ES2635370T3 - Técnicas para presentar información relacionada con un vehículo - Google Patents

Abstract

Un sistema de presentación de información (1850) para presentar un elemento de información variable con el tiempo de un vehículo, que tiene un volante (1602), comprendiendo el sistema de presentación de información: medios de entrada táctil y medios de salida táctil, ambos controlados por el sistema de presentación de información; en donde los medios de salida táctil comprenden una o más almohadillas de salida táctil controlables remota e individualmente (1620, 1720, 1721, 1820), siendo cada una de ellas operable para producir una sensación táctil en respuesta a una señal de salida de la almohadilla respectiva (OUT), en donde la una o más señales de salida de la almohadilla son producidas por un controlador (CTRL), y en donde la una o más almohadillas de salida táctil están situadas o adaptadas a ser dispuestas en el volante (1602) o cerca de él, de manera que puedan ser tocadas por al menos una mano (1610, 1612) del conductor del vehículo mientras conduce el vehículo; medios (1851) para determinar el elemento de información variable con el tiempo a ser presentado y para aplicar el elemento de información variable con el tiempo determinado al controlador (CTRL); y medios (1852) para codificar el elemento de información variable con el tiempo determinado por el controlador en variaciones temporales de una o más señales de salida de la almohadilla; de esta manera el sistema de presentación de información puede presentar el elemento de información variable con el tiempo al conductor por medio de la sensación táctil; en donde los medios de entrada táctil comprenden al menos uno de: una o más almohadillas de entrada táctil (1825) de las que al menos una es parte de una almohadilla táctil bidireccional (1800, 1800'), que también comprende una o más almohadillas de salida táctil (1820); y una o más zonas sensibles al tacto (1400, A1, A2, A3); y en donde el sistema de presentación de información (1850) está configurado para recibir entradas del conductor del vehículo por medio de los medios de entrada táctil.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

DESCRIPCION

Tecnicas para presentar informacion relacionada con un vehnculo Campo de la invencion

La invencion se refiere a metodos y aparatos para presentar informacion relacionada con un vehnculo. Una lista ilustrativa pero no exhaustiva de vehnculos apropiados incluye automoviles, camiones, yates y barcos.

Antecedentes de la invencion

Los coches actuales u otros vehnculos producen grandes cantidades de informacion relacionada con el vehnculo. Un ejemplo importante de dicha informacion es la velocidad del vehnculo. La informacion de la velocidad del vehnculo se muestra normalmente por un velodmetro, que es un instrumento visual. Un problema de los instrumentos visuales es que impiden, al menos temporalmente, que el conductor centre sus ojos en la carretera, cuando el conductor necesita leer la informacion de velocidad. Los intentos para resolver este problema se han basado en controladores de velocidad constante, limitadores de velocidad y sistemas de alerta sonoros, todos ellos presentan ciertos problemas. Por ejemplo, los controladores de velocidad constante mantienen constante la velocidad del vehnculo, incluso cuando el conductor se queda dormido. Los limitadores de velocidad impiden que el conductor exceda la velocidad preestablecida incluso en los casos donde esta puede ser deseable para evitar un accidente. Los sistemas de alerta sonoros son susceptibles de ser desactivados cuando el conductor decide que tales sistemas le distraen demasiado. La patente de los EE.UU. US 2008/0174415 describe un aparato de transmision de informacion del estado del vehnculo que usa un dispositivo tactil, que transmite un cambio del estado del vehnculo por medio de un dispositivo operativo, tal como un volante, al conductor como informacion tactil. La informacion tactil es provista por un numero de actuadores alternativos lineales dispuestos en una porcion con rebajo formada en el cuerpo del volante. Los actuadores son actuadores alternativos lineales activados por motor y cada uno de ellos tiene una unidad de motor electrico montada de forma fija en el fondo de la porcion con rebajo, una varilla de mando conectada en una relacion de conduccion a la unidad del motor por medio de un mecanismo de husillo de bolas para que realice el movimiento alternativo lineal a lo largo de su eje cuando el motor esta girando, y una tapa de ajuste de presion superficial hecha de material elastico tal como caucho y ajustada sobre una porcion de extremo de punta de la varilla del actuador. Estableciendo apropiadamente las condiciones de operacion de los actuadores alternativos lineales individuales hasta el extremo de que zonas seleccionadas de la capa de revestimiento son desplazadas hacia fuera en un momento determinado, una pauta tactil de cualquier forma deseada formada por salientes sobre una superficie delantera de la capa de revestimiento se mueve en una direccion dada en un momento dado con el resultado de que se genera un movimiento tactil como un movimiento ondulatorio (vibratorio) que puede ser percibido por el conductor en la superficie frontal de la capa de revestimiento.

Descripcion breve de la invencion

Un objeto de la invencion es desarrollar un aparato de presentacion de informacion y un metodo que alivia uno o mas de los problemas identificados anteriormente. El objeto de la invencion se consigue mediante un sistema y un metodo segun se definen en las reivindicaciones independientes 1 y 16 respectivas. La memoria de la patente presente y las reivindicaciones dependientes se refieren a la realizacion y las caractensticas espedficas que no son obligatorias pero que proporcionan beneficios adicionales.

Un aspecto de la invencion presente es un sistema de presentacion de informacion para presentar un elemento de informacion variable en el tiempo de un vehnculo, que tiene un volante, el sistema de presentacion de informacion comprende:

unos medios de entrada tactil y un medio de salida tactil, ambos controlados por el sistema de presentacion de informacion;

en donde los medios de salida tactil comprenden una o mas, almohadillas de salida tactil controlables remota e individualmente, cada una de ellas es operable para producir una sensacion tactil en respuesta a una serial de salida de la almohadilla (OUT) respectiva, en donde la una o mas senales de salida de las almohadillas son producidas por un controlador (CTRL), y en donde la una o mas almohadillas de salida tactil estan situadas o adaptadas para estar situadas en el volante o cerca de el, de manera que pueden ser tocadas al menos por una mano del conductor del vefnculo mientras conduce el vefnculo;

medios para determinar el elemento de informacion variable con el tiempo que ha de ser presentado y para aplicar el elemento de informacion variable con el tiempo determinado al controlador (CTRL); y

medios para codificar el elemento de informacion variable con el tiempo determinado por el controlador en variaciones temporales de una o mas senales de salida de la almohadilla;

de esta manera el sistema de presentacion de informacion puede presentar el elemento de informacion variable con el tiempo al conductor por medio de la sensacion tactil, - en donde los medios de entrada tactil comprenden al menos una de:

una o mas almohadillas de entrada tactiles de las que al menos una de ellas es parte de una almohadilla tactil bidireccional, que tambien comprende una o mas almohadillas de salida tactil; y

una o mas zonas sensibles al tacto;

y en donde el sistema de presentacion de informacion esta configurado para recibir entradas del conductor del 5 vehnculo mediante los medios de entrada tactil.

El acto de proporcionar al volante las una o mas almohadillas tactiles controlables individualmente y en forma remota puede realizarse aplicando o integrando la(s) almohadilla(s) tactil(es) en o dentro del volante. Alternativamente, la(s) almohadilla(s) tactil(es) puede(n) ser montadas en un dispositivo de apoyo independiente para que la(s) almohadilla(s) tactil(es) pueda(n) ser alcanzadas por el/los dedo(s) del conductor del vehnculo mientras las manos 10 del conductor estan en el volante.

Por medio de la invencion, la informacion variable con el tiempo es presentada al conductor mediante una sensacion tactil.

Una lista ilustrativa pero no exhaustiva de elementos de informacion variable con el tiempo apropiada comprende la velocidad del vehnculo; una indicacion de un lfmite de velocidad en curso o un cambio del lfmite de velocidad en 15 curso, en donde el lfmite de velocidad en curso puede ser indicado por un dispositivo de navegacion del vetnculo o aplicado a el; una desviacion de la velocidad del vehnculo del lfmite de velocidad en curso; una desviacion del intervalo normal de uno o mas parametros operativo de un motor del vehnculo; o similares.

Otro aspecto de la invencion es un metodo para operar un sistema de presentacion de informacion de un vehnculo que tiene un volante, el metodo comprende:

20 determinar un elemento de informacion variable con el tiempo a ser presentado y codificar el elemento de informacion variable con el tiempo determinado en variaciones temporales de una o mas senales de salida de la almohadilla para activar almohadillas de salida tactil controlables remota e individualmente respectivamente, siendo cada una de ellas operable para producir una sensacion tactil en respuesta a la senal de salida de la almohadilla respectiva, y en donde la una o mas almohadillas de salida tactil estan situadas o adaptadas a ser situadas en el 25 volante o cerca de el, de manera que pueden ser tocadas al menos por una mano del conductor del vehnculo mientras conduce el vehnculo;

recibir informacion de entrada tactil por medio de al menos una de:

una o mas almohadillas de entrada tactiles de las que al menos una es parte de una almohadilla tactil bidireccional, que comprende tambien una o mas almohadillas de salida tactil; y

30 una o mas zonas sensibles al tacto; y

en donde el sistema de presentacion de informacion esta configurado para recibir entradas del conductor del vehnculo mediante los medios de entrada tactil.

Incluso una almohadilla tactil puede proporcionar informacion util al conductor. Por ejemplo, la almohadilla tactil puede llamar la atencion del conductor hacia la pantalla de informacion visual que presenta una informacion mas 35 detallada. Normalmente, cuando el sistema de presentacion de informacion de un vehnculo necesita alertar al conductor, se usa una alerta acustica. Pero las alertas acusticas pueden alertar innecesariamente a los pasajeros, y son ineficaces si el conductor es una persona con discapacidad auditiva. Una sola almohadilla tactil situada al lado de la mano del conductor, cuando la mano esta en posicion normal de conduccion, puede alertar al conductor sin distraer a otras personas del vehnculo.

40 Se puede presentar una informacion mas detallada usando multiples almohadillas tactiles. En una realizacion espedfica el aparato comprende una pluralidad de almohadillas tactiles controlables remota e individualmente, y la codificacion comprende codificar el elemento de informacion mediante un conjunto simultaneo de estados de las almohadillas tactiles. Esto quiere decir que el elemento de informacion a ser presentado no es presentado por cualquier almohadilla tactil individual sino por la combinacion de las almohadillas tactiles.

