CN113767357A - 时空触觉刺激系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及触觉刺激技术。一种触觉界面设备包括阵列，所述阵列包括用于生成刺激图案的触觉刺激元素。所述触觉界面设备包括控制器，用于在用户的皮肤上连续传播刺激图案，包括重复消除所述刺激图案的第一端的一部分，并在所述刺激图案的第二端用新的部分替换所述消除的部分。

Description

时空触觉刺激系统和方法

技术领域

本发明大体上涉及触觉刺激技术。

背景技术

一种类型的触觉刺激(haptic stimulation)，可被称为触感刺激，刺激人类皮肤中的感受器(receptor)。人类皮肤有许多不同类型的感受器，这些感受器适合不同的触觉感觉。皮肤中的迈斯纳小体(Meissner corpuscle)用于感知低频振动。皮肤中的梅克尔细胞(Merkel cell)用于感知压力。皮肤中的魯斐尼氏末稍(Ruffini ending)用于感知剪切变形。皮肤中的帕西尼氏小体(Pacinian corpuscle)用于感知高频振动。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种包括触觉界面设备的触觉刺激设备。所述触觉界面设备包括阵列，所述阵列包括用于生成刺激图案的触觉刺激元素。所述触觉界面设备包括控制器，用于在用户的皮肤上连续传播刺激图案，包括重复消除所述刺激图案的第一端的一部分，并在所述刺激图案的第二端用新的部分替换所述消除的部分。在用户皮肤上持续传播刺激图案可以提高用户获取所述触觉界面设备上呈现的信息的速率。

可选地，在上述任一方面中，所述控制器用于以恒定速率在所述用户的皮肤上传播所述刺激图案。

可选地，在上述任一方面中，所述阵列包括所述触觉刺激元素的行和列。所述控制器用于以相同的速率针对每行传播所述刺激图案。

可选地，在上述任一方面中，所述阵列包括所述触觉刺激元素的行和列。所述控制器用于以不同的速率针对不同行传播所述刺激图案。

可选地，在上述任一方面中，所述控制器用于在所述刺激图案中同时呈现两个部分信息单元。

可选地，在上述任一方面中，所述控制器用于在所述刺激图案中同时呈现第一字符的一部分和第二字符的一部分。

可选地，在上述任一方面中，所述控制器用于在所述刺激图案中同时呈现第一字的一部分和第二字的一部分。

可选地，在上述任一方面中，所述控制器用于在所述用户皮肤上移动包括触觉刺激元素的所述阵列，以便在所述用户皮肤上传播所述刺激图案。

可选地，在上述任一方面中，包括触觉刺激元素的所述阵列包括触觉刺激元素环。所述控制器用于在所述用户皮肤上旋转包括触觉刺激元素的所述阵列，以便在所述用户皮肤上传播所述刺激图案。

可选地，在上述任一方面中，包括触觉刺激元素的所述阵列包括触觉刺激元素直线。所述控制器用于在所述用户皮肤上移动所述触觉刺激元素直线，以便在所述用户皮肤上传播所述刺激图案。

可选地，在上述任一方面中，所述控制器用于基于长短期存储器模型随着时间修改所述刺激图案。

可选地，在上述任一方面中，所述控制器用于随着时间衰减所述刺激图案的部分。

可选地，在上述任一方面中，所述控制器用于表示包括触觉刺激元素的所述阵列中的三维对象。

可选地，在上述任一方面中，所述控制器用于在空间上表示所述阵列中三维对象的第一维度和第二维度，在时间上表示所述阵列中三维对象的第三维度。

可选地，在上述任一方面中，所述控制器用于控制所述刺激图案在所述阵列不同区域中传播的速率，以便在时间上表示所述三维对象的第三维度。

可选地，在上述任一方面中，所述控制器用于通过所述刺激图案传播的速率来表示包括触觉刺激元素的所述阵列中的对象的速度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种提供触觉刺激界面的方法。所述方法包括：生成具有包括触觉刺激元素的阵列的刺激图案，所述刺激图案包括第一端和第二端。所述方法还包括：在用户的皮肤上连续传播所述刺激图案，包括重复消除所述刺激图案的第一端的一部分，并在所述刺激图案的第二端用新的部分替换所述消除的部分。

根据本发明的又一个方面，提供了一种触觉刺激设备，包括触觉刺激界面，所述触觉刺激界面包括触觉像素阵列，用于通过刺激图案刺激用户皮肤中的感受器。所述刺激图案包括第一端和第二端。所述触觉刺激设备包括接收器，用于接收要呈现在所述触觉刺激界面中的信息。所述触觉刺激设备包括处理器，用于在所述用户的皮肤上连续传播所述刺激图案，以便呈现所述信息，包括消除所述刺激图案的第一端的一部分，并在所述刺激图案的第二端用新的部分替换所述消除的部分。

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决背景技术中所指出的任何或所有缺点的实现方式。

附图说明

本发明的各个方面通过示例的方式示出，并且不由附图限制，附图中相同的附图标记表示相同的元件。

图1示出了用于数据通信的无线网络；

图2示出了触觉刺激系统的一个实施例；

图3示出了一个示例性基站；

图4示出了触觉刺激设备的一个实施例；

图5示出了在触觉刺激界面上以称为“字母的符号表示”的呈现模式呈现信息的实施例；

图6示出了在触觉刺激界面上以称为“字的符号表示”的呈现模式呈现信息的实施例；

图7A至图7C示出了三个时间点的触觉刺激界面，以说明传播刺激图案的实施例；

图8A至图8C示出了具有八个触觉刺激元素(或触觉像素)的触觉刺激界面的实施例；

图9为提供触觉刺激界面的过程的实施例的流程图；

图10为连续传播刺激图案的过程的实施例的流程图；

图11A至图11C示出了三个时间点的触觉刺激界面，以说明传播刺激图案的实施例；

图12为连续传播刺激图案的过程的实施例的流程图；

图13示出了连续传播刺激图案的过程的另一个实施例；

图14A至图14F示出了六个时间点的触觉刺激界面的实施例，以说明传播刺激图案的实施例；

图15为连续传播刺激图案的过程的实施例的流程图；

图16A至图16E示出了在触觉刺激界面中显示消息的一个实施例；

图17为刺激图案中数据衰减的过程的一个实施例的流程图；

图18示出了如何表示三维对象的一个实施例；

图19为在触觉刺激界面中表示三维对象的过程的一个实施例的流程图；

图20为在时间上表示阵列中对象的第三维度的过程的一个实施例的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明，附图大体上涉及触觉刺激系统和方法。提供触觉刺激系统和方法的一个技术挑战是，通常生成的刺激图案一次只能呈现非常有限的信息量。在某种程度上，这是因为触觉刺激设备具有相对较少数量的触觉刺激元素。每个触觉刺激元素可以称为“触觉像素”(tactile pixel或tixel)。有限数量的触觉像素与电子视觉显示器等界面形成了对比，电子视觉显示器可以包括大量的视觉显示元素(例如像素)。因此，电子视觉显示器可以用于同时呈现大量的字或复杂的图像。相反，触觉刺激设备可以同时显示一个字符(例如，字母表的字母)，或者可以同时显示几个字符。因此，用户获取触觉刺激设备上呈现的信息比电子视觉显示器上呈现的信息需要更长的时间。本文公开的技术提高了用户获取触觉刺激设备上呈现的信息的速率。不仅节省了用户的时间，而且降低功耗。如果触觉刺激设备是电池供电的，本文公开的技术可以延长电池寿命。因此，无论使用哪种电力，触觉刺激设备都能运行更高效。

在一些实施例中，触觉刺激设备具有包括触觉刺激元素的阵列，所述触觉刺激元素用于生成刺激图案。在一些实施例中，触觉界面设备具有控制器，用于在用户皮肤上连续传播刺激图案。本文使用的术语“连续”指不中断或以固定间隔重复。本文使用的短语“连续传播刺激图案”指不中断地或以固定间隔重复地传播刺激图案。在用户的皮肤上持续传播刺激图案可以加快用户获取信息的速率。例如，由于持续传播刺激图案，用户能够更快地阅读盲文或字母字符。在一些实施例中，控制器不是一次显示一个字符，而是传播(或滚动)字符，使得当一个字符的一部分离开刺激图案时，新字符进入刺激图案。因此，刺激图案可以同时包括两个不同字符的部分。“部分信息”本身可能难以理解。但是，当开始呈现第二个字符时，用户已经获取了第一个字符。用户可以记住第一个字符，即使它只部分显示(或根本不显示)。此外，用户可以预测下一个字符。因此，即使只有下一个字符的部分信息，用户也可以开始确定下一个字符是什么。用户能够识别下一个字符的速度会加快，这提高了获取信息的总速度。

