DE112014001380T5 - Adaptive Mensch-Maschine-Schnittstellen für druckempfindliche Steuerung in einer abgelenkten Betriebsumgebung und Verfahren zur Anwendung derselben - Google Patents

Adaptive Mensch-Maschine-Schnittstellen für druckempfindliche Steuerung in einer abgelenkten Betriebsumgebung und Verfahren zur Anwendung derselben Download PDF

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Jason Carl Lisseman
David Andrews
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Abstract

Bereitgestellt wird ein beispielhaftes Verfahren zum Bereitstellen einer adaptiven Mensch-Maschine-Schnittstelle, die in Bezug auf einen Bediener, der ein System in einer abgelenkten Betriebsumgebung steuert, die Wählbarkeit erhöht und Ablenkbarkeit reduziert. Das Verfahren kann den Empfang einer Gestenkombination auf einem druckempfindlichen Schnittstellengerät umfassen. Die Kombination kann mindestens zwei in zeitlicher Nähe empfangene Gesten umfassen, und jede der Gesten kann durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen und eine diskretisierte Zeitmetrik gekennzeichnet sein. Das Verfahren kann die Auswahl einer Steuernachricht aus einer Vielzahl von Steuernachrichten basierend auf der Gestenkombination und das Senden der ausgewählten Steuernachricht an das System umfassen. Die Größe jeder Wertspanne für die diskretisierte Druckmetrik und diskretisierte Zeitmetrik kann so abgestimmt werden, dass die Ablenkung des Bedieners reduziert wird. Die Wertspannen können gemäß mindestens einem Charakteristikum des Bedieners anpassbar sein.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/794,632, deren vollständige Inhalte durch Querverweis ausdrücklich in den vorliegenden Gegenstand eingeschlossen sind. Diese Anmeldung ist mit einer gleichzeitig eingereichten Anmeldung mit dem Titel „Human Machine Interfaces For Pressure Sensitive Control In A Distracted Operating Environment and method of Using The Same” verwandt.
  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet der Druck-/Kraftsensoren, und spezifischer auf Mensch-Maschine-Schnittstellen für die druck-/kraftempfindliche Steuerung in einer abgelenkten Betriebsumgebung.
  • Übliche Steuersysteme präsentieren Bedienern eine Kombination aus Steuerelementen wie Schaltern, Knöpfen, Hebeln, Griffen, Wählern usw. Die Bediener interagieren mit diesen Steuersystemen, indem sie die präsentierten Steuerelemente manipulieren, um verschiedene Steuerfunktionen auszuführen. In letzter Zeit sind Steuersysteme aufgrund der wachsenden Anzahl an steuerbaren Funktionen immer komplexer geworden. Während die Komplexität der Steuersysteme ansteigt, werden die Bedienfelder überhäuft mit Schaltern, Knöpfen, Hebeln, Griffen und/oder Wählern. Entsprechend wird die Bedienung der Steuersysteme schwieriger. Außerdem wird es für Ingenieure schwierig, Bedienfelder zu entwerfen, die dazu in der Lage sind, alle notwendigen Steuerelemente auf engem Raum unterzubringen.
  • Es sind druck-/kraftempfindliche Bedienfelder entwickelt worden, um die Probleme des Stands der Technik zu lösen. Druckempfindliche Bedienfelder sind dazu in der Lage, eine Größe einer ausgeübten Kraft zusätzlich zu einem Ort einer ausgeübten Kraft zu fühlen. Durch Fühlen sowohl der Größe als auch des Ortes der ausgeübten Kraft ist es möglich, eine größere Anzahl an Steuerfunktionen in einem einfachen, benutzerfreundlichen Format bereitzustellen. Druckempfindlichen Bedienfeldern des Stands der Technik fehlt eine angemessene Druckempfindlichkeit und Reaktionsfähigkeit.
  • Außerdem können druckempfindliche Bedienfelder für Steuersysteme in abgelenkten Betriebsumgebungen bereitgestellt werden. In solchen Umgebungen interagieren Bediener möglicherweise mit den druckempfindlichen Bedienfeldern, während sie sich auf eine primäre Aufgabe konzentrieren. Zum Beispiel können druckempfindliche Bedienfelder in Fahrzeugen bereitgestellt werden und können von Fahrern, die sich auf das Fahren der Fahrzeuge konzentrieren, bedient werden. Die Bediener können daher ihre Aufmerksamkeit nicht von der primären Aufgabe abwenden, um mit den druckempfindlichen Bedienfeldern zu interagieren, ohne dass die Sicherheit der primären Aufgabe beeinträchtigt wird.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Bereitgestellt werden adaptive Mensch-Maschine-Schnittstellen für druckempfindliche Steuerung in einer abgelenkten Betriebsumgebung. Ebenfalls bereitgestellt werden Verfahren zum Bereitstellen von adaptiven Mensch-Maschine-Schnittstellen für druckempfindliche Steuerung in einer abgelenkten Betriebsumgebung. Die Mensch-Maschine-Schnittstellen können so konfiguriert sein, dass die Wählbarkeit durch einen Bediener erhöht wird. Die Mensch-Maschine-Schnittstellen können daher so konfiguriert sein, dass sich die Anzahl an Steueroptionen, die dem Bediener bereitsteht, erhöht. Außerdem können die Mensch-Maschine-Schnittstellen so entworfen werden, dass der Bediener in abgelenkten Betriebsumgebungen mit den Mensch-Maschine-Schnittstellen interagieren kann. Die Mensch-Maschine-Schnittstellen können auch so entworfen werden, dass sich die Ablenkbarkeit des Bedieners reduziert. Zum Beispiel können Mensch-Maschine-Schnittstellen so entworfen werden, dass sie es dem Bediener vereinfachen, aus einer großen Anzahl an Steueroptionen auszuwählen, indem relativ grobe (oder primitive) Gesten getätigt werden. Zum Beispiel können Gesten optional durch Zeit- und/oder Druckmetriken wie der Zeit und/oder der Menge an Kraft, die während der Gesten auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübt wird, charakterisiert sein. Die Zeit- und/oder Druckmetriken können so ausgewählt werden, dass die Ablenkbarkeit des Bedieners reduziert wird. Optional können die Zeit- und/oder Druckmetriken so ausgewählt werden, dass sie die Fähigkeit des Bedieners verbessern, die Gesten auszuführen, ohne visuelles Feedback zu erhalten. Verschiedene Gesten können durch verschiedene Zeit- und/oder Druckmetriken charakterisiert sein. Die Zeit- und/oder Druckmetriken können daher so ausgewählt werden, dass sie die Fähigkeit des Bedieners, eine oder mehrere grobe Gesten auszuführen, erleichtern und es der Steuerung ermöglichen, zwischen verschiedenen Gesten zu unterscheiden. Außerdem kann eine Geste eine Vielzahl von Gesten beinhalten, die in großer zeitlicher Nähe ausgeführt/empfangen werden (z. B. in Serie ausgeführte/empfangene Gesten), die kombiniert werden können, um eine Steueroption zu wählen. Gemäß den in diesem Dokument bereitgestellten Ausführungsformen ist es möglich, Charakteristika der Gesten gemäß einer oder mehreren Charakteristika des Bedieners anzupassen.
  • In diesem Dokument wird ein beispielhaftes Verfahren zum Bereitstellen einer adaptiven Mensch-Maschine-Schnittstelle bereitgestellt, die in Bezug auf einen Bediener, der ein System in einer abgelenkten Betriebsumgebung steuert, die Wählbarkeit erhöht und Ablenkbarkeit reduziert. Das Verfahren kann den Empfang einer Gestenkombination auf einem druckempfindlichen Schnittstellengerät umfassen. Die Gestenkombination kann mindestens zwei in zeitlicher Nähe empfangene Gesten umfassen, und jede der mindestens zwei Gesten kann durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen und eine diskretisierte Zeitmetrik gekennzeichnet sein. Das Verfahren kann auch die Auswahl einer Steuernachricht aus einer Vielzahl von Steuernachrichten basierend auf der Gestenkombination und das Senden der ausgewählten Steuernachricht an das System umfassen. Die Größe jeder Wertspanne für die diskretisierte Druckmetrik und diskretisierte Zeitmetrik kann so abgestimmt werden, dass die Ablenkung des Bedieners reduziert wird. Außerdem können die Wertspannen gemäß mindestens einem Charakteristikum des Bedieners anpassbar sein.
  • Optional kann eine Gesamtzahl an Steuernachrichten in Bezug zu einer Anzahl jeweils der diskretisierten Zeit- und diskretisierten Druckmetriken für die mindestens zwei Gesten stehen.
  • Optional kann das mindestens eine Charakteristikum des Bedieners mit einer Kennung für den Bediener assoziiert werden. Außerdem kann das Verfahren optional den Empfang der Kennung für den Bediener und das Anpassen der Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik für mindestens eine der Gesten basierend auf dem mindestens einen Charakteristikum des Bedieners umfassen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren das Erlernen des mindestens einen Charakteristikums des Bedieners und das Anpassen der Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik für mindestens eine der Gesten basierend auf dem mindestens einen Charakteristikum des Bedieners umfassen. Optional kann das mindestens eine Charakteristikum des Bedieners mindestens eines einer auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübten Spitzen- oder Durchschnittskraft sein.
  • Alternativ oder zusätzlich kann jede der mindestens zwei Gesten mindestens eines einer Antippgeste, einer Haltegeste und einer Wischgeste sein.
  • Ein als Beispiel dienendes Verfahren zum Bereitstellen einer adaptiven Mensch-Maschine-Schnittstelle, die die Ablenkbarkeit eines Bedieners, der ein System in einer abgelenkten Betriebsumgebung steuert, reduziert, kann den Empfang einer Geste auf einem druckempfindlichen Eingabegerät umfassen, wobei die Geste durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen gekennzeichnet ist. Das Verfahren kann auch die Auswahl einer Steuernachricht aus einer Vielzahl von Steuernachrichten basierend auf der Geste und das Senden der ausgewählten Steuernachricht an das System umfassen. Die Größe der Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik kann so abgestimmt werden, dass die Ablenkung des Bedieners reduziert wird. Außerdem kann jede der Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik basierend auf einer vorhersehbaren elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve für das druckempfindliche Eingabegerät definiert werden. Weiter können die Wertspannen gemäß mindestens einem Charakteristikum des Bedieners anpassbar sein.
  • Optional kann das mindestens eine Charakteristikum des Bedieners mit einer Kennung für den Bediener assoziiert werden. Außerdem kann das Verfahren optional den Empfang der Kennung für den Bediener und das Anpassen der Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik basierend auf dem mindestens einen Charakteristikum des Bedieners umfassen. Zum Beispiel kann mindestens eine der Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik entlang der vorhersehbaren elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve verlagert werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren das Erlernen des mindestens einen Charakteristikums des Bedieners und das Anpassen der Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik basierend auf dem mindestens einen Charakteristikum des Bedieners umfassen. Zum Beispiel kann mindestens eine der Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik entlang der vorhersehbaren elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve verlagert werden.
  • Außerdem kann die vorhersehbare elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve durch eine Leistungsprotokollkurve definiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die vorhersehbare elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve eine Widerstand-Kraft-Reaktionskurve sein.
  • Optional kann das mindestens eine Charakteristikum des Bedieners mindestens eine einer auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübten Spitzen- oder Durchschnittskraft sein. Außerdem kann die Geste weiter durch eine Zeitmetrik charakterisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Geste mindestens zwei in zeitlicher Nähe auf dem druckempfindlichen Eingabegerät empfangene Gesten umfassen. Jede der Gesten kann durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen und eine Zeitmetrik charakterisiert werden. Die Steuernachricht kann basierend auf einer Kombination der mindestens zwei Gesten ausgewählt werden. Optional kann die Geste eine oder mehrere einer Antippgeste, einer Haltegeste und einer Wischgeste umfassen.
  • Es sollte klargestellt werden, dass der oben beschriebene Gegenstand auch als computergesteuerte Vorrichtung (z. B. eine Mensch-Maschine-Schnittstelle für ein System), Computersystem, oder Herstellungsgegenstand, wie etwa ein computerlesbares Speichermedium, ausgeführt werden kann.
  • Andere Systeme, Verfahren, Funktionen und/oder Vorteile werden oder werden möglicherweise einem Fachmann bei Betrachtung der folgenden Zeichnungen und detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es ist vorgesehen, dass all solche zusätzlichen Systeme, Verfahren, Funktionen und/oder Vorteile in diese Beschreibung eingeschlossen werden und durch die begleitenden Ansprüche geschützt sind.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Komponenten in den Zeichnungen stehen nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Referenznummern bezeichnen in allen Ansichten entsprechende Teile.
  • 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Sensorsystems;
  • 2A ist eine Querschnittsansicht, die einen beispielhaften Drucksensor darstellt, der im Sensor der 1 enthalten sein kann;
  • 2B ist eine Querschnittsansicht, die einen anderen beispielhaften Drucksensor darstellt, der im Sensor der 1 enthalten sein kann;
  • Die 2C–2E stellen beispielhafte Elektroden- und elektrische Spurkonfigurationen dar, die in den in diesem Dokument beschriebenen Drucksensoren enthalten sind;
  • 3A ist eine Draufsicht, die eine beispielhafte Druckfühleinheit darstellt, die in den Drucksensoren der 2A–2B enthalten ist;
  • Die 3B–3E sind beispielhafte Schaltpläne von Spannungsteilern für das Fühlen einer Position und Größe einer auf die Druckfühleinheit der 3A ausgeübten Kraft;
  • 4A ist eine Draufsicht, die eine andere beispielhafte Druckfühleinheit darstellt, die in den Drucksensoren der 2A–2B enthalten ist;
  • Die 4B–4D sind beispielhafte Schaltpläne von Spannungsteilern für das Fühlen einer Position und Größe einer auf die Druckfühleinheit der 4A ausgeübten Kraft;
  • 5A ist eine Querschnittsansicht, die einen beispielhaften Drucksensor darstellt, der im Sensor der 1 enthalten sein kann;
  • 5B sind Querschnittsansichten von Abdeckungen, die im Drucksensor der 5A enthalten sind;
  • 6A stellt eine beispielhafte Widerstand-Kraft-Reaktionskurve eines druckempfindlichen Materials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar;
  • 6B stellt beispielhafte Widerstand-Kraft-Reaktionskurven eines druckempfindlichen Materials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar;
  • 6C stellt Widerstand-Kraft-Reaktionskurvenverlagerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar;
  • Die 7A–7J sind beispielhafte Tabellen mit Gesten-Timing und Gestenkombinationen;
  • 7K ist eine Grafik, die die schnellsten und langsamsten Reaktionen für die Gesten und Gestenkombinationen in den Beispielen der 7B, 7C und 7F–7J zeigt;
  • 8 ist eine beispielhafte Tabelle mit Steuerfunktionen in einer Automobilumgebung;
  • 9 stellt einen beispielhaften Weg einer auf den Sensor der 1 ausgeübten Kraft dar;
  • 10A stellt eine beispielhafte durchschnittliche Widerstand-Kraft-Reaktionskurve gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar;
  • 10B stellt eine beispielhafte Leistungsprotokoll-Funktionskurve dar, die zur beispielhaften durchschnittlichen Widerstand-Kraft-Reaktionskurve der 10A passt;
  • 10C stellt beispielhafte Leistungsprotokoll-Funktionskurven dar, die zu den Drei-Sigma-Widerstand-Kraft-Reaktionskurven der 10A passen;
  • 11 stellt das Anpassen von Gesten gemäß einem Charakteristikum oder mehreren Charakteristika eines Bedieners unter Verwendung einer vorhersehbaren Widerstand-Kraft-Reaktionskurve dar;
  • 12A ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Tätigkeiten zum Bereitstellen einer adaptiven Mensch-Maschine-Schnittstelle darstellt, die in Bezug auf einen Bediener, der ein System in einer abgelenkten Umgebung steuert, die Ablenkbarkeit reduziert; und
  • 12B ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Tätigkeiten zum Bereitstellen einer adaptiven Mensch-Maschine-Schnittstelle darstellt, die in Bezug auf einen Bediener, der ein System in einer abgelenkten Umgebung steuert, die Wählbarkeit erhöht und Ablenkbarkeit reduziert.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nun nachfolgend vollständiger beschrieben. Tatsächlich können diese Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollten nicht als auf die in diesem Dokument dargelegten Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden; stattdessen werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, sodass diese Offenbarung geltende rechtliche Anforderungen erfüllt. Sofern nicht anders definiert, haben alle in diesem Dokument verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung wie von einem Fachmann allgemein verstanden. Verfahren und Materialien, die den in diesem Dokument beschriebenen ähnlich oder gleich sind, können in der Praxis oder beim Testen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Wie in der Spezifikation und in den angehängten Ansprüchen verwendet umfassen die Singularformen „ein/eine”, „der/die/das” Pluralformen, sofern der Kontext nicht eindeutig anderweitiges vorgibt. Der Begriff „umfassend” und Variationen davon wie in diesem Dokument verwendet wird synonym mit dem Begriff „einschließlich” und Variationen davon verwendet und es handelt sich um offene, nicht einschränkende Begriffe.
