KR20190080988A

KR20190080988A - 무게 중심 이동 힘 디바이스

Info

Publication number: KR20190080988A
Application number: KR1020197019027A
Authority: KR
Inventors: 제이미 엘리엇 나만; 스테판 마티; 센소 다비드 디; 미르자나 스파소제빅
Original assignee: 하만인터내셔날인더스트리스인코포레이티드
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2019-07-08
Also published as: EP3254121A4; KR102666191B1; JP6849598B2; US10948514B2; KR102479585B1; CN107209205A; CN107209205B; KR20170142161A; WO2017095529A1; EP3254121B1; JP2018535388A; KR20230003377A; EP3254121A1; US20170153268A1

Abstract

사용자에게 힘을 가하기 위한 시스템. 시스템은 하나 이상의 질량체, 센서 데이터를 획득하도록 구성된 하나 이상의 센서, 및 하나 이상의 센서에 결합되는 프로세서를 포함하는 사용자-장착 디바이스를 포함한다. 프로세서는 센서 데이터에 기초하여 사용자-장착 디바이스와 연관된 배향 및 위치 중 적어도 하나를 결정하도록 구성된다. 프로세서는 힘 이벤트와 연관된 힘의 방향 및 배향 및 위치 중 적어도 하나에 기초하여 하나 이상의 질량체를 통해 사용자에게 가해질 힘을 계산하도록 더 구성된다. 프로세서는 힘에 기초하여, 하나 이상의 질량체의 위치를 사용자-장착 디바이스에 관해 변경하기 위한 제어 신호를 발생시키도록 더 구성된다.

Description

무게 중심 이동 힘 디바이스{CENTER OF GRAVITY SHIFTING FORCE DEVICE}

본 출원은 2016년 11월 30일에 출원된, 미국 특허 출원 제14/954,597호의 혜택을 주장하며, 이는 이에 의해 본 출원에 참조로 포함된다.

다양한 실시예는 일반적으로 인간-기계 인터페이스들, 그리고 보다 구체적으로는, 무게 중심 이동 힘 디바이스에 관한 것이다.

많은 전자 디바이스가 갖는 하나의 문제는 전통적인 출력 방법에 대한 의존이다. 특히, 종래 모바일 디바이스들 및 웨어러블 디바이스들은 정보를 사용자에게 전달하기 위해 통상적으로 스크린을 통한 시각적 피드백 및/또는 하나 이상의 스피커를 통한 청각적 피드백에 의존한다. 예를 들어, 모바일 폰들은 통상적으로 사용자에게 그래픽 지도를 디스플레이하고 그 그래픽 지도를 청각적 네비게이션 명령으로 보충함으로써 네비게이션 명령을 제공한다.

그러나, 시각적 및 청각적 피드백은 보통 사용자에게 상세한 정보를 전달하는 데 효과적인 한편, 특정 상황들에서, 사용자의 시각적 및/또는 청각적 채널들은 정보-포화 상태가 될 수 있다. 그러한 상황들에서, 사용자는 그 또는 그녀의 시각적 및/또는 청각적 채널들을 통해 추가 정보를 효과적으로 수신할 수 없을 수 있다. 예를 들어, 사용자가 이메일 또는 텍스트 메시지를 통해 대화하고 있을 때, 또는 사용자가 음성 대화에 참여하고 있을 때, 사용자의 시각적 또는 청각적 채널들은 추가 시각적 또는 청각적 정보, 이를테면 위에서 설명된 시각적 및/또는 청각적 네비게이션 명령을 효과적으로 수신 및 처리할 수 없을 수 있다. 결과적으로, 추가 시각적 또는 청각적 정보가 사용자에게 제시될 때, 정보는 사용자에 의해 무시되거나 부정확하게 인지될 수 있다.

나아가, 몇몇 상황에서, 추가 시각적 및/또는 청각적 정보로 사용자를 어쩔 줄 모르게 만드는 것은 사용자를 혼란시켜, 잠재적으로 위험한 상황을 야기할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 차량을 운전하고 있거나 도보로 길을 찾고 있을 때, 사용자에게 네비게이션 명령을 보기 위해 스크린을 내려다 보기를 요구하는 것은 사용자에게 그/그녀의 주의를 운전, 보행, 달리는 등의 행위에서 멀어져 다른 데로 돌릴 것을 요구한다. 그러한 주의를 다른 데로 돌리게 하는 것들은 사용자가 주변 환경의 장애물들을 안전하게 피할 수 있는 능력을 감소시켜, 잠재적으로 사용자 그리고 주변 환경의 장애물들의 안전을 위태롭게 한다.

앞서 말한 것이 예증하는 바와 같이, 사용자에게 정보를 제공하기 위한 비-시각적 및 비-청각적 기술들이 유용할 것이다.

본 발명의 실시예들은 사용자에게 힘을 가하기 위한 방법을 제시한다. 방법은 센서 데이터에 기초하여, 힘 디바이스와 연관된 배향 및 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 힘 이벤트와 연관된 힘 방향, 상기 배향, 및 상기 위치에 기초하여 상기 힘 디바이스에 포함되는 하나 이상의 질량체를 통해 상기 사용자에게 가해질 힘을 계산하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 상기 힘에 기초하여, 상기 하나 이상의 질량체의 위치를 상기 힘 디바이스에 관해 변경시키기 위한 제어 신호를 발생시키는 단계를 더 포함한다.

추가 실시예들은 다른 것들 중에서도, 위에서 제시된 기술들을 구현하도록 구성된 시스템 및 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 저장 매체를 제공한다.

개시된 기술의 적어도 하나의 이점은 사용자의 시각적 및 청각적 채널들을 압도하지 않고 정보가 사용자에게 제공될 수 있다는 것이다. 따라서, 사용자는 잠재적으로 위험한 상황들을 야기하지 않고, 설명, 경고, 및 통지를 수신하는 한편 동시에 그 또는 그녀의 시각적 및/또는 청각적 채널들을 통해 다른 유형들의 정보를 수신할 수 있다. 나아가, 힘 디바이스의 배향 변경에 응답하여 사용자에게 힘을 가함으로써, 본 출원에 설명된 기술들은 사용자가 그 또는 그녀의 균형 및/또는 자세를 유지하는 것을 도울 수 있다.

위에서 제시된 하나 이상의 실시예의 열거된 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간단하게 요약된, 하나 이상의 실시예에 대한 보다 구체적인 설명이 특정 구체적 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이의 몇몇이 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 다양한 실시예의 범위는 다른 실시예들을 또한 포괄하기 때문에, 첨부된 도면들은 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이고, 그에 따라 어떠한 방식으로도 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주의되어야 한다.
도 1a 내지 도 1c는 다양한 실시예에 따라, 사용자에게 힘을 가하기 위한 힘 디바이스를 예시한다;
도 2는 다양한 실시예에 따라, 상이한 힘들이 어떻게 도 1a 내지 도 1c의 힘 디바이스를 통해 사용자에게 가해질 수 있는지를 도시한다;
도 3은 다양한 실시예에 따라, 도 1a 내지 도 1c의 힘 디바이스와 함께 구현 또는 그것에 결합될 수 있는 컴퓨팅 디바이스의 블록도이다;
도 4a 내지 도 4c는 다양한 실시예에 따라, 질량체들 및 배플들 상에 힘을 가하기 위한 힘 디바이스를 도시한다;
도 5a 및 도 5b는 다양한 실시예에 따라, 상이한 힘들이 어떻게 도 4a 내지 도 4c의 힘 디바이스를 통해 사용자에게 가해질 수 있는지를 도시한다;
도 6a 및 도 6b는 다양한 실시예에 따라, 헤드폰 쌍과 구현되는 힘 디바이스를 도시한다;
도 7a 및 도 7b는 다양한 실시예에 따라, 유체 질량체 및 저장소들을 통해 사용자에게 힘을 가하기 위한 힘 디바이스를 도시한다;
도 8a 내지 도 8d는 다양한 실시예에 따라, 힘 디바이스를 통해 사용자에게 네비게이션 명령들을 제공하기 위한 기술을 도시한다; 그리고
도 9는 다양한 실시예에 따라, 사용자에게 힘을 가하기 위한 방법 단계들의 흐름도이다.