在一些实施例中，当控制器传播刺激图案时，控制器使用空间和时间变化来传递刺激图案中的信息。在一个实施例中，控制器描述刺激图案中的三维(three-dimensional，3D)对象。例如，包括触觉刺激元素的阵列可以为用于呈现3D对象的第一维度和第二维度的二维阵列。在一个实施例中，使用时间变化描述3D对象的第三维度。例如，控制器传播刺激图案不同区域的速率可用于传递第三维度。

应理解，本发明实施例可以以多种不同的形式实现，并且权利要求的范围不应被解释为限于本文中阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明透彻和完整，并且向本领域技术人员充分传达本发明实施例概念。事实上，本发明旨在覆盖包括在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的这些实施例的替代物、修改和等同物。此外，在以下对本发明实施例的详细描述中，为了提供透彻的理解，阐述了许多具体细节。然而，本领域普通技术人员很清楚，在没有这些具体细节的情况下可以实施本发明的本实施例。

图1示出了用于数据通信的无线网络。通信系统100包括用户设备110A、用户设备110B、用户设备110C、无线接入网(radio access network，RAN)120A、RAN 120B、核心网130、公共交换电话网络(public switched telephone network，PSTN)140、互联网150和其它网络160等。其它或替代网络包括私有和公共数据分组网络，包括公司内部网。虽然图1示出了一定数量的这些组件或元件，但是系统100中可以包括任意数量的这些组件或元件。

在一个实施例中，无线网络可以是第五代(fifth generation，5G)网络，该5G网络包括至少一个5G基站。该5G基站采用正交频分复用(orthogonal frequency-divisionmultiplexing，OFDM)和/或非OFDM以及小于1毫秒(例如，100微秒或200微秒)的发送时间间隔(transmission time interval，TTI)与通信设备进行通信。通常，基站也可以指eNB和5GBS(gNB)中的任一种。此外，该无线网络还可以包括网络服务器，该网络服务器用于处理经由至少一个eNB或gNB从通信设备接收到的信息。

通信系统100使得多个无线用户能够发送和接收数据和其它内容。通信系统100可以执行一种或多种信道接入方法，包括但不限于码分多址(code division multipleaccess，CDMA)、时分多址(time division multiple access，TDMA)、频分多址(frequencydivision multiple access，FDMA)、正交FDMA(orthogonal FDMA，OFDMA)或单载波FDMA(single-carrier FDMA，SC-FDMA)。

用户设备(user equipment，UE)110A、UE 110B和UE 110C可以分别称为一个UE110或者统称为多个UE 110，用于在系统100中进行操作和/或通信。例如，UE 110可以用于发送和/或接收无线信号或有线信号。每个UE 110表示任何合适的终端用户设备，可以包括如下设备(或者可以称为)：用户设备(UE)、无线发送/接收单元、移动台、固定或移动用户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、智能手机、笔记本电脑、计算机、触摸板、无线传感器、可穿戴设备或消费型电子设备等。

在实施例中，RAN 120A和RAN 120B分别包括一个或多个基站(base station，BS)170A和BS 170B。RAN 120A和RAN 120B可以分别称为一个RAN 120或者统称为多个RAN 120。类似地，基站(base station，BS)170A和BS 170B可以分别称为一个基站(base station，BS)170或者统称为多个基站(base station，BS)170。每个BS 170分别用于与多个UE 110中的一个或多个UE 110进行无线连接，以便能够接入核心网130、PSTN 140、互联网150和/或其它网络160。例如，多个基站(base station，BS)170可以包括若干众所周知的设备中的一个或多个，例如，基站收发台(base transceiver station，BTS)、节点B(NodeB)、演进型基站(evolved NodeB，eNB)、下一代(第五代)(fifth generation，5G)NodeB(gNB)、家庭基站(Home NodeB/Home eNodeB)、站点控制器、接入点(access point，AP)或无线路由器，或者具有有线网络或无线网络的服务器、路由器、交换机或其它处理实体。

在一个实施例中，BS 170A是RAN 120A的一部分，RAN 120A可以包括一个或多个其它BS 170、一个或多个元件和/或一个或多个设备。类似地，BS 170B是RAN 120B的一部分，RAN 120B可以包括一个或多个其它BS 170、一个或多个元件和/或一个或多个设备。每个BS170分别进行操作，以在特定地理区域(region/area)(有时称为“小区”)内发送和/或接收无线信号。在一些实施例中，可以采用多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)技术，使得每个小区具有多个收发器。

BS 170使用无线通信链路通过一个或多个空口(未示出)与多个UE 110中的一个或多个UE 110进行通信。这些空口可以采用任何合适的无线接入技术。

系统100可以使用多信道接入功能，例如包括BS 170和UE 110用于实现长期演进无线通信标准(Long Term Evolution，LTE)、LTE(LTE Advanced，LTE-A)和/或LTE多媒体广播多播业务(Multimedia Broadcast Multicast Service，MBMS)的多个方案。在其它实施例中，基站170、用户设备110A至用户设备110C用于实现UMTS、HSPA或HSPA+标准和协议。当然，可以使用其它多接入方案和无线协议。

RAN 120与核心网130进行通信，以向UE 110提供语音、数据、应用、基于IP的语音传输(Voice over Internet Protocol，VoIP)或其它业务。应理解，RAN 120和/或核心网130可以与一个或多个其它RAN(未示出)进行直接或间接通信。核心网130还可以用作其它网络(例如，PSTN 140、互联网150和其它网络160)的网关接入。另外，多个UE 110中的部分或全部UE 110能够使用不同的无线技术和/或协议通过不同的无线链路与不同的无线网络进行通信。

多个RAN 120还可以包括毫米波和/或微波接入点(access point，AP)。这些AP可以是多个BS 170的一部分，还可以远离多个BS 170。这些AP可以包括但不限于能够进行毫米波通信的连接点(毫米波CP)或BS 170(例如，毫米波基站)。毫米波AP可以在24GHz到100GHz等的频率范围内发送和接收信号，但不要求在这整个范围内操作。本文所使用的术语“基站”是指基站和/或无线接入点。

虽然图1示出了通信系统的一个示例，但是可以对图1进行各种更改。例如，通信系统100在任何合适的配置中都可以包括任何数量的用户设备、基站、网络或其它组件。还应理解，术语“用户设备”可以指任何类型的在蜂窝或移动通信系统中与无线网络节点进行通信的无线设备。用户设备的非限制性示例包括目标设备、设备到设备(device-to-device，D2D)用户设备、机器类用户设备或能够进行机器到机器(machine-to-machine，M2M)通信的用户设备、笔记本电脑、PDA、iPad、平板电脑、移动终端、智能手机、笔记本电脑嵌入设备(laptop embedded equipment，LEE)、笔记本电脑加载设备(laptop mounted equipment，LME)和USB加密狗。

在一个实施例中，UE 110具有到触觉刺激设备240的无线连接。在一个实施例中，UE 110通过无线连接向触觉刺激设备240发送信息(例如，数字数据)。该信息呈现在触觉刺激界面250上。在一个实施例中，触觉刺激系统包括触觉刺激设备240，但不包括UE 110。

图2示出了触觉刺激系统的一个实施例。在本实施例中，触觉刺激系统包括触觉刺激设备240和UE 110。在另一个实施例中，触觉刺激系统包括触觉刺激设备240，但不包括UE110。UE 110可以为移动电话等，但在其它示例中可以为其它设备，例如台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、手持计算设备、汽车计算设备和/或其它计算设备。如图所示，所示的示例性UE 110包括至少一个发送器202、至少一个接收器204、存储器206、至少一个处理器208和至少一个输入/输出设备212。所述处理器208可以实现UE 110的各种处理操作。例如，所述处理器208可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它能够使所述UE 110在系统100(如图1的系统100)中操作的功能。所述处理器208可以包括用于执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。例如，所述处理器208可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。在一个实施例中，所述存储器206为非瞬时性存储器。在一个实施例中，所述存储器206为非瞬时性计算机可读介质。

所述发送器202用于调制数据或其它内容，以通过至少一个天线210进行发送。所述发送器202还可以用于在将RF信号提供给所述天线210进行发送之前，对这些RF信号进行放大、滤波和变频。所述发送器202可以包括用于生成用于无线传输的信号的任何合适的结构。

所述接收器204可以用于解调至少一个天线210所接收的数据或其它内容。所述接收器204还可以用于对通过所述天线210接收的RF信号进行放大、滤波和变频。在一些实施例中，所述接收器204为RF信号接收器。所述接收器204可以包括用于处理无线接收的信号的任何合适的结构。所述天线210包括用于发送和/或接收无线信号的任何合适的结构。相同的天线210可以用于发送和接收RF信号，或者替代地，不同的天线210可以用于发送信号和接收信号。

