TW202142829A

TW202142829A - 具有感測器之車輛元件

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Publication number: TW202142829A
Application number: TW110104327A
Authority: TW
Inventors: 保羅達伊茲
Original assignee: 美商塔切爾實驗室公司
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2021-11-16

Abstract

本發明揭示一種車輛座椅，其具有：一座椅元件，其擁有一輪廓，其中當一使用者之身體之至少一部分與該座椅元件接觸時，該輪廓改變；及至少一多彎曲感測器，其可操作地連接至該座椅元件且經調適以至少部分與該座椅元件之該輪廓保形，該至少一多彎曲感測器具有經調適以發射信號之一信號產生源及經調適以接收至少一些該等發射信號之一信號接收器。該座椅進一步具有：一信號處理器，其可操作地連接至該信號接收器，該信號處理器經調適以進行與該等接收信號相關聯之至少一量測；及一感測模組，其可操作地連接至該信號處理器且經組態以使用該至少一量測來判定關於該座椅元件之該輪廓之資訊。

Description

具有感測器之車輛元件

所揭示之裝置及方法係關於感測領域，且特定言之，所揭示之裝置及方法係關於使用一車輛中之一多彎曲感測器提供輪廓之準確判定。

彎曲感測器長期以來在諸多消費品應用中用於偵測姿勢、移動或運動。例如，已採用感測手套來偵測手勢。一實例係美國專利第5,097,252號中闡述之資料手套(Dataglove)，其採用沿手指之光學彎曲感測器來偵測手指位置。任天堂之威力手套(Nintendo’s Power Glove)使用一類似設計，但具有電阻彎曲感測器。在兩種情況中，彎曲感測器不是非常敏感以僅對各彎曲感測器提供總體彎曲之一單一量測。

彎曲感測器用於超出手指及手感測之應用中。其通常更普遍用於理解人類運動。最近幾十年來，高準確度感測器及其低成本量產已取得巨大發展進步。其中很大一部分由包含一可觀感測器陣列之智慧型電話驅動。儘管取得此等進步，但仍存在關於實體世界之諸多事物被證明極難使用一便宜、精確器件來感測。吾人考量感測一動態變形物件之形狀之挑戰性問題。

在諸多應用中期望理解形狀。在機器人學中，旋轉關節經頻繁級聯以允許主動控制必須被監測之多自由度、多軸運動。發射一大型火箭已與「推動一弦」比較，且其需要詳細理解動態撓曲。橋、儲存槽、飛機及諸多其他結構經受重複負載循環且理解此等系統中之變形可有助於防止災難。與人機互動(HCI)社區更相關，吾人之身體非常撓性。在醫學及運動效能中，理解運動之範圍及類型通常係很重要的。運動捕捉對遊戲及電影兩個行業而言至關重要。在虛擬及擴增實境中，即時理解詳細手勢允許引人入勝互動。為了表演，音樂家及其他藝術家可直觀地操縱形狀以提供關鍵系統之表達控制。

為較佳理解具有多個關節之系統之位置，一些系統每個關節或在各關節點使用一彎曲感測器。此方法存在限制其實用性之挑戰。例如，彎曲感測器必須客製適合關節之間的間距。由於人體大小變動，需要適合間距對追蹤人類運動而言可能會有問題。

另外，亦存在來自關節量測之級聯誤差問題。例如，一手指之各連續段之角度可判定為相對於該段之關節角之總和。因此，針對先前關節之各者進行之角度量測之任何誤差累積。因此，機械臂使用極高精度角編碼器來找到一適度精確位置。不幸地，便宜彎曲傳感器擁有較差角精度以使其不足以理解級聯關節誤差之影響。

系統已試圖藉由使用攝影機及其他感測技術直接量測手指位置來克服此缺點。基於攝影機之技術面臨難以找到良好視點來觀看正在發生什麼之挑戰。其他位置感測器系統可能較龐大及/或昂貴。可使用慣性追蹤但其存在嚴重漂移問題。

亦存在容許沿一光纖束之長度量測彎曲且可還原一特定幾何形狀之詳細形狀之光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating)感測器。此等感測器難以進行及需要顯著、龐大儀器及複雜校準。此外，其對大多數應用而言昂貴及不現實。