이하의 설명에서, 많은 구체적인 세부사항이 본 발명의 실시예들에 대한 보다 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 실시예들이 이러한 구체적인 세부사항들 중 하나 이상 없이도 실시될 수 있다는 것이 분명할 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 다양한 실시예에 따라, 사용자에게 힘을 가하기 위한 힘 디바이스(100)를 예시한다. 힘 디바이스(100)는 제한 없이, 하나 이상의 질량체(110), 하나 이상의 트랙(112), 하나 이상의 힘 제어 모듈(115), 및 머리 지지부(120)를 포함할 수 있다. 질량체들(110)은 예를 들어, 그리고 제한 없이, 힘 디바이스(100)의 무게 중심을 변경하기 위해 트랙들(112)을 따라 이동함으로써 사용자에게 힘을 발생시킨다. 몇몇 실시예에서, 질량체들(110)은 힘 디바이스(100)에 의해 수신 및/또는 발생되는 힘 이벤트들에 기초하여 사용자에게 힘을 가한다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 힘 디바이스(100)에 의해 수신되는 힘 이벤트는 질량체들(110)을 통해 사용자에게 가해질 힘의 유형(예를 들어, 선형 힘, 회전 힘 등), 힘이 가해질 방향, 및/또는 가해질 힘의 크기를 특정할 수 있다. 덧붙여, 힘 이벤트는 힘의 행사가 개시 및/또는 종료될 시간, 힘이 가해질 시간의 지속기간, 및/또는 힘의 행사가 개시 및/또는 종료될 힘 디바이스(100)의 위치 및/또는 배향을 특정할 수 있다.

일반적으로, 힘 이벤트들은 사용자에게 다양한 유형의 정보를 전달하도록 의도된다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 힘 이벤트들은 사용자에게 네비게이션 명령들을 전달하기 위해, 사용자에게 주변 환경의 대상물들과 연관된 정보를 제공하기 위해, 그리고 이를테면 누군가가 사용자에게 접촉하려고 시도하고 있을 때 또는 사용자가 잠재적으로 위험에 빠질 때, 사용자에게 경보 정보를 제공하기 위해 발생될 수 있다. 추가적으로, 몇몇 실시예에서, 힘 이벤트들은 사용자에게 다른 유형들의 정보, 이를테면 잠재 의식적인 그리고/또는 촉각 정보(예를 들어, 사용자의 전정 감각을 통해), 사용자에게 그 또는 그녀의 균형 또는 자세를 교정하라고 지시하도록 의도된 정보, 및 다양한 유형의 무의식적 사용자 동작들(예를 들어, 상동증)을 없애도록 의도된 정보를 전달하기 위해 발생될 수 있다.

힘 제어 모듈(115)은 센서 데이터를 수신하고, 질량체들(110)을 재위치시키며, 그리고 힘 디바이스(100)의 전체 동작을 조정하도록 구성된다. 일반적으로, 힘 제어 모듈(115)은 질량체들(110)의 위치(들)를 힘 디바이스(100)에 관해 변경하기 위해 질량체들(110) 및/또는 트랙들(112)에 결합되는 액추에이터들(114)을 작동한다. 질량체들(110)의 위치를 바꾸면 힘 디바이스(100)의 무게 중심이 달라지며, 결과적으로, 사용자의 머리 및/또는 몸 상에 힘을 발생시킨다. 사용자에게의 힘의 행사는 다양한 목적에 소용이 될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 사용자가 특정 방향으로 보거나 이동해야 함을 나타내기 위해 또는 사용자의 주의를 환경 내 특정 대상물 또는 위치로 돌리기 위해 사용자에게 경미한 힘이 가해진다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 힘 디바이스(100)의 무게 중심은 다양한 실시예에 따라, 상이한 힘들이 어떻게 도 1a 내지 도 1c의 힘 디바이스(100)를 통해 사용자에게 가해질 수 있는지를 도시하는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 질량체(110)를 힘 디바이스(100)의 우측(130)을 향해 이동시킴으로써 변경될 수 있다. 그러한 힘은 사용자가 특정 목적지로 이동하기 위해 특정 경로를 따라 오른쪽으로 돌아야 함을 나타내기 위해 사용자에게 가해질 수 있다. 다른 비-제한적인 예에서, 힘 디바이스(100)의 무게 중심은 이를테면 차량이 특정 방향으로부터 고속으로 사용자에게 다가가고 있을 때, 사용자에게 힘을 가하고 사용자에게 위험한 상황을 경보하기 위해 변경될 수 있다. 덧붙여, 예를 들어, 그리고 제한 없이, 사용자가 길을 잘못 들었다거나 위험한 상황에 처해있음을 나타내기 위해, 반복적으로 무게 중심을 변경함으로써 일련의 힘이 사용자에게 가해질 수 있다.

또 다른 비-제한적인 예에서, 이를테면 사용자가 가상 현실 디바이스와 상호작용하고 있을 때, 특정 액션들 또는 경험들을 시뮬레이트하기 위해 사용자에게 힘이 가해질 수 있다. 또 다른 비-제한적인 예에서, 알림, 이를테면 사용자가 걸려오는 전화를 수신하고 있다는 알림을 사용자에게 제공하기 위해 힘 또는 힘 패턴이 사용될 수 있다. 추가적으로, 이를테면 사용자가 헤드폰들을 통해 음악을 듣고 있을 때, 그리고 하나 이상의 센서가 누군가가 사용자에게 말을 걸거나 사용자의 주의를 끌려고 시도하고 있음을 결정할 때 보다 미묘한 알림-어깨를 가볍게 두드리게 되는 것과 유사한-을 제공하기 위해 가볍게 두드리는 힘 패턴이 사용될 수 있다. 그에 따라, 힘 디바이스(100)는 피드백, 방향성 정보, 및 알림들의 대안적인 형태들이 사용자를 위해 발생되게 할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 힘 제어 모듈(115)은 다른 디바이스들(예를 들어, 스마트폰 또는 모바일 컴퓨터)로부터 힘 이벤트들 수신하도록 구성된다. 추가적으로, 몇몇 실시예에서, 힘 제어 모듈(115)은 하나 이상의 센서(도 1a 내지 도 1c에 미도시)를 통해 획득되는 센서 데이터를 수신하고, 센서 데이터에 기초하여 힘 이벤트들을 발생시키며, 사용자에게 힘을 가하기 위해 하나 이상의 질량체(110)를 재위치시키기 위한 제어 신호들을 발생시킨다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 힘 제어 모듈(115)이 힘 이벤트를 수신할 때, 힘 제어 모듈(115)은 하나 이상의 센서에 질의하고 사용자의 현재 배향 및/또는 위치(예를 들어, 사용자의 머리의 현재 배향/위치)를 고려해 볼 때, 힘 이벤트에 의해 특정되는 힘을 가하기 위해 필요한 질량체(110)의 위치들을 계산할 수 있다. 그 다음 힘 제어 모듈(115)은 적용가능한 경우, 사용자에게 힘을 가하기 위해 그러한 벡터(들)를 따라 대응하는 액추에이터들(114)을 활성화함으로써, 질량체들(110)을 재위치시킨다.

질량체들(110)이 도 1a 내지 도 1c에 도시된 방식으로 위치될 때, 힘 디바이스(100)의 무게 중심은 사용자의 머리 및/또는 몸의 중심축과 정렬될 수 있다. 이러한 중립 배열에서, 사용자가 반듯이 서거나 앉아 있을 때, 힘 디바이스(100)는 사용자에게 어떠한 상당한 지향성 힘도 가하지 않을 수 있다. 그에 반해, 질량체들(110)이 트랙들(112) 상에 비대칭적으로(예를 들어, 사용자의 머리 및/또는 몸의 중심축을 벗어나) 위치될 때(예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이), 지향성 힘이 사용자에게 가해진다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 힘 제어 모듈(115)은 질량체(110-2)를 트랙(112) 상에 힘 디바이스(100)의 앞부분(134)을 향해 위치시켜, 힘 디바이스(100)의 무게 중심을 앞으로 이동하고 앞을 향하는 힘이 사용자에게 가해지게 할 수 있다. 다양한 실시예에서, 사용자에게 앞 방향으로 이동할 것을 지시하기 위해, 사용자의 관심을 사용자 앞에 위치된 대상물을 향하게 유도하기 위해, 그리고/또는 사용자의 머리가 앞으로 밀리거나 당겨질 액션 또는 경험을 시뮬레이트하기 위해 힘 디바이스(100)에 의해 앞을 향하는 힘이 발생될 수 있다. 덧붙여, 앞을 향하는 힘의 크기는 또한 질량체(110-1) 및/또는 질량체(110-3)를 힘 디바이스(100)의 앞부분(134)을 향해 위치시킴으로써 증가될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 앞을 향하는 힘의 크기는 사용자가 앞 방향으로 이동해야 하는 거리, 사용자의 앞에 위치된 대상물의 중요도, 또는 액션 또는 경험, 이를테면 중력 또는 다른 유형의 가속도가 사용자의 머리를 밀거나 당길 정도를 나타낼 수 있다.