可以理解，一个或多个发送器202可以在所述UE 110中使用，一个或多个接收器204可以在所述UE 110中使用，一个或多个天线210可以在所述UE 110中使用。虽然示出为单独的块或组件，但至少一个发送器202和至少一个接收器204可以组合成收发器。因此，示出收发器的单个块，而不是示出图2中的所述发送器202的单独的块和所述接收器204的单独的块。在一个实施例中，所述发送器202中的至少一个用于与所述触觉刺激设备240通信。在一个实施例中，所述接收器204中的至少一个用于与所述触觉刺激设备240通信。在一个实施例中，所述发送器和/或所述接收器包括无线通信接口，用于与所述触觉刺激设备240通信。

所述UE 110还包括一个或多个输入/输出设备212。所述输入/输出设备212便于与用户进行交互。每个输入/输出设备212包括用于向用户提供信息或从用户接收信息的任何合适的结构，如扬声器、麦克风、小键盘、键盘、显示器或触摸屏。需要注意的是，某些用户可能很难使用一个或多个结构来接收信息。例如，某些用户可能很难看到或阅读UE 110上的视觉显示。在另一个示例中，某些用户可能很难听到UE 110上的扬声器。触觉刺激设备240的实施例允许用户从UE 110获取此类信息。

此外，所述UE 110包括至少一个存储器206。存储器206存储由UE 110使用、生成或收集的指令和数据。例如，所述存储器206可以存储一个或多个处理器208执行的软件或固件指令以及用于减少或消除入信号中的干扰的数据。每个存储器206包括一个或多个任何合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备。可以使用任何合适类型的存储器，例如随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read only memory，ROM)、硬盘、光盘、用户识别模块(subscriber identity module，SIM)卡、记忆棒、安全数字(securedigital，SD)存储卡等。

UE 110具有到所述触觉刺激设备240的无线连接。所述触觉刺激设备240具有触觉刺激界面250(也简称为“刺激界面”)、接收器260、控制器270和数模(digital-to-analog，D/A)转换器275。所述接收器260可以包括用于与UE 110无线通信的无线接收器。所述接收器260可用于通过各种无线通信协议进行通信，包括但不限于IEEE(Institute ofElectrical and Electronics Engineers，电气电子工程师学会)802.11协议或IEEE802.15协议。在一个实施例中，所述接收器260用于使用蓝牙进行通信。可选地，所述触觉刺激设备240可以具有发送器，用于通过各种无线通信协议进行通信。在一个实施例中，用户可以选择从UE 110传输到所述触觉刺激设备240的信息。在用户习惯使用所述触觉刺激设备240后，用户可以请求发送更详细的信息。例如，用户可以选择收到电子邮件的通知、电子邮件中的关键字、整个电子邮件等。

所述刺激界面250用于生成触觉刺激图案。在一个实施例中，当用户的皮肤与所述刺激界面250接触时，所述触觉刺激图案刺激用户皮肤中的感受器。所述感受器可以包括但不限于迈斯纳小体、梅克尔细胞、魯斐尼氏末稍和帕西尼氏小体。所述刺激界面250不需要刺激所有类型的感受器。在一个实施例中，所述刺激界面250刺激一种或多种类型的感受器(例如迈斯纳小体、梅克尔细胞、魯斐尼氏末稍和/或帕西尼氏小体)的子集。在一个实施例中，所述刺激界面250具有刺激元素的集合(例如图案、阵列等)。在一些实施例中，所述刺激界面250通过机械运动(例如，机械振动)刺激人皮肤中的感受器。在一个实施例中，所述刺激元素的每一个包括用于生成声波的电声换能器。

所述控制器270用于控制所述触觉刺激设备240的操作。在一个实施例中，所述控制器270用于通过所述接收器260控制来自UE 110的数据传输。在一个实施例中，从UE 110到所述触觉刺激设备240的数据传输是单向的。在一个实施例中，数据传输是双向的。因此，所述触觉刺激设备240可以向UE 110上报配置信息、状态等。

在一个实施例中，所述控制器270用于控制在所述刺激界面250上呈现数据。在一个实施例中，所述控制器270用于在用户皮肤上连续传播刺激图案。所述D/A转换器275用于将数字信号转换为模拟信号。在一个实施例中，所述控制器270处理来自所述UE 110的第一数字信号，并将第二数字信号提供给D/A转换器275。根据来自所述控制器270的第二数字信号，所述D/A转换器275输出模拟信号以驱动所述刺激界面250。因为所述控制器270可以处理功能，例如生成适用于所述刺激界面250配置的数字信号，所述第一数字信号和所述第二数字信号可以不同。在一个实施例中，所述UE 110处理这些功能，其中所述第一数字信号和所述第二数字信号可以相同。

所述控制器270可以以硬件、软件或硬件和软件的组合实现。用于实现所述控制器270的硬件控制电路组件可以包括但不限于现场可编程门阵列(field-programmable gatearray，FPGA)、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、特殊应用标准产品(application-specific standard product，ASSP)、片上系统(system-on-a-chip，SOC)、复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)、专用计算机等。在一个实施例中，所述控制器270实现为用于编程一个或多个处理器的软件(存储在存储设备上)。因此，所述控制器270可以包括存储设备和处理器。

在一个实施例中，所述控制器270与所述UE 110一起工作，以在所述刺激界面250上呈现信息。例如，通过在所述处理器208上执行所述存储器206存储的指令，所述UE 110可以向所述接收器260发送数字数据。因此，在一个实施例中，所述控制器270、所述处理器208和所述存储器206的组合可以称为控制电路，所述控制电路用于在所述触觉刺激界面250上呈现信息。

图3示出了可以实现本发明提供的方法和描述的示例性BS 170。如图所示，所述BS170包括至少一个处理器308、至少一个发送器302、至少一个接收器304、一个或多个天线310和至少一个存储器306。所述处理器308实现所述BS 170的各种处理操作，例如信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它功能。每个处理器308包括用于执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。例如，每个处理器308可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。在一个实施例中，所述存储器306为非瞬时性存储器。

每个发送器302包括用于生成用于无线传输到一个或多个UE 110或其它设备的信号的任何合适的结构。每个接收器304包括用于处理从一个或多个UE 110或其它设备无线接收到的信号的任何合适的结构。虽然示出为单独的块或组件，但至少一个发送器302和至少一个接收器304可以组合成收发器。每个天线310包括用于发送和/或接收无线信号的任何合适的结构。虽然所示的普通天线310都耦合到所述发送器302和所述接收器304，但是一个或多个天线310可以耦合到一个或多个所述发送器302，一个或多个单独的天线310可以耦合到一个或多个所述接收器304。每个存储器306包括一个或多个任何合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备。

图4示出了触觉刺激设备240的一个实施例。所述刺激界面250具有包括触觉刺激元素410(也简称为“刺激元素”)的阵列。每个触觉刺激元素410也可以称为“触觉像素”(tactile pixel或tixel)。在一个实施例中，所述刺激元素阵列410用于刺激人类皮肤中的感受器(例如迈斯纳小体、梅克尔细胞、魯斐尼氏末稍和/或帕西尼氏小体)。在一个实施例中，每个刺激元素410可以独立地控制。图4中的设置仅仅是一个示例，所述刺激元素410可以有多个其它配置。在这个示例中，存在6×6组共计36个刺激元素410。刺激元素410的数量可以根据实现方式而变化。在图4的示例中，有6行刺激元素410和6列刺激元素410。不要求行数等于列数。在图4的示例中，刺激元素410间隔相等。但是，不要求间隔相等。不要求图案按行和列排列。在一个实施例中，所述组包括刺激元素410的阵列。术语“阵列”指类似对象的系统化排列，例如刺激元素410。

在图4中每个刺激元素410的横截面形状为正方形，但是刺激元素410可以具有其它横截面形状。

在一个实施例中，每个刺激元素410包括电极，所述电极可以偏置到所需电压。因此，在一个实施例中，所述刺激界面250包括用于刺激用户皮肤中的感受器的电极阵列。在一个实施例中，所述刺激元素410中的一些称为激活电极，而其它刺激元素410称为接地电极。在一个实施例中，有一个或多个接地电极。通过将激活电极偏置到适当的电压，使一个或多个接地电极处于普通电压，可以使电流流过用户皮肤从激活电极到一个或多个接地电极。流过用户皮肤的电流可以是离子电流。在一个实施例中，如果希望不激活该特定的激活电极，激活电极可以偏置到普通电压。

在一个实施例中，每个刺激元素410包括机电换能器。因此，在一个实施例中，所述刺激界面250包括用于刺激用户皮肤中的感受器的机电换能器阵列。机电换能器能够将电能转换为机械能。机械能的形式可以为机械振动。例如，机电换能器可以由电信号(例如电流或电压)控制，以引起所述刺激元素410的机械振动。在一个实施例中，包括机电换能器的所述刺激元素410的图案用于通过机电换能器的机械振动刺激人类皮肤中的感受器。