45 Considerando el hecho de que las personas sanas normales tienen diez dedos, un volante con 10 almohadillas tactiles individualmente controlables pueden, en teona, presentar 210 = 1024 combinaciones de estados diferentes, suponiendo que cada almohadilla tactil tiene dos estados (activada o desactivada). Sin embargo, no es muy realista suponer que un conductor tfpico puede descifrar mentalmente el significado de un gran numero de combinaciones de estados. Por consiguiente, un enfoque mas practico consiste en codificar en binario el elemento de informacion a 50 ser presentado mediante un pequeno numero de almohadillas tactiles, tales como dos, tres o cuatro. Por ejemplo,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

dos almohadillas tactiles pueden codificar cuatro intervalos de velocidades diferentes, tales como, por ejemplo, 0 - 5, 5-10, 10-15 y por encima de 15 km/h por encima del l^mite de velocidad en curso. Si ninguna almohadilla esta activada, la velocidad del veldculo no es superior a 5 km/h por encima del Kmite de velocidad. Si estan activadas dos almohadillas, la velocidad del veldculo supera el lfmite de velocidad en mas de 15 kilometros por hora.

Otro enfoque practico consiste en un esquema de codificacion en donde el elemento de informacion, tal como la velocidad del vefuculo, tiene un valor en curso (por ejemplo, 85 km/h) y un intervalo en curso (por ejemplo, 80 -120 km/h) y la codificacion comprende: 1) asignar una porcion del intervalo en curso a cada almohadilla tactil; 2) activar una de las almohadillas tactiles cuyo intervalo asignado incluye el valor en curso del elemento de informacion. Si se usan diez almohadillas tactiles en forma de un conjunto lineal, lo que es aproximadamente analogo a un indicador analogico discreto, a cada almohadilla tactil le corresponde una porcion de 4 km/h del intervalo (120 - 80 = 40 km/h). Asf, en una realizacion simple en la que solo esta indicada una almohadilla tactil a la vez, la resolucion de un conjunto lineal esta dentro del intervalo (en este caso: 40 km/h) dividido por el numero de almohadillas tactiles (en este caso: 10).

La resolucion puede ser duplicada por medio de una realizacion en la que la codificacion comprende ademas activar simultaneamente dos almohadillas tactiles proximas si el valor en curso del elemento de informacion esta dentro de un intervalo predeterminado del valor promedio de la union de los intervalos de velocidad asociados a las dos almohadillas tactiles proximas. En el ejemplo precedente en el que cada almohadilla tactil se corresponde con una porcion del intervalo de 4 km/h, si la velocidad determinada del vefuculo difiere del valor medio de la union de la velocidad de los intervalos asociados a las almohadillas tactiles proximas, las dos almohadillas tactiles proximas pueden ser activadas. En esta realizacion, puede activarse una almohadilla tactil espedfica, situada debajo de un dedo, si la velocidad del vefuculo es 80, 81, 82 u 83 km/h. Su almohadilla proxima puede ser activada si la velocidad del vefuculo es 84, 85, 86 u 87 km/h. La activacion simultanea de estas dos almohadillas tactiles puede indicar que la velocidad del vefuculo es 83 u 84 km/h.

Resulta beneficioso proporcionar el aparato con una o mas formaciones estaticas, tales como salientes, picos, crestas o muescas, dispuestos con el fin de orientar los dedos del conductor del vefuculo hacia las almohadillas tactiles. Al indicar las posiciones de las almohadillas tactiles, las formaciones estaticas indican inherentemente los intervalos de los valores asignados a las almohadillas tactiles. Las formaciones estaticas pueden ser espacialmente distintas de las almohadillas tactiles o estar algunas o todas parcialmente superpuestas.

Las almohadillas tactiles pueden indicar el elemento de informacion continuamente o durante un penodo de tiempo predeterminado, limitado, en respuesta a un cambio del valor del elemento de informacion suficientemente grande y/o a la deteccion de un acto predeterminado del conductor del vefuculo.

La una o mas almohadillas tactiles pueden ser realizadas como dispositivos generadores de estfmulos mecanicos, tales como microsolenoides, o pueden ser realizadas como dispositivos de interfaz electrosensorial capacitiva. Aun mas, la una o mas almohadillas tactiles pueden ser realizadas como un dispositivo que tiene medios para mover una formacion a una de multiples posiciones diferentes segun el elemento de informacion variable con el tiempo determinado.

Una lista ilustrativa pero no exhaustiva de elementos de informacion variable con el tiempo apropiada a ser indicada por realizaciones de la invencion presente incluye: la velocidad del vefuculo; la indicacion de un lfmite de velocidad en curso o un cambio de este, segun lo determinado por un dispositivo de navegacion; una desviacion de la velocidad del vefuculo respecto al lfmite de velocidad en curso, en donde se determina el lfmite de velocidad en curso mediante un dispositivo de navegacion; y una desviacion de un intervalo normal de uno o mas parametros del motor del vefuculo. Algun tipo de histeresis puede ser empleado para proporcionar una indicacion razonablemente estable.

Descripcion breve de los dibujos

A continuacion se describe la invencion con mayor detalle por medio de realizaciones espedficas haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que las Figuras 1 a 15 se refieren a una interfaz electrosensorial capacitiva ("CEI") que puede ser usada como una realizacion de una almohadilla tactil controlable remota e individualmente. Las Figuras 16A a 17B hacen referencia a la disposicion de las almohadillas tactiles en o cerca del volante de un vefuculo, y la Figura 18 hace referencia a las realizaciones electromecanicas de la almohadilla tactil controlable. Espedficamente:

La Figura 1 ilustra el principio operativo de una interfaz electrosensorial capacitiva ("CEI");

La Figura 2 ilustra una realizacion de la CEI;

La Figura 3 muestra una realizacion mejorada con multiples electrodos independientemente controlables;

La Figura 4 muestra una realizacion espedfica de la realizacion mostrada en la Figura 3;

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

La Figura 5 es un grafico que ilustra esquematicamente la sensibilidad de un ensayo sujeto a las sensaciones producidas por la inventiva interfaz electrosensorial capacitiva a varias frecuencias;

La Figura 6 es un grafico que aclara aun mas el principio operativo de la CEI; las Figuras 7A y 7B muestran una realizacion de la CEI donde la fuerza del acoplador capacitivo es ajustada por el movimiento del electrodo;

La Figura 8 muestra una realizacion de la CEI en donde las cargas de los diferentes electrodos tienen signos opuestos;

La Figura 9 muestra una realizacion de la CEI en donde un grupo de electrodos estan organizados en forma de una matriz;

La Figura 10 ilustra la distribucion de un potencial de generacion de campo electrico en acoplamientos capacitivos cuando el aparato esta conectado a tierra;

La Figura 11 muestra la distribucion de un potencial de generacion de campo electrico en acoplamientos capacitivos cuando el aparato esta flotante (no esta conectado a tierra);

La Figura 12 ilustra la distribucion de un potencial de generacion de campo electrico en acoplamientos capacitivos cuando el aparato esta flotante y el usuario esta suficientemente cerca del aparato y puesto capacitivamente a tierra al potencial de tierra (referenda) del aparato;

La Figura 13 muestra un conjunto en donde se utilizan acoplamientos capacitivos para detectar mediante contactos; y

Las Figuras 14 y 15 ilustran realizaciones en las que un solo electrodo y variaciones temporales de la intensidad del estfmulo electrosensorial pueden ser usados para crear ilusiones de una superficie de pantalla tactil con textura;

Las Figuras 16A a 16C ilustran esquematicamente la disposicion de las almohadillas tactiles en un volante;

Las Figuras 17A y 17B ilustran esquematicamente realizaciones en donde formaciones estaticas, tales como salientes o crestas, coinciden espacialmente con las almohadillas tactiles; y

La Figura 18 ilustra esquematicamente una almohadilla tactil bidireccional que tiene una seccion de salida y una seccion de entrada.

Descripcion detallada de realizaciones especificas

Las Figuras 1 a 15 se refieren a la operacion y a la realizacion de una interfaz electrosensorial capacitiva ("CEI") que puede ser empleada en la inventiva interfaz de pantalla tactil.

La Figura 1 ilustra el principio operativo de la CEI. El numero de referencia 100 denota un amplificador de alto voltaje. La salida del amplificador de alto voltaje 100, denotada OUT, esta aplicada a un electrodo 106 que esta aislado contra contactos galvanicos mediante un aislador 108 que comprende al menos una capa o miembro de aislamiento. El numero de referencia 120 denota generalmente un miembro corporal a ser estimulado, tal como un dedo humano. La piel humana, que se denota por el numero de referencia 121, es un aislante relativamente bueno cuando esta seca, pero la CEI proporciona un acoplamiento capacitivo relativamente bueno entre el electrodo 106 y el miembro corporal 120. El acoplamiento capacitivo es virtualmente independiente de las condiciones de la piel, como la humedad. La hipotesis de los inventores es que el acoplamiento capacitivo entre el electrodo 106 y el miembro corporal 120 genera una fuerza de Coulomb pulsante. La fuerza de Coulomb pulsante estimula los receptores sensibles a la vibracion, principalmente los llamados corpusculos de Pacini que residen en la capa mas exterior de la piel de la epidermis 121. Los corpusculos de Pacini estan denotados por el numero de referencia 122. Estos se muestran de forma esquematica y grandemente ampliados.

El amplificador de alto voltaje 100 es activado por una senal de entrada IN que da lugar a que una porcion substancial del contenido de la energfa de las fuerzas de Coulomb resultantes residan en un intervalo de frecuencias a las que son sensibles los corpusculos de Pacini 122. Para los seres humanos este intervalo de frecuencias esta entre 10 Hz y 1000 Hz, preferentemente entre 50 Hz y 500 Hz y es optimo entre 100 Hz y 300 Hz, tal como aproximadamente 240 Hz. La respuesta de frecuencia de los corpusculos de Pacini es tratada adicionalmente junto con las Figuras 5 y 6.

Resultara evidente que, si bien "tactil" se define con frecuencia como relativo a una sensacion de tacto o presion, la interfaz electrosensorial segun la CEI presente, cuando esta apropiadamente dimensionada, puede crear una sensacion de vibracion en un miembro corporal, incluso cuando el miembro corporal 120 no toca realmente el aislador 108 superpuesto al electrodo 106. Esto significa que a menos que el electrodo 106 y/o el aislador 108 sean muy ngidos, las fuerzas de Coulomb pulsantes entre el electrodo 106 y el miembro corporal 120 (particularmente los corpusculos de Pacini 122) pueden causar alguna leve vibracion mecanica del electrodo 106 y/o del aislador 108,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

pero el metodo y el aparato segun la CEI pueden producir la sensacion electrosensorial independientemente de tales vibraciones mecanicas.