나아가, 힘 제어 모듈(115)이 질량체(110-2)를 트랙(112) 상에 힘 디바이스(100)의 뒷부분(136)을 향해 위치시킬 때, 힘 디바이스(100)의 무게 중심은 뒤로 이동하여, 뒤를 향하는 힘이 사용자에게 가해지게 할 수 있다. 다양한 실시예에서, 뒤를 향하는 힘은 사용자에게 뒷걸음칠 것을 지시하기 위해, 사용자에게 180˚ 돌 것을 지시하기 위해, 사용자의 관심을 사용자 뒤에 위치된 대상물을 향하게 유도하기 위해, 그리고/또는 사용자의 머리가 뒤로 밀리거나 당겨질 액션 또는 경험을 시뮬레이트하기 위해 힘 디바이스(100)에 의해 발생될 수 있다. 덧붙여, 뒤를 향하는 힘의 크기는 또한 질량체(110-1) 및/또는 질량체(110-3)를 힘 디바이스(100)의 뒷부분(136)을 향해 위치시킴으로써 증가될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 뒤를 향하는 힘의 크기는 사용자가 뒷 방향으로 이동해야 하는 거리(예를 들어, 180˚ 돌아 앞으로 걸음으로써), 사용자의 뒤에 위치된 대상물의 중요도, 또는 액션 또는 경험이 사용자의 머리를 뒤로 밀거나 당길 정도를 나타낼 수 있다. 나아가, 앞을 향하는 힘 또는 뒤를 향하는 힘의 크기는 사용자가 그 또는 그녀의 자세를 교정하기 위해 필요한 움직임의 크기, 이를테면 사용자가 사용자의 척추를 올바르게 정렬시키기 위해 그 또는 그녀의 어깨 및 또는 등을 움직여야 할 거리에 기초할 수 있다.

추가적으로, 힘 제어 모듈(115)이 질량체(110-1) 및 질량체(110-3)를 힘 디바이스(100)의 좌측(132) 또는 우측(130)을 향해 위치시킬 때, 힘 디바이스(100)의 무게 중심은 각각, 좌 또는 우로 이동하여, 좌로 기울어진 힘 또는 우로 기울어진 힘이 사용자에게 가해지게 한다. 다양한 실시예에서, 좌로 기울어진 힘 또는 우로 기울어진 힘은 사용자에게 좌 또는 우로 이동할 것을 지시하기 위해, 사용자의 관심을 사용자 좌 또는 우에 위치된 대상물을 향하게 유도하기 위해, 학습하고 있는 사용자의 자세를 좌 또는 우로 교정하기 위해, 그리고/또는 사용자의 머리가 좌 또는 우로 밀리거나 당겨질 액션 또는 경험을 시뮬레이트하기 위해 힘 디바이스(100)에 의해 발생될 수 있다.

덧붙여, 좌로 기울어진 힘 또는 우로 기울어진 힘의 크기는 질량체(110-1) 및/또는 질량체(110-3)를 각각, 트랙들(112)의 제일 왼쪽 또는 제일 오른쪽 부분을 향해 위치시킴으로써 증가될 수 있다. 그에 반해서, 좌로 기울어진 힘 또는 우로 기울어진 힘의 크기는 질량체(110-1) 및/또는 질량체(110-3)를 트랙들(112)을 따라 힘 디바이스(100)의 중심을 향해 위치시킴으로써 감소될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 좌로 기울어진 힘 또는 우로 기울어진 힘의 크기는 사용자가 좌 또는 우로 이동해야 하는 거리, 사용자가 좌 또는 우로 돌아야 할 정도, 사용자의 좌 또는 우에 위치된 대상물의 중요도, 또는 액션 또는 경험이 사용자의 머리를 좌 또는 우로 밀거나 당길 정도를 나타낼 수 있다. 나아가, 좌로 기울어진 힘 또는 우로 기울어진 힘의 크기는 사용자가 그 또는 그녀의 자세를 교정하기 위해 필요한 움직임의 크기, 이를테면 사용자가 그 또는 그녀의 균형을 유지하기 위해 그 또는 그녀의 무게 중심을 이동해야 할 거리에 기초할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 하나 이상의 질량체(110)는 축을 벗어난 힘, 이를테면 왼쪽 앞으로 기울어진 힘, 오른쪽 앞으로 기울어진 힘, 왼쪽 뒤로 기울어진 힘, 및 오른쪽 뒤로 기울어진 힘을 가하도록 재위치될 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 왼쪽 앞으로 기울어진 힘은 질량체(110-1)를 힘 디바이스(100)의 앞부분(134)을 향해 위치시키면서 질량체(110-2) 및 질량체(110-3)를 도 1a 내지 도 1c에 도시된 위치들에 유지함으로써 사용자에게 가해져, 무게 중심이 왼쪽 앞으로 이동하게 할 수 있다. 다른 비-제한적인 예에서, 오른쪽 뒤로 기울어진 힘은 질량체(110-3)를 힘 디바이스(100)의 뒷부분(136)을 향해 위치시키면서 질량체(110-1) 및 질량체(110-2)를 도 1a 내지 도 1c에 도시된 위치들에 유지함으로써 사용자에게 가해져, 무게 중심이 오른쪽 뒤로 이동하게 할 수 있다. 이러한 축을 벗어난 힘들은 사용자에게 보다 구체적인 방향(예를 들어, 남동(SE) 방향, 북-북서(NNW) 방향 등)으로 이동할 것을 지시하기 위해, 사용자의 관심을 사용자에 관해 구체적인 방향에 위치된 대상물을 향하게 유도하기 위해, 학습하고 있는 사용자의 자세를 구체적인 방향으로 교정하기 위해, 그리고/또는 사용자의 머리가 구체적인 방향으로 밀리거나 당겨질 액션 또는 경험을 시뮬레이트하기 위해 힘 디바이스(100)에 의해 발생될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 힘 디바이스(100)는 사용자의 머리에 영향을 미치도록 의도되는 크기를 갖는 힘 또는 사용자의 전체 균형에 영향을 미치도록 의도되는 보다 큰 크기를 갖는 힘을 가하여, 사용자의 몸이 구체적인 방향으로 이동하게 할 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 비교적 작은 힘이 단지 사용자의 머리에 영향을 미치는 반면, 보다 큰 힘은 사용자의 몸 전체에 영향을 미칠 수 있다. 제1 기술에서, 사용자는 그들의 머리에 경미한 힘을 인지할 수 있고 그 힘을 그들의 관심을 특정 방향으로 향하게 유도하기 위한 힌트로서 해석할 수 있다. 그에 반해, 제2 기술에서, 사용자는 (예를 들어, 목 또는 척추의 옆 구부리기로 인해) 그들의 몸 전체에 가해지는 대신 머리에 가해지는 힘을 인지할 수 있고, 그 힘을 특정 방향으로 걷거나 이동하기 위한 지시로서 해석할 수 있다.

사용자에게 힘이 가해지면, 힘 제어 모듈(115)은 요구될 때, 무게 중심을 조절하고 계속해서 사용자에게 원하는 힘을 가하기 위해 센서들을 모니터링할 수 있고 질량체들(110)의 위치들을 조절할 수 있다. 그 다음, 사용자가 원하는 위치 및/또는 배향에 이르면, 힘 제어 모듈(115)은 질량체들(110)을 중립 위치로 복귀시킬 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 사용자가 원하는 위치/배향에 이르면, 힘 제어 모듈(115)은 힘 디바이스(100)의 무게 중심을 사용자의 머리 및/또는 몸의 중심축과 정렬하도록 질량체들(110)을 재위치시킬 수 있고, 그에 따라 어떠한 힘도 사용자에게 가해지지 않게 된다.