  • Der Begriff „Blatt” wie in diesem Dokument verwendet kann sich auf eine Struktur mit einer Dicke beziehen, die ein Bruchteil ihrer übrigen zwei linearen Dimensionen ist. Es muss keine sehr kleine Dicke mit flachen Oberflächen sein, sondern könnte stattdessen zum Beispiel eine Schicht mit zwei relativ gegenüberliegenden Oberflächen zwischen Rändern jeder allgemeinen Form sein, die als Dicke, oder Spanne an Dicken definiert ist, die 1/10, ¼, 1/3 oder ½ einer Breite oder Länge der gegenüberliegenden Flächen ist. Auch müssen die gegenüberliegenden Flächen in ihrer Endform weder flach oder regelmäßig sein, noch exakt parallel zueinander sein. Der Begriff „dünnes Blatt” kann sich auf ein Blatt mit einer Dicke von weniger als 1/10 einer Abmessung einer der gegenüberliegenden Oberflächen beziehen.
  • Bezug nehmend auf 1 wird ein Blockdiagramm eines Sensorsystems 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Sensorsystem 100 ist ein Beispiel für eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zum Steuern eines Systems wie nachfolgend detaillierter besprochen. Das Sensorsystem 100 kann verwendet werden, um eine Position und Größe einer auf das Sensorsystem 100 ausgeübten Kraft zu fühlen. Anders ausgedrückt kann das Sensorsystem 100 so konfiguriert sein, dass es die Position der ausgeübten Kraft entweder in einer Dimension (z. B. der X- oder Y-Richtung) oder zwei Dimensionen (z. B. der X- und Y-Richtung) sowie die Größe der ausgeübten Kraft (z. B. Kraft in der Z-Richtung) fühlt. Das Sensorsystem 100 kann eine Computereinheit 106, eine Systemuhr 105, einen Drucksensor 107 und eine Kommunikationshardware 109 umfassen. In ihrer grundlegendsten Form kann die Computereinheit 106 einen Prozessor 102 und einen Systemspeicher 104 umfassen. Der Prozessor 102 kann ein standardmäßiger programmierbarer Prozessor sein, der arithmetische und logische Vorgänge durchführt, die für den Betrieb des Sensorsystems 100 notwendig sind. Der Prozessor 102 kann so konfiguriert sein, dass er Programmcodes, die in materiellen, computerlesbaren Medien codiert sind, ausführt. Zum Beispiel kann der Prozessor 102 Programmcodes ausführen, die im Systemspeicher 104 gespeichert sind, der ein unbeständiger oder beständiger Speicher sein kann. Der Systemspeicher 104 ist nur ein Beispiel für ein materielles, computerlesbares Medium. Andere Beispiele für materielle, computerlesbare Medien umfassen Floppy Disks, CD-ROMS, DVDs, Festplatten, Flash-Speicher oder alle anderen maschinenlesbaren Speichermedien, wobei, wenn der Programmcode in eine Maschine, wie dem Prozessor 102, eingegeben und von dieser ausgeführt wird, die Maschine zu einer Vorrichtung für die Ausführung des offenbarten Gegenstands wird.
  • Außerdem kann das Sensorsystem 100 den Drucksensor 107 umfassen, der so konfiguriert ist, dass er mindestens eine elektrische Eigenschaft (z. B. Widerstand) als Reaktion auf Kräfte, die auf das Sensorsystem 100 ausgeübt werden, ändert. Der Drucksensor 107 ist ein Beispiel für ein druckempfindliches Eingabegerät wie nachfolgend detaillierter besprochen. Weitere Beispiele für Drucksensoren werden nachfolgend in Bezug auf die 2A–2B und 5A besprochen. Weiter kann das Sensorsystem 100 Kommunikationshardware 109 umfassen, die sich mit dem Drucksensor 107 verbindet und die gefühlten Änderungen der mindestens einen elektrischen Eigenschaft des Drucksensors 107 empfängt/misst. Beispielhafte Kommunikationshardware 109 wird nachfolgend in Bezug auf die 3A–3E und 4A–4D besprochen. Außerdem kann das Sensorsystem 100 eine Systemuhr 105 umfassen. Der Prozessor 102 kann so konfiguriert sein, dass er die gefühlten Änderungen der mindestens einen elektrischen Eigenschaft des Drucksensors 107 mit einer Zeit der Systemuhr 105 in Verbindung bringt und die gefühlten Änderungen und entsprechende Zeit im Systemspeicher 104 speichert. Optional kann der Prozessor 102 so konfiguriert sein, dass er die gespeicherten Daten analysiert und gemessene Änderungen der mindestens einen elektrischen Eigenschaft des Drucksensors 107 mit verschiedenen Steuernachrichten für Steuersystemfunktionen in Verbindung bringt.
  • Bezug nehmend auf 2A wird eine Querschnittsansicht eines Drucksensors 200A gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Drucksensor 200A kann Blätter eines Trägermaterials 202, 204, Leiter 206, 208, Elektroden 203, 205 und ein druckempfindliches Material 201, konfiguriert in einer im Allgemeinen symmetrischen, geschichteten Beziehung (z. B. ein Trägerblatt, Leiter und eine Elektrode angeordnet an jeder Seite des druckempfindlichen Materials) umfassen. Die Trägerblätter 202, 204, Leiter 206, 208, Elektroden 203, 205 und das druckempfindliche Material 201 können selektiv konfiguriert sein, sodass leitende oder elektrische Charakteristika des Drucksensors 200A entsprechend den Kräften (oder Drücken), die während einer dynamischen Druckanwendung erwartet werden, geändert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Drucksensor 200A eine Reihe von Druckfühleinheiten umfassen, wobei jede Fühleinheit Leiter 206, 208, Elektroden 203, 205 und druckempfindliches Material 201 umfasst.
  • Das druckempfindliche Material 201 kann so konfiguriert sein, dass es mindestens eine elektrische Eigenschaft als Reaktion auf ausgeübte Kraft (oder ausgeübten Druck) ändert. Zum Beispiel kann das druckempfindliche Material 201 so konfiguriert sein, dass es den Widerstand als Reaktion auf die ausgeübte Kraft ändert (z. B. mehr oder weniger leitfähig wird). Bei einigen Ausführungsformen kann das druckempfindliche Material 201 sich im Wesentlichen als Isolator in Abwesenheit einer ausgeübten Kraft verhalten und kann sein Widerstand abnehmen, wenn sich die Größe der ausgeübten Kraft erhöht. Die variable elektrische Eigenschaft des druckempfindlichen Materials 201 kann dazu in der Lage sein, sich als Reaktion auf Änderungen der ausgeübten Kraft fast unverzüglich, oder nahezu in Echtzeit, zu ändern. Anders ausgedrückt kann sich die variable elektrische Eigenschaft des druckempfindlichen Materials so ändern, dass der Nutzer nicht dazu in der Lage ist, eine Verzögerung zwischen der Änderung der ausgeübten Kraft und der Änderung der elektrischen Eigenschaft während des Betriebs zu erkennen. Außerdem kann die elektrische Eigenschaft als Reaktion auf die ausgeübte Kraft durchgehend variieren. Zum Beispiel werden vorhersehbare Widerstand-Kraft-Reaktionskurven eines druckempfindlichen Materials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nachfolgend in Bezug auf die 6A und 6B besprochen.
  • Das druckempfindliche Material 201 kann im Vergleich zu den anderen Schichten des Drucksensors 200A relativ dünn sein. Zum Beispiel kann das druckempfindliche Material 201 ein dünnes Blatt sein. Das druckempfindliche Material 201 kann so konfiguriert sein, dass es als Sensor der X-Y-Positionskoordinate (oder nur der X- oder Y-Positionskoordinate) und Z-Druckkoordinate agiert, wie die Sensoren, die im US-Pat. mit der Anmeldungs-Serien-Nr. 13/076,226 mit dem Titel „Lenkradsensoren”, angemeldet am 30. März 2011, das per Referenz vollständig in dieses Dokument eingeschlossen ist, angewandt werden. Weitere Details zum Einsatz eines druckempfindlichen Materials in Raum X, Y, und Z ist im PCT-Patent mit der Anmeldungs-Veröffentlichungs-Nr. WO 2010/109186 und dem Titel „Sensor”, veröffentlicht am 30. September 2010, das per Referenz vollständig in dieses Dokument eingeschlossen ist, zu finden. Das druckempfindliche Material 201 kann eine Reihe von Formen abhängig von der beabsichtigten Anwendung haben, wie etwa die in den 3A und 4A gezeigte rechteckige Form. Die rechteckige Form vereinfacht die Verwendung der vollständigen X-Y-Positionskoordinaten. Oder das druckempfindliche Material 201 kann zum Beispiel eine längliche oder Streifenform für die Einzelachsentranslation haben oder kann eine Kreisform für die Rotationskoordinatenregistration haben.
  • Das druckempfindliche Material 201 kann ein elektroaktives Material sein. Das druckempfindliche Material 201 kann zum Beispiel ein leitfähiges Kohlenstoffnanoröhrchen-Polymer sein. Das druckempfindliche Material 201 kann durch einen Druckprozess, wie zwei- oder dreidimensionalen Tintenstrahl- oder Siebdruck, Aufdampfung, oder konventionelle Leiterplattentechnik, wie Ätzen, Fotogravur oder Fräsen, auf eine oder das Paar an Elektroden 203, 205 angewandt werden. Da kleinere Partikelgrößen verwendet werden, wie die von Graphen oder einem leitfähigen Graphen-Polymer, kann das druckempfindliche Material 201 auch über konventionelle Leiterplattentechnik, wie Aufdampfung, angewandt werden. Gemäß anderen Beispielen kann das druckempfindliche Material 201 ein Silikonpolymermaterial sein, das mit einem Leiter, wie Silber oder Kupfer, dotiert ist.
  • Gemäß anderen Beispielen kann das druckempfindliche Material 201 ein Quanten-Tunnel-Verbundmaterial (QTC) sein, das ein druckempfindliches Material mit variablem Widerstand ist, das Fowler-Nordheim-Tunneling einsetzt. Das QTC ist ein kommerziell von Peratech (www.peratech.com) aus Brompton-on-Swale, Vereinigtes Königreich, hergestelltes Material. Das QTC hat die Fähigkeit, sich von einem nahezu perfekten elektrischen Isolator (> 1012 Ω) in einem unbelasteten Zustand in einen nahezu perfekten Leiter (< 1 Ω) zu ändern, wenn es ausreichend Druck ausgesetzt wird. Das QTC vertraut auf die Tunneling-Leitung, im Gegensatz zur Perkolation, als Leitungsmechanismus. Ein Elektron kann als Welle beschrieben werden und daher besitzt das Elektron eine bestimmbare Wahrscheinlichkeit des Durchquerens (d. h. Tunneling) einer potenziellen Barriere. Das QTC umfasst leitfähige Metallfülpartikel in Kombination mit einem Isolator wie Silikonkautschuk. Die Metallfüllpartikel können sich annähern, berühren sich aufgrund des Isolators aber nicht. Um die Wahrscheinlichkeit, dass Tunneling stattfindet, zu erhöhen, verfügen die leitfähigen Metallfüllpartikel über Stachel, die das lokalisierte elektrische Feld an den Spitzen der Stacheln erhöhen, was die Größe der effektiven potenziellen Barriere zwischen Partikeln reduziert. Außerdem werden die Metallfüllpartikel enger zusammengedrängt, wenn das QTC unter Druck gesetzt wird, was die Größe der effektiven potenziellen Barriere zwischen Partikeln reduziert. Entsprechend kann das QTC-Material im Drucksensor 200A als Isolator agieren, wenn kein Druck oder keine Kraft ausgeübt wird, da die leitfähigen Partikel zu weit auseinander sein können, um zu leiten, aber wenn Kraft oder Druck ausgeübt wird, bewegen sich die leitfähigen Partikel näher an andere leitfähige Partikel, sodass Elektronen den Isolator passieren können, was den Widerstand des QTCs ändert. Daher ist der Widerstand des QTCs im Drucksensor 200A eine Funktion der Kraft oder des Drucks, die oder der auf den Drucksensor 200A einwirkt.
  • Die Trägerblätter 202, 204 sind miteinander verbunden, um den Drucksensor 200A zu bilden, nachdem die Leiter 206, 208, Elektroden 203, 205, und das druckempfindliche Material 201 darauf angeordnet wurden. Die Trägerblätter 202, 204 können zum Beispiel miteinander laminiert sein, sodass die Leiter 206, 208, Elektroden 203, 205, und das druckempfindliche Material 201 ordentlich ausgerichtet sind. Der Laminierungsprozess kann zum Beispiel ein konventioneller Prozess unter Anwendung von Hitze und Druck sein. Klebstoffe können ebenfalls verwendet werden. Die Gesamtdicke des Drucksensors 200A kann ungefähr 120 Mikrometer betragen. Gemäß anderen Beispielen können die Trägerblätter 202, 204 zum Beispiel auf andere Weisen miteinander verbunden sein (z. B. Laminieren ohne Hitze oder Druck). Weiter kann der Drucksensor 200A eine andere Gesamtdicke haben (z. B. größer als oder gleich ungefähr 70 Mikrometer).
  • Bezug nehmend auf 2B wird ein weiterer beispielhafter Drucksensor 200B gezeigt. Der Drucksensor 200B umfasst Trägerblätter 202, 204, Elektroden (d. h. leitfähige Polster) 203, 205 und druckempfindliches Material 201. Der Drucksensor 200B kann durch Drucken oder Platzieren von Elektroden 203 und 205 jeweils auf die Trägerblätter 202 und 204 gebildet werden. Die leitfähigen Polster können zum Beispiel aus gedrucktem Kohlenstoff, Kupfer, Zinn, Silber oder anderen elektroaktiven Materialien bestehen.
  • Außerdem kann das druckempfindliche Material 201 im Anschluss auf eine der Elektroden 203 oder 205 gedruckt oder gesetzt werden. Zum Beispiel kann, wie in 2B. gezeigt, das druckempfindliche Material 201 auf Elektrode 205 gedruckt oder gesetzt werden. Der Drucksensor 200B kann dann durch Verbinden der Trägerblätter 202 und 204 gebildet werden. Zum Beispiel können die Trägerblätter 202 und 204 durch eine Stützschicht 208 verbunden werden. Wie oben besprochen kann das druckempfindliche Material 201 so konfiguriert sein, dass es mindestens eine elektrische Eigenschaft als Reaktion auf ausgeübte Kraft (oder ausgeübten Druck) ändert. Zum Beispiel kann das druckempfindliche Material 201 so konfiguriert sein, dass es den Widerstand als Reaktion auf die ausgeübte Kraft ändert (z. B. mehr oder weniger leitfähig wird). Daher wird der Drucksensor 200B, wenn Kraft (oder Druck) ausgeübt wird, leitfähig und Strom fließt zwischen den Elektroden 203 und 205. Außerdem variiert die Größe der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den Elektroden 203 und 205 im Verhältnis zur Größe der auf den Drucksensor 200B ausgeübten Kraft. Wie nachfolgend in Bezug auf 6C besprochen, kann es möglich sein, die elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve zu ändern, indem eine oder mehrere der Charakteristika des Drucksensors 200B, wie den Abmessungen und/oder Materialien der Schichten des Drucksensors 200B, geändert werden.
  • Obwohl in 2B nicht gezeigt, können Leiter oder elektrische Spuren auf jede der Elektroden 203 und 205 gedruckt oder gesetzt werden. Die Leiter oder elektrischen Spuren können elektrische Verbindungen zu den Elektroden 203 und 205 bieten. Zum Beispiel können die Leiter oder elektrischen Spuren Leiter sein, die in Spannungsteilerschaltungen verwendet werden, nachfolgend in Bezug auf die 3A–3E und 4A–4D besprochen. Insbesondere können die Leiter oder elektrischen Spuren zum Messen von Positionskoordinaten (X- und Y-Positionskoordinaten oder eine X- oder Y-Positionskoordinate) und einer Menge der ausgeübten Kraft konfiguriert sein. Alternativ können die Leiter oder elektrischen Spuren zum Messen einer auf den Drucksensor ausgeübten Kraft konfiguriert sein. In dieser Konfiguration kann der Drucksensor verwendet werden, um zum Beispiel die Anwendung einer Kraft, die eine zuvor festgelegte Schwelle überschreitet, zu erkennen. Wie oben besprochen kann das druckempfindliche Material eine vorhersehbare elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve haben und daher kann es möglich sein, die Anwendung einer Kraft, die eine zuvor festgelegte Schwelle überschreitet, durch Messen der elektrischen Eigenschaft des druckempfindlichen Materials zu erkennen.