El amplificador de alto voltaje y la aplicacion capacitiva sobre el aislante 108 estan dimensionados para que los corpusculos de Pacini u otros receptores mecanicos sean estimulados y se produzca una sensacion electrosensorial (una sensacion de vibracion aparente). Para ello, el amplificador de alto voltaje 100 debe ser capaz de generar una salida de varios cientos de voltios o incluso de varios kilovoltios. En la practica, la corriente alterna que pasa por el miembro corporal 120 tiene una magnitud muy pequena y puede ser reducida adicionalmente mediante el uso de una corriente alterna de baja frecuencia.

La Figura 2 ilustra un aparato que implementa una realizacion ilustrativa de la CEI presente. En esta realizacion el amplificador de alto voltaje 100 ha sido realizado como un amplificador de corriente 102 seguido por un transformador de alto voltaje 104. En la realizacion mostrada en la Figura 2, la bobina secundaria del transformador de alto voltaje 104 esta en una configuracion mas o menos flotante respecto al resto del aparato. El amplificador 100, 102 es activado mediante una senal modulada cuyos componentes se denotan por 112 y 114. La salida del amplificador de alto voltaje 100 esta aplicada a un electrodo 106 que esta aislado contra el contacto galvanico por el aislador 108. El numero de referencia 120 denota generalmente un miembro a ser estimulado, tal como un dedo humano. La piel humana, denotada por referencia al numero 121, es un aislante relativamente bueno cuando esta seca, pero la CEI proporciona un acoplamiento capacitivo relativamente bueno entre el electrodo 106 y el tejido electricamente conductor por debajo de la superficie de la piel 121. Los receptores mecanicos, tales como los corpusculos de Pacini 122, residen en este tejido conductor. En las Figuras 1 y 2, los corpusculos de Pacini 122 se muestran esquematicamente y estan grandemente magnificados.

Un beneficio del acoplamiento capacitivo entre el electrodo 106 y el tejido conductor de la electricidad por debajo de la superficie de la piel, que se conoce como la capa de Corneus y que contiene los corpusculos de Pacini 122, consiste en que el acoplamiento capacitivo elimina las altas densidades de corriente locales en el tejido del dedo, que dan como resultado un contacto que sea conductor bajo corriente continua.

Resulta beneficioso, aunque no sea estrictamente necesario, proporcionar una conexion a tierra que contribuya a que el sujeto a ser estimulado, tal como el usuario del aparato, mas cerca de un potencial bien definido (no flotante) respecto a la seccion de alto voltaje del aparato. En la realizacion mostrada en la Figura 2, la conexion a tierra, denotada por el numero de referencia 210, conecta un punto de referencia REF de la seccion de alto voltaje a una parte del cuerpo 222 que es diferente de la(s) parte(s) del cuerpo 120 a ser estimulada(s). En la realizacion mostrada en la Figura 2, el punto de referencia REF esta en un extremo de la bobina secundaria del transformador 104, mientras que el voltaje de activacion del/los electrodo(s) 206A, 206B, 206C se obtiene del extremo opuesto de la bobina secundaria.

En una aplicacion ilustrativa, el aparato es un dispositivo de mano que comprende una pantalla tactil activada por un/los dedo(s) 120. La conexion a tierra 210 termina en un electrodo de puesta a tierra 212. Una aplicacion ilustrativa del electrodo de puesta a tierra 212 consiste en una o mas placas de tierra que estan dispuestas de manera que sean convenientemente tocadas con una mano 222 del usuario mientras que el aparato es manipulado con la otra mano. La(s) placa(s) de tierra puede(n) estar dispuesta(s) en el mismo lado del aparato que la pantalla tactil y al lado de la pantalla tactil, o puede(n) disponerse adyacente o en un lado o lados en oposicion del lado que comprende la pantalla tactil, dependiendo de consideraciones ergonomicas, por ejemplo.

En los aparatos del mundo real, la aplicacion 210 entre el punto de referencia REF y la parte del cuerpo no estimulada 222 puede ser electricamente compleja. Ademas, los aparatos portatiles por lo general carecen de una referencia de potencial solida respecto al entorno. Por consiguiente, el termino "conexion a tierra" no requiere una conexion a una tierra solida. En lugar de eso, la conexion a tierra quiere decir cualquier conexion que ayude a disminuir la diferencia de potencial entre el potencial de referencia del aparato y un segundo miembro corporal distinto de los miembro(s) del cuerpo a ser estimulado(s). Esta definicion no descarta ningun elemento capacitivo paralelo o parasito, con tal de que la conexion a tierra 210 ayude a poner al usuario del aparato, junto con la parte del cuerpo no estimulada 222, a un potencial que este razonablemente bien definido respecto a la seccion de alto voltaje del aparato. Una conexion capacitiva a tierra sera tratada junto con la Figura 12. En el contexto presente, el potencial razonablemente bien definido resultara evidente a la vista del voltaje OUT que activa el/los electrodo(s) 206A, 206B, 206C. Si el voltaje de activacion del electrodo OUT es, por ejemplo, 1000 V, una diferencia de potencial de, por ejemplo, 100 V, entre el cuerpo del usuario y el punto de referencia REF puede no ser significativa.

La aplicacion no capacitiva 210 entre el punto de referencia REF de la seccion de alto voltaje y la parte del cuerpo no estimulada 222 mejora en gran medida el estimulo electro sensorial experimentado por la parte del cuerpo estimulada 120. Por el contrario, un estimulo electrosensorial equivalente puede conseguirse con un voltaje mucho mas bajo y/o sobre un aislante mas ancho cuando se usa la aplicacion no capacitiva 210.

El amplificador 100, 102 es activado con una senal de alta frecuencia 112 que es modulada por una senal de baja frecuencia 114 mediante un modulador 110. La frecuencia de la senal de baja frecuencia 114 es tal que los corpusculos de Pacini, que residen en los tejidos conductores de la electricidad por debajo de la superficie de la piel, responden a dicha frecuencia. La frecuencia de la senal de alta frecuencia 112 esta de preferencia ligeramente por

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

encima de la capacidad auditiva de los seres humanos, tal como de 18 a 25 kHz, mas preferiblemente entre aproximadamente 19 y 22 kHz. Si la frecuencia de la senal 112 esta dentro del intervalo audible de los humanos, el aparato y/o su circuito de activacion pueden producir sonidos que distraen. Por otra parte, si la frecuencia de la senal 112 esta muy por encima del intervalo audible de los humanos, el aparato conduce mas corriente al miembro 120. Una frecuencia de aproximadamente 20 kHz es ventajosa en el sentido de que los componentes disenados para circuitos de audio pueden ser generalmente usados, mientras que la frecuencia de 20 kHz es inaudible para la mayona de los seres humanos. Experimentos realizados por los inventores sugieren que tal modulacion no es esencial para la CEI. El uso de una senal de alta frecuencia con modulacion de baja frecuencia, como la mostrada esquematicamente en la Figura 2, al contrario de un sistema que se basa en la senal de baja frecuencia solamente, proporciona el beneficio de que el voltaje alterno relativamente alto (unos pocos cientos de voltios o unos pocos kilovoltios) puede ser generado con un transformador relativamente pequeno 104.

Expresiones como frecuencia o kHz no deben ser entendidas de manera que las senales de alta o baja frecuencia 112, 114 esten restringidas a las senales sinusoidales, y se pueden usar muchas otras formas de onda, incluyendo ondas cuadradas. Los componentes electricos, como el modulador 110, el amplificador 102 y/o el transformador 104 pueden ser dimensionados de manera que se supriman los sobretonos armonicos. Los inventores han descubierto que los pulsos con una duracion de 4 ms (aproximadamente la mitad de ciclo de la senal de baja frecuencia) o mas largos pueden ser detectados facilmente y con un espesor practico del aislante el voltaje de pico a pico del electrodo 106 necesita ser al menos aproximadamente 750 V. El voltaje de pico a pico sin carga medido en el electrodo 106 debe estar dentro del intervalo de aproximadamente 750 V - 100 kV. Cerca del lfmite inferior de este intervalo de voltaje, el espesor del aislante puede ser 0,05 - 1 mm, por ejemplo. Segun se desarrollan la tecnologfa y la nanotecnologfa de los materiales, pueden estar disponibles superficies aislantes durables incluso mas delgadas. Esto puede permitir tambien una reduccion del voltaje usado.

Los elementos de las Figuras 1 y 2 descritos hasta ahora producen una sensacion electrosensorial estacionaria con tal de que el miembro corporal, tal como el dedo 120, este cerca del electrodo 106. Con el fin de transmitir informacion util, la sensacion electrosensorial debe ser modulada. En algunas realizaciones simples, se puede realizar tal modulacion disponiendo el electrodo 106 de tal manera que la informacion util sea transmitida debido a que el dedo 120 puede detectar la presencia del electrodo 106. Por ejemplo, el electrodo 106 puede estar dispuesto sobre un interruptor, o cerca de el, de manera que el interruptor puede ser detectado sin tener que ser visto.

En otras realizaciones, semejante modulacion portadora de informacion puede ser proporcionada controlando electronicamente uno o mas parametros operativos de los inventivos aparatos. La modulacion de la portadora de informacion no debe confundirse con la modulacion de la senal de alta frecuencia 112 por la senal de baja frecuencia 114, cuyo proposito es reducir el tamano del transformador 104. En el dibujo esquematico mostrado en la Figura 2, tal modulacion portadora de informacion es proporcionada por el controlador 116, que controla uno o mas de los parametros operativos de los inventivos aparatos. Por ejemplo, el controlador 116 puede habilitar, deshabilitar o alterar la frecuencia o la amplitud de las senales de alta o baja frecuencia 112, 114, la ganancia del amplificador 102, o puede activar o desactivar controlablemente la fuente de alimentacion (no mostrada por separado) o interrumpir de manera controlada el circuito en cualquier punto.

La Figura 3 muestra una realizacion mejorada del inventivo aparato con multiples electrodos controlables de manera independiente. En la Figura 3, los elementos con numeros de referencia menores de 200 han sido descritos en relacion con las Figuras 1 y 2, y se omite una descripcion repetida. Esta realizacion comprende multiples electrodos controlables de manera independiente 206A, 206B y 206C, de los que se muestran tres pero este numero es puramente arbitrario. El numero de referencia 216 denota una realizacion de un controlador que controla una matriz de interruptores 217 que proporciona la senal de alto voltaje OUT a los electrodos 206A, 206b y 206C bajo control del controlador 216. El controlador 216 puede ser receptivo a los comandos de un dispositivo exterior, tal como un equipo de tratamiento de datos (no mostrado por separado).