도 1a 내지 도 1c 및 도 2에 도시된 힘 디바이스(100)는 머리-장착 디바이스이지만, 다른 실시예들에서, 힘 디바이스(100)는 사용자 상의 다른 위치들에 위치될 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 힘 디바이스(100)는 사용자의 상체 상에 힘을 가하는 어깨-장착 디바이스일 수 있다. 추가적으로, 몇몇 실시예에서, 힘 디바이스(100)는 사용자의 하체 또는 다리 상에 힘을 가하는 허리-장착 디바이스 또는 다리-장착 디바이스일 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 힘 디바이스(100)는 사용자의 손, 팔, 또는 다른 신체 부위 상에 힘을 가하기 위해 의류, 보석류, 완장들, 다른 유형들의 웨어러블스, 핸드헬드 디바이스들, 포켓 크기의 디바이스들 등과 통합될 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 힘 디바이스(100)는 사용자가 교차지점에 다가가고 있음을 감지하고, 이에 응답하여, 사용자에게 교차로에서 왼쪽으로 돌 것을 지시하기 위해 하나 이상의 질량체(110)를 스마트폰의 좌측을 향해 이동시키는 스마트폰과 통합될 수 있다.

추가적으로, 다수의 힘 디바이스(100)는 다수의 방향으로 힘들을 가하기 위해 서로 함께 작동되어, 보다 폭 넓은 힘의 방향들이 달성될 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 제1 힘 디바이스(100)는 제1 신체 부위 상에 x-축을 따라 힘을 제공할 수 있는 한편, 제2 힘 디바이스(100)는 제2 신체 부위에 y-축을 따라 힘을 가한다. 게다가, 동일한 축/축들을 따라 구현될 때에도, 지시, 경보, 또는 알림의 중요도를 나타내기 위해 다수의 힘 디바이스(100)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 어깨 패드들과 통합된 힘 디바이스(100)는 사용자의 어깨에 미묘한 힘 알림을 가할 수 있고, 머리-착용 디바이스와 통합된 힘 디바이스(100)는 사용자의 머리에 보다 상당한 힘 알림을 가할 수 있으며, 힘 디바이스들(100) 양자는 알림이 중요할 때 힘들을 가할 수 있다.

도 1a 내지 도 1c 및 도 2에 도시된 질량체들(110)은 단단한 중량물이지만, 다른 실시예들에서, 힘 디바이스(100)는 사용자에게 힘을 가하기 위해 힘 디바이스(100)의 무게 중심을 변경하기 위해 재위치될 수 있는 임의의 다른 기술적으로 실현가능한 유형의 질량체를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 힘 디바이스(100)는 유체 질량체들, 이를테면 액체 및/또는 기체를 포함할 수 있으며, 이들은 힘 디바이스(100)의 무게 중심을 변경하기 위해 튜브들 및/또는 저장소들 사이에서 이동된다. 나아가, 본 출원에 설명된 질량체들(110)이 트랙들(112)을 통해 힘 디바이스(100) 상의 특정 위치들로 이동되는 것으로 도시되지만, 다른 실시예들에서, 질량체들(110)은 다른 기술들을 통해 힘 디바이스(100) 상의 다른 위치들로 이동될 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 몇몇 실시예에서, 보다 큰(예를 들어, 4 이상) 또는 보다 적은(예를 들어, 1 또는 2) 수의 질량체(110)가 하나 이상의 상이한 위치에서 힘 디바이스(100)에 결합될 수 있고 임의로 사용자에게 다양한 유형의 한 번의 또는 누적되는 힘을 가하기 위해 이동될 수 있다. 질량체들(110)의 대안적인 유형들, 힘 디바이스 상의 질량체들(110)의 대안적인 배치, 및 힘 디바이스(100)의 무게 중심을 변경하기 위해 질량체들을 이동하기 위한 대안적인 기술들의 예들은 도 4a 내지 도 8d와 함께 아래에서 설명된다.

다양한 실시예에서, 힘 디바이스(100)는 힘 디바이스(100)의 위치 및/또는 배향을 추적하고/거나 주변 환경의 다양한 측면을 추적하는 하나 이상의 센서를 포함한다. 센서(들)는 제한 없이, 위성 항법 장치(GNSS; global navigation satellite system) 디바이스들, 자력계들, 관성 센서들, 자이로스코프들, 가속도계들, 가시광 센서들, 열적 이미징 센서들, 레이저 기반 디바이스들, 초음파 센서들, 적외선 센서들, 레이더 센서들, 및/또는 깊이 센서들, 이를테면 타임 오브 플라이트(time-of-flight) 센서들, 구조광 센서들 등을 포함할 수 있다. 이러한 센서(들)는 힘 디바이스(100)의 위치가 절대 좌표들(예를 들어, GPS 좌표들)에서 그리고/또는 주변 환경의 물체들에 관해 추적될 수 있게 할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 센서(들)는 힘 제어 모듈(들)(115)에 배치된다. 그 다음 센서(들)에 의해 획득된 데이터는 힘 디바이스(100) 내에 힘 이벤트들을 발생시키기 위해 사용될 수 있거나 센서 데이터는 분석을 위한 별개의 디바이스에 송신될 수 있다. 동일한 또는 다른 실시예들에서, 센서들 중 하나 이상은 보조 디바이스, 이를테면 스마트폰, 모바일 컴퓨터, 웨어러블 디바이스 등 내에 배치될 수 있다.

나아가, 다양한 실시예에서, 힘 디바이스(100)는 힘 디바이스(100)와 연관된 질량체들(110)을 재위치시키는 하나 이상의 액추에이터(114)를 포함한다. 액추에이터(들)(114)는 제한 없이, 전자 모터들, 압전 모터들, 자기 액추에이터들, 유압 액추에이터들, 공압 액추에이터들, 펌프들 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 액추에이터들(114)은 트랙들(112)에 결합되고 질량체들(110)을 재위치시키기 위해 트랙들(112)의 길이 및/또는 너비를 따라 이동하는 전자 모터들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 액추에이터들(114)은 사용자에게 힘을 가하기 위해 힘 디바이스(100)의 무게 중심이 변경될 수 있게 한다.

도 3은 다양한 실시예에 따라, 도 1a 내지 도 1c의 힘 디바이스(100)와 함께 구현 또는 그것에 결합될 수 있는 컴퓨팅 디바이스(300)의 블록도이다. 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(300)는 제한 없이, 프로세싱 유닛(310), 입력/출력(I/O) 디바이스들(320), 및 메모리 디바이스(330)를 포함한다. 메모리 디바이스(330)는 데이터베이스(334)와 상호작용하도록 구성된 힘 제어 애플리케이션(332)을 포함한다.

프로세싱 유닛(310)은 중앙 처리 장치(CPU), 디지털 신호 프로세싱 유닛(DSP) 등을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 프로세싱 유닛(310)은 힘 디바이스(100)의 위치 및/또는 배향을 결정하기 위해, 질량체들(110)의 위치 및/또는 배향을 결정하기 위해, 그리고/또는 주변 환경의 대상물들을 식별하기 위해 하나 이상의 센서에 의해 획득되는 센서 데이터를 분석하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세싱 유닛(310)은 힘 디바이스(100)의 위치 및/또는 배향을 주변 환경에 관해 결정하도록 그리고/또는 힘 디바이스(100) 및/또는 주변 환경의 대상물들의 위치 및/또는 배향에 기초한 힘 이벤트들을 수신 및/또는 발생시키도록 더 구성된다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 프로세싱 유닛(310)은 센서 데이터를 분석하고, 힘 디바이스(100)가 특정 배향 및 위치를 가짐을 결정하며, 그리고 질량체들(110)을 재위치시킴으로써 사용자에게 힘(들)을 가함으로써 사용자가 배향 및 위치를 변경하게 하도록 의도되는 힘 이벤트를 발생시키기 위해 힘 제어 애플리케이션(332)을 실행할 수 있다. 프로세싱 유닛(310)은 액추에이터들(114)이 힘 디바이스(100)가 원하는 배향 및/또는 위치에 이를 때까지 사용자에게 힘을 가하도록 질량체들(110)을 위치시키게 하는 제어 신호들을 (예를 들어, 힘 제어 애플리케이션(332)을 통해) 더 발생시킬 수 있다.