在一个实施例中，每个刺激元素410包括电声换能器。因此，在一个实施例中，所述刺激界面250包括用于刺激用户皮肤中的感受器的电声换能器阵列。电声换能器能够将电能转换为声能。声能的形式可以为声波。例如，电声换能器可以由电信号(例如电流或电压)控制，以产生声波。在一个实施例中，每个电声换能器包括音频扬声器。在一个实施例中，包括电声换能器的所述刺激元素阵列410用于通过电声换能器的机械振动刺激人类皮肤中的感受器。

电声换能器的直径可以在约0.5mm到2mm之间。然而，小于0.5mm或大于2mm的电声换能器也适用于刺激元素410。在一些实施例中，电声换能器被驱动以产生人耳听不到的声波。在一个实施例中，电声换能器被驱动以产生频率低于20Hz的声波。在一些实施例中，电声换能器被驱动以产生在10Hz至10kHz频率范围内的声波。然而，电声换能器可以被驱动以产生低于10Hz或大于10kHz的声波。

在一个实施例中，电声换能器被驱动以在距离刺激界面250一米处产生小于40dB的声压级声波。然而，在一些实施例中，电声换能器可以被驱动以在距离刺激界面250一米处产生大于40dB的声压级声波。在一个实施例中，电声换能器被驱动以在距离刺激界面250一米处产生振幅在0dB至40dB之间的声波。

在一个实施例中，每个刺激元素410包括电热换能器。因此，在一个实施例中，所述刺激界面250包括用于刺激用户皮肤中的感受器的电热换能器阵列。电热换能器能够将电能转换为热能。例如，电热换能器可以由电信号(例如电流或电压)控制，以产生热能。在一个实施例中，每个电热换能器包括电阻器。在一个实施例中，每个电热换能器包括二极管。在一个实施例中，包括电热换能器的所述刺激元素阵列410用于通过电热换能器的相对温度刺激人类皮肤中的感受器。

在一个实施例中，单个刺激元素410本身可以刺激人类皮肤中的感受器。例如，每个刺激元素可以包括由电信号(例如电流或电压)控制以产生机械振动的机电换能器。在一个实施例中，两个或更多个刺激元素410一起工作以刺激人类皮肤中的感受器。例如，每个刺激元素可以包括电极，使得电流从用户皮肤与激活电极的接触点流过用户皮肤，并流向用户皮肤与接地电极的接触点。需要注意的是，在一个实施例中，在用户皮肤内的所述电流是离子电流。

所述UE 110提供给所述触觉刺激设备240的信息的格式可以根据实现方式而变化。例如，信息可以为文本数据甚至图像数据等“原始数据”。在这种情况下，所述触觉刺激设备240用于确定如何将“原始数据”映射到所述触觉刺激元素410的图案。然而，可以以更细化的格式向UE 110提供信息。例如，所述UE 110可以了解所述刺激元素410的图案的配置。在这种情况下，所述UE 110可以指示所述触觉刺激设备240在每个刺激元素410中应该呈现的内容。

图5示出了在触觉刺激界面250上以称为“字母的符号表示”的呈现模式呈现信息的实施例。在所述触觉刺激界面250上表示英语字母表的字母“A”。在这个示例中，所述触觉刺激界面250上的表示在视觉上像英语字母表的字母“A”。这一概念可适用于其它语言的字母表。

图6示出了在触觉刺激界面250上以称为“字的符号表示”的呈现模式呈现信息的实施例。在所述触觉刺激界面250上表示英语字母表的字“love(爱)”。在这个示例中，所述触觉刺激界面250上的表示在视觉上像心的符号。在这个示例中，心的符号是字“love(爱)”的符号表示。需要注意的是，在所述触觉刺激界面250上呈现整个字，而不是单个字母，从而所述触觉刺激界面250在向用户呈现信息时更高效。例如，大大减少向用户呈现电子邮件所需的时间。然而，在某些情况下，用户无法理解更复杂的字。换句话说，用户更容易理解字母表的字母。

图5和图6的概念可适用于以其它语言书写的字符或符号。因此，一个实施例包括此处称为“用于在语言中书写的字符的符号表示”的表示模式。例如，在一个实施例中，表示模式是汉字的符号表示。在这里，汉字是指已经发展为可以书写的任何已知的汉语字符。在一个实施例中，可以在刺激界面250上呈现盲文字符。

图7A至图7C示出了三个时间点的触觉刺激界面250，以说明传播刺激图案的实施例。在一些实施例中，所述刺激图案在用户皮肤上传播。图7A至图7C中没有明确示出用户皮肤。图7A示出了具有八个触觉刺激元素(或触觉像素)702a至702h的触觉刺激界面250。图7A示出了第一时间点。所述触觉像素702a至702h可以称为触觉像素阵列。此示例中示出了一个箭头。在一些实施例中，所述阵列具有多行。图4示出了阵列有多行的示例。再次参见图7A，触觉像素702a可以称为所述阵列的第一端，触觉像素702h可以称为所述阵列的第二端。

触觉像素702a至702h分别呈现信号元素S0至S7。总而言之，信号元素可以称为在所述触觉刺激界面250上呈现的刺激图案(或信号)。例如，触觉像素702a呈现信号元素S0，触觉像素702b呈现信号元素S1等。每个信号元素由箭头表示。箭头的长度可以表示信号元素的幅度。在图7A至7C，在本示例中，箭头仅示出了两种不同的长度，以指示每个触觉像素可以处于两种状态中的一种。但是，触觉像素不需要具有二进制状态。信号元素的图案可以称为刺激图案。时间点的图案可以称为刺激图案的状态。当一个或多个信号变化时，刺激图案的状态可以改为新(或下一个)状态。在一些实施例中，状态以定期间隔连续出现。在这个时间点，刺激图案具有由S0指示的第一端和由S7指示的第二端。如下文所述，刺激图案随着时间变化。

图7B示出了第一时间点之后的第二时间点。图7B示出了一个实施例中所述触觉刺激界面250在紧接着图7A示出的状态之后的下一个状态。此时所述触觉刺激界面250显示信号元素S1至S8。因此，此时所述刺激图案包括信号元素S1至S8。需要注意的是，信号元素S0(在刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S8)的新部分已经被添加到刺激图案的第二端。所示的刺激图案在触觉像素702h到触觉像素702a的方向上传播(如“刺激图案传播”下面的箭头所示)。

图7C示出了第二个时间点之后的第三个时间点。图7C示出了一个实施例中所述触觉刺激界面250在紧接着图7B示出的状态之后的下一个状态。此时所述触觉刺激界面250显示信号元素S2至S9。因此，此时所述刺激图案包括信号元素S2至S9。需要注意的是，信号元素S1(在刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S9)的新部分已经被添加到刺激图案的第二端。所示的刺激图案在从触觉像素702h到触觉像素702a的方向上传播(如“刺激图案传播”下面的箭头所示)。

如上所述，所述阵列可以有多行。在一个实施例中，如图7A至图7C中针对单行所述的对每一行进行处理。每行的刺激图案的内容不要求相同。

图8A至图8C在三个时间点示出了触觉刺激界面250，以说明传播刺激图案的实施例。在一些实施例中，所述刺激图案在用户皮肤上传播。图8A至图8C中没有明确示出用户皮肤。示例性信号及其传播与图7A至图7C的示例类似。然而，与图7A至图7C的直线配置相反，在图8A至图8C中所述触觉刺激界面250具有圆形配置。图8A至图8C示出了刺激图案的三种不同状态。在一些实施例中，这三种状态以固定间隔按顺序发生。

图8A示出了具有八个触觉刺激元素(或触觉像素)802a至802h的触觉刺激界面250的实施例。图8A示出了第一时间点。触觉像素802a至802h可以称为触觉像素阵列。在此示例中，箭头具有一个触觉像素“环”的圆形配置。在一些实施例中，阵列具有多个触觉像素“环”的圆形配置。这些环不需要具有相同数量的触觉像素。再次参见图8A，触觉像素802a可以称为所述阵列的第一端，触觉像素802h可以称为所述阵列的第二端。

触觉像素802a至802h分别呈现与图7A示例中示出的相同的信号元素S0至S7。例如，触觉像素802a呈现信号元素S0，触觉像素802b呈现信号元素S1等。每个信号元素由箭头表示。箭头的长度可以表示信号元素的幅度。在图8A至图8C，在本示例中，箭头仅示出了两种不同的长度，以指示每个触觉像素可以处于两种状态中的一种。但是，触觉像素不需要具有二进制状态。信号元素的图案可以称为刺激图案。在这个时间点，刺激图案具有由S0指示的第一端和由S7指示的第二端。如下文所述，刺激图案随着时间变化。

图8B示出了第一时间点之后的第二时间点。图8B示出了一个实施例中所述触觉刺激界面250在紧接着图8A示出的状态之后的下一个状态。此时所述触觉刺激界面250显示信号元素S1至S8。因此，此时所述刺激图案包括信号元素S1至S8。需要注意的是，信号元素S0(在刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S8)的新部分已经被添加到刺激图案的第二端。所示刺激图案在触觉像素802h到触觉像素802a的方向上传播(如“刺激图案传播”下面的箭头所示)。换句话说，在本示例中，刺激图案是沿顺时针方向传播的。