  • Bezug nehmend auf 2C wird eine beispielhafte Elektroden- und elektrische Spurkonfiguration zum Messen einer Menge an Kraft gezeigt. 2C stellt eine Draufsicht von Elektroden 220C und Leitern oder elektrischen Spuren 222C dar. In diesem Beispiel kann das druckempfindliche Material zwischen den Elektroden 220C angeordnet sein, wenn die Elektroden 220C in einen Drucksensor integriert sind. Wie oben besprochen, kann das druckempfindliche Material auf eine der Elektroden 220C gedruckt oder gesetzt werden. In 2C sind die elektrischen Spuren 222C am Rande jeder Elektrode 220C verbunden. Zum Beispiel sind die Leiter oder elektrischen Spuren 222C an einem Punkt entlang des Randes jeder Elektrode 220C elektrisch verbunden.
  • Es kann eine Widerstandsänderung in Bezug auf den Abstand zwischen dem Kontaktpunkt auf dem Drucksensor (d. h. dem Punkt, an dem auf den Sensor Kraft ausgeübt wird) und dem Punkt, an dem die elektrischen Spuren 222C mit den Elektroden 220C verbunden sind, geben. Zum Beispiel stellt 2D eine Anzahl von Kontaktpunkten 225 in Bezug auf eine Elektrode 220D des Drucksensors dar. In 2D erhöht sich der Flächenwiderstand der Elektrode 220D zwischen den Kontaktpunkten 225 und dem Punkt, an dem die elektrische Spur 222D mit der Elektrode 220D verbunden ist, während sich der Abstand zwischen den Kontaktpunkten 225 und dem Punkt, an dem die elektrische Spur 222D mit der Elektrode 220D verbunden ist, erhöht. Die Widerstandsänderung kann maximal sein, wenn sich der Kontaktpunkt auf dem Drucksensor an einem Punkt am Rande der Elektrode 220D direkt gegenüber einem Punkt am Rande der Elektrode 220D, an dem die elektrische Spur 222D verbunden ist, befindet.
  • Wie oben besprochen, kann das druckempfindliche Material eine vorhersehbare elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve haben, die verwendet werden kann, um die Größe der auf den Drucksensor ausgeübten Kraft zu bestimmen. Da jedoch der Flächenwiderstand der Elektrode 220D variabel ist, erzielt die Anwendung der gleichen Größe an Kraft auf den Drucksensor an unterschiedlichen Stellen relativ zum Punkt, an dem die elektrische Spur 222D mit der Elektrode 220D verbunden ist, unterschiedliche gemessene elektrische Eigenschaften (z. B. Widerstände), die mit unterschiedlichen gemessenen Kraftwerten entlang der elektrische Eigenschaft-Reaktionskurve korrelieren. Entsprechend kann die durch den Abstand zwischen den Kontaktpunkten 225 auf dem Drucksensor und dem Punkt, an dem die elektrische Spur 222D mit der Elektrode 220D verbunden ist, verursachte Widerstandsvariation zu Fehlern bei der Berechnung der Größe der ausgeübten Kraft basierend auf der gemessenen elektrischen Eigenschaft führen.
  • Um die durch den Abstand zwischen den Kontaktpunkten 225 auf dem Drucksensor und dem Punkt, an dem die elektrische Spur 222D mit der Elektrode 220D verbunden ist, verursachte Widerstandsvariation zu minimieren, können elektrische Spuren am oder neben dem Rand der Elektroden angeordnet werden. Zum Beispiel können, wie in 2E gezeigt, die elektrischen Spuren 222E an oder neben den Rand der Elektroden 220E gedruckt oder gesetzt werden. In 2E sind die elektrischen Spuren 222E entlang ungefähr des gesamten Randes der Elektroden 220E angeordnet. Alternativ können die elektrischen Spuren entlang eines Teils des Randes der Elektroden, wie in einem Teilbogen, bereitgestellt werden. In dieser Konfiguration kann der Abstand zwischen den Kontaktpunkten am Drucksensor und dem Punkt, an dem die elektrische Spur mit der Elektrode verbunden ist, um bis zur Hälfte des Abstands zwischen der Mitte und dem Rand der Elektrode reduziert werden.
  • Eine selektive Platzierung der elektrischen Spuren kann auch genutzt werden, um die Kontaktpunktabstände für eine Vielzahl von Formen und Größen an Elektroden zu verkleinern. Zum Beispiel könnte eine Platzierung am Rand in der Nähe der Kanten einer viereckigen Elektrode oder an wellenförmigen Linien entlang einer rechteckigen Elektrode erfolgen.
  • 3A stellt eine beispielhafte Druckfühleinheit 300 dar, die in den Sensoren der 2A–B enthalten ist. Die Druckfühleinheit 300 kann Elektroden 302, 306, Leiter 308, 310, 312, 314 und ein druckempfindliches Material 301 umfassen. Die 3B–3E stellen Spannungsteilerschaltdiagramme zum Erkennen von X-Y-Z-Koordinateninformationen unter Verwendung von vier Kommunikationslinien (z. B. Leiter 308, 310, 312, 314) dar. Wie in 3A gezeigt, kann die Elektrode 302 Leiter 308, 310 umfassen, wobei jeder Leiter im Wesentlichen parallel an gegenüberliegenden Seiten einer Oberfläche der Elektrode 302 angeordnet ist. Durch Anwendung einer Spannung durch die Leiter 308, 310 ist es möglich, ein Potenzial zwischen den Leitern zu schaffen. Außerdem kann die Elektrode 306 Leiter 312, 314 umfassen, wobei jeder Leiter im Wesentlichen parallel an gegenüberliegenden Seiten einer Oberfläche der Elektrode 306 angeordnet ist. Durch Anwendung einer Spannung durch die Leiter 312, 314 ist es möglich, ein Potenzial zwischen den Leitern zu schaffen. In der in 3A gezeigten Ausführungsform kann das elektrische Potenzial zwischen den Leitern der Elektrode 302 und das elektrische Potenzial zwischen den Leitern der Elektrode 306 im Wesentlichen perpendikular sein.
  • Bezug nehmend auf 3B wird ein Spannungsteilerschaltdiagramm zum Erkennen der Position der ausgeübten Kraft in einer ersten Richtung (z. B. der X-Richtung) gezeigt. Wie oben besprochen kann eine Spannung durch die Leiter 312, 314 ausgeübt werden, um ein Potenzial zwischen den Leitern zu schaffen. Zum Beispiel kann auf den Leiter 314 eine positive Spannung ausgeübt werden und der Leiter 312 kann geerdet sein. Die positive Spannung kann zum Beispiel 5 V sein. Jedoch kann die positive Spannung höher oder niedriger als 5 V sein. Wenn ein Druck auf die Druckfühleinheit 300 ausgeübt wird, können die Elektroden 302, 306 jeweils das druckempfindliche Material 301 an einem Kontaktpunkt kontaktieren, und eine Spannung der Elektrode 306 wird über das druckempfindliche Material 301 am Kontaktpunkt auf die Elektrode 302 ausgeübt. Dann kann die Spannung am Terminal 320B (d. h. Leiter 308) gemessen werden, während der Leiter 310 getrennt ist. Die Spannung am Terminal 320B ist proportional zum Abstand zwischen dem Kontaktpunkt und Leiter 308. Insbesondere ist die Spannung am Terminal 320B proportional zum Flächenwiderstand der Elektrode 302 zwischen dem Kontaktpunkt und Leiter 308. Entsprechend kann die Position der ausgeübten Kraft in der ersten Richtung von der Spannung am Terminal 320B abgeleitet werden. Außerdem können die Rollen der Leiter 308, 310 und 312, 314 vertauscht sein (z. B. kann die positive Spannung auf Leiter 312 ausgeübt werden und Leiter 314 kann geerdet sein und/oder die Spannung kann am Leiter 310 gemessen werden, während der Leiter 308 getrennt ist).
  • Bezug nehmend auf 3C wird ein Spannungsteilerschaltdiagramm zum Erkennen der Position des ausgeübten Drucks in einer zweiten Richtung (z. B. der Y-Richtung) gezeigt. Wie oben besprochen kann eine Spannung durch die Leiter 308, 310 ausgeübt werden, um ein Potenzial zwischen den Leitern zu schaffen. Zum Beispiel kann auf den Leiter 310 eine positive Spannung ausgeübt werden und der Leiter 308 kann geerdet sein. Wenn eine Kraft auf die Druckfühleinheit 300 ausgeübt wird, können die Elektroden 302, 306 jeweils das druckempfindliche Material 301 an einem Kontaktpunkt kontaktieren, und eine Spannung der Elektrode 302 wird über das druckempfindliche Material 301 am Kontaktpunkt auf die Elektrode 306 ausgeübt. Dann kann die Spannung am Terminal 320C (d. h. Leiter 312) gemessen werden, während der Leiter 314 getrennt ist. Die Spannung am Terminal 320C ist proportional zum Abstand zwischen dem Kontaktpunkt und Leiter 312. Insbesondere ist die Spannung am Terminal 320C proportional zum Flächenwiderstand der Elektrode 306 zwischen dem Kontaktpunkt und Leiter 312. Entsprechend kann die Position der ausgeübten Kraft in der zweiten Richtung von der Spannung am Terminal 320C abgeleitet werden. Außerdem können die Rollen der Leiter 308, 310 und 312, 314 vertauscht sein.
  • Bezug nehmend auf die 3D und 3E werden Spannungsteilerschaltungen zum Erkennen einer Größe der ausgeübten Kraft in einer dritten Richtung (z. B. der Z-Richtung) gezeigt. Eine positive Spannung (z. B. 5 V) kann auf Leiter 308 der Elektrode 302 ausgeübt werden, während der Leiter 310 getrennt ist, wie in 3D gezeigt. Außerdem kann der Leiter 314 der Elektrode über einen Widerstand R gegen Masse verbunden sein, während der Leiter 312 getrennt ist. Der Widerstand R kann einen bekannten Wert haben, zum Beispiel 4,7 kΩ, oder jeden anderen bekannten Widerstandswert. Wenn eine Kraft auf die Druckfühleinheit 300 ausgeübt wird, können die Elektroden 302, 306 jeweils das druckempfindliche Material 301 an einem Kontaktpunkt kontaktieren, und Strom kann vom Leiter 308 durch den Kontaktpunkt zum Leiter 314 fließen. Dann kann die Spannung am Terminal 320D (d. h. Leiter 314), der den Spannungsabfall durch den Widerstand R repräsentiert, gemessen werden. Weiter, wie in 3E gezeigt, kann eine positive Spannung (z. B. 5 V) auf Leiter 312 der Elektrode 306 ausgeübt werden, während der Leiter 314 getrennt ist. Außerdem kann der Leiter 310 der Elektrode 302 über einen Widerstand R (mit einem bekannten Wert, zum Beispiel 4,7 kΩ) gegen Masse verbunden sein, während der Leiter 308 getrennt ist. Wenn eine Kraft auf die Druckfühleinheit 300 ausgeübt wird, können die Elektroden 302, 306 jeweils das druckempfindliche Material 301 an einem Kontaktpunkt kontaktieren, und eine Spannung kann vom Leiter 312 durch den Kontaktpunkt zum Leiter 310 fließen. Dann kann die Spannung am Terminal 320E (d. h. Leiter 310), der den Spannungsabfall durch Widerstand R repräsentiert, gemessen werden. Außerdem können die Rollen der Leiter 308, 310 und 312, 314 vertauscht sein.
  • Durch Verwenden der an den Terminals 320D und 320E gemessenen Spannungen ist es möglich, den Wert des Widerstands des Leiterwegs abzuleiten (z. B. Rz, in den 3D und 3E gezeigt). Zum Beispiel ist der Widerstand Rz proportional zur Summe der Inverse der am Terminal 320D gemessenen Spannung und der Inverse der am Terminal 320E gemessenen Spannung. Außerdem ist, wie oben besprochen, der Widerstand Rz der Widerstand des druckempfindlichen Materials 301, der von der Größe der auf die Druckfühleinheit 300 ausgeübten Kraft abhängt. Entsprechend ist es durch Ableiten des Widerstands Rz möglich, die Größe der ausgeübten Kraft in der Z-Richtung zu bestimmen.
  • 4A stellt eine beispielhafte Druckfühleinheit 400 dar, die in den Sensoren der 2A–B enthalten ist. Die Druckfühleinheit 400 kann Elektroden 402, 406, Leiter 408, 412, 414 und ein druckempfindliches Material 401 umfassen. Die 4B–4D stellen Spannungsteilerschaltdiagramme zum Erkennen von positionellen Koordinateninformationen (z. B. X-Z-Koordinateninformationen) unter Verwendung von drei Kommunikationslinien (z. B. Leiter 408, 412, 414) dar. Es ist auch möglich, unter Verwendung ebenfalls der drei Kommunikationslinien Y-Z-Koordinateninformationen zu erkennen. Wie in 4A gezeigt, kann die Elektrode 402 Leiter 408 umfassen, der im Wesentlichen parallel an einer Seite einer Oberfläche der Elektrode 402 angeordnet ist. Außerdem kann die Elektrode 406 Leiter 412, 414 umfassen, wobei jeder Leiter im Wesentlichen parallel an gegenüberliegenden Seiten einer Oberfläche der Elektrode 406 angeordnet ist. Durch Anwendung einer Spannung durch die Leiter 412, 414 ist es möglich, ein Potenzial zwischen den Leitern zu schaffen.
  • Bezug nehmend auf 4B wird ein Spannungsteilerschaltdiagramm zum Erkennen der Position der ausgeübten Kraft in einer ersten Richtung (z. B. der X-Richtung) gezeigt. Wie oben besprochen kann eine Spannung durch die Leiter 412, 414 ausgeübt werden, um ein Potenzial zwischen den Leitern zu schaffen. Zum Beispiel kann auf den Leiter 414 eine positive Spannung ausgeübt werden und der Leiter 412 kann geerdet sein. Die positive Spannung kann zum Beispiel 5 V sein. Jedoch kann die positive Spannung höher oder niedriger als 5 V sein. Wenn eine Kraft auf die Druckfühleinheit 400 ausgeübt wird, können die Elektroden 402, 406 jeweils das druckempfindliche Material 401 an einem Kontaktpunkt kontaktieren, und eine Spannung der Elektrode 406 wird über das druckempfindliche Material 401 am Kontaktpunkt auf die Elektrode 402 ausgeübt. Dann kann die Spannung am Terminal 420B (d. h. Leiter 408) gemessen werden. Die Spannung am Terminal 420B ist proportional zum Abstand zwischen dem Kontaktpunkt und Leiter 408. Insbesondere ist die Spannung am Terminal 420B proportional zum Flächenwiderstand der Elektrode 402 zwischen dem Kontaktpunkt und Leiter 408. Entsprechend kann die Position der ausgeübten Kraft in der ersten Richtung von der Spannung am Terminal 420B abgeleitet werden. Außerdem können die Leiter 412, 414 vertauscht sein (z. B. kann die positive Spannung auf Leiter 412 ausgeübt werden und der Leiter 414 kann geerdet sein).
  • Bezug nehmend auf die 4C und 4D werden Spannungsteilerschaltungen zum Erkennen einer Größe der ausgeübten Kraft in einer zweiten Richtung (z. B. der Z-Richtung) gezeigt. Eine positive Spannung (z. B. 5 V) kann auf Leiter 414 der Elektrode 406 ausgeübt werden, während der Leiter 412 getrennt ist, wie in 4C gezeigt. Außerdem kann der Leiter 408 der Elektrode 402 über einen Widerstand R gegen Masse verbunden sein. Der Widerstand R kann einen bekannten Wert haben, zum Beispiel 4,7 kΩ, oder jeden anderen bekannten Widerstandswert. Wenn eine Kraft auf die Druckfühleinheit 400 ausgeübt wird, können die Elektroden 402, 406 jeweils das druckempfindliche Material 401 an einem Kontaktpunkt kontaktieren, und Strom kann vom Leiter 414 durch den Kontaktpunkt über das druckempfindliche Material 401 zum Leiter 408 fließen. Dann kann die Spannung am Terminal 420C (d. h. Leiter 408), der den Spannungsabfall durch den Widerstand R repräsentiert, gemessen werden. Weiter, wie in 4D gezeigt, kann eine positive Spannung (z. B. 5 V) auf Leiter 412 der Elektrode 406 ausgeübt werden, während der Leiter 414 getrennt ist. Außerdem kann der Leiter 408 der Elektrode 402 über einen Widerstand R (mit einem bekannten Wert, zum Beispiel 4,7 kΩ) gegen Masse verbunden sein. Wenn eine Kraft auf die Druckfühleinheit 400 ausgeübt wird, können die Elektroden 402, 406 jeweils das druckempfindliche Material 401 an einem Kontaktpunkt kontaktieren, und Strom kann vom Leiter 412 durch den Kontaktpunkt über das druckempfindliche Material 401 zum Leiter 408 fließen. Dann kann die Spannung am Terminal 420D (d. h. Leiter 408), der den Spannungsabfall durch den Widerstand R repräsentiert, gemessen werden.