大多數先前工作使用給出彎曲之一單一量測之感測器。為感測複合曲線，吾人可採用一系列單彎曲感測器以構建連接關節之一模型。此在待感測之基本事物很好地模型化為一系列連桿組時效果最佳。然而，感測器之放置需要先驗理解關節位置。例如，當模型化人類關節(諸如一手指)時，人與人之間的位置存在顯著變動以排除一通用解決方案。

複合曲線需要大量單彎曲感測器來提供形狀之一充分理解。不幸地，各額外彎曲感測器造成量測誤差，其累積以漸進降低系統之總準確度。此嚴重限制可合理採用之單彎曲感測器之最大數目。

近年來，已應用機器學習方法來理解具有多個單彎曲感測器之系統之輸出。儘管此等系統擁有組合來自大量單彎曲感測器之讀數使得誤差不依此一直接方式累積之潛力，但其需要廣泛訓練。亦不清楚累積誤差之任何減小是否來自施加使系統更不通用約束。

偵測撓曲之最常用方式係藉由量測一應變材料之變化性質。Spectra Symbols之撓曲感測器係一實例。應變係撓曲之一問題代表。拉伸、環境條件及其他因數可誘發不易於與歸因於彎曲之應變區分之應變。持續應變循環亦會引起材料疲勞。

最常見之基於應變之彎曲感測器係電阻式、光學(包含光纖布拉格光柵(FBG)感測器)、壓電式或電容式。吾人考量此等之各者且討論其操作。電阻式彎曲感測器類似於電阻式應變計但針對大部分較大彎曲最佳化。一層電阻材料放置於一撓性基板上且隨著感測器彎曲而經歷應變。遠離具有電阻材料之側之一彎曲引起拉伸應變以增大電阻。

電阻式感測器歸因於疲勞、材料老化及環境條件而遭受顯著漂移，且需要持續重新校準來達成更適度準確度。因為其僅提供彎曲之一單一量測，因此其無法區分複合曲線之形狀。例如，在監測手指彎曲之情況中，感測器無法區分彼此不同之關節處之撓曲。儘管電阻式彎曲感測器存在諸多限制，但其非常便宜及易於介接以允許在諸多應用中使用。此等之最為人所熟知者係任天堂威力手套，用於遊戲之一早期消費性手勢介面器件。將商用撓曲感測器嵌入至軟材料及剛性材料兩者中以產生如開關或滑件之不同控制互動。噴墨印刷已用於形成客製化形狀以在二維及三維中產生遊戲控制器及玩具。

光纖形狀感測器(FOSS)由在相對端處擁有一光發射器及接收器之具有反射內壁之撓性管組成。FOSS藉由在撓性管彎曲時量測光之強度、相位、偏振或波長之改變來還原彎曲形狀。

光纖布拉格光柵(FBG)感測器採用已經處理以產生與一特定波長之光互動之一光柵之一光纖。隨著光纖彎曲，光柵機械地擴張或壓縮，其使所關注之波長移位。一般而言，一可調諧雷射用於掃描變形光柵之新波長。不同波長光柵圖案可放置於沿光纖之不同位置處以允許在各位置處獨立量測彎曲度。

FOSS可極薄且輕量以對感測器之長度幾乎無限制。其相對精確且免受電磁干擾。儘管此等感測器可提供令人印象深度之效能，但其價格非常高。一可調諧雷射詢問器要耗費高達USD$10,000成本，其嚴重限制實際應用。儘管光纖可非常薄，但詢問器往往大型耗電。其需要複雜製程及校準及複雜信號處理。其擁有曲率之一有限量測範圍且很快陷入非線性。此等原因限制其用於諸如醫療器件之非常特定應用但非用於人類日常生活。

壓電彎曲感測器係基於壓電材料之變形及應變。此等變形改變材料之表面電荷密度且引起電極之間的電荷轉移。信號之振幅及頻率與所施加之機械應力成正比。類似於摩擦起電感測器，壓電感測器遭受漂移且僅在運動中提供信號。此使其應用限於僅動態彎曲而非靜態或低頻變形。

大多數電阻式應變感測器擁有高延時且無法量測絕對彎曲角。導電材料之磁滯性質在循環負載期間產生變化傳導性。大多數電阻式及FBG (光纖布拉格光柵)感測器回應於大應變而呈非線性。