Un beneficio de la realizacion mostrada en la Figura 3 es que virtualmente todos los circuitos de activacion, incluido el amplificador de alto voltaje 100, el controlador 216 y la matriz de interruptores 217, pueden ser integrados en una envoltura comun denotada por el numero de referencia 200. En esta realizacion solo los electrodos 206A, 206B, 206C y un solo cable de conexion para cada electrodo estan fuera de la envoltura 200. Como se ha indicado anteriormente, los electrodos solo tienen que ser algo tan simple como placas conductoras o semiconductoras cubiertas por aislantes apropiados. Por tanto la envoltura 200 puede ser dispuesta virtualmente en cualquier posicion conveniente, porque los unicos elementos exteriores a ella son electrodos y cables de conexion muy simples (y, en algunas realizaciones una fuente de alimentacion, no mostrada por separado).

Algunos sistemas de tecnica anterior proporcionan una estimulacion directa de los nervios por medio de conducir una corriente galvanica a la capa mas exterior de la piel. Debido a la conduccion de corriente galvanica, estos sistemas requieren dos electrodos para estimular una zona de la piel. En contraste con tales sistemas de tecnica anterior, la realizacion descrita en la Figura 3 incluye multiples electrodos 206A, 206B y 206C, pero cada electrodo por separado estimula una zona distinta de la piel, o mas precisamente, los receptores mecanicos, incluidos los corpusculos de Pacini subyacentes a las capas mas exteriores de la piel. Por tanto una configuracion de n electrodos transmite n bits de informacion en paralelo.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

La Figura 4 muestra una realizacion espedfica de la realizacion mostrada en la Figura 3. En esta realizacion la matriz de interruptores 217 comprende un banco de triacs 207A, 207B y 207C, pero se pueden usar otros tipos de interruptores de semiconductores, incluyendo reles de semiconductores. Tambien pueden usarse reles electromecanicos convencionales. En esta realizacion los interruptores (triacs) 207A, 207B y 207C estan dispuestos logicamente despues del transformador 104, es decir, en los circuitos de alto voltaje. Esta realizacion requiere interruptores de alto voltaje (varios cientos de voltios o varios kilovoltios) pero proporciona el beneficio de que el resto de los circuitos, incluyendo los elementos 100 a 114, pueden dar servicio a todos los electrodos de los triacs 206A, 206B y 206C. Segun se muestra en la Figura 4, el controlador 216 puede estar conectado a un equipo de tratamiento de datos, aqu se muestra un ejemplo en forma de ordenador personal o PC.

La Figura 5 es un grafico que ilustra esquematicamente la sensibilidad de un sujeto seleccionado al azar sometido a ensayo ante las sensaciones producidas por un aparato substancialmente similar al mostrado en la Figura 2. El eje x del grafico muestra la frecuencia de la senal de baja frecuencia (elemento 114 de la Figura 2) multiplicada por dos, mientras que el eje y muestra la amplitud requerida para detectar un estfmulo electrosensorial. La amplitud de la escala es relativa. La pequena bajada a 75 Hz puede ser una anomalfa de la medicion. La razon de disponer el doble de la senal de baja frecuencia en el eje x es que las fuerzas de Coulomb entre el electrodo 106 y el miembro corporal 120 tienen dos picos de intensidad por cada ciclo de una senal de baja frecuencia sinusoidal, como se ilustra esquematicamente en la Figura 6.

La sensibilidad relativa a varias frecuencias es notablemente similar a la publicada en la seccion 2.3.1 (Figura 2.2) del documento de Referencia 1. El documento de referencia 1 se refiere a la estimulacion (mecanica) vibrotactil de la piel, pero la similitud de la respuesta de frecuencia mostrada en la Figura 5 a la publicada en la Referencia 1 sugiere que la CEI presente opera de manera que el electrodo 106 y el miembro sensible 120 (vease la Figura 1) forman un condensador sobre el aislador 108, y en ese condensador las fuerzas de Coulomb oscilatorias son convertidas en vibraciones mecanicas que son detectadas por receptores mecanicos, incluyendo los corpusculos de Pacini. Los inventores tambien han estudiado una hipotesis alternativa en donde los corpusculos de Pacini son estimulados por la corriente que fluye a traves de ellos, pero esta hipotesis no explica las observaciones asf como la hipotesis que se basa en las fuerzas de Coulomb que actuan sobre los corpusculos de Pacini. Sin embargo, la CEI tecnica descrita en esta memoria no depende de la correccion de cualquier hipotesis particular que pretenda explicar por que la CEI opera en la forma en que lo hace.

La Figura 6 es un grafico que aclara aun mas el principio operativo de la CEI y la interpretacion de frecuencias respecto a la CEI presente. El numero de referencia 61 denota la senal de baja frecuencia de entrada al modulador 110 (mostrado como elemento 114 en la Figura 2). El numero de referencia 62 denota la salida del modulador, es decir, la senal de entrada de alta frecuencia modulada por la senal de entrada de baja frecuencia.

Los numeros de referencia 63 y 64 denotan las fuerzas de Coulomb resultantes en la aplicacion capacitiva entre el electrodo 106 y el miembro corporal 120 sobre el aislador 108. Debido a que los dos lados de la aplicacion capacitiva tienen cargas opuestas, la fuerza de Coulomb entre los dos lados es siempre de atraccion y proporcional al cuadrado del voltaje. El numero de referencia 63 denota la fuerza de Coulomb real mientras que el numero de referencia 64 denota su envolvente. La envolvente 64 esta dentro del intervalo de frecuencias a las que los corpusculos de Pacini son sensibles, pero debido a que la fuerza de Coulomb es siempre de atraccion, la envolvente 64 tiene dos picos por cada ciclo de la senal de salida del modulador 62, por lo que se produce un efecto de duplicacion de frecuencia. Debido a que la fuerza de Coulomb es proporcional al cuadrado del voltaje, cualquier voltaje ejemplar descrito en esta memoria debe ser interpretado como valor efectivo (RMS) en el caso de que los voltajes no sean sinusoidales.

La afirmacion de que los dos lados del acoplamiento capacitivo tienen cargas opuestas, por lo que la fuerza de Coulomb es siempre de atraccion, se confirma en un caso en que el aparato y el miembro corporal a ser estimulado tienen o estan cerca del mismo potencial. Una carga estatica alta puede causar desviaciones de esta situacion ideal, razon por la que se recomienda alguna forma de conexion a tierra entre un potencial de referencia de la fuente de alto voltaje y el elemento corporal distinto al/a los que ha(n) de ser estimulado(s), ya que la conexion a tierra ayuda a reducir las diferencias de potencial entre el aparato y su usuario.

La CEI puede ser realizada como parte de un dispositivo periferico de entrada/salida que es conectable a un equipo de tratamiento de datos. En tal configuracion, el equipo de tratamiento de datos puede proporcionar una indicacion o una realimentacion por medio de una sensacion electrosensorial electricamente controlable.

Las Figuras 7A y 7B muestran realizaciones de la CEI en donde la fuerza del acoplamiento capacitivo es ajustada por el movimiento del electrodo. La generacion del campo electrico y su variacion segun sea necesaria, se efectua por medio de un conjunto de electrodos 704 que comprende electrodos individuales 703. Los electrodos individuales 703 son de preferencia individualmente controlables, en donde el control de un electrodo afecta su orientacion y/o su protuberancia. La Figura 7A muestra una aplicacion en donde un grupo de electrodos 703 son orientados, por medio de la senal de salida del controlador 216, de tal manera que los electrodos 703 forman colectivamente un plano bajo el aislador 702. En esta situacion, la corriente de alto voltaje (CC o CA) del amplificador de alto voltaje 100 a los electrodos 703 genera una carga de signo opuesto de suficiente fuerza en un miembro corporal (por ejemplo, el

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

dedo 120) en estrecha proximidad al aparato. Un acoplamiento capacitivo entre el miembro corporal y el aparato es formado sobre el aislador 702, lo que puede dar lugar a un estfmulo sensorial.

La Figura 7B muestra el mismo aparato mostrado en la Figura 7A, pero en este caso la fuerza del acoplamiento capacitivo generada con la corriente del amplificador de alto voltaje 100 se reduce al mmimo por la orientacion de los electrodos (que ahora se muestran por el numero de referencia 714) de manera que no forman un plano bajo el aislador 702. En algunas realizaciones de la invencion presente, el campo electrico que alterna con una frecuencia baja puede ser generado alternando el estado del aparato entre dos estados mostrados en las Figuras 7A y 7B. La frecuencia de la alternancia del estado puede ser del orden de varios cientos, por ejemplo, de 200 a 300 ciclos completos por segundo.

La Figura 8 muestra una realizacion de la CEI en donde los electrodos individuales 803 del conjunto de electrodos 804 pueden tener cargas de signo opuesto. Las cargas de los electrodos individuales 803 pueden ser ajustadas y controladas por medio del controlador 216. Los electrodos individuales 803 pueden estar separados por elementos aislantes 806, para evitar chispas o cortocircuitos entre los electrodos. El acoplamiento capacitivo entre la CEI y el miembro corporal proximo a el puede dar lugar a zonas de cargas con signos opuestos 801. Dichas cargas opuestas se atraen mutuamente entre sf. Por tanto es posible que las fuerzas de Coulomb que estimulan los corpusculos de Pacini puedan ser generadas no solo entre la CEI y el miembro corporal sino entre zonas infinitesimales dentro del miembro corporal en sf mismo.

La Figura 9 muestra una realizacion de la CEI en donde un grupo de electrodos individualmente controlables 910a a 910i estan organizados en forma de una matriz. Tal matriz puede ser integrada en un dispositivo de pantalla tactil, por ejemplo. Puesto que la CEI descrita anteriormente no requiere conexion directa (un contacto) entre la CEI y un miembro corporal de su usuario, los electrodos del aparato cEi pueden ser dispuestos detras de la pantalla tactil, en donde "detras" quiere decir del lado de la pantalla tactil en oposicion al lado encarado al usuario durante la operacion normal. Alternativamente, los electrodos pueden ser muy delgados y/o transparentes, por lo que los electrodos pueden ser superpuestos a la pantalla tactil por la cara normalmente encarada al usuario. Las cargas electricas, que son conducidas desde el amplificador de alto voltaje 100 a los electrodos 910a a 910i por medio de la matriz de interruptores 217, pueden tener todos signos similares o las cargas conducidas a diferentes electrodos pueden tener signos diferentes, segun se ilustra en la Figura 8. Por ejemplo, el controlador 216 puede controlar individualmente los interruptores de la matriz de interruptores, o ciertos grupos pueden formar grupos comunmente controlables. La superficie de un electrodo individual y/o su aislador asociado puede ser especificada segun el intervalo pretendido de las operaciones o aplicaciones. El area practica minima es 0,01 cm2, mientras que la maxima practica es aproximadamente igual al tamano de una mano humana. Se espera que las areas superficiales entre 0,1 y 1 cm2 sean mas usables en la practica.