  • Durch Verwenden der an den Terminals 420C und 420D gemessenen Spannungen ist es möglich, den Wert des Widerstands des Leiterwegs abzuleiten (z. B. Rz, in den 4C und 4D gezeigt). Zum Beispiel ist der Widerstand Rz proportional zur Summe der Inverse der am Terminal 420C gemessenen Spannung und der Inverse der am Terminal 420D gemessenen Spannung. Außerdem ist, wie oben besprochen, der Widerstand Rz der Widerstand des druckempfindlichen Materials 401, der von der Größe der auf die Druckfühleinheit 400 ausgeübten Kraft abhängt. Entsprechend ist es durch Ableiten des Widerstands Rz möglich, die Größe der ausgeübten Kraft in der Z-Richtung zu bestimmen.
  • 5A stellt eine Querschnittsansicht eines Drucksensors 500 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dar. Der Drucksensor 500 kann eine Abdeckung 520, einen Kraftkonzentrator 502 und eine Druckfühleinheit 506 umfassen. Die Abdeckung 520 kann eine geformte Abdeckung sein, mit In-Mold-Dekoration (IMD) oder In-Mold-Labeling (IML) bereitgestellt, um Markierungen und/oder passive haptische Merkmale zu bieten. Bei einigen Ausführungsformen können die Markierungen einen Bezug zu den Steuerfunktionen haben. Die Druckfühleinheit 506 kann eine Druckfühleinheit sein, die wie oben in Bezug auf die 3A und 4A besprochen wurde. Die Druckfühleinheit 506 kann in einer Öffnung oder Aushöhlung, gebildet in einer Trägerschicht 508, die oberhalb einer Reaktionsoberfläche 504 aufgeschichtet ist, gebildet sein. Die Abmessungen und Materialien der Abdeckung 520 können so gewählt sein, dass die Abdeckung 520 sich unter von einem Nutzer ausgeübter Kraft verformen kann. Zum Beispiel kann die Abdeckung 520 so entworfen sein, dass sie sich nach innen biegt, wenn vom Nutzer eine zuvor festgelegte Kraft ausgeübt wird. Außerdem können die Abmessungen und Materialien der Trägerschicht 508 so gewählt sein, dass eine Lücke zwischen der Abdeckung 520 und dem Kraftkonzentrator 502 definiert ist. In diesem Fall muss die Abdeckung 520 um eine zuvor festgelegte Strecke verschoben sein, bevor der Kraftkonzentrator 502 kontaktiert wird. Die Lücke kann auch beim Bereitstellen der zur Herstellung des Drucksensors 500 notwendigen Entwurfstoleranzen hilfreich sein. Die Abmessungen und Materialien des Kraftkonzentrators 502 können auch so gewählt sein, dass eine zuvor festgelegte Menge der ausgeübten Kraft absorbiert wird. Entsprechend können die Entwurfscharakteristika der Abdeckung 520, des Kraftkonzentrators 502, der Trägerschicht 508, usw. variieren, um die Kraftreaktion des Drucksensors 500, insbesondere die anfängliche Kraftempfindlichkeit, zu konfigurieren. Dies wird nachfolgend in Bezug auf 6C besprochen.
  • 5B stellt verschiedene Abdeckungen 520 mit passiven haptischen Merkmalen gemäß Ausführungsformen der Erfindung dar. Die Abdeckungen 520 können auf einer druckempfindlichen Oberfläche des Drucksensors 500 bereitgestellt werden, gezeigt in 5A, und die Abdeckungen 520 können so angeordnet sein, dass die passiven haptischen Merkmale über einen oder mehrere druckempfindliche Bereiche (z. B. Druckühleinheiten) des Drucksensors 500 angeordnet sind. Außerdem können die passiven haptischen Merkmale dazu dienen, einen Nutzer zu den druckempfindlichen Bereichen zu führen. Die passiven haptischen Merkmale können zum Beispiel durch umspritzte Schichten 501, 503, 505, 507 bereitgestellt werden. Insbesondere können die umspritzten Schichten Kombinationen aus Blindprägungen, Überständen, Vertiefungen, Braille usw. als passive haptische Merkmale umfassen. Die umspritzten Schichten 501, 503, 505, 507 können getrennt von oder einstückig mit den Abdeckungen 520 gebildet werden. Bei einigen Ausführungsformen können die passiven haptischen Funktionen Teil eines haptischen Systems sein, das mit dem druckempfindlichen System in Verbindung steht. Zum Beispiel können die passiven haptischen Merkmale dem Nutzer haptisches Feedback basierend auf der Menge der festgestellten Kraft bieten.
  • Wie in 5B gezeigt, können die passiven haptischen Merkmale viele Formen einnehmen, darunter unter anderem Streben 512, Kanten 514, vorstehende Teile 516, konkave Teile 518 und Vertiefungen 510. Zum Beispiel umfasst die umspritzte Schicht 501 Streben 512, die die Vertiefung 510 flankieren. Die Streben 512 können den Nutzer in Richtung eines druckempfindlichen Bereichs führen, der unterhalb der Vertiefung 510 sein kann. Außerdem umfasst die umspritzte Schicht 503 Kanten 514, die abfallen und dann in die Vertiefung 510 übergehen, die den Nutzer ebenfalls zum druckempfindlichen Bereich führen können. Weiter umfasst die umspritzte Schicht 505 vorstehende Teile 516, die die Vertiefung 510 flankieren, während die umspritzte Schicht 507 konkave Teile 518 umfasst, die die Vertiefung 510 flankieren. Die Streben 512, Kanten 514, vorstehenden Teile 516 und konkaven Teile 518 können jede Form, Gestalt und/oder Größe haben, sodass sie den Nutzer zu den druckempfindlichen Bereichen führen.
  • Das druckempfindliche Material kann eine vorhersehbare elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve haben. Bezug nehmend auf 6A wird eine beispielhafte Widerstand-Kraft-Reaktionskurve eines druckempfindlichen Materials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Wie oben besprochen kann das druckempfindliche Material so konfiguriert sein, dass es mindestens eine elektrische Eigenschaft (z. B. Widerstand) als Reaktion auf ausgeübte Kraft (oder ausgeübten Druck) ändert. Durch Verwendung eines solchen druckempfindlichen Materials kann es möglich sein, den Sensor so zu konfigurieren, dass die Position der ausgeübten Kraft, sowie die Größe der ausgeübten Kraft ermittelt werden. Ein Beispiel für ein druckempfindliches Material ist QTC-Material, das oben besprochen wird.
  • In 6A kann die Widerstand-Kraft-Reaktionskurve 600 in Abschnitte geteilt sein. Zum Beispiel führen in Abschnitt A – Mechanisch 610 kleine Kraftänderungen zu großen Widerstandsänderungen. Dieser Abschnitt der Widerstand-Kraft-Reaktionskurve 600 kann aufgrund des relativ großen Abfalls des Widerstands des druckempfindlichen Materials basierend auf einer relativ kleinen Änderung der ausgeübten Kraft für das EIN-/AUS-Schalten von mit mechanischem Widerstand ausgeführten Anwendungen nützlich sein. Wenn zum Beispiel die ausgeübte Kraft weniger als eine zuvor festgelegte Schwelle ist, vollständig oder teilweise von mechanischen Schaltkomponenten diktiert, kann das druckempfindliche Material im Wesentlichen als Isolator agieren. Wenn jedoch die ausgeübte Kraft größer als die zuvor festgelegte mechanische Schwelle ist, kann das druckempfindliche Material im Wesentlichen als Leiter agieren.
  • In Abschnitt B – Sensor 620 ist die auf einer Änderung der ausgeübten Kraft basierende Widerstandsänderung linearer als in Abschnitt A – Mechanisch 610. Außerdem ist die auf einer Änderung der ausgeübten Kraft basierende Widerstandsänderung relativ vorhersehbarer. Daher kann dieser Abschnitt der Widerstand-Kraft-Reaktionskurve 600 für nachfolgend besprochene Drucksensorvorgänge nützlich sein, bei denen Kombinationen der Position und Größe der ausgeübten Kraft mit einer Vielzahl von Steuernachrichten korrelieren können. In Abschnitt C 630 führen große Kraftänderungen zu kleinen Widerstandsänderungen. Dieser Abschnitt der Widerstand-Kraft-Reaktionskurve 600 kann für Feststellungsvorgänge nützlich sein. Wenn zum Beispiel der Widerstand des druckempfindlichen Materials unter einen zuvor festgelegten Wert fällt, kann die Anwendung einer zuvor festgelegten Größe an Kraft festgestellt werden. Wie nachfolgend in Bezug auf 6C besprochen, können die Kraftspannen, in denen sich Abschnitt A – Mechanisch 610, Abschnitt B – Sensor 620 und Abschnitt C 630 aufhalten, durch Änderung der Charakteristika und Materialien der verschiedenen Schichten des Drucksensors verlagert werden.
  • Bezug nehmend auf 6B werden beispielhafte Widerstand-Kraft-Reaktionskurven eines druckempfindlichen Materials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In 6B wird die Widerstand-Kraft-Reaktionskurve während der Entlastung 600A gezeigt. Außerdem wird die Widerstand-Kraft-Reaktionskurve während der Lastanwendung 600B gezeigt. Das druckempfindliche Material kann in Abwesenheit ausgeübter Kraft im Wesentlichen als Isolator agieren. Zum Beispiel kann der Widerstand des druckempfindlichen Materials ungefähr 1012 Ω, übersteigen, wenn keine Kraft ausgeübt wird (z. B. 0 N). Wenn wesentliche Kraft ausgeübt wird, kann das druckempfindliche Material im Wesentlichen als Leiter agieren. Zum Beispiel kann der Widerstand des druckempfindlichen Materials weniger als ungefähr 1 Ω sein, übersteigen, wenn wesentliche Kraft ausgeübt wird (z. B. 10 N). Der Widerstand des druckempfindlichen Materials als Reaktion auf Mitteldrücke von 0,5 N, 1,0 N, 2,0 N, 3,0 N und 4,0 N kann ungefähr weniger als oder gleich 8 kΩ, 5 kΩ, 3 kΩ, 1,5 kΩ und 1,25 kΩ sein. Optional können die oben besprochenen Widerstandswerte zum Beispiel um 10% variieren.
  • Außerdem kann der Widerstand des druckempfindlichen Materials in Bezug auf die ausgeübte Kraft durchgehend variieren. Insbesondere kann das druckempfindliche Material schrittweise den Widerstand in Bezug auf schrittweise Änderungen der ausgeübten Kraft ändern, egal wie klein. Die Widerstandsvariation kann auch über die Spanne der ausgeübten Kraft vorhersehbar sein (z. B. zwischen ungefähr 1012 und 1 Ω über eine ausgeübte Druckspanne von 0–10 N), wie in 6B gezeigt. Außerdem kann der Widerstand des druckempfindlichen Materials sich wesentlich in Echtzeit (d. h. unverzüglich) als Reaktion auf eine Änderung der ausgeübten Kraft ändern. Daher wäre ein Nutzer während des Betriebs nicht dazu in der Lage, eine Verzögerung zwischen der Änderung des Widerstands und der Änderung der ausgeübten Kraft zu erkennen.
  • Bezug nehmend auf 6C, zusätzlich zum Ausnutzen der vom druckempfindlichen Material gebotenen Druckreaktion, kann die Druckreaktion des Sensors durch Ändern der Charakteristika anderer Schichten im Sensor, wie der Abdeckung 520, der Trägerschicht 508, dem Kraftkonzentrator 502, den Trägerblättern 202, 204, den Elektroden 203, 205 usw., oben in Bezug auf die 2A–2B und 5A–5B besprochen, gestaltet werden. Zum Beispiel kann die Druckreaktion des Sensors durch Auswahl der Materialien und Abmessungen der anderen Schichten gestaltet werden. Durch Ändern der Materialien und Abmessungen der anderen Schichten kann es möglich sein, zum Beispiel zu ändern, wie die anderen Schichten interagieren, wie viel Kraft auf den Sensor ausgeübt werden muss, um Kraft auf das druckempfindliche Material auszuüben. Insbesondere kann es möglich sein, die Druckreaktion des Sensors entweder nach rechts (z. B. wenn mehr anfänglich ausgeübte Kraft benötigt wird) oder nach links (z. B. wenn weniger anfänglich ausgeübte Kraft benötigt wird) zu versetzen, bevor Kraft auf das druckempfindliche Material ausgeübt wird.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann eine Lücke (oder ein Abstand) bereitgestellt werden, um die Druckreaktion des Sensors durch eine zuvor festgelegte Menge an Kraft nach rechts zu versetzen. Durch das Bereitstellen einer Lücke ist eine zuvor festgelegte Menge an mechanischer Verschiebung einer oder mehrerer Schichten erforderlich, bevor Kraft auf das druckempfindliche Material ausgeübt wird. Zum Beispiel kann eine Lücke zwischen dem druckempfindlichen Material 201 und der Elektrode 205 bereitgestellt werden, wie in 2A gezeigt, oder zwischen dem druckempfindlichen Material 201 und der Elektrode 203 wie in 2B gezeigt. Diese Lücke kann unter Verwendung des Klebstoffes, der die Trägerblätter 202, 204 miteinander verbindet, bereitgestellt werden. Optional kann eine Lücke zwischen der Abdeckung 520 und dem Kraftkonzentrator 502 bereitgestellt werden, wie in 5A gezeigt. Diese Lücke kann unter Verwendung der Trägerschicht 508 bereitgestellt werden. Die Lücke beschränkt sich nicht auf die obigen Beispiele, und kann zwischen zwei beliebigen aneinander angrenzenden Schichten bereitgestellt werden.
  • Bei anderen Ausführungsformen kann der Sensor vorgeladen sein (z. B. durch Anwenden einer externen Belastung auf den Sensor), um die Druckreaktion des Sensors um eine zuvor festgelegte Menge nach links zu verlagern. Durch Vorladen sinkt der anfängliche Widerstand des Sensors, indem der Null-Belastungszustand (extern) nach rechts auf der Kurve verschoben wird. Zum Beispiel könnte das Vorladen den anfänglichen Widerstand des druckempfindlichen Materials 201 senken, bevor eine externe Belastung angewandt wird. Daher könnte das druckempfindliche Material 201 bei Nullbelastung im Abschnitt B der Kurve der 6A sein.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Materialien oder Abmessungen der Sensorschichten so ausgewählt werden, dass die Druckreaktion des Sensors versetzt wird. Materialien mit höherer Dicke und geringerer Elastizität (höherer Festigkeit) können für eine oder mehrere der Schichten verwendet werden, um die Druckreaktion des Sensors nach rechts zu versetzen. Durch Verwendung von Materialien mit höherer Dicke und geringerer Elastizität muss eine höhere Kraft ausgeübt werden, um die Schichten zu verschieben.
  • Durch Verwendung des druckempfindlichen Materials mit einer vorhersehbaren und durchgehend variablen elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve kann der Sensor einfach für eine Reihe von unterschiedlichen Nutzungen angepasst werden. Der Nutzer kann zum Beispiel die vorhersehbare Reaktion ausnutzen. Wenn eine höhere oder geringere Menge an ausgeübter Kraft gewünscht wird, bevor eine Steuerhandlung vorgenommen wird, braucht der Nutzer sich nur die elektrische Eigenschaft-Kraft-Kurve ansehen und die elektrische Eigenschaft für die gewünschte ausgeübte Kraft auswählen. Anders gesagt ist eine physische Neugestaltung des Sensors nicht erforderlich.
  • Die Drucksensoren 200A und 200B, in den 2A–B gezeigt, können im Sensor der 1 verwendet werden, um Steuernachrichten zur Verwendung bei der Kontrolle verschiedener Systemfunktionen zu erzeugen. Zum Beispiel kann der Sensor in einer Automobilumgebung verwendet werden, um eine Vielzahl von Automobilsteuerfunktionen zu steuern. Bezug nehmend auf 8 wird eine beispielhafte Tabelle mit Automobilfunktionen gezeigt. In der Automobilumgebung kann der Sensor verwendet werden, um Mediensysteme (Audio, visuell, Kommunikation usw.), Fahrsysteme (Fahrregelung), Klimasteuersysteme (Heizen, Klimaanlage usw.), Sichtsysteme (Scheibenwischer, Lampen usw.) und andere Steuersysteme (Verriegelungen, Fenster, Spiegel usw.) zu steuern. In einem Beispiel kann der Sensor verwendet werden, um eine Nutzereingabe zu empfangen, wie eine Kraft, die auf den Sensor ausgeübt wird, und eine Steuernachricht zu erzeugen, wie das Erhöhen oder Reduzieren der Lautstärke eines Mediensystems, basierend auf der Position und Größe der ausgeübten Kraft. Eine Tabelle mit Steuernachrichten kann zum Beispiel im in der 1 gezeigten Systemspeicher 104 gespeichert werden. Nach dem Speichern und Analysieren der Nutzereingaben kann in der Tabelle gesucht werden, um die Nutzereingaben mit bestimmten Steuernachrichten zu korrelieren. Der Sensor kann auch verwendet werden, um unter Verwendung der in diesem Dokument besprochenen Grundsätze viele Arten von Steuersystemfunktionen in vielen Arten von Umgebungen zu steuern.