應變感測之一替代方案選擇係所謂之幾何感測。此等感測器藉由感測由於彎曲之幾何改變來更直接量測曲率。實例包含量測不同感測器層之相對位移。

因此，需要一種用於透過使用感測器來準確判定彎曲且提高此彎曲之準確度之改良方法及裝置。

本申請案係2020年12月5日申請之美國專利申請案第17/113,006號之一部分接續案；其主張2019年12月6日申請之美國臨時申請案第62/944,814號及2019年12月12日申請之美國臨時申請案第62/947,094號之權利。本申請案亦係2020年10月22日申請之美國專利申請案第17/077,801號之一部分接續案；其主張2019年10月23日申請之美國臨時申請案第62/925,214號之權利。本申請案主張2020年10月13日申請之美國臨時申請案第63/091,229號之權利。本申請案亦係2020年9月20日申請之美國專利申請案第17/026,252號之一部分接續案；其主張2019年9月20日申請之美國臨時申請案第62/903,272號之權利。本申請案係2020年8月17日申請之美國專利申請案第16/995,727號之一部分接續案；其主張2019年8月15日申請之美國臨時申請案第62/887,324號之權利。本申請案亦主張2020年3月6日申請之美國臨時申請案第62/986,370號之權利。本申請案係2020年2月24日申請之美國專利申請案第16/799,691號之一部分接續案；其係現以美國專利號第10,572,088號發佈之2018年8月23日申請之美國專利申請案第16/110,637號之一接續案。本申請案主張2020年2月5日申請之美國臨時申請案第62/970,524號之權利。本申請案亦主張2020年2月4日申請之美國臨時申請案第62/970,017號之權利。本申請案係2019年2月8日申請之美國專利申請案第16/270,805號之一部分接續案；其主張2018年10月22日申請之美國臨時申請案第62/748,984號之權利。所有上述申請案之內容以引用的方式併入本文中。本申請案包含受版權保護之材料。版權所有者不反對任何人傳真複製出現於專利商標局檔案或記錄中之專利揭示內容，但保留除此之外的所有版權。

本申請案描述多彎曲感測器、用於製造此等感測器之方法及併入多彎曲感測器之車輛元件之各種實施例。本文所描述之實施例及技術允許準確量測複合曲線。在一實施例中，一多彎曲感測器偵測多個彎曲。在一實施例中，一多彎曲感測器量測多個點。在一實施例中，多彎曲感測器沿感測器之長度偵測多個彎曲且使用所進行之量測來產生其當前形狀之一準確判定。

不同於在多個點處獨立量測角度之先前系統，藉由量測相對移位，可展示一點處之量測誤差不影響其他點處之角度之理解。可藉由在撓性帶彎曲成一複雜形狀時在多個點處量測撓性帶之間的相對移位來判定多彎曲感測器之形狀。不同於在多個點處獨立量測角度以藉此累積誤差之先前系統，藉由量測移位，一點處之量測誤差不影響其他點處之絕對角度之理解。此使本文所描述之實施例對量測誤差更不敏感。

在一實施例中，多彎曲感測器具有兩個平坦撓性帶。在一實施例中，多彎曲感測器具有三個三角形撓性帶。如本文及整個申請案中所使用，「帶」意謂在一維度或軸線上一般比在其其他維度或軸線上長之一件材料。若一維度比另一(些)維度長，則一帶可呈矩形、圓柱形、三角形或一般擁有一非晶形狀。在一實施例中，一帶係一參考帶且另一帶係一滑動帶。在一實施例中，一帶同時係一參考帶及一滑動帶兩者或在不同時間在兩種帶之間改變。在一實施例中，一帶具有至少兩個參考帶。在一實施例中，一帶具有至少兩個滑動帶。儘管帶指稱參考帶及滑動帶，但應瞭解，參考帶及滑動帶之角色可互換。

在一實施例中，一參考帶及一滑動帶由一間隔件分離且在一端上機械接合。參考帶及滑動帶之長度實質上相同。複數個保持器可確保帶保持緊貼間隔件，使得帶之間的距離在使用時保持實質上恆定。在可藉由各種不同方法判定之沿參考帶之量測點處，可量測滑動帶上之對應位置。當多彎曲感測器筆直時，帶對齊。

在一實施例中，一多彎曲感測器係一電容式感測器。如熟習技術者將注意到，電容式彎曲感測器藉由感測器層之間的材料應變或位移來工作。無論何種方式，幾何變化變動電容耦合之有效重疊表面積及/或依據彎曲角而變化之導體之間的間距。電容式感測器可比其他技術更線性。其生產便宜且比電阻式感測器穩定。