La matriz de electrodos 910a a 910i y la matriz de interruptores 217 proporcionan una variacion espacial de la estimulacion electrosensorial. En otras palabras, la estimulacion sensorial proporcionada al usuario depende de la situacion del miembro corporal del usuario, tal como un dedo, en las proximidades del aparato de la CEI que esta integrado en la inventiva pantalla tactil. La estimulacion sensorial espacial variable proporciona al usuario una indicacion de la disposicion de las zonas sensibles al tacto de la interfaz de la pantalla tactil.

Ademas de la estimulacion sensorial variable espacialmente, el controlador 216 puede dirigir la matriz de interruptores 217 para que produzca una estimulacion electrosensorial variable temporalmente (dependiente del tiempo), que puede ser usada para una amplia variedad de efectos utiles. Por ejemplo, la estimulacion electrosensorial variable temporalmente puede ser usada para indicar una activacion detectada de una zona sensible al tacto ("tecla de presion"). Esta realizacion aborda un problema comun asociado a los dispositivos de pantalla tactil de tecnica anterior, espedficamente, al hecho de que la deteccion de una tecla no produce ninguna realimentacion tactil. Los programas a nivel de aplicacion de tecnica anterior usados por medio de dispositivos de pantalla tactil pueden proporcionar realimentacion visual o aural, pero estos tipos de realimentacion exhiben los diversos problemas descritos anteriormente. Ademas, la produccion de la realimentacion visual o aural a partir del programa a nivel de aplicacion causa una carga en la programacion y ejecucion de estos programas. En algunas realizaciones de la invencion, un programa a nivel de interfaz o a nivel de conductor proporciona una realimentacion tactil a partir de una activacion detectada de una zona sensible al tacto usando la estimulacion electrosensorial variable temporal y espacialmente, y tales programas a nivel de interfaz o a nivel de conductor pueden ser usados por cualquier programa a nivel de aplicacion. Por ejemplo, los programas a nivel de aplicacion pueden ser aplicados a la inventiva interfaz de pantalla tactil por medio de una interfaz de programacion de aplicaciones ("API") cuyo conjunto de funciones disponibles incluye la generacion de la realimentacion descrita anteriormente.

La estimulacion electrosensorial variable temporal y espacialmente puede ser usada tambien para cambiar el diseno de las zonas sensibles al tacto "sobre la marcha". En retrospectiva, esta operacion puede considerarse mas o menos analoga a la modificacion del diseno del teclado o del teclado numerico dependiendo del programa de aplicacion o de la interfaz de pantalla del usuario ejecutada en curso. Sin embargo, cuando los dispositivos de pantalla tactil de arte previo cambian la disposicion del teclado o del teclado numerico sobre la marcha, la nueva disposicion debe ser indicada de alguna manera al usuario, y esto normalmente requiere que el usuario vea el dispositivo de pantalla tactil.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Algunas realizaciones del inventivo dispositivo de pantalla tactil eliminan la necesidad de ver el dispositivo de pantalla tactil, al suponer que la distribucion de las zonas sensibles al tacto es lo suficientemente simple. Por ejemplo, hasta cerca de dos docenas diferentes de "leyendas de tecla" pueden ser indicadas al usuario proporcionando diferentes pautas para la estimulacion electrosensorial variable temporal y espacialmente. Tal como se usa en esta memoria, la expresion "leyenda de tecla " hace referencia al hecho de que dispositivos de pantalla tactil de tecnica anterior, que no producen realimentacion tactil, producen normalmente indicaciones visuales, y estas son comunmente llamadas "leyendas". En algunas realizaciones de la invencion presente, la funcion de las leyendas de las teclas puede ser realizada por medio de diferentes pautas. Por ejemplo, se pueden identificar los siguientes pautas con una yema del dedo: impulsos con velocidad de repeticion baja, media o alta; arrastres a la izquierda, derecha, arriba o abajo, cada uno con velocidades de repeticion diferentes; giros en sentido de las agujas del reloj o contra las agujas del reloj, cada uno con una velocidad de repeticion diferente.

De lo anteriormente expuesto, resultara evidente que la inventiva interfaz electrosensorial puede producir un gran numero de zonas sensibles al tacto diferentes, cada una de ellas con una sensacion o "feel" distinta (tecnicamente: una pauta diferente de variacion temporal y espacial de los estfmulos electrosensoriales). Por tanto, la seccion de pantalla de una pantalla tactil convencional no es absolutamente necesaria en relacion con la invencion presente, y la expresion interfaz del dispositivo tactil debe ser interpretada como un dispositivo de interfaz que, entre otras cosas, es adecuado para aplicaciones comunmente asociadas con dispositivos de pantalla tactil, aunque no es obligatoria la presencia de la pantalla.

Ademas, la fuerza de acoplamiento capacitivo entre la inventiva CEI y un miembro corporal de su usuario (o el acoplamiento capacitivo entre un electrodo individual o un grupo de electrodos y el miembro corporal del usuario) puede ser determinada por medicion directa o indirecta. Esta informacion de la medicion puede ser utilizada de varias maneras. Por ejemplo, la fuerza del acoplamiento capacitivo puede indicar la proximidad de los miembros corporales al electrodo, o puede indicar que el miembro corporal ha tocado el electrodo. Dicha funcionalidad de la medicion puede ser proporcionada por una unidad de medicion dedicada (no mostrada) o puede estar integrada en uno de los bloques descritos anteriormente, tales como la matriz de interruptores 217. La matriz de interruptores 217 (o la unidad de medida dedicada opcional) puede enviar la informacion de la medida al controlador 216 que puede utilizarla para variar los campos electricos generados por los electrodos, variando el voltaje o la frecuencia. Ademas o alternativamente, el controlador 216 puede enviar la informacion de la medicion, o alguna informacion tratada a partir de ella, a un equipo de tratamiento de datos, como el ordenador personal o PC mostrado en la Figura 4.

Se pueden interconectar todavfa otros dos o mas interfaces del inventivo dispositivo tactil por medio de alguna(s) red(es) de comunicacion y equipos de tratamiento de datos. En tal disposicion, la estimulacion electrosensorial proporcionada a los usuarios de los dispositivos de pantalla tactil puede estar basada en alguna funcion de la contribucion de todos los usuarios a la proximidad a sus dispositivos respectivos. En un ejemplo ilustrativo, tal interconexion de dos (o mas) dispositivos de pantalla tactil puede proporcionar a sus usuarios la realimentacion tactil cuya fuerza depende de la suma de las areas de las manos que tocan las zonas sensibles al tacto. Esta tecnica simula un apreton de manos cuya fuerza refleja la suma de la presion ejercida por ambos usuarios (o todos). En otro ejemplo ilustrativo, un profesor de musica puede "sentir" como un estudiante situado remotamente aprieta las teclas de un teclado de piano simulado.

Las Figuras 10 a 13 son circuitos equivalentes (modelos teoricos) que pueden ser utiles para dimensionar los parametros del acoplamiento capacitivo. La Figura 10 ilustra la distribucion de un potencial de generacion de campo electrico en acoplamientos capacitivos cuando el aparato esta conectado a tierra. La teona subyacente se omite aqrn, y basta decir que en la disposicion mostrada en la Figura 10, el voltaje de activacion “e” de un electrodo se divide segun la relacion de capacitancias C1 y C2, donde C1 es la capacitancia entre el dedo y el electrodo y C2 es la capacitancia de fuga del usuario. El campo electrico experimentado por el dedo es causado por el voltaje U1:

imagen1

Este voltaje es menor que el voltaje “e” de la fuente de voltaje. En un caso general el potencial de referencia del aparato puede ser flotante, segun se muestra en la Figura 11. Esta disposicion disminuye adicionalmente el campo electrico, dirigido a un miembro corporal, tal como un dedo.

Por estas razones, algunas realizaciones de la invencion tienen como objetivo mantener baja la capacitancia de C1 en comparacion con la de C2. Por lo menos la capacitancia de C1 no debe ser significativamente mayor que la de C2. Algunas realizaciones pretenden ajustar o controlar C2, por ejemplo, aplicando el potencial de referencia del aparato de vuelta al usuario, segun se muestra en la Figura 12.

El analisis adicional del valor real de la capacitancia C1 muestra que puede ser tratada como una capacitancia que se compone de tres capacitancias parciales aplicadas en serie: la Ci del material aislante, la Ca de la separacion de aire entre el aislante y el dedo y la Cs formada por la capa de piel mas exterior que esta aislando electricamente el tejido conductor, interior, del entorno. Cada capacitancia parcial esta dada por:

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

imagen2

En esta memoria, £ es la permitividad (una constante dielectrica) del material aislante, S es el area superficial (eficaz) y d es la distancia entre las superficies del condensador. En una disposicion de capacitancias en serie, la mas pequena de las capacitancias individuales domina el valor global de la capacitancia C1. Cuando el miembro del cuerpo no toca la superficie del electrodo aislado sino que solo se acerca a ella, el acoplamiento capacitivo es debil. Por eso, el valor de Ci es pequeno y esta principalmente determinado por la separacion de aire, Ca. Cuando el miembro corporal toca la superficie, la separacion de aire efectiva es pequena (aproximadamente de la altura de las crestas del perfil de la huella digital de la superficie de la piel). Como la capacitancia es inversamente proporcional a la distancia de las superficies conductoras que forman el condensador, la Ca correspondiente obtiene un alto valor, y el valor de Ci esta determinado por Ci y Cs. Asf se puede mejorar la eficacia de la generacion del estfmulo electrosensorial mediante la seleccion apropiada del material aislante, particularmente en cuanto a las propiedades de espesor y dielectrica. Por ejemplo, seleccionar un material con una constante dielectrica relativamente alta del aislante reduce el campo electrico en el material pero aumenta la fuerza del campo electrico en el espacio de aire y en la piel.

Ademas, en aplicaciones donde es probable que la superficie sea tocada mientras que se produce la estimulacion electrosensorial o la respuesta, la efectividad de la generacion del estimulo electrosensorial puede ser mejorada mediante la seleccion optima del material que es tocado por el miembro corporal. Esto es particularmente significativo respecto a aisladores que son buenos aisladores de volumen (aisladores en la direccion normal de la superficie) pero menos en la direccion a lo largo de la superficie.