  • Wie oben besprochen, kann der Sensor so konfiguriert werden, dass er die Position (z. B. eindimensionale oder zweidimensionale Position) der ausgeübten Kraft sowie die Größe der ausgeübten Kraft fühlt. Kombinationen der Position und Größe der ausgeübten Kraft können mit einer Vielzahl von Steuernachrichten korreliert werden, wobei jede Steuernachricht einem Nutzer ermöglicht, eine Systemfunktion zu steuern, wie zum Beispiel eine Funktion EIN/AUS-zuschalten, die Stufen der Funktionen anzupassen, mit der Funktion assoziierte Optionen zu wählen usw. Zum Beispiel können die oben mit Bezug auf die 3B–3E besprochenen Spannungsteiler verwendet werden, um die Position und Größe der angewandten Kraft zu erkennen. Insbesondere können Elektroden in elektrische Kommunikation gesetzt werden, wenn die Kraft auf den Sensor ausgeübt wird (z. B. Stromflüsse von einer Elektrode zur anderen Elektrode durch das druckempfindliche Material).
  • An der/den Elektrode(n) gemessene Spannungen können dann verwendet werden, um die Position und Größe der ausgeübten Kraft zu berechnen. Insbesondere kann die Position der ausgeübten Kraft in der X- und/oder Y-Richtung proportional zum Flächenwiderstand einer Elektrode zwischen dem Kontaktpunkt und dem Messterminal sein, und die Größe der ausgeübten Kraft kann proportional zum Widerstand des druckempfindlichen Materials sein. Anders gesagt sind elektrische Eigenschaften des Sensors basierend auf der Position und Größe der ausgeübten Kraft variabel.
  • Außerdem können elektrische Eigenschaften des Sensors unter Verwendung der in den 3B–3E und 4B–4E gezeigten Spannungsteiler gemessen werden, und die gemessenen elektrischen Eigenschaften können mit einer Zeit der Systemuhr 105 assoziiert und im in 1 gezeigten Systemspeicher 104 gespeichert werden. Danach kann es möglich sein, die auf der Zeit basierenden Änderung der gemessenen elektrischen Eigenschaften zu berechnen, was dann mit einer bestimmten Steuernachricht assoziiert werden kann. Zum Beispiel kann nach Berechnen der auf der Zeit basierenden Änderung der gemessenen elektrischen Eigenschaften zum Beispiel in der Tabelle gesucht werden, um die auf der Zeit basierende Änderung mit einer der im Systemspeicher 104, gezeigt in 1, gespeicherten Steuernachrichten zu korrelieren.
  • Bezug nehmend auf die 7A–7J werden beispielhafte Tabellen mit Gesten-Timing und Gestenkombinationen gezeigt. 7A ist eine Tabelle, die beispielhafte Gesten einschließlich beispielhaftes Gesten-Timing und Gesten pro Minute zeigt. Gesten können unter anderem relativ grobe (oder primitive) Gesten umfassen, die am druckempfindlichen Eingabegerät ausgeführt/empfangen werden. Eine Geste kann optional eine einzelne Geste und/oder eine Gestenkombination umfassen. Die in diesem Dokument bereitgestellten Mensch-Maschine-Schnittstellen erleichtern einem Bediener das Steuern eines Systems in einer abgelenkten Betriebsumgebung. Die Gesten können daher so definiert werden, dass sich die Ablenkbarkeit des Bedieners reduziert. Zum Beispiel ist der Bediener möglicherweise nicht dazu in der Lage, seine Aufmerksamkeit für einen längeren Zeitraum, oder für gar keinen Zeitraum, von einer primären Aufgabe abzuwenden, um Gesten auf dem druckempfindlichen Eingabegerät auszuführen, um eine sekundäre Aufgabe zu steuern, ohne dass die Sicherheit der primären Aufgabe beeinträchtigt wird. Die Gesten können daher als grobe oder primitive Gesten definiert werden, um dem Bediener zu ermöglichen, verschiedene Gesten auszuführen, und dem System, zwischen diesen zu unterscheiden. Anders gesagt kann der Bediener die Gesten am druckempfindlichen Eingabegerät ausführen, während seine Aufmerksamkeit auf die primäre Aufgabe fokussiert ist. Beispielhafte Gesten umfassen Antipp-, Halte- und Wischgesten, die nachfolgend ausführlicher besprochen werden. Es sollte klargestellt werden, dass Gesten nicht auf Antipp-, Halte- und Wischgesten beschränkt sind und dass andere Gesten am druckempfindlichen Eingabegerät empfangen werden können. Gesten können optional durch eine diskretisierte Zeitmetrik und/oder eine diskretisierte Druckmetrik charakterisiert werden. Es ist zum Beispiel basierend auf den diskretisierten Zeit- und/oder Druckmetriken möglich, zwischen Antipp-, Halte- und Wischgesten zu unterscheiden (und sogar zwischen verschiedenen Antippgesten oder Haltegesten oder Wischgesten). Eine diskretisierte Metrik kann eine Wertspanne für Zeit oder Druck sein (z. B. tx < t < ty oder Px < P < Py). Die Größe der Wertspannen für die diskretisierten Zeit- und Druckmetriken kann so ausgewählt/abgestimmt werden, dass die Ablenkbarkeit des Bedieners reduziert wird. Zum Beispiel kann der Bediener 3 Sekunden seine Aufmerksamkeit von der primären Aufgabe (z. B. Fahren eines Fahrzeugs) auf eine sekundäre Aufgabe (z. B. Betrachten einer Nutzerschnittstelle oder Steuern eines Systems) richten. Während dieses Zeitraums von 3 Sekunden fährt das Fahrzeug eine gewisse Strecke basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Dies ist als 3-Sekunden-Regel bekannt. Zum Beispiel fährt ein mit 60 mph fahrendes Fahrzeug (z. B. 27 m/s) in 3 Sekunden ungefähr 80 m. Es sollte klargestellt werden, dass diese Strecke sich mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ändert. Die 3-Sekunden-Regel kann optional berücksichtigt werden, wenn die diskretisierten Zeit- und Druckmetriken ausgewählt/abgestimmt werden. Optional kann die Größe der Wertspannen für die diskretisierten Zeit- und Druckmetriken so ausgewählt/abgestimmt werden, dass es dem Bediener erleichtert wird, ohne visuelles Feedback Gesten auszuführen. Zum Beispiel kann die Größe der Wertspannen für die diskretisierten Zeit- und Druckmetriken optional so ausgewählt werden, dass ein Bediener eine Reihe von verschiedenen Systemreaktionen hervorrufen kann, ohne seine Aufmerksamkeit von einer primären Aufgabe, zum Beispiel dem Fahren eines Fahrzeugs, abzuwenden. Durch das Reduzieren der Ablenkbarkeit des Bedieners erhöht sich die Sicherheit der primären Aufgabe, weil der Bediener seine Aufmerksamkeit nicht für solch einen längeren, oder überhaupt einen Zeitraum abwendet.
  • Die Ablenkbarkeit des Bedieners kann auch durch Nutzen von aktivem taktilen Feedback, was eine Form des haptischen Feedback und/oder Ton ist, reduziert werden. Bediener, die ein druckempfindliches Eingabegerät verwenden, wünschen möglicherweise das Feedback, dass ihre Eingaben vom System empfangen werden. Ohne etwas Feedback wirft der Bediener möglicherweise einen Blick auf das druckempfindliche Eingabegerät oder andere Bereiche des Systems wie im Beispiel eines Fahrzeugs als Betriebsumgebung dem Radio oder der Konsole. Dadurch wird der Bediener abgelenkt und verliert seinen Fokus auf die primäre Aufgabe.
  • Wie beschrieben können Bediener des Systems eine beliebige Kombination an Gesten, darunter Antipp-, Halte- und Wischgesten ausführen. Aktives taktiles Feedback, wie Vibration, oder eine Druckbewegung, um das Drücken eines Knopfes zu simulieren, kann einem Bediener bereitgestellt werden, um anzuzeigen, dass die Geste vom System empfangen wurde. Angenommen, ein Bediener möchte zum Beispiel ein Untersystem eines Fahrzeugs, wie Fahrtregelung oder Lautstärke des Radios, steuern. Der Nutzer kann eine Kraft auf das druckempfindliche Eingabegerät ausüben, wobei die Kraft eine erste Schwelle übersteigt, und dann die Geste mit einer Wischbewegung von einer ersten Position in eine zweite Position ziehen. Aktives taktiles Feedback kann während des oder nach dem Ziehen(s) der Geste von einer ersten Position in eine zweite Position und/oder nach dem Abschließen der Geste bereitgestellt werden, wenn der Nutzer zuerst Druck ausübt, der die erste Schwelle übersteigt. Weiter kann aktives taktiles Feedback bereitgestellt werden, wenn ein Nutzer während des Wischens eine zweite Menge an Kraft ausübt, um den Empfang der zweiten Menge an Kraft zu bestätigen. Weiter kann aktives taktiles Feedback bereitgestellt werden, sobald der Befehl ausgeführt wurde.
  • Aktives taktiles Feedback kann auch genutzt werden, wenn ein Bediener eine druckempfindliche Schnittstelle antippt oder hält. Das obige Beispiel fortsetzend kann ein Bediener das Wischen abschließen, um eine Fahrtregelungseinstellung zu starten oder zu ändern. Der Bediener kann dann weiter in einer Position Kraft ausüben, um für jeden Zeitraum, in dem der Bediener den Druck in der Halteposition aufrecht hält, die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu erhöhen oder zu reduzieren, zum Beispiel in Schritten von einer Meile pro Stunde. In diesem Beispiel kann aktives taktiles Feedback jedes Mal bereitgestellt werden, wenn das Fahrzeug die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in jedem Schritt erhöht oder reduziert. Auf diese Weise erhält der Bediener das aktive taktile Feedback, dass die korrekte Menge an Druck ausgeübt wurde und das Untersystem des Fahrzeugs zur Fahrtregelung die Geschwindigkeit erhöht oder reduziert, während der Bediener die druckempfindliche Schnittstelle weiter hält. Obwohl in diesem Beispiel beschrieben wurde, dass die Fahrtregelung mit einer Wischgeste ausgelöst wird, kann sie auch durch eine andere Geste, wie einem Antippen, ausgelöst werden, die für eine hohe Bedienerfreundlichkeit auch mit aktivem taktilen Feedback assoziiert werden kann.
  • Aktives taktiles Feedback kann daher mit der ersten, zweiten und/oder dritten Geste, der Menge an Zeit für die Gesten, und/oder der Menge an Druck für die Gesten assoziiert werden. Weiter kann aktives taktiles Feedback basierend auf der Strecke einer Geste bereitgestellt werden. Angenommen, dass die Lautstärke durch Ausführen einer Wischgeste erhöht werden kann. In diesem Beispiel kann aktives taktiles Feedback mit Wischen entlang der korrekten Strecke assoziiert werden, um dafür zu sorgen, dass der Befehl zur Erhöhung der Lautstärke an das Untersystem des Fahrzeugs gesendet wird. Die Menge an aktivem taktilen Feedback kann auch basierend auf dem Befehl variieren, sodass in diesem Beispiel eine große Wischbewegung, die eine große Erhöhung der Lautstärke angibt, eine große Menge an haptischem Feedback empfängt. Erhöhtes oder reduziertes aktives taktiles Feedback kann durch Variieren der Dauer des aktiven taktilen Feedbacks, der Intensität des aktiven taktilen Feedbacks oder eine Kombination davon präsentiert werden.
  • Die verwendete Vorrichtung für das aktive taktile Feedback kann sich physisch auf dem oder in der Nähe des druckempfindlichen Eingabegerät(s) befinden oder kann separat sein. Vorrichtungen für aktives taktiles Feedback können verwendet werden, um an oder um druckempfindliche(n) Schnittstellen zu vibrieren, wie in der US-Anmeldungs-Nr. 13/673,463 offenbart, deren vollständige Inhalte per Referenz ausdrücklich in dieses Dokument eingeschlossen ist. Natürlich können auch andere Vorrichtungen für aktives taktiles Feedback, die mit dem offenbarten System konsistent sind, verwendet werden. Im Beispiel einer separaten Vorrichtung für aktives taktiles Feedback kann ein Sitz oder Lenkrad vibrieren, um Feedback zu geben.
  • Außerdem kann Ton-Feedback bereitgestellt werden, um einem Bediener dem Empfang von Eingaben zu bestätigen. Ton kann unter Bedingungen wie oben in Bezug auf aktives taktiles Feedback beschrieben zur Verfügung gestellt werden. Zum Beispiel kann beim Starten eines Befehls durch einen Bediener Ton zur Verfügung gestellt werden, wenn ein zuvor festgelegter Druck überschritten wird, wenn ein zuvor festgelegtes Zeitintervall überschritten wird, wenn ein Befehl empfangen wurde, während ein Befehl eingegeben wird, oder basierend auf der Strecke einer Geste. Ton kann von der Vorrichtung für das aktive taktile Feedback selbst, durch einen anderen zugeordneten Lautsprecher oder durch ein Fahrzeugaudiosystem bereitgestellt werden. Ton kann alleine oder in Kombination mit anderen Formen von haptischem Feedback, darunter aktivem taktilen Feedback, genutzt werden. Wenn Ton mit aktivem taktilen Feedback genutzt wird, kann der Ton aktives taktiles Feedback gleichzeitig ergänzen oder zu einem separaten Zeitpunkt bereitgestellt werden, um das System für das aktive taktile Feedback zu ergänzen.
  • Zurückkommend zu Gesten kann eine Antippgeste als eine Kraft, die für weniger als eine zuvor festgelegte Zeitmenge auf ungefähr eine einzelne Stelle des druckempfindlichen Eingabegeräts ausgeübt wird, definiert werden. Optional kann die Antippgeste durch ungefähr durchgehenden Kontakt mit der einzelnen Stelle für weniger als die zuvor festgelegte Zeitmenge charakterisiert sein. Zum Beispiel kann die zuvor festgelegte Zeitmenge weniger als ungefähr 0,5 Sekunden sein. Anders gesagt kann die diskretisierte Zeitmetrik für die Antippgeste mindestens eine Wertspanne haben (z. B. zwischen ungefähr 0 und 0,5 Sekunden). Es sollte klargestellt werden, dass die zuvor festgelegte Zeitmenge mehr oder weniger als 0,5 Sekunden sein kann. Optional kann die einzelne Stelle ein druckempfindlicher Bereich sein, der eine oder mehrere in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnete Druckfühleinheiten umfasst.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Antippgeste durch eine diskretisierte Druckmetrik charakterisiert werden. Zum Beispiel kann die Antippgeste durch die Menge an auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübter Kraft charakterisiert werden. Eine durch eine bestimmte Menge an ausgeübter Kraft charakterisierte Antippgeste kann einer bestimmten Systemreaktion entsprechen. Zum Beispiel kann eine Geschwindigkeit und/oder Größe der Systemreaktion optional in Bezug zur Menge der ausgeübten Kraft stehen (z. B. kann sich die Geschwindigkeit und/oder Größe der Systemreaktion basierend auf der Menge der ausgeübten Kraft erhöhen/reduzieren). Alternativ oder zusätzlich kann die Menge der ausgeübten Kraft eine Trägheitswirkung auf die Geschwindigkeit der Systemreaktion haben (z. B. schnellere/langsamere Geschwindigkeit der Systemreaktion entspricht stärkerer/geringerer ausgeübter Kraft). Die diskretisierte Druckmetrik kann eine Vielzahl von Wertspannen umfassen. Die Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik kann zum Beispiel eine erste Wertspanne definiert durch P1 ≤ P ≤ P2, eine zweite Wertspanne definiert durch P2 ≤ P < P3 und eine dritte Wertspanne definiert durch P ≥ P3 umfassen, wobei P der Druck des durchgehenden Kontakts mit dem druckempfindlichen Eingabegerät ist. Durch das Bereitstellen einer Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik erhöht sich die Anzahl an Steueroptionen, da durch verschiedene Druckmetriken charakterisierte Antippgesten verschiedenen Reaktionen entsprechen können. Optional kann die Menge an Kraft eine während des Kontakts ausgeübte Spitzenkraft sein. Alternativ kann die Menge an Kraft optional eine während des Kontakts Durchschnittskraft sein. Die diskretisierte Druckmetrik kann optional mehr oder weniger als drei Wertspannen umfassen.