I/O 디바이스들(320)은 입력 디바이스들, 출력 디바이스들, 및 입력을 수신하고 출력을 제공할 수 있는 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, I/O 디바이스들(320)은 힘 디바이스(100)에 포함되는 센서(들)로 데이터를 전송하고/거나 그것으로부터 데이터를 수신하는 유선 및/또는 무선 통신 디바이스들을 포함할 수 있다. 추가적으로, I/O 디바이스들(320)은 액추에이터들(114)이 질량체들(110)을 재위치시키게 하는 힘 이벤트들을 수신하는(예를 들어, 네트워크, 이를테면 근거리 통신망 및/또는 인터넷을 통해) 하나 이상의 유선 또는 무선 통신 디바이스를 포함할 수 있다. I/O 디바이스들(320)은 액추에이터 컨트롤러들, 이를테면 선형 액추에이터 컨트롤러 또는 유체 펌프 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

메모리 유닛(330)은 메모리 모듈 또는 메모리 모듈들의 집합을 포함할 수 있다. 메모리 유닛(330) 내 힘 제어 애플리케이션(332)은 컴퓨팅 디바이스(300)의 전체 기능을 구현하고, 그에 따라, 힘 디바이스(100)의 동작을 전체로서 조정하기 위해 프로세싱 유닛(310)에 의해 실행될 수 있다. 데이터베이스(334)는 디지털 신호 프로세싱 알고리즘들, 네비게이션 데이터, 대상물 인식 데이터, 힘 이벤트 데이터 기타 같은 종류의 것을 저장할 수 있다.

전체로서의 컴퓨팅 디바이스(300)는 마이크로프로세서, 애플리케이션-특정 집적 회로(ASIC), 시스템-온-칩(SoC), 모바일 컴퓨팅 디바이스 이를테면 태블릿 컴퓨터 또는 셀 폰, 미디어 플레이어 등일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(300)는 힘 디바이스(100)와 연관된 힘 제어 모듈(들)(115)에 통합된다. 일반적으로, 컴퓨팅 디바이스(300)는 힘 디바이스(100)의 전체 동작을 조정하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(300)는 힘 디바이스(100)에 결합되나 그것과 별개일 수 있다. 그러한 실시예들에서, 힘 디바이스(100)는 소비자 전자 디바이스, 이를테면 스마트폰, 휴대용 미디어 플레이어, 개인용 컴퓨터, 웨어러블 디바이스 기타 같은 종류의 것에 포함될 수 있는, 컴퓨팅 디바이스(300)로부터 데이터(예를 들어, 힘 이벤트들)를 수신하거나 그것으로 데이터(예를 들어, 센서 데이터)를 송신하는 별도의 프로세서를 포함할 수 있다. 그러나, 본 출원에 개시된 실시예들은 힘 디바이스(100)의 기능을 구현하도록 구성된 임의의 기술적으로 실현가능한 시스템을 고려한다.

도 4a 내지 도 4c는 다양한 실시예에 따라, 질량체들(410) 및 배플들(420) 상에 힘을 가하기 위한 힘 디바이스(100)를 도시한다. 질량체들(410)이 도 4a 내지 도 4c에 도시된 방식으로 위치될 때, 힘 디바이스(100)의 무게 중심은 사용자의 머리 및/또는 몸의 중심축과 정렬될 수 있다. 그에 반해, 힘 제어 모듈(115)이 (예를 들어, 공압 액추에이터를 통해) 질량체(410-4)에 결합되는 배플(420)을 연장할 때, 무게 중심은 힘 디바이스(100)의 뒷부분(136)을 향해 이동된다. 그에 따라, 도 5a에 도시된 바와 같이, 뒤를 향하는 힘이 사용자에게 가해진다. 덧붙여, 뒤를 향하는 힘의 크기는 배플(420)을 연장 또는 수축시킴으로써, 그에 따라 질량체(410-4)의 힘 디바이스(100)의 중심으로부터의 거리를 증가 또는 감소시킴으로써 조절될 수 있다. 나아가, 앞을 향하는 힘은 질량체(410-3)에 결합되는 배플(420)을 연장함으로써 사용자에게 가해져, 무게 중심을 힘 디바이스(100)의 앞부분(134)을 향해 이동시킨다. 게다가, 앞을 향하는 힘의 크기는 질량체(410-3)의 힘 디바이스(100)의 중심으로부터의 거리를 증가 또는 감소시키기 위해 배플(420)을 연장 또는 수축시킴으로써 조절될 수 있다.

추가적으로, 힘 제어 모듈(115)이 질량체(410-1)에 결합되는 배플(420)을 연장할 때, 무게 중심은 힘 디바이스(100)의 우측(130)을 향해 이동된다. 그에 따라, 도 5b에 도시된 바와 같이, 오른쪽으로 기울어진 힘이 사용자에게 가해진다. 덧붙여, 왼쪽으로 기울어진 힘은 질량체(410-2)에 결합되는 배플(420)을 연장 및/또는 팽창시킴으로써 사용자에게 가해져, 무게 중심을 힘 디바이스(100)의 좌측(132)을 향해 이동시킬 수 있다. 나아가, 오른쪽으로 기울어진 힘 및 왼쪽으로 기울어진 힘의 크기는 각각, 질량체(410-1) 및 질량체(410-2)의 힘 디바이스(100)의 중심으로부터의 거리를 증가 또는 감소시키기 위해 대응하는 배플(420)을 연장 또는 수축시킴으로써 조절될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 하나 이상의 질량체(410)는 축을 벗어난 힘, 이를테면 왼쪽 앞으로 기울어진 힘, 오른쪽 앞으로 기울어진 힘, 왼쪽 뒤로 기울어진 힘, 및 오른쪽 뒤로 기울어진 힘을 가하도록 재위치될 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 오른쪽 앞으로 기울어진 힘은 질량체(410-1)에 결합되는 배플(420)을 연장하면서 또한 질량체(410-3)와 연관된 배플(420)을 연장함으로써 사용자에게 가해져, 무게 중심이 오른쪽 앞으로 이동하게 할 수 있다. 다른 비-제한적인 예에서, 왼쪽 뒤로 기울어진 힘은 질량체(410-2)에 결합되는 배플(420)을 연장하면서 또한 질량체(410-4)와 연관된 배플(420)을 연장함으로써 사용자에게 가해져, 무게 중심이 왼쪽 뒤로 이동하게 할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 다양한 실시예에 따라, 헤드폰 쌍과 구현되는 힘 디바이스(100)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 힘 디바이스(100)는 독립형 디바이스일 수 있거나, 힘 디바이스(100)는 다른 디바이스, 이를테면 헤드폰 쌍(605), 머리 장착 디스플레이, 스마트폰, 가상 현실 디바이스 등과 통합될 수 있다. 헤드폰 쌍(605)과 통합될 때, 힘 디바이스(100)는 라우드스피커들(615), 머리 지지부(120), 및 머리 지지부(120) 및/또는 라우드스피커들(615)에 결합되는 하나 이상의 질량체(610)를 포함할 수 있다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 힘 제어 모듈(115)이 질량체(610-2)를 힌지(630)에 대해 회전시킬 때 왼쪽으로 기울어진 힘이 사용자에게 가해져, 무게 중심을 힘 디바이스(100)의 좌측(132)을 향해 이동시킬 수 있다. 나아가, 질량체(610-1)를 힌지(630)에 대해 회전시킴으로써 오른쪽으로 기울어진 힘이 사용자에게 가해져, 무게 중심을 힘 디바이스(100)의 우측(130)을 향해 이동시킬 수 있다. 덧붙여, 왼쪽으로 기울어진 힘 및 오른쪽으로 기울어진 힘의 크기는 각각, 질량체(610-2) 및 질량체(610-1)를 힘 디바이스(100)의 중심을 향해 또는 그것에서 떨어져 회전시킴으로써 조절될 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 다양한 실시예에 따라, 유체 질량체(710) 및 저장소들(705)을 통해 사용자에게 힘을 가하기 위한 힘 디바이스(100)를 도시한다. 유체 질량체(710)가 도 7a에 도시된 방식으로 저장소(705-1) 및 저장소(705-2) 사이에 분배될 때, 힘 디바이스(100)의 무게 중심은 사용자의 머리 및/또는 몸의 중심선과 정렬된다. 그에 반해, 도 7b에 도시된 바와 같이, 유체 질량체(710)의 대부분이 채널들(720)을 통해 저장소(705-2)로 이동될 때, 무게 중심은 힘 디바이스(100)의 좌측(132)을 향해 이동될 수 있다. 그에 따라, 왼쪽으로 기울어진 힘이 사용자에게 가해진다. 덧붙여, 왼쪽으로 기울어진 힘의 크기는 저장소(705-2)에 존재하는 유체 질량체(710)의 볼륨을 증가 또는 감소시킴으로써 조절될 수 있다. 나아가, 오른쪽으로 기울어진 힘은 유체 질량체(710)의 대부분을 채널들(720)을 통해 저장소(705-1)로 이동시킴으로써 사용자에게 가해져, 무게 중심을 힘 디바이스(100)의 우측(130)을 향해 이동시킬 수 있다. 게다가, 오른쪽으로 기울어진 힘의 크기는 저장소(705-1)에 존재하는 유체 질량체(710)의 볼륨을 증가 또는 감소시킴으로써 조절될 수 있다.