在一實施例中，一多彎曲感測器係用於感測彎曲及重構曲線之詳細形狀之一低成本、精確、動態感測器。在一實施例中，一多彎曲感測器具有可形成為一平面中之複合曲線之撓性帶之一堆疊。在一實施例中，一多彎曲感測器藉由在多個點處註記感測器之內層與外層之間的相對移位來量測曲率。

現參考圖1及圖2，展示一多彎曲感測器10之一實施例。圖1展示多彎曲感測器10之一示意性側視圖。在所展示之實施例中，多彎曲感測器10擁有一滑動帶12及一參考帶14。圖2展示參考帶14之一俯視圖及滑動帶12之一仰視圖。滑動帶12在參考帶14之一遠端16處固定至參考帶14。在所展示之實施例中，一間隔件18定位於滑動帶12與參考帶14之間。在一實施例中，一多彎曲感測器10擁有多個間隔件18。另外，展示使滑動帶12及參考帶14保持緊靠間隔件18之保持器22。

經調適以接收及處理所發生之量測之電路系統24可操作地連接至滑動帶12及參考帶14。在所展示之實施例中，電路系統24可具有元件或可操作地連接至元件，諸如處理器、信號產生器、接收器、連接器等等。

滑動帶12及參考帶14可由撓性印刷電路板帶形成。儘管滑動帶12及參考帶14展示為擁有特定電極圖案，但應瞭解，各自帶之各者之角色可改變且取決於特定實施方案，滑動帶12可充當參考帶14且反之亦然。電極20可放置於滑動帶12及參考帶14之表面上。電極20經調適以發射及接收信號。電極20可配置成能夠判定滑動帶12及參考帶14之彎曲期間之一改變之任何圖案。另外，可基於一特定實施方案來改變實施於滑動帶12及參考帶14上之電極20之數目、大小及形狀。在一實施例中，電路系統24可操作地連接至電極20。電路系統24處理自電極20接收之信號以隨著帶形成為曲線而量測不同帶中之電極之間的相對移位。

仍參考圖1及圖2，滑動帶12及參考帶14具撓性且能夠移動及彎曲。另外，放置於滑動帶12與參考帶14之間的間隔件18具撓性且能夠移動及彎曲。在一實施例中，間隔件18可擁有相對於滑動帶12及參考帶14之不同程度之撓性。在一實施例中，滑動帶12、參考帶14及間隔件18可各擁有不同程度之撓性。在一實施例中，不存在間隔件18且滑動帶12及參考帶14相對於彼此移動。

用於實施例中之間隔件18較佳地使帶保持一恆定距離間隔而不管彎曲量，但仍容許相對滑動。間隔件18較佳地擁有能夠容許在存在彎曲時滑動帶12與參考帶14之長度之間存在差異之一厚度。在一實施例中，可不存在間隔件且滑動帶12及參考帶14可彼此鄰接，然而，向外側之間應仍存在足夠距離以容許在一彎曲期間感測滑動帶12與參考帶14之間的相對移位。在一實施例中，間隔件18可擁有相同於滑動帶12及參考帶14之撓性。一厚間隔件18將提供一良好移位量，但間隔件18本身可隨一急轉彎而改變厚度。一薄間隔件18將減少此問題但無法提供足夠移位。在一實施例中，間隔件18可由抵著彼此滑動之一系列薄層製成。此允許一厚間隔件18擁有相當急轉彎而不改變總厚度。

在參考層與滑動層之間擁有一已知間距有助於獲得準確資料。確保間距可由不同方法完成。如上文相對於圖1所討論，保持器22可貼附至一帶且提供壓縮力至抵著其滑動之另一帶，如圖中所展示。保持器22可為提供一壓縮力至參考帶14及滑動帶12之塑膠或彈性件。壓縮力應使得其維持距離但不抑制參考帶14及滑動帶12之移動。在一實施例中，彈性套管可用於達成相同任務以提供壓縮力。