  • Eine Haltegeste kann als eine Kraft, die für eine Zeit, die länger als die zuvor festgelegte Zeitmenge ist oder dieser entspricht, auf ungefähr eine einzelne Stelle des druckempfindlichen Eingabegeräts ausgeübt wird, definiert werden. Optional kann die Haltegeste durch ungefähr durchgehenden Kontakt mit der einzelnen Stelle für mehr als die oder gleich der zuvor festgelegte(n) Zeitmenge charakterisiert sein. Optional kann die einzelne Stelle ein druckempfindlicher Bereich sein, der eine oder mehrere in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnete Druckfühleinheiten umfasst. Zum Beispiel kann die zuvor festgelegte Zeitmenge mehr als oder gleich ungefähr 1,0 Sekunde sein. Anders gesagt kann die diskretisierte Zeitmetrik für die Haltegeste mindestens eine Wertspanne haben (z. B. mehr als 1 Sekunde). Alternativ oder zusätzlich kann die diskretisierte Zeitmetrik für die Haltegeste eine Vielzahl von Wertspannen umfassen. Zum Beispiel kann die Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Zeitmetrik eine erste Wertspanne definiert durch t1 ≤ t < t2, eine zweite Wertspanne definiert durch t3 ≤ t < t4 und eine dritte Wertspanne definiert durch t ≥ t4 umfassen, wobei t die Zeit des durchgehenden Kontakts mit dem druckempfindlichen Eingabegerät ist. Optional kann t1 1 Sekunde, kann t2 3 Sekunden, kann t3 4 Sekunden und kann t4 6 Sekunden sein. Es sollte klargestellt werden, dass t1, t2, t3 und t4 andere Werte haben können. Ähnlich wie oben kann eine durch eine bestimmte Zeitmetrik charakterisierte Haltegeste einer bestimmten Systemreaktion entsprechen. Zum Beispiel kann eine Geschwindigkeit und/oder Größe der Systemreaktion optional in Bezug zur Zeitmetrik stehen (z. B. kann sich die Geschwindigkeit und/oder Größe der Systemreaktion basierend auf der Zeitmetrik erhöhen/reduzieren). Alternativ oder zusätzlich kann die Zeitmetrik eine Trägheitswirkung auf die Geschwindigkeit der Systemreaktion haben (z. B. schnellere/langsamere Geschwindigkeit der Systemreaktion entspricht höherer/niedrigerer Zeitmetrik). Wie oben besprochen erhöht sich die Anzahl an Steueroptionen, wenn die diskretisierte Zeitmetrik eine Vielzahl von Wertspannen umfasst, da durch verschiedene Zeitmetriken charakterisierte Haltegesten verschiedenen Systemreaktionen entsprechen können. Die diskretisierte Zeitmetrik kann optional mehr oder weniger als drei Wertspannen umfassen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Haltegeste durch eine diskretisierte Druckmetrik charakterisiert werden. Zum Beispiel kann die Haltegeste durch die Menge an auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübter Kraft charakterisiert werden. Eine durch eine bestimmte Menge an ausgeübter Kraft charakterisierte Haltegeste kann einer bestimmten Systemreaktion entsprechen. Zum Beispiel kann eine Geschwindigkeit und/oder Größe der Systemreaktion optional in Bezug zur Menge der ausgeübten Kraft stehen (z. B. kann sich die Geschwindigkeit und/oder Größe der Systemreaktion basierend auf der Menge der ausgeübten Kraft erhöhen/reduzieren). Alternativ oder zusätzlich kann die Menge der ausgeübten Kraft eine Trägheitswirkung auf die Geschwindigkeit der Systemreaktion haben (z. B. schnellere/langsamere Geschwindigkeit der Systemreaktion entspricht stärkerer/geringerer ausgeübter Kraft). Die diskretisierte Druckmetrik kann eine Vielzahl von Wertspannen umfassen. Die Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik kann zum Beispiel eine erste Wertspanne definiert durch P1 ≤ P < P2, eine zweite Wertspanne definiert durch P2 ≤ P < P3 und eine dritte Wertspanne definiert durch P ≥ P3 umfassen, wobei P der Druck des durchgehenden Kontakts mit dem druckempfindlichen Eingabegerät ist. Durch das Bereitstellen einer Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik erhöht sich die Anzahl an Steueroptionen, da durch verschiedene Druckmetriken charakterisierte Haltegesten verschiedenen Reaktionen entsprechen können. Optional kann die Menge an Kraft eine während des Kontakts ausgeübte Spitzenkraft sein. Alternativ kann die Menge an Kraft optional eine während des Kontakts ausgeübte Durchschnittskraft sein. Die diskretisierte Druckmetrik kann optional mehr oder weniger als drei Wertspannen umfassen.
  • Eine Wischgeste kann als zwischen mindestens zwei Punkten des druckempfindlichen Eingabegeräts ausgeübte Kraft definiert werden. Optional kann die Wischgeste durch ungefähr durchgehenden Kontakt zwischen mindestens zwei Punkten des druckempfindlichen Eingabegeräts charakterisiert sein. Zum Beispiel kann eine Wischgeste eine über eine Fläche des Sensors ausgeübte Kraft sein. Optional kann die Fläche des Sensors eine Vielzahl von druckempfindlichen Bereichen einschließen, die eine oder mehrere Druckfühleinheiten umfasst. Wie oben besprochen können die Position und Größe der ausgeübten Kraft gemessen werden und kann die auf Zeit basierende Änderung der Position und Größe der ausgeübten Kraft berechnet werden. Entsprechend kann der Weg (oder die Kontur) der ausgeübten Kraft bestimmt werden. Ein beispielhafter Weg 900 wird in 9 gezeigt. Der Weg kann linear, gebogen oder radial sein oder jede andere Form annehmen. Die diskretisierte Zeitmetrik für die Wischgeste kann eine Vielzahl von Wertspannen umfassen. Zum Beispiel kann die Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Zeitmetrik eine erste Wertspanne definiert durch t1 ≤ t < t2, eine zweite Wertspanne definiert durch t2 ≤ t < t3 und eine dritte Wertspanne definiert durch t ≥ t3 umfassen, wobei t die Zeit des durchgehenden Kontakts mit dem druckempfindlichen Eingabegerät ist. Optional kann t1 0,4 Sekunden, kann t2 0,6 Sekunden und kann t3 1,2 Sekunden sein. Diese Offenbarung zieht in Erwägung, dass t1, t2 und t3 andere Werte haben können. Ähnlich wie oben kann eine durch eine bestimmte Zeitmetrik charakterisierte Wischgeste einer bestimmten Systemreaktion entsprechen. Zum Beispiel kann eine Geschwindigkeit und/oder Größe der Systemreaktion optional in Bezug zur Zeitmetrik stehen (z. B. kann sich die Geschwindigkeit und/oder Größe der Systemreaktion basierend auf der Zeitmetrik erhöhen/reduzieren). Alternativ oder zusätzlich kann die Zeitmetrik eine Trägheitswirkung auf die Geschwindigkeit der Systemreaktion haben (z. B. schnellere/langsamere Geschwindigkeit der Systemreaktion entspricht höherer/niedrigerer Zeitmetrik). Wie oben besprochen erhöht sich die Anzahl an Steueroptionen, wenn die diskretisierte Zeitmetrik eine Vielzahl von Wertspannen umfasst, da durch verschiedene Zeitmetriken charakterisierte Wischgesten verschiedenen Systemreaktionen entsprechen können. Die diskretisierte Zeitmetrik kann optional mehr oder weniger als drei Wertspannen umfassen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Wischgeste durch eine diskretisierte Druckmetrik charakterisiert werden. Zum Beispiel kann die Wischgeste durch die Menge an auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübter Kraft charakterisiert werden. Eine durch eine bestimmte Menge an ausgeübter Kraft charakterisierte Wischgeste kann einer bestimmten Systemreaktion entsprechen. Zum Beispiel kann eine Geschwindigkeit und/oder Größe der Systemreaktion optional in Bezug zur Menge der ausgeübten Kraft stehen (z. B. kann sich die Geschwindigkeit und/oder Größe der Systemreaktion basierend auf der Menge der ausgeübten Kraft erhöhen/reduzieren). Alternativ oder zusätzlich kann die Menge der ausgeübten Kraft eine Trägheitswirkung auf die Geschwindigkeit der Systemreaktion haben (z. B. schnellere/langsamere Geschwindigkeit der Systemreaktion entspricht stärkerer/geringerer ausgeübter Kraft). Die diskretisierte Druckmetrik kann eine Vielzahl von Wertspannen umfassen. Die Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik kann zum Beispiel eine erste Wertspanne definiert durch P1 ≤ P < P2, eine zweite Wertspanne definiert durch P2 ≤ P < P3 und eine dritte Wertspanne definiert durch P ≥ P3 umfassen, wobei P der Druck des durchgehenden Kontakts mit dem druckempfindlichen Eingabegerät ist. Durch das Bereitstellen einer Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik erhöht sich die Anzahl an Steueroptionen, da durch verschiedene Druckmetriken charakterisierte Haltegesten verschiedenen Reaktionen entsprechen können. Optional kann die Menge an Kraft eine während des Kontakts ausgeübte Spitzenkraft sein. Alternativ kann die Menge an Kraft optional eine während des Kontakts ausgeübte Durchschnittskraft sein. Die diskretisierte Druckmetrik kann optional mehr oder weniger als drei Wertspannen umfassen.
  • Eine Vielzahl von Gesten kann durch verschiedene diskretisierte Zeit- und/oder Druckmetriken charakterisiert sein. Zum Beispiel kann sich eine durch eine erste diskretisierte Druckmetrik charakterisierte Antippgeste (oder Haltegeste) von einer durch eine zweite diskretisierte Druckmetrik charakterisierte Antippgeste (oder Haltegeste) unterscheiden. Die erste diskretisierte Druckmetrik kann höher oder geringer als die zweite diskretisierte Druckmetrik sein. Alternativ oder zusätzlich kann sich eine durch eine erste diskretisierte Zeitmetrik charakterisierte Antippgeste von einer durch eine zweite diskretisierte Zeitmetrik charakterisierte Haltegeste unterscheiden. Die erste diskretisierte Zeitmetrik kann geringer als die zweite diskretisierte Zeitmetrik sein. Alternativ oder zusätzlich kann sich eine durch eine erste diskretisierte Zeitmetrik und eine erste diskretisierte Druckmetrik charakterisierte Wischgeste von einer durch eine zweite diskretisierte Zeitmetrik oder eine zweite diskretisierte Druckmetrik charakterisierte Wischgeste unterscheiden. Die erste diskretisierte Zeitmetrik und die erste diskretisierte Druckmetrik können höher oder geringer als jeweils die zweite diskretisierte Zeitmetrik und die zweite diskretisierte Druckmetrik sein. Die Charakteristika von beispielhaften Antipp-, Halte- oder Wischgesten werden nachfolgend in Bezug auf die 7B, 7C und 7F–7J ausführlich besprochen. Optional kann jede der Vielzahl von Gesten einer oder mehreren Steuernachrichten entsprechen. Durch Erhöhen der Anzahl an Gesten, zum Beispiel durch Erhöhen der Anzahl an diskretisierten Zeit- und/oder Druckmetriken, ist es möglich, die Anzahl der Steuernachrichten zu erhöhen. Optional kann eine Steuernachricht eine Größe oder Geschwindigkeit der Systemreaktion steuern. Optional kann die Größe der diskretisierten Zeit- und/oder Druckmetrik eine Trägheitswirkung auf die Systemreaktion haben.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 7B wird eine Tabelle mit beispielhaften Antipp-/Haltegesten gezeigt. Insbesondere zeigt 7B das Gesten-Timing und inkrementelle Reaktionen. Wie oben besprochen, wird jede Antipp- oder Haltegeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik und eine diskretisierte Druckmetrik charakterisiert. Es sollte klargestellt werden, dass die diskretisierte Zeit- und Druckmetrik, sowie die entsprechenden Reaktionen, gezeigt in 7B, lediglich als Beispiele bereitgestellt werden und dass die diskretisierte Zeit- und Druckmetrik und die entsprechenden Reaktionen andere Werte haben können.
  • Antippgesten werden durch eine Zeitmetrik von weniger als 0,5 Sekunden charakterisiert und Haltegesten werden durch eine Zeitmetrik von mehr als 1,0 Sekunden charakterisiert. Zusätzlich werden Antipp- und Haltegesten durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert. Wie oben besprochen kann die Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik eine erste Wertspanne definiert durch P1 ≤ P < P2, eine zweite Wertspanne definiert durch P2 ≤ P < P3 und eine dritte Wertspanne definiert durch P ≥ P3 umfassen, wobei P der auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübte Druck ist. Wie in 7B gezeigt, erhöht sich die Größe und/oder Geschwindigkeit der inkrementellen Reaktion, wenn sich die Größe der diskretisierten Druckmetrik von P1–P3 erhöht (z. B. P1 = +1, P2 = +2, P3 = +3). Alternativ oder zusätzlich kann die Größe der diskretisierten Druckmetrik eine Trägheitswirkung auf die Geschwindigkeit der Systemreaktion haben. Zum Beispiel kann eine größere diskretisierte Druckmetrik einer höheren Geschwindigkeit der Systemreaktion entsprechen. Zum Beispiel nimmt die Zeit zum Erhalten einer gewünschten Reaktion (z. B. eine inkrementelle Reaktion von +60) ab, wenn sich die diskretisierte Druckmetrik der Antipp- oder Haltegeste erhöht.
  • Alternativ oder zusätzlich werden Haltegesten durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen (z. B. 1 Sekunde, 3–6 Sekunden und mehr als 6 Sekunden) charakterisiert. Die Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Zeitmetrik kann eine erste Wertspanne definiert durch t1 ≤ t < t2, eine zweite Wertspanne definiert durch t2 ≤ t < t3 und eine dritte Wertspanne definiert durch t ≥ t3 umfassen, wobei t die Zeit des durchgehenden Kontakts mit dem druckempfindlichen Eingabegerät ist. Wie in 7B gezeigt, erhöhen sich die Größe und/oder Geschwindigkeit der inkrementellen Reaktion, wenn sich die Größe der diskretisierten Zeitmetrik von 1–6 Sekunden erhöht (z. B. +1 von 0–1 Sekunden, +2/Sekunden von 3–6 Sekunden und +3/Sekunden für mehr als 6 Sekunden). Alternativ oder zusätzlich kann die Größe der diskretisierten Zeitmetrik eine Trägheitswirkung auf die Geschwindigkeit der Systemreaktion haben. Zum Beispiel kann eine größere diskretisierte Zeitmetrik einer höheren Geschwindigkeit der Systemreaktion entsprechen. Zum Beispiel nimmt die Zeit zum Erhalten einer gewünschten Reaktion (z. B. eine inkrementelle Reaktion von +60) ab, wenn sich die diskretisierte Zeitmetrik der Haltegeste erhöht.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 7C wird eine Tabelle mit beispielhaften Wischgesten gezeigt. Insbesondere zeigt 7C das Gesten-Timing und inkrementelle Reaktionen. Wie oben besprochen, wird jede Wischgeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik und eine diskretisierte Druckmetrik charakterisiert. Es sollte klargestellt werden, dass die diskretisierte Zeit- und Druckmetrik, sowie die entsprechenden Reaktionen, gezeigt in 7C, lediglich als Beispiele bereitgestellt werden und die diskretisierte Zeit- und Druckmetrik und die entsprechenden Reaktionen andere Werte haben können.
  • Wischgesten werden durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert. Wie oben besprochen kann die Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik eine erste Wertspanne definiert durch P1 ≤ P < P2, eine zweite Wertspanne definiert durch P2 ≤ P < P3 und eine dritte Wertspanne definiert durch P ≥ P3 umfassen, wobei P der auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübte Druck ist. Wie in 7C gezeigt, erhöht sich die Größe und/oder Geschwindigkeit der inkrementellen Reaktion, wenn sich die Größe der diskretisierten Druckmetrik von P1–P3 erhöht (z. B. P1 = +4, P2 = +8, P3 = +12). Alternativ oder zusätzlich kann die Größe der diskretisierten Druckmetrik eine Trägheitswirkung auf die Geschwindigkeit der Systemreaktion haben. Zum Beispiel kann eine größere diskretisierte Druckmetrik einer höheren Geschwindigkeit der Systemreaktion entsprechen. Zum Beispiel nimmt die Zeit zum Erhalten einer gewünschten Reaktion (z. B. eine inkrementelle Reaktion von +60) ab, wenn sich die diskretisierte Druckmetrik der Antipp- oder Haltegeste erhöht.