도 8a 내지 도 8d는 다양한 실시예에 따라, 힘 디바이스(100)를 통해 사용자에게 네비게이션 명령들을 제공하기 위한 기술을 도시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 힘 디바이스(100)는 힘 디바이스(100)의 위치 및/또는 배향을 추적할 수 있고/거나 주변 환경의 다양한 측면을 추적할 수 있는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 센서들은 네비게이션용으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 걷거나 조깅하고 있는 사용자는 스마트폰 상의 네비게이션 애플리케이션을 실행할 수 있고, 스마트폰은 힘 디바이스(100)와 페어링될 수 있다. 그에 따라, 사용자가 특정 거리를 따라 돌 필요가 있을 때 힘 디바이스(100)는 시각적 및/또는 청각적 네비게이션 명령들로 사용자를 혼란시키는 대신, 힘(예를 들어, 왼쪽으로 기울어진 힘 및 오른쪽으로 기울어진 힘)을 가할 수 있다.

예를 들어, 그리고 제한 없이, 힘 디바이스(100)는 사용자의 위치를 모니터링할 수 있고, 사용자가 오른쪽으로 돌 필요가 있을 때, 힘 디바이스(100)는 도 8b에 도시된 바와 같이, 사용자의 머리를 오른쪽으로 살살 밀기 위해 오른쪽으로 기울어진 힘을 발생시킬 수 있다. 나아가, 사용자가 돌고 있는 중일 때, 센서(들)는 사용자의 위치 및 배향의 변화를 검출하고 도 8c에 도시된 바와 같이, 계속해서 사용자를 정확한 방향으로 유도하기 위해 적절한 힘을 가하기 위해 질량체들(110)을 재위치시킬 수 있다. 그 다음, 정확한 거리를 따라 돈 후, 힘 디바이스(100)는 도 8d에 도시된 바와 같이, 질량체들(110)을 중립 위치로 복귀시킬 수 있다. 덧붙여, 사용자가 그 또는 그녀의 목적지에 도착할 때, 힘 디바이스(100)는 사용자가 그 또는 그녀의 목적지에 도달했음을 나타내기 위해 특정 힘 패턴을 생성할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 다양한 유형의 힘 디바이스들(100), 이를테면 위에서 설명된 것들은 안전 디바이스, 이를테면 주변 환경의 잠재적인 위험들을 식별하고 사용자에게 잠재적 위험들을 경보하기 위해 경보들을 발행하는 시스템과 통합될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 힘 디바이스(100)는 센서들을 통해 사용자의 주변을 분석하고 잠재적인 위험들을 검출할 수 있다. 그 다음, 힘 디바이스(100)가 위험한 상황을 검출할 때, 힘 디바이스(100)는 사용자가 위험한 상황, 이를테면 차도에서 나오는 차를 향해 그 또는 그녀의 머리를 돌리게 하기 위한 힘을 가할 수 있다.

다른 비-제한적인 예에서, 힘 디바이스(100)는 사용자 주변 360˚ 파노라마를 캡처하는 머리-착용 서라운드(예를 들어, 반구) 이미저, 또는 사용자 주변 환경과 연관된 정보를 캡처하는 임의의 다른 센서와 통합될 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 이미저 또는 센서는 사용자 뒤에 위치된 나무의 새를 식별할 수 있다. 그 다음, 힘 디바이스(100)는 사용자-새에 열광하는 사람-가 그 또는 그녀의 시선을 오른쪽 위로 주목해야 함을 나타내기 위해 사용자에게 힘(예를 들어, 오른쪽 위 힘)을 가할 수 있다.

또 다른 비-제한적인 예에서, 힘 디바이스(100)는 증강 현실(AR) 머리-장착 디바이스(HMD)와 통합될 수 있다. 사용자가 거리를 걸어 내려가면서 힘 디바이스(100)를 작동할 때, HMD는 주변 환경의 물체들과 연관된 다양한 AR 정보를 디스플레이할 수 있다. 그 다음, AR 정보와 연관된 대상물이 사용자의 시야 밖에 있을 때, 힘 디바이스(100)가 사용자의 주의를 대상물을 향하게 유도하기 위한 힘을 가할 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 힘 디바이스(100)는 사용자가 3층에 주목할 만한 아파트를 갖는 아파트 빌딩을 지나고 있음을 결정하는 GNSS 센서를 포함할 수 있다. 이에 대응하여, 힘 디바이스(100)는 아파트와 연관된 AR 정보가 사용자에게 제공될 수 있도록 사용자에게 그 또는 그녀의 시선을 아파트를 향해 주목할 것을 지시하는 힘을 가할 수 있다.

또 다른 비-제한적인 예에서, 힘 디바이스(100)는 사용자가 발이 걸리거나 그 또는 그녀의 균형을 잃을 때를 검출하기 위해 자이로스코프식 센서들, 가속도계들, 및/또는 이미저들을 포함할 수 있다. 그러한 상황에서, 힘 디바이스(100)는 사용자가 넘어지는 것을 방지하고/거나 사용자의 균형을 바로 잡으려고 시도하기 위해 사용자의 머리 또는 신체에 하나 이상의 힘을 가할 수 있다. 예를 들어, 그리고 제한 없이, 힘 디바이스(100)에 포함되는 하나 이상의 센서는 사용자의 자세가 임계 범위(예를 들어, 각도 범위) 밖에 있음을 검출할 수 있다. 이에 대응하여, 힘 디바이스(100)는 자세가 임계 범위 내로 돌아올 때까지 사용자의 자세에 영향을 미치기 위한 하나 이상의 힘을 가할 수 있다. 추가적으로, 힘 디바이스(100)가 하나 이상의 센서를 통해 사용자가 대상물, 이를테면 등주 또는 소화전에 부딪치려고 하는 것을 검출할 때 사용자의 머리 또는 몸 상에 힘이 가해질 수 있다.

몇몇 실시예에서, 힘 디바이스(100)는 사용자에 의해 수행되고 있는, 보통 상동증이라 지칭되는, 잠재 의식적인 신체 동작들에 대한 경보를 제공할 수 있다. 상동증은 반복적 동작들, 자세들, 또는 발화들, 이를테면 몸 흔들림, 자기를 어루만지는 것, 다리를 꼬는 것/벌리는 것, 그리고 제자리 걸음을 포함할 수 있다. 그에 따라, 자이로스코프식 센서들, 가속도계들, 이미저들 등은 그러한 동작들을 검출하도록 그리고 동작들에 사용자가 주목하게 하기 위한 힘을 가하도록 구현될 수 있다. 추가적으로, 힘 디바이스(100)는 사용자가 없애고 싶은 사용자의 머리 또는 몸의 경미한 동작들을 보상하기 위한 힘들을 가할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 힘 디바이스(100)는 원치 않는 신체 동작 패턴을 없애기 위해, 무의식적 신체 동작 패턴을 인식하고 실질적으로 동일한 크기, 그러나 반대 위상/방향을 갖는 힘 패턴을 발생시킬 수 있다.

도 9는 다양한 실시예에 따라, 사용자에게 힘을 가하기 위한 방법 단계들의 흐름도이다. 방법 단계들이 도 1a 내지 도 8d의 시스템들과 함께 설명되지만, 해당 기술분야의 기술자들은 방법 단계들을 임의의 순서로, 수행하도록 구성된 임의의 시스템이 다양한 실시예의 범위 내에 들어간다는 것을 이해할 것이다.

도시된 바와 같이, 방법(900)은 힘 제어 애플리케이션(332)이 힘 이벤트를 수신 또는 발생시키고 힘의 방향 및/또는 힘의 크기를 결정하기 위해 힘 이벤트를 프로세싱하는 단계(910)로 시작된다. 위에서 설명된 바와 같이, 다양한 유형 및 크기의 힘들이 사용자에게 지시, 경보, 통지 등을 제공하기 위해 발생될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 힘 이벤트에 의해 표시되는 힘의 방향은 사용자에 관한 방향을 포함할 수 있거나, 힘의 방향은 절대적인 방향(예를 들어, 지리적 기본 방향들에 기초한)을 포함할 수 있다.

