述位置相关联的触感信息；以及

通过激活所述屏幕的所述表面修改部件来基于所述触感信息而在所述屏幕的外表面上重新创建所述位置处的所述游乐园乘坐设施的所述风景，其中，所述表面修改部件配置成使所述屏幕的外表面的部分上升或下降。

11.根据权利要求10所述的方法，包括使用跟踪装置来跟踪所述乘坐工具沿着所述乘坐路径的所述位置。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述表面修改部件包括桩、单元或两者，并且其中，所述表面修改部件中的每个表面修改部件配置成个别地被致动。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述表面修改部件包括单元，所述单元具有设置于其中的流体。

14.根据权利要求13所述的方法，包括在所述屏幕的所述外表面上形成表示所述风景的凸块，其中，形成所述凸块包括在所述单元被致动时，利用流体来使所述单元膨胀。

15.根据权利要求13所述的方法，包括在所述屏幕的所述外表面上形成表示所述风景的凸块，其中，形成所述凸块包括提高所述流体的粘度，从而在所述单元被致动时使所述单元膨胀。

16.一种触觉反馈系统，包括：

屏幕，其配置成定位于乘坐工具上，并且包括表面修改部件；

一个或多个存储器设备，其配置成存储与指示所述乘坐工具的位置的位置数据对应的风景的触感表示；以及

一个或多个处理器设备，其配置成：

接收所述位置数据；

响应于接收所述位置数据，确定与来自所述一个或多个存储器设备的所述位置数据对应的所述风景的所述触感表示；以及

在所述表面修改部件上输出与所述位置数据对应的所述风景的所述触感表示。

17.根据权利要求16所述的触觉反馈系统，其中，所述表面修改部件包括多个桩、多个单元或两者，并且其中，所述多个桩中的每个桩和所述多个单元中的每个单元个别地被致动。

18.根据权利要求16所述的触觉反馈系统，其中，所述表面修改部件包括多个单元，所述多个单元配置成接收流体，从而在所述屏幕的外表面上创建凸块。

19.根据权利要求16所述的触觉反馈系统，其中，所述触觉反馈系统可移除地耦合到所述乘坐工具。

20.根据权利要求16所述的触觉反馈系统，其中，所述乘坐工具包括停靠站，并且其中，所述触觉反馈系统被配置成耦合到所述停靠站。

21.一种游乐园乘坐系统，包括：

乘坐工具，其配置为沿着乘坐路径行进；以及

触觉反馈系统，包括：

存储器，其配置为存储沿着所述乘坐路径的风景的三维地图；以及

表面修改部件，其配置为基于来自所述三维地图的数据和所述乘坐工具的状态来输出沿着所述乘坐路径的所述风景的部分的触感表示，其中所述状态包括与所述乘坐工具相关的定时数据或位置数据。

22.根据权利要求21所述的游乐园乘坐系统，其中，所述表面修改部件包括多个桩，所述桩配置为从所述表面修改部件的基部伸出和缩回。

23.根据权利要求21所述的游乐园乘坐系统，其中，所述表面修改部件包括多个流体致动的袋形部，所述袋形部配置为膨胀和收缩。

24.根据权利要求21所述的游乐园乘坐系统，其中，所述三维地图包括所述风景的光学数据。

25.根据权利要求21所述的游乐园乘坐系统，其中，所述表面修改部件配置为基于所述乘坐车辆沿着所述乘坐路径的位置而输出所述风景的所述部分的所述触感表示，所述位置对应于所述三维地图中的所述风景的所述部分的位置。

26.根据权利要求21所述的游乐园乘坐系统，其中，所述触感表示包括穿过表面的声波、振动或两者。

27.根据权利要求21所述的游乐园乘坐系统，其中，所述风景包括致动特征，并且其中，所述触觉反馈系统包括至少一个处理器，所述至少一个处理器配置为激活所述乘坐工具附近内的所述风景的一个或多个部分以执行动作。

28.根据权利要求27所述的游乐园乘坐系统，其中，所述动作包括运动、说话或两者。

29.一种在乘坐系统中提供触觉反馈的方法，包括：

经由一个或多个处理器访问沿着乘坐路径的特征的三维地图；

经由所述一个或多个处理器检测乘坐系统状态，其中所述乘坐系统状态包括与所述乘坐系统相关的定时数据或位置数据；以及

基于所述乘坐系统状态和所述三维地图之间的相关性，通过表面修改部件并在所述表面修改部件上形成与所述特征中的一个或多个相关联的一个或多个形状。

30.根据权利要求29所述的在所述乘坐系统中提供触觉反馈的方法，其中，检测所述乘坐系统状态包括接收指示乘坐车辆在所述乘坐路径上的位置的位置数据。

31.根据权利要求30所述的在所述乘坐系统中提供触觉反馈的方法，包括：

接收指示在所述乘坐车辆的操作期间经过的时间的定时数据；以及

基于所述定时数据、所述位置数据和所述三维地图标识所述特征中的所述一个或多个。

32.根据权利要求30所述的在所述乘坐系统中提供触觉反馈的方法，包括将表面修改部件支撑在所述乘坐工具的屏幕或窗户上。

33.根据权利要求29所述的在所述乘坐系统中提供触觉反馈的方法，包括：

标识所述特征中的第一类；以及

经由所述表面修改部件上的多个桩形成代表所述特征中的所述第一类的所述一个或多个形状。

34.根据权利要求33所述的在所述乘坐系统中提供触觉反馈的方法，包括：

标识所述特征中的第二类；以及

经由所述表面修改部件上的多个填充流体的囊形成代表所述特征中的所述第二类的一个或多个另外的形状。

35.一种触觉反馈系统，包括：

存储器，其配置为存储乘坐路径、沿着所述乘坐路径的风景或两者的三维模型；以及

表面修改部件，其配置为基于所述三维模型，根据指示乘坐工具在所述乘坐路径上的位置的位置数据来输出所述乘坐路径、沿着所述乘坐路径的所述风景或两者的触觉表示。

36.根据权利要求35所述的触觉反馈系统，包括至少一个处理器，所述至少一个处理器配置为激活所述乘坐路径附近的风景的一个或多个部分以移动、说话或两者。

37.根据权利要求35所述的触觉反馈系统，其中，所述三维模型包括光学数据。

38.根据权利要求35所述的触觉反馈系统，其中，所述表面修改部件包括配置为模拟结构特征的第一类的多个桩，以及配置为模拟结构特征的第二类的多个填充流体的袋形部。

39.根据权利要求38所述的触觉反馈系统，其中，所述多个桩中的每个桩配置为由磁场、电流或两者致动。

40.根据权利要求35所述的触觉反馈系统，其中，所述触觉反馈系统配置为提供具有第一强度的第一触觉活动以表示第一环境，以及提供具有第二强度的第二触觉活动以表示第二环境，其中，所述第二强度大于所述第一强度。

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