  • Alternativ oder zusätzlich werden Wischgesten durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen (z. B. 1,2 Sekunden, 0,6 Sekunden und 0,4 Sekunden) charakterisiert. Wie oben besprochen, kann die Vielzahl von Wertspannen für die diskretisierte Zeitmetrik eine erste Wertspanne definiert durch t1 ≤ t < t2, eine zweite Wertspanne definiert durch t2 ≤ t < t3 und eine dritte Wertspanne definiert durch t ≥ t3 umfassen, wobei t die Zeit des durchgehenden Kontakts mit dem druckempfindlichen Eingabegerät ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Größe der diskretisierten Zeitmetrik eine Trägheitswirkung auf die Geschwindigkeit der Systemreaktion haben. Zum Beispiel kann eine kleinere diskretisierte Zeitmetrik einer höheren Geschwindigkeit der Systemreaktion entsprechen. Zum Beispiel nimmt die Zeit zum Erhalten einer gewünschten Reaktion (z. B. eine inkrementelle Reaktion von +60) ab, wenn die diskretisierte Zeitmetrik der Wischgeste abnimmt.
  • Jetzt Bezug nehmend auf die 7D und 7E werden Tabellen mit beispielhaften Gestenkombinationsreaktionen gezeigt. Wie oben besprochen kann eine Geste eine Gestenkombination umfassen. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von Gesten kombiniert werden und kann jede Gestenkombination einer oder mehreren Steuernachrichten entsprechen. Durch das Kombinieren von Gesten ist es möglich, die Anzahl der möglichen Steuernachrichten zu erhöhen. Gesten können kombiniert werden, indem auf dem druckempfindlichen Eingabegerät eine Geste in zeitlicher Nähe zu einer anderen Geste ausgeführt/empfangen wird. Eine Zeit zwischen Gesten in zeitlicher Nähe kann weniger als eine oder gleich einer zuvor festgelegten Menge an Zeit sein. Die zuvor festgelegte Menge an Zeit kann gewählt werden, um zwischen kombinierten/verwandten Gesten und separaten/nicht verwandten Gesten zu unterscheiden. Zum Beispiel kann die zuvor festgelegte Menge an Zeit optional 0,5 Sekunden, 1 Sekunde, 1,5 Sekunden usw. sein. Es sollte klargestellt werden, dass die zuvor festgelegte Menge an Zeit andere Werte haben kann. Eine Erhöhung der Gesamtanzahl an Steuernachrichten kann proportional zur Anzahl an Zeit- und/oder Druckmetriken für jede der Gesten sein.
  • 7D ist eine Tabelle mit beispielhaften Kombinationen aus Antipp- und Wischgesten. Eine Kombination aus einer Antipp- und Wischgeste ist vorhanden, wenn auf dem druckempfindlichen Eingabegerät eine Antippgeste in zeitlicher Nähe zu einer Wischgeste ausgeführt/empfangen wird. Die Anzahl an Steuernachrichten kann durch Erhöhen der Anzahl an diskretisierten Zeit- und/oder Druckmetriken für die Antipp- und/oder Wischgesten, wodurch sich die Anzahl an Kombinationen erhöht, erhöht werden. Wenn zum Beispiel eine Antippgeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit einer Wertspanne (z. B. weniger als 0,5 Sekunden) und eine diskretisierte Druckmetrik mit drei Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert ist und eine Wischgeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit drei Wertspannen (z. B. S1, S2 und S3) und eine diskretisierte Druckmetrik mit drei Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert ist, ist die Gesamtanzahl an Kombinationen (und optional verschiedenen Steuernachrichten) 27 (d. h. = 33).
  • 7E ist eine Tabelle mit beispielhaften Kombinationen aus Antipp-, Wisch- und Haltegesten. Eine Kombination aus einer Antipp-, Wisch- und Haltegeste ist vorhanden, wenn auf dem druckempfindlichen Eingabegerät eine Antippgeste in zeitlicher Nähe zu einer Wischgeste ausgeführt/empfangen wird, und die Wischgeste auf dem druckempfindlichen Eingabegerät in zeitlicher Nähe zu einer Haltegeste ausgeführt/empfangen wird. Die Anzahl an Steuernachrichten kann durch Erhöhen der Anzahl an diskretisierten Zeit- und/oder Druckmetriken für die Antipp-, Wisch- und/oder Haltegesten, wodurch sich die Anzahl an Kombinationen erhöht, erhöht werden. Wenn zum Beispiel eine Antippgeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit einer Wertspanne (z. B. weniger als 0,5 Sekunden) und eine diskretisierte Druckmetrik mit drei Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert ist und eine Wischgeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit drei Wertspannen (z. B. S1, S2 und S3) und eine diskretisierte Druckmetrik mit drei Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert ist und eine Haltegeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit einer Wertspanne (z. B. mehr als 1 Sekunde) und eine diskretisierte Druckmetrik mit drei Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert ist, ist die Gesamtanzahl an Kombinationen (und optional verschiedenen Steuernachrichten) 81 (d. h. = 34).
  • Jetzt Bezug nehmend auf 7F wird eine Tabelle mit beispielhaften Reaktionen auf Kombinationen aus Antipp- und Wischgesten gezeigt. Insbesondere zeigt die Tabelle mit den Reaktionen auf Kombinationen aus Antipp- und Wischgesten das Gesten-Timing und inkrementelle Reaktionen. Optional können die Reaktionen, die verschiedenen Gestenkombinationen entsprechen, in einer Zuordnungstabelle gespeichert und beim Empfang einer Gestenkombination auf dem druckempfindlichen Eingabegerät abgerufen werden Optional sind die Reaktionen, die verschiedenen Gestenkombinationen entsprechen, abstimmbar, z. B. kann die Zuordnungstabelle überarbeitet/aktualisiert werden, um die Reaktionen zu modifizieren. Ähnlich wie oben wird eine Antippgeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit einer Wertspanne (z. B. weniger als 0,5 Sekunden) und eine diskretisierte Druckmetrik mit drei Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert und eine Wischgeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit drei Wertspannen (z. B. S1, S2 und S3) und eine diskretisierte Druckmetrik mit drei Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert. Optional können Gestenkombinationen, bei denen der Wischdruck den Antippdruck übersteigt, aus der Tabelle ausgeschlossen werden. Zum Beispiel umfasst die Tabelle in 7F keine Kombination für „P1 Antippen P3 S1 Wischen” oder andere Kombinationen, bei denen der Wischdruck den Antippdruck übersteigt. Wie in 7F gezeigt benötigt „P1 Antippen P1 S1 Wischen” 1,7 Sekunden (z. B. 0,5 Sekunden für die Antippgeste plus 1,2 Sekunden für die Wischgeste) und das Inkrement pro Geste ist 5 (z. B. +1 für die Antippgeste und +4 für die Wischgeste). Die Zeit, die benötigt wird, um +60 Reaktion zu erreichen, beträgt daher 20,4 Sekunden (z. B. 1,7 Sekunden × 12 Gesten). Außerdem benötigt „P3 Antippen P3 S3 Wischen” 0,9 Sekunden (z. B. 0,5 Sekunden für die Antippgeste plus 0,4 Sekunden für die Wischgeste) und das Inkrement pro Geste ist 15 (z. B. +3 für die Antippgeste und +12 für die Wischgeste). Die Zeit für die +60 Reaktion beträgt daher 3,6 Sekunden (z. B. 0,9 Sekunden × 4 Gesten).
  • Jetzt Bezug nehmend auf die 7G–7I werden Tabellen mit beispielhaften Reaktionen auf Kombinationen aus Wisch- und Haltegesten gezeigt. Insbesondere zeigen die Tabellen mit den Reaktionen auf Kombinationen aus Wisch- und Haltegesten das Gesten-Timing und inkrementelle Reaktionen. Ähnlich wie oben können die Reaktionen, die verschiedenen Gestenkombinationen entsprechen, in einer Zuordnungstabelle gespeichert und beim Empfang einer Gestenkombination auf dem druckempfindlichen Eingabegerät abgerufen werden. Optional sind die Reaktionen, die verschiedenen Gestenkombinationen entsprechen, abstimmbar, z. B. kann die Zuordnungstabelle überarbeitet/aktualisiert werden, um die Reaktionen zu modifizieren. Ähnlich wie oben ist eine Wischgeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit drei Wertspannen (z. B. S1, S2 und S3) und eine diskretisierte Druckmetrik mit drei Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert. Außerdem ist eine Haltegeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen (z. B. 1–3 Sekunden, 4–6 Sekunden und mehr als 6 Sekunden) und eine Druckmetrik mit drei Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert. Wie in 7G gezeigt benötigt „P1 S1 Wischen P1 Halten” 2,2 Sekunden (z. B. 1,2 Sekunden für die Wischgeste plus 1 Sekunde für die Haltegeste) und das Inkrement pro Geste ist 5 (z. B. +4 für die Wischgeste und +1 für die Haltegeste). Außerdem erhöht sich die inkrementelle Reaktion, wenn die Haltegeste länger als 1 Sekunde beibehalten wird (z. B. +1/Sekunde von 1–3 Sekunden, +2/Sekunde von 4–6 Sekunden und +3/Sekunde nach 6 Sekunden). Die Zeit, die benötigt wird, um +60 Reaktion zu erreichen, beträgt daher 22,8 Sekunden (z. B. +5 für die erste Geste (2,2 Sekunden), +8 für die Haltegeste zwischen 1 Sekunde und 6 Sekunden (5 Sekunden) und +47 nach 6 Sekunden (47/3 = 15,6 Sekunden). 7H ist ähnlich wie 7G, aber mit einem Gesten-Timing von 1,6 Sekunden für „P1 S2 Wischen P1 Halten”. Wie außerdem in 7I gezeigt benötigt „P3 S3 Wischen P3 Halten” 1,4 Sekunden (z. B. 0,4 Sekunden für die Wischgeste plus 1 Sekunde für die Haltegeste) und das Inkrement pro Geste ist 15 (z. B. +12 für die Wischgeste und 3 für die Haltegeste). Außerdem erhöht sich die inkrementelle Reaktion, wenn die Haltegeste länger als 1 Sekunde beibehalten wird (z. B. +3/Sekunde von 1–3 Sekunden, +4/Sekunde von 4–6 Sekunden und +5/Sekunde nach 6 Sekunden). Die Zeit, die benötigt wird, um +60 Reaktion zu erreichen, beträgt daher 11,8 Sekunden (z. B. +15 für die erste Geste (1,4 Sekunden), +18 für die Haltegeste zwischen 1 Sekunde und 6 Sekunden (5 Sekunden) und +27 nach 6 Sekunden (27/5 = 5,4 Sekunden).
  • Jetzt Bezug nehmend auf 7J wird eine Tabelle mit beispielhaften Reaktionen auf Kombinationen aus Antipp-, Wisch- und Haltegesten gezeigt. Insbesondere zeigt die Tabelle mit den Reaktionen auf Kombinationen aus Antipp-, Wisch- und Haltegesten das Gesten-Timing und inkrementelle Reaktionen. Ähnlich wie oben können die Reaktionen, die verschiedenen Gestenkombinationen entsprechen, in einer Zuordnungstabelle gespeichert und beim Empfang einer Gestenkombination auf dem druckempfindlichen Eingabegerät abgerufen werden Optional sind die Reaktionen, die verschiedenen Gestenkombinationen entsprechen, abstimmbar, z. B. kann die Zuordnungstabelle überarbeitet/aktualisiert werden, um die Reaktionen zu modifizieren. Ähnlich wie oben wird eine Antippgeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit einer Wertspanne (z. B. weniger als 0,5 Sekunden) charakterisiert und eine Wischgeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit drei Wertspannen (z. B. S1, S2 und S3) und eine diskretisierte Druckmetrik mit drei Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert. Außerdem ist eine Haltegeste durch eine diskretisierte Zeitmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen (z. B. 3–6 Sekunden und mehr als 6 Sekunden) und eine diskretisierte Druckmetrik mit drei Wertspannen (z. B. P1, P2 und P3) charakterisiert. Optional können Kombinationen, bei denen der Wischdruck den Antippdruck übersteigt, aus der Tabelle ausgeschlossen werden. Zum Beispiel umfasst die Tabelle in 7J keine Kombination für „P1 Antippen P3 S1 Wischen P1 Halten” oder andere Kombinationen, bei denen der Wischdruck den Antippdruck übersteigt. Optional kann eine Antippgeste die Gestenkombination aktivieren, die Gestenkombination kann ausgeführt/empfangen werden und die Haltegeste kann die inkrementelle Reaktion festlegen. Zum Beispiel benötigt, wie in 7J gezeigt, der Antipp- und Wischteil von „P1 Antippen P1 S1 Wischen P1 Halten” 1,7 Sekunden (z. B. 0,5 Sekunden für die Antippgeste plus 1,2 Sekunden für die Wischgeste) und das anfängliche Gesteninkrement ist 5 (z. B. +1 für die Antippgeste und +4 für die Wischgeste). Außerdem erhöht sich die inkrementelle Reaktion, wenn die Haltegeste beibehalten wird (z. B. +1/Sekunde von 1–3 Sekunden, +2/Sekunde von 3–6 Sekunden und +3/Sekunde nach 6 Sekunden). Die Zeit, die benötigt wird, um +60 Reaktion zu erreichen, beträgt daher 23,0 Sekunden (z. B. +5 für die erste Geste (1,7 Sekunden), +9 für die Haltegeste zwischen 0 Sekunden und 6 Sekunden (6 Sekunden) und +46 nach 6 Sekunden (46/3 = 15,3 Sekunden).
  • Jetzt Bezug nehmend auf 7K wird eine Grafik mit den schnellsten und langsamsten Reaktionen für die Gesten und Gestenkombinationen in den Beispielen der 7B, 7C und 7F–7J gezeigt. Die Grafik stellt die schnellsten und langsamsten Zeiten dar, die benötigt werden, um in Bezug auf die 7B, 7C und 7F–7J +60 Reaktion zu erreichen. Insbesondere stellt die Grafik dar, dass eine Vielzahl von durch diskretisierte Zeit- und Druckmetriken charakterisierten Wischgesten die schnellste Reaktion erzielt. Außerdem erzielt eine Vielzahl von durch diskretisierte Druckmetriken charakterisierten Antippgesten die langsamste Reaktion.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 10A wird eine durchschnittliche Widerstand-Kraft-Reaktionskurve 1301 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die durchschnittliche Widerstand-Kraft-Reaktionskurve 1301 stellt die durchschnittliche Reaktion dar, die beim Testen eines Sensors gemäß in diesem Dokument besprochenen Ausführungsformen erhalten wurde. In 10A schätzen die Linien 1303A, 1303B und 1303C die Empfindlichkeit der Widerstand-Kraft-Reaktionskurve 1301 jeweils in ersten, zweiten und dritten Bereichen. Zum Beispiel schätzt Linie 1303A die Empfindlichkeit des Sensors als Reaktion auf ausgeübte Kräfte zwischen 0 und 0,6 N ein. Linie 1303B schätzt die Empfindlichkeit des Sensors als Reaktion auf ausgeübte Kräfte zwischen 0,7 und 1,8 N ein. Linie 1303C schätzt die Empfindlichkeit des Sensors als Reaktion auf ausgeübte Kräfte zwischen 1,9 und 6 N ein. Insbesondere kann die Empfindlichkeit des Sensors durch die nachfolgende Gleichung (1) definiert werden.
    Figure DE112014001380T5_0002
    In den ersten, zweiten und dritten Bereichen sind die Sensorursprünge jeweils ungefähr 10,00 kΩ, 2,43 kΩ und 1,02 kΩ. Entsprechend sind die Empfindlichkeiten des Sensors in den ersten, zweiten und dritten Bereichen jeweils ungefähr –13.360 Ω/N, –799 Ω/N und –80 Ω/N.
  • Jetzt Bezug nehmend auf die 10B und 10C werden beispielhafte Leistungsprotokoll-Funktionskurven dargestellt, die zu den Drei-Sigma-Widerstand-Kraft-Reaktionskurven der 10A passen. Zum Beispiel kann eine Leistungsprotokoll-Funktionskurve bestimmt werden, die zu den durchschnittlichen Reaktionsdaten passt, die beim Testen des Sensors erhalten wurden. Die Leistungsprotokoll-Funktionskurve kann dann verwendet werden, um Werte ausgeübter Kräfte basierend auf gemessenen Widerstandswerten zu modellieren oder vorherzusagen. Die 10B und 10C zeigen die Leistungsprotokoll-Funktionskurve 1305, die zur beispielhaften durchschnittlichen Widerstand-Kraft-Reaktionskurve 1301 passt. Die Leistungsprotokoll-Funktionskurve 1305 kann durch die nachfolgende Gleichung (2) definiert werden. Widerstand = 1732,8·Ausgeübte Kraft^ – 0,739 (2) Der Koeffizient der Bestimmung (R2) für die Leistungsprotokoll-Funktionskurve 1305 ist 0,9782. Außerdem zeigt 10C beispielhafte Leistungsprotokoll-Funktionskurven, die zu den Drei-Sigma-Widerstand-Kraft-Reaktionskurven der 10A passen. Die Leistungsprotokoll-Funktionskurve 1305A passt zur –3-Sigma-Widerstand-Kraft-Reaktionskurve, und die Leistungsprotokoll-Funktionskurve 1305B passt zur +3-Sigma-Widerstand-Kraft-Reaktionskurve. Die Leistungsprotokoll-Funktionskurven 1305A und 1305B können jeweils durch die nachfolgenden Gleichungen (3) und (4) definiert werden. Widerstand = 2316,1·Ausgeübte Kraft^ – 0,818 (3) Widerstand = 1097,5·Ausgeübte Kraft^ – 0,561 (4) Außerdem sind die Koeffizienten der Bestimmung (R2) für die Leistungsprotokoll-Funktionskurven 1305A und 1305B jeweils 0,9793 und 0,888.