图8C示出了第二个时间点之后的第三个时间点。图8C示出了一个实施例中所述触觉刺激界面250在紧接着图8B示出的状态之后的下一个状态。此时所述触觉刺激界面250显示信号元素S2至S9。因此，此时所述刺激图案包括信号元素S2至S9。需要注意的是，信号元素S1(在刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S9)的新部分已经被添加到刺激图案的第二端。所示刺激图案在触觉像素802h到触觉像素802a顺时针方向上传播(如“刺激图案传播”下面的箭头所示)。

图9为提供触觉刺激界面的过程900的实施例的流程图。参考图7A至图8C描述所述过程900，但本发明不限于此。

步骤902：生成具有包括触觉刺激元素的阵列的刺激图案。所述刺激图案可以与用户皮肤接触，使得所述刺激图案呈现在用户皮肤上。呈现的所述刺激图案包括第一端和第二端。例如，如图7A或图8A所述生成刺激图案。在图7A中，所述刺激图案的第一端是信号元素S0，所述信号元素S0呈现在触觉像素702a中。在图8A中，所述刺激图案的第一端是信号元素S0，所述信号元素S0呈现在触觉像素802a中。

步骤904：在用户皮肤上连续传播刺激图案。步骤904可以包括重复消除所述刺激图案的第一端的一部分，并在所述刺激图案的第二端用新的部分替换所述消除的部分。在图7B中，所述信号元素S0(在所述刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S8)的新部分已经被添加到所述刺激图案的第二端。在图7C中，信号元素S1(在所述刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S9)的新部分已经被添加到所述刺激图案的第二端。因此，所示刺激图案在触觉像素702h到触觉像素702a的方向上传播(如“刺激图案传播”下面的箭头所示)。图7A的状态和图7B的状态之间有一些时间间隔。同样，图7B的状态和图7C的状态之间也有一些时间间隔。在一些实施例中，这些不同的状态以固定间隔发生。因此，所述刺激图案在用户皮肤上不断传播。

在一些实施例中，所述刺激图案以恒定速率在用户皮肤上传播。以恒定速率传播刺激图案意味着接触用户皮肤上同一点的连续信号元素之间的时间间隔是恒定的。例如，参见图7A至图7C，在时间点t0，信号元素S0位于用户皮肤上的特定点；在时间点t1，信号元素S1位于用户皮肤上的特定点；在时间点t2，信号元素S2位于用户皮肤上的特定点。在一些实施例中，t0和t1之间的时间间隔与t1和t2之间的时间间隔相同，等等。因此，所述刺激图案以恒定速率在用户皮肤上传播。

在图8B和图8C的示例中描述步骤904。在图8B中，所述信号元素S0(在所述刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S8)的新部分已经被添加到所述刺激图案的第二端。在图8C中，信号元素S1(在所述刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S9)的新部分已经被添加到所述刺激图案的第二端。因此，所示刺激图案在触觉像素802h到触觉像素802a的方向上传播(如“刺激图案传播”下面的箭头所示)。换句话说，在这个示例中，所述刺激图案在顺时针方向上连续传播。

图10为连续传播刺激图案的过程1000的实施例的流程图。所述过程1000提供了所述过程900的进一步细节。为了便于描述，所述触觉刺激界面具有刺激元素0至n(总共n+1个元素)。结合图7A至图8C的示例，n＝7。结合图7A至图7C的示例，元素702a为元素0，元素702b为元素1，……，元素702n为元素n。结合图8A至图8C的示例，元素802a为元素0，元素802b为元素1，……，元素802n为元素n。

步骤1002：激活或去激活刺激元素(或触觉像素)以呈现刺激图案。所述刺激图案可以与用户皮肤接触，使得所述刺激图案呈现在用户皮肤上。步骤1004：确定是否进行到所述刺激图案的下一个状态。在一个实施例中，在进入下一个状态之前，每个状态在预定时间内呈现。

为了便于描述，步骤1006至步骤1010以特定顺序描述。这些步骤可以同时发生，也可以以不同的顺序发生。步骤1006：从所述刺激图案中删除元素0中的数据。即，在元素0中呈现的用于所述刺激图案之前状态的信号元素不再是所述刺激图案的一部分。例如，从图7A至图7B的状态开始，信号元素S0不再出现在所述刺激图案中。

步骤1008：对于元素i＝1至n，将元素i中的数据移动到元素i+1。例如，从图7A至图7B的状态开始，信号元素S1从元素702b移到702a，信号元素S2从元素702c移到702b，等等。

步骤1010：将新数据添加到刺激元素n的刺激图案中。例如，从图7A至图7B的状态开始，信号元素S8被添加到刺激元素702h的刺激图案中。然后，所述过程1000返回到步骤1004，在一个实施例中，在预定时间内呈现刺激图案的当前状态。因此，所述过程1000描述了所述刺激图案连续传播的实施例。

结合包括触觉刺激元素的阵列具有单行的示例描述图9和图10。在一些实施例中，包括触觉刺激元素的阵列具有触觉刺激元素的行和列。在一些实施例中，所述过程900和/或所述过程1000以相同的速率针对每一行传播刺激图案。在其它实施例中，所述刺激图案以不同的速率针对不同行传播。在下文描述的图18至图20的实施例中，所述刺激图案可以以不同的速率针对不同行传播，以传递三维信息。

图11A至图11C在三个时间点示出了触觉刺激界面250，以说明传播刺激图案的实施例。在一些实施例中，所述刺激图案在用户皮肤上传播。图11A至图11C中没有明确示出用户皮肤。示例性刺激图案及其传播与图8A至图8C的示例类似。然而，触觉刺激界面250在图11A至图11C所示的实施例中旋转。图11A至图11C示出了所述刺激图案的三种不同状态。在一些实施例中，这三种状态以固定间隔按顺序发生。

图11A示出了具有八个触觉刺激元素(或触觉像素)1102a至1102h的触觉刺激界面250的实施例。所述触觉刺激界面250具有与图8A的实施例类似的形状和数量的刺激元素。然而，图11A中的触觉像素1102a至1102h使用不同的附图标记。图11A示出了第一时间点。触觉像素1102a可以称为所述阵列的第一端，触觉像素1102h可以称为所述阵列的第二端。

触觉像素1102a至1102h分别呈现与图8A示例中相同的信号元素S0至S7。例如，触觉像素1102a呈现信号元素S0，触觉像素1102b呈现信号元素S1，等等。每个信号元素由箭头表示。箭头的长度可以表示信号元素的幅度。在图11A至图11C中，在本示例中，箭头仅示出了两个不同的长度，以说明每个触觉像素可以处于两种状态中的一种。但是，触觉像素不需要具有二进制状态。在这个时间点，刺激图案具有由S0指示的第一端和由S7指示的第二端。如下文所述，刺激图案随着时间变化。

图11B示出了第一时间点之后的第二时间点。图11B示出了一个实施例中所述触觉刺激界面250在紧接着图11A示出的状态之后的下一个状态。此时所述触觉刺激界面250显示信号元素S1至S8。因此，此时所述刺激图案包括信号元素S1至S8。需要注意的是，信号元素S0(在刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S8)的新部分已经被添加到刺激图案的第二端。所述阵列显示为沿顺时针方向旋转。例如，触觉像素1102a位于图11B中的12点钟位置，而触觉像素1102h位于1图11A中12点钟位置。

图11C示出了第二个时间点之后的第三个时间点。图11C示出了一个实施例中所述触觉刺激界面250在紧接着图11B示出的状态之后的下一个状态。此时所述触觉刺激界面250显示信号元素S2至S9。因此，此时所述刺激图案包括信号元素S2至S9。需要注意的是，信号元素S1(在刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S9)的新部分已经被添加到刺激图案的第二端。所述阵列显示为沿顺时针方向旋转。因此，所述刺激图案也沿顺时针方向旋转。此外，在本示例中，所述刺激图案在用户皮肤上旋转。

图12为连续传播刺激图案的过程1200的实施例的流程图。所述过程1200提供了所述过程900的进一步细节。为了便于描述，所述触觉刺激界面具有刺激元素0至n(总共n+1个元素)。结合图11A至图11C的示例，n＝7。结合图11A至图11C的示例，元素1102a为元素0，元素1102b为元素1，……，元素1102n为元素n。

步骤1202：激活或去激活刺激元素(或触觉像素)以呈现刺激图案。所述刺激图案可以与用户皮肤接触，使得所述刺激图案呈现在用户皮肤上。图11A示出了步骤1202的一个示例。步骤1204：确定是否进行到所述刺激图案的下一个状态。在一个实施例中，在进入下一个状态之前，每个状态在预定时间内呈现。