La capacidad de aislar del aislador a lo largo de la superficie puede verse negativamente afectada por las impurezas de la superficie o la humedad que tienen un efecto negativo sobre la fuerza aparente de la sensacion sentida por el miembro corporal a ser estimulado. Por ejemplo, el cristal es generalmente considerado como un buen aislante, pero su superficie tiende a recoger una fina lamina de la humedad del aire. Si el electrodo de la CEI es aislado con cristal, el efecto electrosensorial es sentido muy cerca (cuando todavfa hay un espacio de aire entre el miembro corporal y la superficie del cristal). Sin embargo, cuando se toca la superficie del cristal, aunque sea ligeramente, el efecto electrosensorial tiende a debilitarse o a desaparecer en su totalidad. Cubrir la superficie aislante exterior con un material que tiene una baja conductancia superficial remedia tales problemas. Los inventores especulan que si se toca la superficie que tiene cierta conductividad superficial, es la capa conductora de la superficie la que experimenta la fuerza de Coulomb en lugar del miembro del cuerpo que toca la superficie. En lugar de eso, el miembro corporal que hace contacto actua como una especie de puesta a tierra para la capa superficial conductora, por ejemplo, por medio de la capacitancia de fuga del cuerpo.

En lugar de las medidas descritas en relacion con las Figuras 10 a 12, o ademas de tales medidas, las capacitancias de fuga pueden ser controladas por disposiciones en las que se usan varios electrodos para generar diferencias de potencial entre diferentes zonas de la superficie de la pantalla tactil. A modo de ejemplo, esta tecnica puede ser llevada a cabo ajustando la superficie sensible al tacto de un dispositivo de mano (por ejemplo, la parte superior del dispositivo) a un primer potencial, mientras que el lado en oposicion es ajustado a un segundo potencial, en donde los dos potenciales diferentes pueden ser los polos positivo y negativo del dispositivo. Alternativamente, una primera superficie puede ser la tierra electrica (potencial de referencia), mientras que una segunda zona de la superficie esta cargada con un alto potencial.

Ademas, dentro de las limitaciones impuestas por la(s) capa(s) de aislante, es posible formar zonas minusculas con potenciales diferentes, tales como potenciales con signos opuestos o de muy diferentes magnitudes, en donde las zonas son lo suficientemente pequenas para que el miembro corporal del usuario, tal como un dedo, sea sometido simultaneamente a los campos electricos de varias zonas con potenciales diferentes.

La Figura 13 muestra una realizacion en la que el acoplamiento capacitivo es utilizado para detectar el contacto o el acercamiento de un miembro corporal del usuario, tal como un dedo. Una deteccion del contacto o del acercamiento de un miembro corporal del usuario puede ser interpretada como una entrada a un dispositivo de tratamiento de datos. En la realizacion mostrada en la Figura 13, la fuente de voltaje es flotante. Una fuente de voltaje flotante puede ser realizada por medio de un acoplamiento inductivo o capacitivo o con interruptores antes de abrir o cerrar. Una bobina secundaria de un transformador es un ejemplo de una fuente de voltaje flotante simple pero efectiva. Midiendo el voltaje U4, es posible detectar un cambio en el/los valor(es) de las capacitancia(s) C1 y/o C2. Suponiendo que la fuente de voltaje flotante es un bobinado secundario de un transformador, el cambio de capacitancia(s) puede ser detectado tambien en el lado primario, por ejemplo, como un cambio de la impedancia de carga. Tal cambio en la(s) capacitancia(s) sirve como una indicacion de un contacto o de un acercamiento de un miembro corporal.

En una realizacion, el aparato esta dispuesto para utilizar tal indicacion del contacto o del acercamiento de miembros del cuerpo de manera que el aparato usa un primer voltaje (menor) para detectar el contacto o el acercamiento del miembro del cuerpo y un segundo voltaje (mayor) para proporcionarle realimentacion al usuario. Por ejemplo, tal realimentacion puede indicar cualquiera de los siguientes casos: el contorno de la o de cada zona sensible al tacto, una deteccion por el aparato del contacto o del acercamiento de miembros del cuerpo, el significado de (el acto es

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

iniciado por) la zona sensible al tacto, o cualquier otra informacion tratada por el programa de aplicacion y que es potencialmente util para el usuario.

La Figura 14 ilustra esquematicamente una realizacion en la que un solo electrodo y variaciones temporales de la intensidad del estimulo electrosensorial pueden ser usados para crear la ilusion de una superficie de pantalla tactil con textura. El numero de referencia 1400 denota una pantalla sensible al tacto que, con el proposito de describir la realizacion presente, comprende tres zonas tactiles A1, A2 y A3. La aproximacion a o el contacto con las zonas sensibles al tacto A1, A2 y A3 por el dedo del usuario 120 es detectado por un controlador 1406.

Segun una realizacion de la invencion, una pantalla convencional sensible al tacto 1400 puede ser complementada con un dispositivo de interfaz segun la invencion. El numero de referencia 1404 denota un electrodo que es una disposicion de los electrodos descritos respecto a realizaciones descritas previamente, tal como el electrodo 106 descrito respecto a las Figuras 1 y 2. Un aislante suplementario 1402 puede ser dispuesto entre la pantalla sensible al tacto 1400 y el inventivo electrodo 1404, en el caso de que la pantalla sensible al tacto 1400 por sf misma no proporcione un aislamiento suficiente.

Ademas de la funcionalidad de la pantalla tactil convencional, espedficamente la deteccion del acercamiento o contacto a las zonas sensibles al tacto del dedo del usuario, el controlador 1406 usa la informacion de la posicion del dedo 120 para variar temporalmente la intensidad de la estimulacion electrosensorial invocada por el electrodo 1404 sobre el dedo 120. Aunque la intensidad de la estimulacion electrosensorial es variada con el tiempo, el tiempo no es una variable independiente en la realizacion presente. En lugar de eso, el tiempo de las variaciones temporales es una funcion de la posicion del dedo 120 respecto a las zonas sensibles al tacto (en este caso: A1, A2 y A3). Por tanto es mas exacto decir que la realizacion presente es operable para causar variaciones de la intensidad de la estimulacion electrosensorial invocada por el electrodo 1404 sobre el dedo 120, en donde las variaciones se basan en la posicion del dedo 120 respecto a las zonas sensibles al tacto.

El lado inferior de la Figura 14 ilustra esta funcionalidad. Las tres zonas sensibles A1, A2 y A3 estan demarcadas por los respectivos pares de coordenadas de x {x-i, X2}, {X3, X4} y {X5, X7}. En la direccion y el tratamiento es analogo y se omite una descripcion detallada. El controlador 1406 no detecta la presencia del dedo, o detecta el dedo como inactivo, mientras el dedo esta a la izquierda de cualquiera de las zonas tactiles A1, A2 y A3. En este ejemplo el controlador 1406 responde aplicando una senal de baja intensidad al electrodo 1404. En cuanto el dedo 120 cruza el valor x1 de la coordenada x, el controlador 1406 detecta el dedo sobre la primera zona sensible al tacto A1 y empieza a aplicar una senal de intensidad media al electrodo 1404. Entre las zonas A1 y A2 (entre las coordenadas x, x2 y x3), el controlador aplica de nuevo una senal de baja intensidad al electrodo 1404. La segunda zona sensible al tacto A2 es tratada de manera semejante a la primera zona sensible al tacto A1, pero la tercera zona sensible al tacto A3 es tratada de manera un tanto diferente. Tan pronto como el controlador 1406 detecta el dedo 120 encima o muy cerca de la zona A3, comienza a aplicar la senal de intensidad media al electrodo 1404, de manera similar a las zonas A1 y A2. Pero el usuario decide presionar la pantalla tactil 1400 en un punto x6 dentro de la tercera zona A3. El controlador 1406 detecta la presion del dedo (la activacion de la funcion asignada a la zona A3) y responde aplicando una senal de alta intensidad al electrodo 1404.

De esta manera, la realizacion mostrada en la Figura 14 puede proporcionar al usuario una realimentacion tactil que crea una ilusion de una superficie de texturas, aunque solamente haya sido usado un solo electrodo 1404 para crear el estfmulo electrosensorial. Un problema residual es, sin embargo, que el usuario tiene que memorizar el significado de las diversas zonas sensibles al tacto u obtener informacion visual o aural sobre su significado.

La Figura 15 muestra una realizacion adicionalmente mejorada de la que se describe en la Figura 14. La realizacion mostrada en la Figura 15 usa diferentes variaciones temporales de la intensidad del estfmulo electrosensorial, en donde las diferentes variaciones temporales proporcionan al usuario una realimentacion tactil que indica el significado de las zonas sensibles al tacto.

La operacion de la realizacion mostrada en la Figura 14 difiere de la descrita en la Figura 14, en que el controlador, aqrn denotado por el numero de referencia 1506, aplica variaciones temporales diferentes a la intensidad de la senal del electrodo 1404. En este ejemplo, la primera zona sensible al tacto A1 es tratada de manera similar a la realizacion precedente, o en otras palabras, la intensidad del estfmulo electrosensorial depende solamente de la presencia del dedo 120 muy cerca de la zona A1. Pero muy cerca de las zonas A2 y A3, el controlador 1506 aplica tambien variaciones temporales a la intensidad del estfmulo electrosensorial. Por ejemplo, el significado (a grandes rasgos similar a una leyenda de pantalla) de la zona A2 esta indicado por un estfmulo electrosensorial de pulsos a una primera velocidad de repeticion (baja), mientras que el significado de la zona A3 esta indicado por un estfmulo electrosensorial de pulsos a una segunda velocidad de repeticion (mas alta). En un ejemplo ilustrativo, las tres zonas tactiles A1, A2 y A3 pueden invocar las tres funciones en una interfaz de usuario del tipo sf/no/cancelar, en donde el usuario puede detectar las posiciones de las almohadillas de la interfaz de usuario (en este caso: las tres zonas sensibles al tacto) y la indicacion de una entrada aceptada solamente por medio de la realimentacion tactil. En otras palabras, el usuario no necesita ninguna informacion visual o aural en las posiciones de las zonas sensibles al tacto o en la funcion seleccionada. La realizacion descrita en la Figura 15 es particularmente atractiva para navegadores de automovil o similares, que no requieren la atencion visual de sus usuarios.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

En las realizaciones mostradas en las Figuras 14 y 15, cuando el dedo del usuario 120 ha seleccionado la funcion asignada a la zona A3 y el controlador CTRL 1406, 1506 genera el estimulo electrosensorial de alta intensidad mediante el electrodo 1404, el estfmulo de alta intensidad es detectado por medio de cualquiera de las areas A1, A2 y A3. En otras palabras, si un dedo del usuario presiona la zona A3, otro(s) dedo(s) cerca de otras zonas A2 y/o A3 detecta(n) tambien el estimulo de alta intensidad. En los casos donde esto no es deseable, las realizaciones mostradas en las Figuras 14 y 15 pueden ser combinadas con la realizacion de multielectrodos descrita en la Figura 9, de tal manera que la senal para cada uno de varios electrodos (mostrados en la Figura 9 como los elementos 910a a 910i) es controlada individualmente.