  • Verschiedene Bediener (und sogar derselbe Bediener zu verschiedenen Zeiten) können auf verschiedene Weise mit einem druckempfindlichen Eingabegerät interagieren. Zum Beispiel hat ein Bediener möglicherweise große Hände und/oder führt Gesten auf aggressivere Weise aus. Im Gegensatz dazu hat ein anderer Bediener möglicherweise kleine Hände und/oder führt Gesten auf sanftere Weise aus. Es sollte klargestellt werden, dass diese zwei Bediener möglicherweise dieselbe Geste ausführen (z. B. eine Antipp-, Halte- oder Wischgeste), während sie unterschiedliche Mengen an Kraft auf das druckempfindliche Eingabegerät ausüben. Wenn zum Beispiel eine Wischgeste ausgeführt wird, übt der „aggressive” Bediener eine stärkere Kraft auf das druckempfindliche Eingabegerät aus als der „sanftere” Bediener. Beide Bediener möchten jedoch möglicherweise dieselbe oder eine ähnliche Systemreaktion hervorrufen. Entsprechend können Druckmetriken von Gesten gemäß einem Charakteristikum oder mehreren Charakteristika des Bedieners anpassbar sein.
  • Wie vorstehend besprochen kann eine Geste durch eine diskretisierte Druckmetrik charakterisiert werden. Optional hat die Druckmetrik kann eine Vielzahl von Wertspannen. Außerdem kann die Geste optional durch eine diskretisierte Zeitmetrik charakterisiert werden. Optional kann eine Geste eine Gestenkombination umfassen (z. B. mindestens zwei in zeitlicher Nähe empfangene Gesten). Jede der Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik kann optional unter Verwendung einer vorhersehbaren elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve wie zum Beispiel der in 6A gezeigten Widerstand-Kraft-Reaktionskurve 600 ausgewählt/definiert werden. Die Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik können sich optional in Abschnitt B – Sensor 620 der Widerstand-Kraft-Reaktionskurve 600 befinden. Wie vorstehend besprochen ist die Änderung des Widerstands, die einer Änderung der ausgeübten Kraft entspricht, im Vergleich zu anderen Abschnitten der Reaktionskurve in Abschnitt B – Sensor 620 relativ vorhersehbarer.
  • Die Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik können gemäß einem Charakteristikum oder mehreren Charakteristika eines bestimmten Bedieners angepasst werden. Die Charakteristika des Bedieners können zum Beispiel im Speicher gespeichert werden. Die Charakteristika des Bedieners können optional mit einer Kennung für den Bediener assoziiert werden. Daher können Charakteristika für eine Vielzahl von verschiedenen Bedienern im Speicher gespeichert werden. Jeder Bediener kann daher einer Steuerung für das druckempfindliche Eingabegerät eine Kennung bereitstellen (z. B. befehlen, eingeben, auswählen usw.), und die Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik können gemäß den Charakteristika des bestimmten Bedieners angepasst werden. Optional können Charakteristika des bestimmten Bedieners eine auf das druckempfindliche Eingabegerät typische ausgeübte Kraft umfassen. Die typische ausgeübte Kraft kann optional eine während Tätigkeiten des bestimmten Bedieners ausgeübte Spitzen- oder Durchschnittskraft sein. Zum Beispiel kann die typische ausgeübte Kraft optional die während eines Zeitraums auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübte Spitzen- oder Durchschnittskraft sein. Der Zeitraum kann jeder Zeitraum sein und kann unter anderem historische Daten umfassen. Optional kann eine Steuerung für das druckempfindliche Eingabegerät von dem bestimmten Bediener im Laufe der Zeit auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübte Kraft aufzeichnen (z. B. im Speicher speichern). Die Steuerung kann die typische ausgeübte Kraft regelmäßig oder ständig aktualisieren. Die Steuerung kann daher die Charakteristika des bestimmten Bedieners erlernen und die Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik gemäß den Charakteristika des Bedieners anpassen.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 11 werden beispielhafte Wertspannen für eine diskretisierte Druckmetrik für zwei verschiedene Bediener (oder denselben Bediener zu unterschiedlichen Zeiten) relativ zu einer elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve gezeigt. Obwohl in 11 zwei Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik gezeigt werden, sollte klargestellt werden, dass mehr oder weniger als zwei Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik verwendet werden können. Wie vorstehend besprochen kann die elektrische Eigenschaft-Reaktionskurve eine vorhersehbare Reaktion haben. Optional kann die elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve durch eine Leistungsprotokollkurve definiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve optional eine Widerstand-Kraft-Reaktionskurve sein. Die Wertspannen P1x und P2x für die diskretisierte Druckmetrik für einen ersten Bediener 1102 und die Wertspannen P1y und P2y für die diskretisierte Druckmetrik für einen zweiten Bediener 1104 werden in 11 gezeigt. Die Wertspannen P1y und P2y für die diskretisierte Druckmetrik für den zweiten Bediener 1104 werden entlang der elektrische Eigenschaft-Reaktionskurve relativ zu den Wertspannen P1x und P2x für die diskretisierte Druckmetrik für den ersten Bediener 1102 verlagert (z. B. nach rechts). Der zweite Bediener 1104 übt daher eine größere Menge an Kraft auf das druckempfindliche Eingabegerät aus, um eine durch die in 11 gezeigte Druckmetrik gekennzeichnete Geste auszuführen.
  • Es sollte klargestellt werden, dass die verschiedenen in diesem Dokument beschriebenen Techniken in Verbindung mit Hardware, Firmware oder Software oder, falls geeignet, mit einer Kombination daraus ausgeführt werden können. Daher können die Verfahren und Vorrichtungen des vorliegend offenbarten Gegenstands, oder bestimmter Aspekte oder Teile davon, die Form eines Programmcodes (d. h. Anweisungen) annehmen, der in materiellen Medien, wie Floppy Disks, CD-ROMs, Festplatten, oder ein anderes maschinenlesbares Speichermedium eingebettet ist, wobei, wenn der Programmcode in eine Maschine, wie einem Computergerät, eingegeben und von dieser ausgeführt wird, die Maschine zu einer Vorrichtung für die Ausführung des vorliegend offenbarten Gegenstands wird. Im Falle einer Ausführung des Programmcodes auf programmierbaren Computern umfasst das Computergerät im Allgemeinen einen Prozessor, ein vom Prozessor lesbares Speichermedium (einschließlich unbeständiger und beständiger Memory- und/oder Speicherelemente), mindestens ein Eingabegerät und mindestens ein Ausgabegerät. Es können ein oder mehrere Programme die in Verbindung mit dem vorliegend offenbarten Gegenstand beschriebenen Prozesse ausführen oder nutzen, z. B. durch die Nutzung einer Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung (API), wiederverwendbarer Steuerungen oder ähnlichem. Solche Programme können in einer höheren oder objektorientierten Programmiersprache ausgeführt werden, um mit einem Computersystem zu kommunizieren. Jedoch kann/können das/die Programm(e) in Assembler- oder Maschinensprache ausgeführt werden, falls gewünscht. In jedem Fall kann die Sprache eine kompilierte oder interpretierte Sprache sein und kann mit Hardware-Implementierungen kombiniert werden.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 12A wird eine Flussgrafik gezeigt, die beispielhafte Tätigkeiten 1200 zum Bereitstellen einer adaptiven Mensch-Maschine-Schnittstelle zum Reduzieren der Ablenkbarkeit in Bezug auf einen Bediener, der ein System in einer abgelenkten Umgebung steuert, darstellt. An 1202 kann auf einem druckempfindlichen Eingabegerät eine Geste empfangen werden. Die Geste kann eine einzelne Geste oder eine Gestenkombination umfassen. Die Geste kann auch durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen charakterisiert werden. Optional kann die Geste auch durch eine diskretisierte Zeitmetrik charakterisiert werden. An 1204 kann eine Steuernachricht aus einer Vielzahl von Steuernachrichten basierend auf der Geste ausgewählt werden. An 1206 kann die ausgewählte Steuernachricht an das System gesendet werden. Wie vorstehend besprochen kann die Größe jeder Wertspanne für die diskretisierte Druckmetrik so abgestimmt werden, dass die Ablenkung des Bedieners reduziert wird. Außerdem kann jede der Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik basierend auf einer vorhersehbaren elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve für das druckempfindliche Eingabegerät definiert werden. Weiter können die Wertspannen gemäß mindestens einem Charakteristikum des Bedieners anpassbar sein. Optional kann an 1208 mindestens eine der Wertspannen für die Druckmetrik gemäß einem Charakteristikum des Bedieners angepasst werden.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 12B wird ein Flussdiagramm gezeigt, das beispielhafte Tätigkeiten 1220 zum Bereitstellen einer adaptiven Mensch-Maschine-Schnittstelle darstellt, die in Bezug auf einen Bediener, der ein System in einer abgelenkten Umgebung steuert, die Wählbarkeit erhöht und Ablenkbarkeit reduziert. An 1222 kann auf einem druckempfindlichen Eingabegerät eine Gestenkombination empfangen werden. Die Gestenkombination kann mindestens zwei in zeitlicher Nähe empfangene Gesten umfassen, und jede der mindestens zwei Gesten kann durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen und eine diskretisierte Zeitmetrik gekennzeichnet sein. An 1224 kann eine Steuernachricht aus einer Vielzahl von Steuernachrichten basierend auf der Gestenkombination ausgewählt werden. An 1226 kann die ausgewählte Steuernachricht an das System gesendet werden. Wie vorstehend besprochen kann die Größe jeder Wertspanne für die diskretisierte Druckmetrik und die diskretisierte Zeitmetrik so abgestimmt werden, dass die Ablenkung des Bedieners reduziert wird. Außerdem können die Wertspannen gemäß mindestens einem Charakteristikum des Bedieners anpassbar sein. Optional kann an 1228 mindestens eine der Wertspannen für die Druckmetrik mindestens eine der Gesten gemäß einem Charakteristikum des Bedieners angepasst werden.
  • Obwohl der Gegenstand in Sprache beschrieben wurde, die für strukturelle Funktionen und/oder methodische Handlungen spezifisch ist, sollte klargestellt werden, dass der in den angehängten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht unbedingt auf die oben beschriebenen spezifischen Funktionen oder Handlungen beschränkt ist. Stattdessen werden die oben beschriebenen spezifischen Funktionen und Handlungen als beispielhafte Formen für die Ausführung der Ansprüche offenbart.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Bereitstellen einer adaptiven Mensch-Maschine-Schnittstelle, die in Bezug auf einen Bediener, der ein System in einer abgelenkten Betriebsumgebung steuert, die Ablenkbarkeit reduziert, umfassend: Empfangen einer Geste auf einem druckempfindlichen Eingabegerät, wobei die Geste durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen gekennzeichnet ist; Auswählen einer Steuernachricht aus einer Vielzahl von Steuernachrichten basierend auf der Geste; und Senden der ausgewählten Steuernachricht an das System, wobei jede der Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik basierend auf einer vorhersehbaren elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve für das druckempfindliche Eingabegerät definiert wird, und wobei die Wertspannen gemäß mindestens einem Charakteristikum des Bedieners anpassbar sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend das Bereitstellen mindestens eines eines aktiven taktilen Feedbacks oder eines Tons als Reaktion auf mindestens eines des Empfangs der Geste oder der Auswahl der Steuernachricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend: Erlernen des mindestens einen Charakteristikums des Bedieners; und Anpassen der Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik basierend auf dem mindestens einen Charakteristikum des Bedieners, wobei mindestens eine der Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik entlang der vorhersehbaren elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve verlagert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Charakteristikum des Bedieners mindestens eine einer auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübten Spitzen- oder Durchschnittskraft ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorhersehbare elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve mindestens eine einer Leistungsprotokollkurve oder einer Widerstand-Kraft-Reaktionskurve ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geste weiter durch eine Zeitmetrik gekennzeichnet ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geste mindestens zwei in zeitlicher Nähe auf dem druckempfindlichen Eingabegerät empfangene Gesten umfasst, wobei jede der Gesten durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen und eine Zeitmetrik gekennzeichnet ist, und wobei die Steuernachricht basierend auf einer Kombination der mindestens zwei Gesten ausgewählt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geste eine oder mehrere einer Antippgeste, einer Haltegeste und einer Wischgeste umfasst.
  9. System, umfassend: ein druckempfindliches Eingabegerät; einen Speicher; und einen Prozessor in Verbindung mit dem Speicher, wobei der Prozessor so konfiguriert ist, dass er: ein einer auf dem druckempfindlichen Eingabegerät empfangenen Geste entsprechendes Signal empfängt, wobei das Signal durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen gekennzeichnet ist; eine Steuernachricht aus einer Vielzahl von Steuernachrichten basierend auf der Geste auswählt; und die ausgewählte Steuernachricht an ein gesteuertes Untersystem sendet, wobei jede der Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik basierend auf einer vorhersehbaren elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve für das druckempfindliche Eingabegerät definiert wird, und wobei die Wertspannen anpassbar sind.
  10. System nach Anspruch 9, weiter umfassend mindestens eines der Folgenden: eine Vorrichtung für aktives taktiles Feedback, die haptisches Feedback als Reaktion auf mindestens eines des Empfangs der Geste oder der Auswahl der Steuernachricht bietet; oder einen Lautsprecher, der als Reaktion auf mindestens eines des Empfangs der Geste oder der Auswahl der Steuernachricht einen Ton bietet.
  11. System nach Anspruch 9, wobei der Prozessor weiter so konfiguriert ist, dass er: mindestens ein Charakteristikum eines Bedieners erlernt; und die Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik basierend auf dem mindestens einen Charakteristikum des Bedieners anpasst, wobei mindestens eine der Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik entlang der vorhersehbaren elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve verlagert wird.
  12. System nach Anspruch 11, wobei das mindestens eine Charakteristikum des Bedieners mindestens eine einer auf das druckempfindliche Eingabegerät ausgeübten Spitzen- oder Durchschnittskraft ist.
  13. Adaptive Mensch-Maschine-Schnittstelle nach Anspruch 9, wobei die vorhersehbare elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve mindestens eine einer Leistungsprotokollkurve oder einer Widerstand-Kraft-Reaktionskurve ist.
  14. System nach Anspruch 9, wobei die Geste weiter durch eine Zeitmetrik gekennzeichnet ist.
  15. System nach Anspruch 9, wobei die Geste mindestens zwei in zeitlicher Nähe auf dem druckempfindlichen Eingabegerät empfangene Gesten umfasst, wobei jede der Gesten durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen und eine Zeitmetrik gekennzeichnet ist, und wobei die Steuernachricht basierend auf einer Kombination der mindestens zwei Gesten ausgewählt wird.
  16. System nach Anspruch 9, wobei die Geste eine oder mehrere einer Antippgeste, einer Haltegeste und einer Wischgeste umfasst.
  17. Computerlesbares Medium, umfassend Anweisungen, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, ein Verfahren durchführen, das Folgendes umfasst: Empfangen einer Geste auf einem druckempfindlichen Eingabegerät, wobei die Geste durch eine diskretisierte Druckmetrik mit einer Vielzahl von Wertspannen gekennzeichnet ist; Auswählen einer Steuernachricht aus einer Vielzahl von Steuernachrichten basierend auf der Geste; und Senden der ausgewählten Steuernachricht an ein gesteuertes Untersystem, wobei jede der Wertspannen für die diskretisierte Druckmetrik basierend auf einer vorhersehbaren elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve für das druckempfindliche Eingabegerät definiert wird, und wobei die Wertspannen anpassbar sind.
  18. Computerlesbares Medium nach Anspruch 17, wobei das Verfahren weiter das Bereitstellen mindestens eines eines aktiven taktilen Feedbacks oder eines Tons als Reaktion auf mindestens eines des Empfangs der Geste oder der Auswahl der Steuernachricht umfasst.
  19. Computerlesbares Medium nach Anspruch 17, wobei das Verfahren weiter umfasst: Erlernen von mindestens einem Charakteristikum eines Bedieners; und Anpassen der Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik basierend auf dem mindestens einen Charakteristikum des Bedieners, wobei mindestens eine der Wertspannen der diskretisierten Druckmetrik entlang der vorhersehbaren elektrische Eigenschaft-Kraft-Reaktionskurve verlagert wird.
  20. Computerlesbares Medium nach Anspruch 17, wobei das Verfahren weiter umfasst: Empfangen einer Vielzahl von Gesten; und Auswählen der Steuernachricht basierend auf der Vielzahl von Gesten.
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