단계(920)에서, 힘 제어 애플리케이션(332)은 힘 디바이스(100)의 배향 및/또는 위치(예를 들어, 상대 좌표들 또는 절대 좌표들)를 결정하기 위해 센서 데이터를 분석한다. 다양한 실시예에서, 힘 디바이스(100)의 배향 및/또는 위치는 질량체들이 힘 이벤트에 의해 특정되는 방향 및/또는 크기를 갖는 힘을 발생시키기 위해 어떻게 재위치되어야 하는지를 나타낼 수 있다. 그에 따라, 단계(930)에서, 힘 제어 애플리케이션(332)은 힘 이벤트에 의해 표시되는 힘의 방향, 힘 이벤트에 의해 표시되는 힘의 크기, 힘 디바이스(100)의 배향 및/또는 힘 디바이스(100)의 위치에 기초하여 하나 이상의 질량체를 재위치시키기 위한 제어 신호들을 발생시킨다.

다음으로, 단계(940)에서, 힘 제어 애플리케이션(332)은 타겟 배향 또는 위치가 힘 이벤트에 의해 특정되는지 여부를 결정한다. 몇몇 실시예에서, 타겟 배향은 사용자의 자세, 머리 배향, 몸 배향 등과 연관된 임계 범위(예를 들어, 각도 범위 또는 거리 범위)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 몇몇 실시예에서, 타겟 위치는 지리 좌표들을 포함할 수 있다. 힘 이벤트에 의해 어떠한 타겟 배향 또는 타겟 위치도 특정되지 않으면, 방법(900)은 임의로 힘 제어 애플리케이션(332)이 하나 이상의 질량체를 중립 위치들(예를 들어, 시작 위치들)로 복귀시키기 위한 제어 신호들을 발생시키는 단계(980)로 진행한다. 그 다음 방법(900)은 힘 제어 애플리케이션(332)이 추가 힘 이벤트를 수신 또는 발생시키기를 기다리는 단계(910)로 되돌아간다.

그러나, 단계(940)에서, 타겟 배향 또는 타겟 위치가 힘 이벤트에 의해 특정되면, 방법(900)은 힘 제어 애플리케이션(332)이 힘 디바이스(100)의 배향 및/또는 위치를 검출하기 위해 센서 데이터를 분석하는 단계(950)로 진행한다. 단계(960)에서, 힘 제어 애플리케이션(332)은 힘 디바이스(100)가 타겟 배향 및/또는 타겟 위치에 있는지 여부를 결정함으로써 사용자가 힘(들)을 받아들이고/거나 적절하게 반응했는지 여부를 결정한다.

단계(960)에서, 힘 제어 애플리케이션(332)이 힘 디바이스(100)가 타겟 배향 및/또는 타겟 위치에 있지 않다고 결정하면, 방법(900)은 임의로 힘 제어 애플리케이션(332)이 힘 이벤트에 의해 표시되는 힘의 방향, 힘 이벤트에 의해 표시되는 힘의 크기, 힘 디바이스(100)의 배향 및/또는 힘 디바이스(100)의 위치에 기초하여 하나 이상의 질량체를 재위치시키는 단계(970)로 진행한다. 그 다음 방법(900)은 힘 제어 애플리케이션(332)이 힘 디바이스(100)의 배향 및/또는 위치를 검출하기 위해 센서 데이터를 분석하는 단계(950)로 되돌아간다.

그러나, 단계(960)에서, 힘 제어 애플리케이션(332)이 힘 디바이스(100)가 타겟 배향 및/또는 타겟 위치에 있다고 결정하면, 방법(900)은 힘 제어 애플리케이션(332)이 하나 이상의 질량체를 중립 위치들로 복귀시키기 위한 제어 신호들을 선택적으로 발생시키는 단계(980)로 진행한다. 그 다음 방법(900)은 힘 제어 애플리케이션(332)이 추가 힘 이벤트를 수신 또는 발생시키기를 기다리는 단계(910)로 되돌아간다.

요약하면, 힘 제어 애플리케이션은 힘의 방향 및/또는 힘의 크기를 나타내는 힘 이벤트를 수신 또는 발생시킨다. 그 다음 힘 제어 애플리케이션은 센서 데이터에 기초하여, 힘 디바이스의 배향 및/또는 위치를 결정한다. 힘 제어는 힘 이벤트 뿐만 아니라 힘 디바이스의 배향 및/또는 위치에 기초하여 하나 이상의 질량체를 통해 사용자에게 가해질 힘을 결정한다. 다음으로, 힘 제어 애플리케이션은 사용자에게 적절한 힘을 가하기 위해 하나 이상의 질량체를 재위치시키기 위한 제어 신호들을 발생시킨다.

본 출원에 설명된 기술들의 적어도 하나의 이점은 사용자의 시각적 및 청각적 채널들을 압도하지 않고 정보가 사용자에게 제공될 수 있다는 것이다. 그에 따라, 사용자는 잠재적으로 위험한 상황들을 야기하지 않고, 설명, 경보, 및 통지를 수신하는 동시에 그 또는 그녀의 시각적 및/또는 청각적 채널들을 통해 다른 유형들의 정보를 수신할 수 있다. 나아가, 힘 디바이스의 배향 변경에 대응하여 사용자에게 힘을 가함으로써, 본 출원에 설명된 기술들은 사용자가 그 또는 그녀의 균형 및/또는 자세를 유지하는 것을 도울 수 있다.

다양한 실시예에 대한 설명은 예시의 목적들로 제시되었고, 완전하다거나 개시된 실시예들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 많은 변경 및 변형이 설명된 실시예들의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 분명할 것이다.

본 실시예들의 측면들은 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 측면들은 전적으로 하드웨어 실시예, 전적으로 소프트웨어 실시예(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로-코드 등을 포함함) 또는 본 출원에서 모두 일반적으로 "회로", "모듈" 또는 "시스템"으로 지칭될 수 있는 소프트웨어 및 하드웨어 측면들을 조합하는 실시예의 형태를 취할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 측면들은 컴퓨터 판독가능한 코드가 내장된 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체(들)에 내장된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.

하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체(들)의 임의의 조합이 이용될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 컴퓨터 판독가능한 신호 매체 또는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는, 예를 들면, 전기, 자기, 광학, 전자기, 적외선, 또는 반도체 시스템, 장치, 또는 디바이스, 또는 앞서 말한 것의 임의의 적절한 조합일 수 있지만 이에 제한되지 않을 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체의 보다 구체적인 예들(비-완전한 리스트)는 다음: 하나 이상의 와이어를 갖는 전기 접속, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독-전용 메모리(ROM), 소거 가능한 프로그램가능한 판독-전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유, 휴대용 컴팩트 디스크, 판독-전용 메모리(CD-ROM), 광 저장 디바이스, 자기 저장 디바이스, 또는 앞서 말한 것의 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있다. 본 문서의 맥락에서, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는, 명령 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나, 또는 저장할 수 있는 임의의 유형의 매체일 수 있다.

본 발명의 측면들은 본 발명의 실시예들에 따른, 방법들, 장치(시스템들) 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 흐름도들 및/또는 블록도들을 참조하여 위에서 설명된다. 흐름도들 및/또는 블록도들의 각각의 블록, 및 흐름도들 및/또는 블록도들에서의 블록들의 조합들이 컴퓨터 프로그램 명령들에 의해 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령들은 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터, 또는 기계를 양산하기 위한 다른 프로그램가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서에 제공될 수 있고, 그에 따라 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서를 통해 실행하는 명령들이 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 특정된 기능들/행위들의 구현을 가능하게 하게 된다. 그러한 프로세서들은 제한 없이, 범용 프로세서들, 전용 프로세서들, 애플리케이션-특정 프로세서들, 또는 필드-프로그램가능한 프로세서들 또는 게이트 어레이들일 수 있다.

도면들에서의 흐름도 및 블록도들은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 가능한 구현들의 아키텍처, 기능, 및 동작을 예시한다. 이러한 점에서, 흐름도 또는 블록도들에서의 각각의 블록은 특정된 논리 함수(들)를 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능한 명령을 포함하는, 코드의 모듈, 세그먼트, 또는 부분을 나타낼 수 있다. 몇몇 대안적인 구현예에서, 블록에 언급된 기능들이 도면들에 언급된 순서와 다르게 발생할 수 있다는 것이 또한 주의되어야 한다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 두 개의 블록은 사실은, 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 블록들은 때때로 수반되는 기능에 따라, 반대 순서로 실행될 수 있다. 블록도들 및/또는 흐름도의 각각의 블록, 및 블록도들 및/또는 흐름도에서의 블록들의 조합들이 특정된 기능들 또는 행위들, 또는 전용 하드웨어 및 컴퓨터 명령들의 조합들을 수행하는 전용 하드웨어-기반 시스템들에 의해 구현될 수 있다는 것이 또한 주의될 것이다.