Las Figuras 16A a 16C ilustran esquematicamente la disposicion de las almohadillas tactiles en un volante o cerca de el. En la Figura 16A, el numero de referencia 1600 denota una zona de un volante 1602 sobre la que el conductor del vetuculo pone sus dedos 1610 mientras conduce el vetuculo. El numero de referencia 1604 denota la seccion central o cubo del volante, que aplica el volante al eje de direccion y que tipicamente contiene un airbag (no se muestra por separado). El eje de direccion y la seccion central 1604 pueden ser usados para encaminar los cables a las almohadillas tactiles segun la invencion. La seccion 1600 se muestra ampliada en la Figura 16B, mostrando esquematicamente las zonas ocupadas por los cuatro dedos del conductor 1610. En la realizacion mostrada en la Figura 16B, hay una almohadilla tactil 1620 para cada dedo 1610, aunque no es obligatorio tener una correspondencia biunvoca entre los dedos y las almohadillas tactiles. En las realizaciones simples se puede usar incluso una almohadilla tactil para presentar alguna informacion, tal como " informacion detallada mostrada en la pantalla de LCD”, aunque las realizaciones mas ambiciosas emplean multiples almohadillas tactiles. En algunas realizaciones todo el borde del volante, o la mitad del borde superior, puede estar provisto de almohadillas tactiles. En esta realizacion cada almohadilla tactil se corresponde con una porcion espedfica de un intervalo numerico y una almohadilla es activada a la vez, indicando de esta manera la porcion del intervalo que contiene el valor real del elemento de informacion. Por ejemplo, si el elemento de informacion es la velocidad del vetuculo, una almohadilla puede indicar una velocidad de 100 a 105 km/h, mientras que la almohadilla siguiente en la direccion de las agujas del reloj indica una velocidad de 105 a 110 kilometros por hora. Dos almohadillas proximas pueden ser activadas simultaneamente en los casos donde el valor en curso del elemento de informacion, tal como la velocidad del vehfculo, esta dentro de algun intervalo predeterminado del valor medio de la union de los intervalos de velocidad asociados a las almohadillas tactiles proximas. Por ejemplo, si las dos almohadillas tactiles antes mencionadas son activadas simultaneamente, la velocidad del vehfculo puede ser 105 ±2 km/h.

Resulta beneficioso, aunque no es estrictamente obligatorio, proporcionarle a la zona 1600 las formaciones estaticas 1630 que grnen las puntas de los dedos del conductor a las almohadillas tactiles. Por ejemplo, las formaciones estaticas pueden tener la forma de puntas puntiagudas, crestas alargadas, muescas, anillos o cualquier forma que sea distinguible de la forma global del volante. A diferencia de las almohadillas tactiles individualmente controlables, que son dinamicas por naturaleza porque presentan informacion variable con el tiempo, las formaciones 1630 son estaticas porque la informacion que proporcionan es estatica respecto al tiempo. En otras palabras, en cuanto a la invencion presente se refiere, la funcion principal de las formaciones estaticas 1630 es indicar las posiciones de las almohadillas tactiles o de un subconjunto de ellas. Al indicar la posicion de las almohadillas tactiles (o de un subconjunto de ellas), las formaciones estaticas 1630 indican tambien las posiciones de los intervalos de los valores asignados a las almohadillas tactiles.

La Figura 16C muestra una realizacion en la que hay, para cada mano, una almohadilla tactil 1622 en la parte superior del volante para el pulgar del conductor 1612 y cuatro almohadillas tactiles mas 1620 en la parte inferior del volante para los cuatro dedos restantes 1610. Tal como se usa en esta memoria, el lado superior del volante, quiere decir el lado orientado hacia el conductor en posicion normal de conduccion. En esta realizacion las cuatro almohadillas tactiles 1620 del lado inferior del volante estan separadas por tres picos o crestas 1630. Suponiendo que se proporciona una disposicion similar para la otra mano del conductor, hay diez almohadillas tactiles que pueden mostrar 11 valores diferentes si solo una almohadilla tactil es activada a la vez. Por ejemplo, se puede usar el esquema siguiente:

Todas las almohadillas desactivadas: velocidad menor de 30 km/h Almohadilla para el dedo menique izquierdo activada: velocidad 30 - 39 km/h Almohadilla para el dedo anular izquierdo activada: velocidad 40 - 49 km/h

Almohadilla para el pulgar izquierdo activada: velocidad 70 - 79 km/h Almohadilla para el pulgar derecho activada: velocidad 80 - 89 km/h

Almohadilla para el dedo menique derecho activada: velocidad superior a 120 kilometros por hora.

Como se ha indicado anteriormente, la resolucion puede ser mejorada activando dos almohadillas tactiles proximas simultaneamente en los casos en donde la velocidad esta dentro de un intervalo predeterminado, tal como 5 km/h,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

desde el valor medio de la union de los intervalos de velocidad asociados a las almohadillas tactiles proximas. Por ejemplo, en el ejemplo anterior, el esquema de codificacion puede ser como sigue a continuacion:

Todas las almohadillas desactivadas: velocidad menor de 30 km/h

Almohadilla para el dedo menique izquierdo activada: velocidad 30 - 34 km/h

Almohadilla para el dedo menique y el anular izquierdos activada: velocidad 35 - 39 km/h

Almohadilla para dedo anular izquierdo activada: velocidad 40 - 44 km/h

De esta manera, la resolucion es mejorada en un factor de dos.

Las Figuras 16B y 16C describen realizaciones en las que las formaciones estaticas 1630, tales como salientes o crestas, son espacialmente distintas de las almohadillas tactiles. Esto no es obligatorio y las Figuras 17A y 17B ilustran esquematicamente realizaciones en las que las formaciones estaticas coinciden espacialmente con las almohadillas tactiles. La Figura 17A muestra dos almohadillas tactiles 1720, ambas dispuestas dentro de la zona ocupada por las formaciones respectivas 1730, con forma de zonas elevadas. Por el contrario, la Figura 17B muestra dos almohadillas tactiles 1721 que son lo suficientemente grandes para contener las formaciones respectivas 1731, con forma de puntas puntiagudas.

La Figura 18 ilustra esquematicamente una almohadilla tactil bidireccional que tiene una seccion de salida de la almohadilla y una seccion de entrada a la almohadilla. Para simplificar, la Figura 18 solamente muestra en detalle una almohadilla tactil bidireccional, que esta demarcada por un rectangulo a trazos 1800. En la practica, resulta beneficioso proporcionar multiples almohadillas tactiles al volante de manera que al menos una o dos son almohadillas tactiles bidireccionales. El numero de referencia 1800' denota tales almohadillas tactiles adicionales, en las que se han omitido los detalles para mayor claridad. Las secciones de salida de la almohadilla presentan informacion variable con el tiempo para el conductor del vehfculo, como se ha descrito respecto a las Figuras 16A a 17B, mientras que las secciones de entrada a la almohadilla de las almohadillas tactiles bidireccionales pueden ser usadas para controlar algunas funciones del vetuculo.

En cuanto a la seccion de salida de la almohadilla, la almohadilla tactil bidireccional representativa 1800 tiene un miembro de salida 1820 que produce la sensacion tactil controlable individualmente para el conductor. En el ejemplo presente, el miembro de salida 1820 es un embolo operado por un microsolenoide 1821, que a su vez esta controlado por el controlador de a bordo CTRL mediante una senal de salida de la almohadilla 1822. En cuanto a la seccion de entrada a la almohadilla, la almohadilla tactil bidireccional representativa 1800 tiene un miembro de entrada 1825 al que activa el conductor del vehfculo empujando, presionando o apretando con un dedo. El miembro de entrada 1825 activa un interruptor 1826 cuyo estado es detectado por el controlador de a bordo CTRL mediante una senal de entrada de la almohadilla 1827. En la realizacion ilustrada, el numero de referencia 1830 denota una zona elevada, que es un ejemplo de una formacion estatica y contiene a la vez el miembro de salida 1820 y el miembro de entrada 1825.

El numero de referencia 1850 denota un bloque o seccion de tratamiento de informacion que realiza dos funciones. Una de las funciones, denotada por el numero de referencia 1851, es la adquisicion del elemento de informacion a ser indicado, mientras que la otra funcion 1852 es la codificacion del elemento de informacion al estado(s) o posicion(es) de la(s) almohadilla(s) tactil(es) a ser activada(s). Para que pueda adquirir el elemento de informacion a ser indicado, el bloque de tratamiento de informacion 1850 puede ser realizado como parte del sistema de tratamiento de datos de a bordo del vehfculo o sistema de navegacion (no se muestra por separado) o, segun se muestra en la Figura 18, puede ser realizado como un portal de acceso entre el sistema de tratamiento de datos de a bordo y el controlador CTRL. La flecha bidireccional entre el bloque de tratamiento de informacion 1850 y el controlador CTRL quiere decir que el conductor del vehfculo puede usar los miembros de entrada 1825 de las almohadillas tactiles para seleccionar o ajustar algunos parametros de operacion relacionados con el vehfculo, que son transmitidos al bloque de tratamiento de informacion 1850. El bloque de tratamiento de informacion 1850 puede indicar a su vez, este parametro o algun derivado de el, mediante el controlador CTRL y los miembros de salida 1820 de las almohadillas tactiles. Un ejemplo ilustrativo pero no restrictivo de un parametro ajustado por el conductor es el intervalo de velocidad a ser mostrado (por ejemplo, 30 - 70, 60 - 100,...), mientras que un ejemplo de un derivado del parametro ajustado por el conductor es la velocidad del vehfculo dentro del intervalo seleccionado por el conductor. Por ejemplo, una velocidad de 12 km/h dentro de un intervalo de 60 - 100 km/h quiere decir una velocidad real de 72 km/h.

La Figura 18 muestra una realizacion mecanica representativa pero no restrictiva por medio de solenoides e interruptores, pero la invencion no esta restringida a esta realizacion. Por ejemplo, los solenoides 1821 pueden ser reemplazados por actuadores piezoelectricos y/o los interruptores mecanicos 1826 pueden ser reemplazados por una amplia variedad de elementos de conmutacion, tales como interruptores de membrana. Alternativamente, la

5

10

15

20

25

30

35

40

incorporacion de la interfaz capacitiva electrosensorial ("CEI") descrita en las Figuras 14 y 15 puede ser usada para realizar la almohadilla tactil bidireccional 1800.