为了便于描述，步骤1206至步骤1208以特定顺序描述。这些步骤可以同时发生，也可以以不同的顺序发生。步骤1206：通过一个刺激元素旋转或移动所述触觉刺激界面250。例如，从图11A至图11B的状态开始，所述触觉刺激界面250由一个刺激元素顺时针旋转。

步骤1208：替换选定元素中的数据以删除旧数据，并将新数据添加到所述刺激图案。例如，图11A和图11B的比较示出了在触觉像素1102a中被信号元素S8替换的信号元素S0。在另一个示例中，图11B和图11C的比较示出了在触觉像素1102b中被信号元素S9替换的信号元素S1。

然后，所述过程1200返回到步骤1204，在一个实施例中，在预定时间内呈现刺激图案的当前状态。因此，所述过程1200描述了所述刺激图案连续传播的实施例。

图13示出了连续传播刺激图案的过程1300的另一个实施例。所述过程1300提供了所述过程900的进一步细节。所述过程1300是另一种过程1200，其中所述阵列连续旋转。此处使用的术语“连续”或“连续地”是指“无中断”。这与所述过程1200的实施例形成对比，在所述过程1200中所述阵列从一个状态“进入”到下一个状态。

步骤1302：激活或去激活刺激元素(或触觉像素)以呈现刺激图案。所述刺激图案可以与用户皮肤接触，使得所述刺激图案呈现在用户皮肤上。图11A示出了步骤1302的一个示例。步骤1304：连续旋转所述阵列。在一个实施例中，所述阵列以恒定角速度连续旋转。

步骤1306：确定是否到了改变刺激图案状态的时间。因为可以在预定时间段之后呈现新状态，步骤1306可以与步骤1204类似。

步骤1308：替换选定元素中的数据以删除旧数据，并将新数据添加到所述刺激图案。例如，图11A和图11B的比较示出了在触觉像素1102a中被信号元素S8替换的信号元素S0。在另一个示例中，图11B和图11C的比较示出了在触觉像素1102b中被信号元素S9替换的信号元素S1。

然后，所述过程1300返回步骤1304。需要注意的是，步骤1304实际上可以在整个过程中继续执行。即，不要求在过程1300期间停止所述阵列的旋转。因此，过程1300描述了所述刺激图案连续传播的实施例。

图14A至图14F示出了六个时间点的所述触觉刺激界面250的实施例，以说明传播刺激图案的实施例。在本实施例中，所述触觉刺激界面250在用户皮肤上物理移动。所述触觉刺激界面250与图7A的界面类似，因此，触觉像素702a至702h使用相同的附图标记。图14A示出了与图7A所示相同的刺激图案。标记为1450的虚线框表示与触觉像素702a至702h接触的用户皮肤。

图14B示出了图14A中的第一时间点之后的第二时间点。图14B示出了一个实施例中所述触觉刺激界面250在紧接着图14A示出的状态之后的下一个状态。所述触觉刺激界面250如标记为“阵列移动”的箭头所示移动。因此，所述触觉刺激界面250正在穿过用户皮肤1450移动。此时所述触觉刺激界面250显示信号元素S1至S8。因此，此时所述刺激图案包括信号元素S1至S8。需要注意的是，信号元素S0(在刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S8)的新部分已经被添加到刺激图案的第二端。所示的刺激图案在触觉像素702h到触觉像素702a的方向上传播(如“刺激图案传播”下面的箭头所示)。

图14C示出了第二时间点之后的第三时间点。图14C示出了一个实施例中所述触觉刺激界面250在紧接着图14B示出的状态之后的下一个状态。所述触觉刺激界面250已经进一步移动，如标记为“阵列移动”的箭头所示。因此，所述触觉刺激界面250正在穿过用户皮肤1450移动。此时所述触觉刺激界面250显示信号元素S2至S9。因此，此时所述刺激图案包括信号元素S2至S9。需要注意的是，信号元素S1(在刺激图案的第一端)已经被消除，并且刺激图案(S9)的新部分已经被添加到刺激图案的第二端。所示的刺激图案在从触觉像素702h到触觉像素702a的方向上传播(如“刺激图案传播”下面的箭头所示)。

图14D示出了第三个时间点之后的时间点。然而，图14D没有示出所述触觉刺激界面250在紧接着图14C中示出的状态之后的下一个状态。相反，没有描述几种中间状态。所述触觉刺激界面250已经在用户皮肤1450上进一步移动，如标记为“阵列移动”的箭头所示。此时所述触觉刺激界面250显示信号元素S8至S14。因此，此时所述刺激图案包括信号元素S8至S14。所示的刺激图案在从触觉像素702h到触觉像素702a的方向上传播(如“刺激图案传播”下面的箭头所示)。

图14E示出了图14D中的时间点之后的时间点。图14E示出了一个实施例中所述触觉刺激界面250在紧接着图14D中示出的状态之后的下一个状态。所述触觉刺激界面250已经移回图14A中的位置。然而，此时所述触觉刺激界面250包括信号元素S15至S22。在这种状态转换中，已替换图14D所示的所有信号元素。

图14F示出了图14E中的时间点之后的时间点。图14F示出了一个实施例中所述触觉刺激界面250在紧接着图14E示出的状态之后的下一个状态。所述触觉刺激界面250如标记为“阵列移动”的箭头所示移动。因此，所述触觉刺激界面250正在穿过用户皮肤1450移动。此时所述触觉刺激界面250显示信号元素S16至S23。

图15为连续传播刺激图案的过程1500的实施例的流程图。所述过程1500提供了所述过程900的进一步细节。为了便于描述，所述触觉刺激界面具有刺激元素0至n(总共n+1个元素)。结合图14A至图14F的示例，n＝7。结合图14A至图14C的示例，元素702a为元素0，元素702b为元素1，……，元素702n为元素n。

步骤1502：激活或去激活刺激元素(或触觉像素)以呈现刺激图案。所述刺激图案可以与用户皮肤接触，使得所述刺激图案呈现在用户皮肤上。步骤1504：确定是否进行到所述刺激图案的下一个状态。在一个实施例中，在进入下一个状态之前，每个状态在预定时间内呈现。步骤1506：确定是否将所述阵列返回到起始位置。返回的一个示例在从图14D到图14E的状态转换中描述。假设所述阵列不返回到起始位置，则执行步骤1508至步骤1514。

为了便于描述，步骤1508至步骤1514以特定顺序描述。这些步骤可以同时发生，也可以以不同的顺序发生。步骤1508：通过一个刺激元素旋转或移动所述阵列。例如，参见图14A至图14B，所述触觉刺激界面250可以从图14A至图14B向右移动一个刺激元素。在另一个示例中，所述触觉刺激界面250可以如图11A至图11C所示旋转。

步骤1510：从所述刺激图案中删除元素0中的数据。即，在元素0中呈现的用于所述刺激图案之前状态的信号元素不再是所述刺激图案的一部分。例如，从图14A至图14B的状态开始，信号元素S0不再出现在所述刺激图案中。

步骤1512：对于元素i＝1至n，将元素i中的数据移到元素i+1。例如，从图14A至图14B的状态开始，信号元素S1从元素702b移到702a，信号元素S2从元素702c移到702b，等等。

步骤1514：将新数据添加到刺激元素n的刺激图案中。例如，从图14A至图14B的状态开始，信号元素S8被添加到刺激元素702h的刺激图案中。

然后，所述过程1500返回到步骤1504，在一个实施例中，在预定时间内呈现刺激图案的当前状态。如上所述，步骤1506是确定是否将阵列返回到起始位置。在一个实施例中，执行步骤1516以在所述阵列已移到其最远的范围之后返回所述阵列。因此，所述过程1500描绘了所述刺激图案在用户皮肤上连续传播的实施例。

图16A至图16E示出了在触觉刺激界面中显示消息的一个实施例；“how are you(你好吗)”消息会随着时间呈现。图16A至图16E显示了包含消息的刺激图案的五种不同状态。没有描述其它中间状态。在图16A中，在所述触觉刺激界面250上呈现“how(如何)”字。在图16B中，字母“h”和字母“o”的一部分已从所述刺激图案中删除。字母“o”和字母“h”的一部分保留在所述刺激图案中，但位于所述刺激界面250的不同位置。此外，字母“a”已添加到所述刺激图案中。在图16A和图16B描述的状态之间可以有多个状态。在图16A和图16B中所述刺激图案逐步变化。例如，图案可以一次变化一列。

图16C示出了在所述刺激界面250中呈现“are(是)”字的后续状态。需要注意的是，在本实施例中所述刺激图案不是直接从图16A的状态到图16C的状态。相反，在某些状态中，只呈现“are(是)”字中的一些字母。在某些状态中，可以呈现“are(是)”字中的字母的一部分。这种技术可以允许用户更快地理解所述刺激图案的内容。例如，用户可以预测“how(如何)”字之后的字。因此，即使所述触觉刺激界面250上没有呈现完整的“are(是)”字，用户也可以预测接下来会出现哪些字母或字。