선행하는 것이 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가 실시예들이 본 발명의 기본 범위에서 벗어나지 않고 창안될 수 있고, 본 발명의 범위는 뒤따르는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims

사용자에게 힘을 가하기 위한 시스템으로서,
하나 이상의 질량체를 포함하는 사용자-장착 디바이스;
센서 데이터를 획득하도록 구성된 하나 이상의 센서; 및
상기 하나 이상의 센서에 결합되는 프로세서로서:
상기 센서 데이터에 기초하여 주변 환경에 대한 상기 사용자-장착 디바이스의 배향을 결정하도록;
상기 주변 환경에 대한 상기 사용자-장착 디바이스의 배향, 그리고 힘 이벤트와 연관된 힘의 방향에 기초하여 상기 하나 이상의 질량체를 통해 상기 사용자에게 가해질 힘을 계산하도록; 그리고
계산된 상기 힘에 기초하여, 상기 하나 이상의 질량체의 위치를 상기 사용자-장착 디바이스에 대해 변경하기 위한 액추에이터 제어 신호를 발생시키도록 구성된, 상기 프로세서를 포함하는, 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 프로세서는 상기 배향이 변경되었다고 결정하도록, 그리고 그에 응답하여, 적어도 하나의 질량체를 상기 사용자-장착 디바이스에 대해 재위치시키기 위한 제2 액추에이터 제어 신호를 발생시키도록 더 구성된, 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 질량체와 연관된 무게 중심을 계산함으로써 상기 사용자에게 가해질 상기 힘을 계산하도록 구성된, 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 사용자-장착 디바이스는, 상기 프로세서에 결합되고 상기 액추에이터 제어 신호에 기초하여 상기 하나 이상의 질량체를 상기 사용자-장착 디바이스에 대해 재위치시키도록 구성된 하나 이상의 액추에이터를 더 포함하는, 시스템.
청구항 4에 있어서, 상기 하나 이상의 질량체는 하나 이상의 중량체(weight)를 포함하고, 상기 사용자-장착 디바이스는 하나 이상의 트랙을 더 포함하며, 그리고 상기 하나 이상의 액추에이터는 상기 액추에이터 제어 신호에 기초하여 상기 하나 이상의 중량체를 상기 하나 이상의 트랙을 따라 이동시키도록 구성된, 시스템.
청구항 4에 있어서, 상기 하나 이상의 질량체는 하나 이상의 중량체를 포함하고, 상기 사용자-장착 디바이스는 하나 이상의 힌지를 더 포함하며, 그리고 상기 하나 이상의 액추에이터는 상기 액추에이터 제어 신호에 기초하여 상기 하나 이상의 중량체를 상기 하나 이상의 힌지를 중심으로 회전시키도록 구성된, 시스템.
청구항 4에 있어서, 상기 하나 이상의 질량체는 유체 질량체를 포함하고, 상기 사용자-장착 디바이스는 하나 이상의 튜브를 더 포함하며, 그리고 상기 하나 이상의 액추에이터는 상기 액추에이터 제어 신호에 기초하여 상기 유체 질량체의 적어도 일부를 상기 하나 이상의 튜브를 통해 이동시키도록 구성된, 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 힘은 상기 사용자-장착 디바이스와 연관된 상기 배향에 기초하여 계산되고, 상기 프로세서는 상기 사용자-장착 디바이스가 상기 힘 이벤트와 연관된 타겟 배향에 도달했다고 결정하도록, 그리고 그에 응답하여, 상기 하나 이상의 질량체를 상기 사용자-장착 디바이스에 대해 재위치시키기 위한 제2 액추에이터 제어 신호를 발생시키도록 더 구성된, 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 위성 항법 장치(global navigation satellite system; GNSS) 수신기, 자기력계, 가속도계, 및 광학 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
비-일시적 컴퓨터-판독가능한 저장 매체로서, 프로세서에 의해 실행될 때:
센서 데이터에 기초하여 주변 환경에 대한 힘 디바이스의 배향을 결정하는 단계;
힘 이벤트와 연관된 힘의 방향, 상기 주변 환경에 대한 상기 힘 디바이스의 상기 배향에 기초하여 상기 힘 디바이스에 포함되는 하나 이상의 질량체를 통해 상기 사용자에게 가해질 힘을 계산하는 단계; 및
계산된 상기 힘에 기초하여, 상기 하나 이상의 질량체의 위치를 상기 힘 디바이스에 대해 변경하기 위한 액추에이터 제어 신호를 발생시키는 단계
를 수행함으로써, 사용자에게 힘을 가하도록 상기 프로세서를 구성하는 명령들을 포함하는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
청구항 10에 있어서, 상기 힘 이벤트는 네비게이션 명령과 연관되고, 상기 프로세서는 사용자-장착 디바이스가 거리 교차지점에 다가가고 있음을 결정하는 것에 응답하여 상기 하나 이상의 질량체의 상기 위치를 상기 힘 디바이스에 대해 변경하기 위한 상기 액추에이터 제어 신호를 발생시키도록 구성된, 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
청구항 11에 있어서, 상기 프로세서는:
제2 네비게이션 명령과 연관된 제2 힘 이벤트를 수신하도록;
상기 제2 힘 이벤트와 연관된 제2 힘의 방향 및 상기 힘 디바이스의 상기 배향에 기초하여 상기 하나 이상의 질량체를 통해 가해질 제2 힘을 계산하도록; 그리고
상기 힘 디바이스가 제2 거리 교차지점에 다가가고 있음을 결정하는 것에 응답하여 상기 제2 힘에 기초하여 상기 하나 이상의 질량체를 재위치시키기 위한 제2 액추에이터 제어 신호를 발생시키도록 더 구성된, 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
청구항 10에 있어서, 상기 힘 디바이스는 머리-장착 디바이스를 포함하고, 상기 머리-장착 디바이스와 연관된 상기 배향은 머리 배향을 포함하는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
청구항 10에 있어서, 주변 환경의 대상물을 식별함으로써 상기 힘 이벤트를 발생시키는 단계를 더 포함하고, 상기 대상물은 상기 힘 디바이스에 대한 상기 힘의 방향에 위치되는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
청구항 10에 있어서, 상기 힘 디바이스의 상기 배향이 임계 범위 밖에 있다고 결정하는 것에 응답하여 상기 힘 이벤트를 발생시키는 단계를 더 포함하고, 상기 힘은 상기 사용자에게 상기 힘 디바이스를 상기 임계 범위 내로 복귀시킬 것을 지시하기 위해 상기 사용자에게 가해지도록 구성된, 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
청구항 15에 있어서, 상기 센서 데이터는 각도 센서를 통해 획득되고, 상기 임계 범위는 상기 사용자의 자세와 연관된 각도 범위를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
청구항 15에 있어서, 상기 센서 데이터는 자기력계를 통해 획득되고, 상기 임계 범위는 상기 사용자가 찾고 있는 목적지를 향하는 방향과 연관되는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
청구항 10에 있어서, 상기 센서 데이터에 기초하여 상기 배향이 변경되었다고 결정하는 단계, 및 그에 응답하여, 업데이트된 배향에 기초하여 적어도 하나의 질량체를 재위치시키는 단계를 더 포함하는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
사용자에게 힘을 가하기 위한 방법으로서,
주변 환경에 대한 사용자-장착 디바이스의 배향 그리고 힘 이벤트와 연관된 힘의 방향에 기초하여 상기 사용자-장착 디바이스에 포함되는 하나 이상의 질량체를 통해 상기 사용자에게 가해질 힘을 계산하는 단계; 및
계산된 상기 힘에 기초하여, 상기 하나 이상의 질량체의 위치를 상기 사용자-장착 디바이스에 대해 변경하기 위한 액추에이터 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 19에 있어서, 상기 힘 이벤트는 네비게이션 명령과 연관되고, 상기 액추에이터 제어 신호를 발생시키는 단계는 상기 사용자-장착 디바이스가 거리 교차지점에 다가가고 있음을 결정하는 것에 응답하여 수행되는, 방법.