Ademas de las realizaciones descritas previamente, se puede realizar una almohadilla tactil como un dispositivo que tiene una formacion que vana espacialmente, de tal manera que la variacion espacial de la formacion proporciona una indicacion del valor en curso del elemento de informacion. Por ejemplo, la formacion de variacion espacial puede ser un saliente, cresta o pico que se mueve a lo largo de un lugar geometrico, tal como una porcion del borde del volante. El saliente, cresta o pico puede ser movido por un motor hasta una posicion que se corresponde con el valor en curso del elemento de informacion, tal como la velocidad del vefttculo.

Una aplicacion ilustrativa pero no restrictiva de la almohadilla tactil bidireccional se refiere a los dispositivos de control de crucero (controladores de velocidad constante). Por ejemplo, los multiples miembros de salida 1820 pueden indicar la velocidad en curso al conductor mediante una sensacion tactil, segun se describe en los ejemplos anteriores. Dos miembros de entrada 1830 pueden ser usados para controlar el dispositivo de control de crucero como sigue a continuacion:

Activacion simultanea de ambos miembros de entrada: inicio del ajuste de la velocidad;

Activacion del miembro de entrada izquierdo: ajuste de reduccion de la velocidad;

Activacion del miembro de entrada derecho: ajuste de aumento de la velocidad;

No hay activacion del miembro de entrada durante 5 segundos: retorno a la operacion normal.

En lugar de los miembros de entrada 1830 mostrados en la Figura 18 o de la interfaz CEI habilitadora de entradas descrita en las Figuras 14 y 15, el dispositivo de control de crucero puede ser controlado por medio de virtualmente cualquier tecla de control convencional. Por ejemplo, a una tecla puede corresponderle un aumento de la velocidad de 2 km/h y a otra una disminucion de la velocidad de 2 km/h. Durante el ajuste de la configuracion de la velocidad, el valor en curso del ajuste de velocidad puede ser indicado por el conjunto de almohadillas tactiles, ademas de una pantalla visual.

Ademas, el uso de una CEI con un conjunto de almohadillas tactiles como dispositivo de entrada tactil soporta realizaciones en las que los comandos de ajuste de aumento/disminucion son ejecutados arrastrando el dedo o la mano del conductor sobre el conjunto, a la vez que se presiona la tecla de la velocidad de crucero con el pulgar o con la otra mano: por ejemplo, un gesto de arrastre en el sentido o contra el sentido de las agujas del reloj puede aumentar o disminuir respectivamente el ajuste de velocidad en 2 km/h, y el controlador puede proporcionarle al conductor una realimentacion que le indica el ajuste de velocidad cambiado en forma de un cambio del lugar de la(s) almohadilla(s) tactil(es) activada(s). Cualquier repeticion del gesto de arrastre aumenta o disminuye adicionalmente el ajuste de la velocidad, dependiendo de la direccion del arrastre. En una realizacion mas ambiciosa, el paso de ajuste de la velocidad puede depender de la velocidad del gesto de arrastre. Por ejemplo, un gesto de arrastre lento puede aumentar el ajuste de velocidad en 2 km/h, mientras que un gesto de arrastre rapido puede aumentar el ajuste de velocidad en 5 km/h.

Resultara evidente para una persona experta en la tecnica que, conforme avanza la tecnologfa, el inventivo concepto puede ser realizado de varias maneras. La invencion y sus realizaciones no estan limitadas a los ejemplos descritos anteriormente, sino que pueden variar dentro del ambito de las reivindicaciones.

Referencias

Gunther, Eric: "Skinscape: A Tool for Composition in the Tactile Modality”, Master's thesis, Massachusetts Institute of Technology 2001, disponible en
http://mf.media.mit.edu/pubs/thesis/guntherMS.pdf

Claims (16)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   REIVINDICACIONES

   1. Un sistema de presentacion de informacion (1850) para presentar un elemento de informacion variable con el tiempo de un vetuculo, que tiene un volante (1602), comprendiendo el sistema de presentacion de informacion:

   medios de entrada tactil y medios de salida tactil, ambos controlados por el sistema de presentacion de informacion;

   en donde los medios de salida tactil comprenden una o mas almohadillas de salida tactil controlables remota e individualmente (1620, 1720, 1721, 1820), siendo cada una de ellas operable para producir una sensacion tactil en respuesta a una senal de salida de la almohadilla respectiva (OUT), en donde la una o mas senales de salida de la almohadilla son producidas por un controlador (CTRL), y en donde la una o mas almohadillas de salida tactil estan situadas o adaptadas a ser dispuestas en el volante (1602) o cerca de el, de manera que puedan ser tocadas por al menos una mano (1610, 1612) del conductor del vetuculo mientras conduce el vehfculo;

   medios (1851) para determinar el elemento de informacion variable con el tiempo a ser presentado y para aplicar el elemento de informacion variable con el tiempo determinado al controlador (CTRL); y

   medios (1852) para codificar el elemento de informacion variable con el tiempo determinado por el controlador en variaciones temporales de una o mas senales de salida de la almohadilla;

   de esta manera el sistema de presentacion de informacion puede presentar el elemento de informacion variable con el tiempo al conductor por medio de la sensacion tactil;

   en donde los medios de entrada tactil comprenden al menos uno de:

   una o mas almohadillas de entrada tactil (1825) de las que al menos una es parte de una almohadilla tactil bidireccional (1800, 1800'), que tambien comprende una o mas almohadillas de salida tactil (1820); y

   una o mas zonas sensibles al tacto (1400, A1, A2, A3);

   y en donde el sistema de presentacion de informacion (1850) esta configurado para recibir entradas del conductor del vetuculo por medio de los medios de entrada tactil.
2. 2. El sistema de presentacion de informacion segun la reivindicacion 1, comprendiendo ademas al menos una pantalla aplicada operativamente al sistema de presentacion de informacion (1850).
3. 3. El sistema de presentacion de informacion segun la reivindicacion 2, en donde los medios de entrada tactil comprenden una o mas zonas sensibles al tacto, que estan comprendidas en la al menos una pantalla.
4. 4. El sistema de presentacion de informacion segun la reivindicacion 2 o 3, en donde el sistema de presentacion de informacion (1850) esta configurado para usar la entrada recibida de los medios de entrada tactil para controlar la operacion de un navegador o sistema de control de crucero.
5. 5. El sistema de presentacion de informacion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo ademas una pluralidad de almohadillas tactiles controlables remota e individualmente, y la codificacion comprende codificar el elemento de informacion en un conjunto de estados simultaneos de las almohadillas tactiles.
6. 6. El sistema de presentacion de informacion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el elemento de informacion tiene un valor en curso y un intervalo en curso y la codificacion comprende: 1) asignar una porcion del intervalo en curso a cada almohadilla tactil; 2) activar la almohadilla tactil cuyo intervalo asignado incluye el valor en curso del elemento de informacion.
7. 7. El sistema de presentacion de informacion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la codificacion comprende ademas activar simultaneamente dos almohadillas tactiles proximas si el valor en curso del elemento de informacion esta dentro de un intervalo predeterminado del valor medio de la union de los intervalos de velocidad asociados a las dos almohadillas tactiles proximas.
8. 8. El sistema de presentacion de informacion segun cualquiera de las reivindicaciones 5-7, comprendiendo ademas una o mas formaciones estaticas (1630, 1730, 1731) dispuestas con el fin de guiar los dedos del conductor del vehfculo a la pluralidad de almohadillas tactiles controlables remota e individualmente (1620, 1720, 1721, 1820).
9. 9. El sistema de presentacion de informacion segun la reivindicacion 8, en donde al menos una de la una o mas almohadillas tactiles controlables remota e individualmente (1721) se superpone al menos parcialmente a una de la una o mas formaciones estaticas (1731) al menos.
10. 10. El sistema de presentacion de informacion segun la reivindicacion 8, en donde al menos una de la una o mas formaciones estaticas (1730) se superpone al menos parcialmente a una de la una o mas almohadillas tactiles

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    controlables remota e individualmente (1720) al menos.
11. 11. El sistema de presentacion de informacion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la codificacion comprende habilitar la presentacion del elemento de informacion durante un penodo de tiempo predeterminado en respuesta al menos a uno de los siguientes casos:

    una deteccion de un cambio del valor del elemento de informacion que excede un umbral predeterminado; o una deteccion de un acto predeterminado del conductor del vetuculo.
12. 12. Sistema de presentacion de informacion segun la reivindicacion 1, en donde la una o mas almohadillas tactiles controlables remota e individualmente comprenden al menos un generador de estfmulos electromecanicos (1820, 1821).
13. 13. El sistema de presentacion de informacion segun la reivindicacion 1, en donde la una o mas almohadillas tactiles controlables remota e individualmente comprenden al menos una interfaz electrosensorial capacitiva (100, 200).
14. 14. El sistema de presentacion de informacion segun la reivindicacion 1, en donde la una o mas almohadillas tactiles controlables remota e individualmente comprenden al menos un dispositivo que tiene medios para mover una formacion a una de multiples posiciones diferentes segun el elemento de informacion variable con el tiempo determinado.
15. 15. El sistema de presentacion de informacion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el elemento de informacion variable con el tiempo es seleccionado de un grupo que comprende:

    la velocidad del vetuculo;

    la indicacion de un lfmite de velocidad en curso o de un cambio del mismo, segun determina un dispositivo de navegacion;

    una desviacion de la velocidad del vetuculo del lfmite de velocidad en curso, siendo determinado el lfmite de velocidad en curso por un dispositivo de navegacion; y

    una desviacion de un intervalo normal de uno o mas parametros de la operacion de un motor del vetuculo.
16. 16. Un metodo para operar un sistema de presentacion de informacion (1850) de un vetuculo que tiene un volante (1602), comprendiendo el metodo:

    determinar un elemento de informacion variable con el tiempo a ser presentado y codificar el elemento de informacion variable con el tiempo determinado en variaciones temporales de una o mas senales de salida de la almohadilla (OUT) para activar las almohadillas de salida tactil controlables remota e individualmente (1620, 1720, 1721, 1820) respectivas, siendo cada una de ellas operable para producir una sensacion tactil en respuesta a la senal de salida de la almohadilla respectiva, y en donde la una o mas almohadillas de salida tactil estan situadas o adaptadas a ser dispuestas en el volante (1602) o proximas a el, de manera que puedan ser tocadas por al menos una mano (1610, 1612) del conductor del vetuculo mientras conduce el vetuculo;

    recibir la informacion de entrada tactil por medio de al menos una de:

    una o mas almohadillas de entrada tactil (1825) de las que al menos una es parte de una almohadilla tactil bidireccional (1800, 1800'), que tambien comprende una o mas almohadillas de salida tactil (1820); y

    una o mas zonas sensibles al tacto (1400, A1, A2, A3) y en donde el sistema de presentacion de informacion (1850) esta configurado para recibir entradas del conductor del vehfculo por medio de los medios de entrada tactil.