图16D和图16E示出了两个后续状态。图16E示出了所述触觉刺激界面250上的“you(你)”字。图16D示出了一种状态，呈现“are(是)”字的部分和“you(你)”字的部分。在此示例中，用户可以预测单词“you(你)”字在“are(是)”字之后。因此，即使只有“you(你)”字的部分信息进入图案，用户也可以开始解读内容。

需要注意的是，图16B和图16D示出了在所述刺激图案中同时呈现两个部分信息单元的示例。例如，在图16B中，所述刺激图案同时呈现“how(如何)”字(一个信息单元)的一部分和“are(是)”字(另一个信息单元)的一部分。在另一个示例中，在图16D中，所述刺激图案同时呈现“are(是)”字(一个信息单元)的一部分和“you(你)”字(另一个信息单元)的一部分。此外，在图16D中，所述刺激图案同时呈现字母“R”的一部分(一个信息单元)和字母“O”的一部分(另一个信息单元)。“部分信息单元”在此被定义为由于不完整而本身不能表达其预期含义的信息。因此，这些部分信息单元本身可能无法被用户理解。然而，由于所述刺激图案的持续传播，用户甚至可以在部分信息单元中识别含义。这既适用于离开刺激图案的部分信息单元，也适用于进入刺激图案的部分信息单元。

在一些实施例中，长短期记忆模型(long short-term memory model，LSTM模型)用于控制如何随着时间修改所述刺激图案。随着所述刺激图案的传播，信号元素可以基于LSTM模型修改(例如衰减、增强、丢弃、添加等)。所述LSTM模型可以具有输入门、输出门和遗忘门。这三个门可以根据当前的时间步长(例如t)和之前的时间步长(例如t–1)计算相应的输出。在一些实施例中，可以将各种权重应用于这些门，得到LSTM模型的最终输出。在一些实施例中，所述刺激图案的部分随着时间衰减。图17为刺激图案中数据衰减的过程1700的一个实施例的流程图。在一个实施例中，所述过程1700基于LSTM模型。为了便于描述，所述触觉刺激界面具有刺激元素0至n(总共n+1个元素)。结合图7A至图8C的示例，n＝7。结合图7A至图7C的示例，元素702a为元素0，元素702b为元素1，……，元素702n为元素n。结合图8A至图8C的示例，元素802a为元素0，元素802b为元素1，……，元素802n为元素n。

步骤1702：激活或去激活刺激元素(或触觉像素)以呈现刺激图案。所述刺激图案可以与用户皮肤接触，使得所述刺激图案呈现在用户皮肤上。步骤1704：确定是否进行到所述刺激图案的下一个状态。在一个实施例中，在进入下一个状态之前，每个状态在预定时间内呈现。

步骤1706：从所述刺激图案中删除元素0中的数据。即，在元素0中呈现的用于所述刺激图案之前状态的信号元素不再是所述刺激图案的一部分。例如，从图7A至图7B的状态开始，信号元素S0不再出现在所述刺激图案中。

步骤1708：将元素编号设置为1。步骤1710：检查旧元素编号是否等于n+1。此检查用于确定所述阵列中的所有元素是否都已处理。如果步骤1710不为真，所述过程1700继续执行步骤1712。步骤1712：访问正在处理的当前元素的衰减系数。每个元素都有自己的衰减系数。在一个实施例中，衰减系数在0和1(包括端值)之间。在一个实施例中，衰减系数0导致信号元素丢失。在另一个实施例中，使用增强因子而不是衰减。即，在一个实施例中，对于某些元素，因子可以大于1。

步骤1714：衰减和移动元素i中的数据到元素i+1。例如，从图7A至图7B的状态开始，信号元素S1衰减并从元素702b移到702a。步骤1716：增加元素编号。所述过程返回到步骤1710。例如，通过这个过程，信号元素S2可以衰减并从元素702c移到702b。应用于信号S2的衰减系数可以小于、等于或大于应用于信号S1的衰减系数。

在处理了所有元素之后(步骤1710为是)，所述过程继续执行步骤1718。步骤1718：将新数据添加到新元素的刺激图案。例如，从图7A至图7B的状态开始，信号元素S8被添加到触觉像素702h中。需要注意的是，特定信号可以在信号通过阵列传播时随着时间多次衰减。

在一些实施例中，在包括所述触觉刺激界面250的阵列中表示三维对象。图18示出了如何表示三维对象的一个实施例。所述触觉刺激界面250包括触觉像素的二维阵列，所述二维阵列用于呈现对象的二维。在这个示例中，显示了心的两个维度(例如，x，y)。在本实施例中，第三维度(例如，z)由所述刺激图案的传播速率呈现。具体地，在一个实施例中，所述刺激图案在x方向上传播的速率定义了深度(或z维)信息。所述刺激图案可以在每行中以不同的速率传播。

图19为在触觉刺激界面250上表示三维对象的过程1900的一个实施例的流程图。步骤1902：在空间上表示所述阵列中三维对象的第一维度和第二维度。参考图18，对象的x维和y维由触觉像素呈现。第一维度和第二维度可以是刺激图案的一部分。所述刺激图案可以与用户皮肤接触，使得所述刺激图案呈现在用户皮肤上。

步骤1904：在时间上表示所述阵列中所述对象的第三维度。参考图18，所述阵列每行中的传播速率可用于传递深度信息。因此，可以使用不同区域的传播速率传递深度信息。

图20为在触觉刺激界面250上在时间上表示对象的第三维度的过程2000的一个实施例的流程图。所述过程2000提供了步骤1904的一个实施例的进一步细节。步骤2002：访问所述触觉刺激界面250的一行的z维信息。在一个实施例中，z维信息为可以表示所述行的平均深度的常数值。在一个实施例中，z维信息为值的阵列，每个值表示所述对象的点的深度(或z维)。

步骤2004：根据所述z维信息控制所述刺激图案在所述行中传播的速率。在一个实施例中，传播速率越快，所述对象在z方向上越接近用户的参考点。在一个实施例中，恒定传播速率说明所述行的平均深度。在一个实施例中，传播速率变化说明所述行的深度变化。在后一个实施例中，所述传播速率可以基于上述值阵列，每个值表示所述对象的点的深度(或z维)。在后一实施例中，所述阵列中的每个深度值可以使用一次，或者只要所述触觉刺激界面250上呈现三维对象，所述阵列中的深度值就可以反复循环。接着，所述过程返回到步骤2002，以处理所述阵列中的下一行。需要注意的是，为了便于描述，所述过程2000描述了分别处理每行。可以并行处理多行。

在一些实施例中，本文描述的技术可以使用硬件、软件或硬件和软件两者的组合来实现。所使用的软件存储在上述一个或多个处理器可读存储设备中，以对一个或多个处理器编程，从而执行本文所描述的功能。处理器可读存储设备可以包括计算机可读介质，例如易失性和非易失性介质、可移动和可移动介质。例如但不限于，计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质和通信介质。计算机可读存储介质可以用任何方法或技术来实现，以存储计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。计算机可读存储介质是非瞬时性计算机可读介质的一个示例。计算机可读存储介质包括RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储技术、CD-ROM、数字通用磁盘(digital versatile disk，DVD)或其它光盘存储器、磁盒、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备，或任何其它可以用于存储所需信息并能被计算机访问的介质。计算机可读介质不包括传播信号、调制信号或瞬时信号。

通信介质通常在传播数据信号、调制数据信号或瞬时数据信号(例如，载波或其它传输机制)中体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”指的是其一个或多个特性以在信号中编码信息的方式进行设置或更改的信号。作为示例而非限制，通信介质包括有线网络或直接有线连接等有线介质以及RF等无线介质和其它无线介质。上文各项的组合也包含在计算机可读介质的范围内。

在替代实施例中，部分或全部软件可以由专用硬件逻辑组件替换。可以使用的硬件逻辑组件的说明性类型包括但不限于现场可编程门阵列(Field-programmable GateArray，FPGA)、专用集成电路(Application-specific Integrated Circuit，ASIC)、专用标准产品(Application-specific Standard Product，ASSP)、片上系统(System-on-a-chip，SOC)、复杂可编程逻辑设备(Complex Programmable Logic Device，CPLD)、专用计算机等。在一个实施例中，实现一个或多个实施例的软件(存储在存储设备中)用于对一个或多个处理器进行编程。一个或多个处理器可以与一个或多个计算机可读介质/存储设备、外围设备和/或通信接口通信。

应理解，本发明主题可以通过许多不同的形式实现，并且不应理解为限于本文所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本主题完整无缺，并将本发明充分传达给本领域技术人员。实际上，本主题旨在涵盖包括在由所附权利要求书限定的本主题的范围和精神内的这些实施例的替代物、修改和等同物。而且，在以下本发明主题的详细描述中，阐述了许多特定细节以便提供本发明主题的透彻理解。然而，本领域普通技术人员很清楚，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明主题。

本文结合本发明实施例提供的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本发明的各方面。应理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或方框图中的方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以生成机器，如此，通过计算机或其它可编程指令执行装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的机制。

本发明的描述仅作为说明和描述目的而呈现，并非旨在详尽无遗或以任何所公开的形式限制本发明。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域普通技术人员将清楚多种修改和改变。选择和描述本发明的各方面以便更好地解释本发明的原理和实际应用，并且使本领域普通技术人员能够理解本发明和适合预期特定用途的各种修改。

为了本文的目的，与所公开技术相关联的每个流程可以由一个或多个计算设备连续地执行。流程中的每个步骤可以由与其它步骤中使用的相同或不同的计算设备执行，并且每个步骤不必由单个计算设备执行。

虽然已经以结构特征和/或方法动作特定的语言描述了本发明主题，但是应理解，权利要求书中定义的主题不必局限于上文描述的具体特征或动作。相反，公开上述具体特征和行为作为实现权利要求的示例性形式。

Claims (47)

1.一种触觉界面设备，其特征在于，包括：

阵列，包括用于生成刺激图案的触觉刺激元素；

控制器，用于在用户的皮肤上连续传播刺激图案，包括重复消除所述刺激图案的第一端的一部分，并在所述刺激图案的第二端用新的部分替换所述消除的部分。

2.根据权利要求1所述的触觉界面设备，其特征在于，所述控制器用于以恒定速率在所述用户的皮肤上传播所述刺激图案。

3.根据权利要求2所述的触觉界面设备，其特征在于，所述阵列包括所述触觉刺激元素的行和列，所述控制器用于以相同的速率针对每行传播所述刺激图案。

4.根据权利要求2所述的触觉界面设备，其特征在于，所述阵列包括所述触觉刺激元素的行和列，所述控制器用于以不同的速率针对不同行传播所述刺激图案。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的触觉界面设备，其特征在于，所述控制器用于在所述刺激图案中同时呈现两个部分信息单元。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的触觉界面设备，其特征在于，所述控制器用于在所述刺激图案中同时呈现第一字符的一部分和第二字符的一部分。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的触觉界面设备，其特征在于，所述控制器用于在所述刺激图案中同时呈现第一字的一部分和第二字的一部分。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的触觉界面设备，其特征在于，所述控制器用于在所述用户皮肤上移动所述阵列，以便在所述用户皮肤上传播所述刺激图案。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的触觉界面设备，其特征在于，包括触觉刺激元素的所述阵列包括触觉刺激元素环，其中所述控制器用于在所述用户皮肤上旋转所述阵列，以便在所述用户皮肤上传播所述刺激图案。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的触觉界面设备，其特征在于，包括触觉刺激元素的所述阵列包括触觉刺激元素直线，其中所述控制器用于在所述用户皮肤上移动所述触觉刺激元素直线，以便在所述用户皮肤上传播所述刺激图案。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的触觉界面设备，其特征在于，所述控制器用于基于长短期存储器模型随着时间修改所述刺激图案。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的触觉界面设备，其特征在于，所述控制器用于随着时间衰减所述刺激图案的部分。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的触觉界面设备，其特征在于，所述控制器用于表示包括触觉刺激元素的所述阵列中的三维对象。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的触觉界面设备，其特征在于，所述控制器用于在空间上表示所述阵列中三维对象的第一维度和第二维度，在时间上表示所述阵列中三维对象的第三维度。

15.根据权利要求14所述的触觉界面设备，其特征在于，所述控制器用于控制所述刺激图案在所述阵列不同区域中传播的速率，以便在时间上表示所述三维对象的第三维度。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的触觉界面设备，其特征在于，所述控制器用于通过所述刺激图案传播的速率来表示包括触觉刺激元素的所述阵列中的对象的速度。

17.一种提供触觉刺激界面的方法，其特征在于，所述方法包括：

生成具有包括触觉刺激元素的阵列的刺激图案；

在用户的皮肤上连续传播所述刺激图案，包括重复消除所述刺激图案的第一端的一部分，并在所述刺激图案的第二端用新的部分替换所述消除的部分。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述连续传播所述刺激图案包括：

以恒定的速率在用户的皮肤上传播所述刺激图案。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述连续传播所述刺激图案包括：

以相同的速率针对所述阵列中的每行传播所述刺激图案。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述连续传播所述刺激图案包括：

以不同的速率针对所述阵列中的不同行传播所述刺激图案。

21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述连续传播所述刺激图案包括：

在所述刺激图案中同时呈现两个部分信息单元。

22.根据权利要求16至21中任一项所述的方法，其特征在于，所述连续传播所述刺激图案包括：

在所述刺激图案中同时呈现第一字符的一部分和第二字符的一部分。

23.根据权利要求16至22中任一项所述的方法，其特征在于，所述连续传播所述刺激图案包括：

在所述刺激图案中同时呈现第一字的一部分和第二字的一部分。

24.根据权利要求16至23中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述用户皮肤上移动包括触觉刺激元素的所述阵列，以便在所述用户皮肤上传播所述刺激图案。

25.根据权利要求16至23中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述用户皮肤上旋转包括触觉刺激元素的所述阵列，以便在所述用户皮肤上传播所述刺激图案。

26.根据权利要求16至25中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：基于长短期存储器模型随着时间修改所述刺激图案。

27.根据权利要求16至26中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

随着时间衰减所述刺激图案的部分。

28.根据权利要求16至27中任一项所述的方法，其特征在于，所述连续传播所述刺激图案包括：

表示所述刺激图案中的三维对象。

29.根据权利要求16至27中任一项所述的方法，其特征在于，所述连续传播所述刺激图案包括：

在空间上表示所述阵列中三维对象的第一维度和第二维度；

在时间上表示所述阵列中三维对象的第三维度。

30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，还包括：

控制所述刺激图案在所述阵列不同区域中传播的速率，以便在时间上表示所述三维对象的第三维度。

31.根据权利要求16至30中任一项所述的方法，其特征在于，所述连续传播所述刺激图案包括：

通过所述刺激图案传播的速率来表示包括触觉刺激元素的所述阵列中的对象的速度。

32.一种触觉刺激设备，其特征在于，包括：

触觉刺激界面，包括触觉像素阵列，用于通过刺激图案刺激用户皮肤中的感受器；

接收器，用于接收要呈现在所述触觉刺激界面中的信息；

处理器，用于在所述用户的皮肤上连续传播所述刺激图案，以便呈现所述信息，包括消除所述刺激图案的第一端的一部分，并在所述刺激图案的第二端用新的部分替换所述消除的部分。

33.根据权利要求32所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述处理器用于以恒定速率在所述用户的皮肤上传播所述刺激图案。

34.根据权利要求33所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述阵列包括所述触觉像素的行和列，所述处理器用于以相同的速率针对每行传播所述刺激图案。

35.根据权利要求33所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述阵列包括所述触觉像素的行和列，所述处理器用于以不同的速率针对不同行传播所述刺激图案。

36.根据权利要求30至35中任一项所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述处理器用于在所述刺激图案中同时呈现两个部分信息单元。

37.根据权利要求30至36中任一项所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述处理器用于在所述刺激图案中同时呈现第一字符的一部分和第二字符的一部分。

38.根据权利要求30至37中任一项所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述处理器用于在所述刺激图案中同时呈现第一字的一部分和第二字的一部分。

39.根据权利要求30至38中任一项所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述处理器用于在所述用户皮肤上移动所述触觉像素阵列，以便在所述用户皮肤上连续传播所述刺激图案。

40.根据权利要求30至39中任一项所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述触觉像素阵列包括触觉像素环，其中所述处理器用于在所述用户皮肤上旋转所述触觉像素环，以便在所述用户皮肤上连续传播所述刺激图案。

41.根据权利要求30至40中任一项所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述触觉像素阵列包括触觉像素直线，其中所述处理器用于在所述用户皮肤上移动所述触觉像素直线，以便在所述用户皮肤上连续传播所述刺激图案。

42.根据权利要求30至41中任一项所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述处理器用于基于长短期存储器模型随着时间修改所述刺激图案。

43.根据权利要求30至42中任一项所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述处理器用于随着时间衰减所述刺激图案的部分。

44.根据权利要求30至43中任一项所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述处理器用于表示所述触觉像素阵列中的三维对象。

45.根据权利要求30至44中任一项所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述处理器用于在空间上表示所述阵列中三维对象的第一维度和第二维度，在时间上表示所述阵列中三维对象的第三维度。

46.根据权利要求45所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述处理器用于控制所述刺激图案在所述阵列不同区域中传播的速率，以便在时间上表示所述三维对象的第三维度。

47.根据权利要求30至46中任一项所述的触觉刺激设备，其特征在于，所述处理器用于通过所述刺激图案传播的速率来表示所述触觉像素阵列中的对象的速度。

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