在端部分16處，滑動帶12及參考帶14固定在一起。在一實施例中，滑動帶12及參考帶14機械地附接在一起。在一實施例中，滑動帶12及參考帶14彼此整合地固定在一起。在一實施例中，滑動帶12及參考帶14固定於除遠端之外的一位置處。在一實施例中，滑動帶12及參考帶14固定於帶之中間。在沿滑動帶12及參考帶14之長度之別處，滑動帶12及參考帶14相對於彼此滑動。滑動帶12及參考帶14亦抵著間隔件18相對於彼此滑動。保持器22確保滑動帶12及參考帶14保持緊貼間隔件18以使其等之間保持一恆定距離。電路系統24及帶之間的電連接位於其中發生彎曲之感測區域外部。在圖1及圖2所展示之實施例中，電路系統24定位成接近其中滑動帶12及參考帶14接合之端部分16。滑動帶12及參考帶14含有將允許電子器件藉由透過間隔件18量測來自滑動帶12上之電極20及參考帶14上之電極20之耦合來偵測多個位置處兩個帶之間的相對移位之電極20之圖案。

上文所討論之實施例可使用經實施以產生撓性電路之材料及技術來進行。撓性電路可自諸如聚醯亞胺之一撓性絕緣基板開始。使用一黏著劑將一薄導電層(例如銅、銀、金、碳或一些其他適合導電材料)黏著至基板。在一實施例中，使用光微影技術圖案化導電層。在一實施例中，藉由濺鍍來施加導電層。在一實施例中，藉由印刷來施加導電層。當經由印刷施加時，導電油墨可直接圖案化至基板上。

類似於剛性印刷電路板(PCB)，撓性電路可製造為包含由絕緣體分離之多個導電層。通路可提供不同層之間的連接。如同剛性PCB，可使用焊接及其他熟知技術將標準電元件貼附至撓性電路。然而，因為一些元件不具撓性，因此使其附件撓曲可導致斷開電連接。為此，撓性電路可在元件之區域中採用加強件，使得電路之區域不明顯撓曲。出於類似原因，撓性電路趨向於不將通路放置於實際上彎曲之區域中，因為該等區域中之應力有時可導致斷裂。

多彎曲感測器之諸多電極圖案可受益於在彎曲區域中使用層間連接。Dupont^® 已開發明確經設計以承受重複撓曲之特殊導電油墨。然而，亦可使用其他適合撓性導電油墨。此等油墨可實施於本文所討論之多彎曲感測器中。撓性油墨容許導電層之間的撓性連接以充當通路之角色。應注意，此等撓性導電油墨與包含織物之一各種基板相容。此允許構造直接整合至衣物中之多彎曲感測器。另外，在一實施例中，衣物由充當多彎曲感測器之光纖製成。當實施多彎曲感測器光纖時，可添加加強件以限制多彎曲感測器光纖移動。

在以下討論中，具有一滑動帶及一參考帶之一多彎曲感測器可類似於由厚度t之一間隔件分離之長度L之一對捲尺，如圖3中所展示。類似於一書之裝訂，在一實施例中，帶在一端上接合在一起。在一實施例中，當帶在一平坦定向上時，捲尺之假想距離標記完全對準。然而，若該對圍繞半徑r之一圓柱體形成，則內捲尺將形成為半徑r之一圓弧，而外捲尺將形成為半徑r+t之一圓弧(如圖5中所展示及下文將更詳細討論)。因為其等在一端上結合，因此兩個捲尺之零標記仍將對準，但其他標記將逐漸失準。此係因為更多捲尺在一更大半徑上對向相同角度。在一實施例中，當一多彎曲感測器圍繞一圓弧形成時，僅知道捲尺之間的間距及相對移位即可計算半徑r。在一實施例中，可類似地在沿感測器之多個點處量測相對移位以各允許吾人量測連續片段之曲率。依此方式，吾人可量測很好地模型化為一系列圓弧之複合曲線。

現參考圖3至圖5，當多彎曲感測器纏繞呈圓形之一物件時，兩個帶之內側與圓保形，而外帶歸因於間隔件18之厚度而與一稍大圓保形。

因為兩個帶擁有不同曲率半徑，因此無約束端不會彼此對準。可藉由知道帶、滑動帶12及參考帶14之長度及間隔件18之厚度來直接計算半徑。若在多個位置處量測兩個帶之間的相對移位，則可構造作為一系列圓弧之彎曲之一模型。此提供比傳統感測器相反好很多之彎曲之形狀之一理解。

仍參考圖3至圖5，為繪示多彎曲感測器工作之方式，採取長度L之兩個帶、由厚度t之一間隔件18分離之滑動帶12及參考帶14。滑動帶12及參考帶14在端點16處接合在一起且無法在該端處相對於彼此移動。當參考帶14如圖4中所展示般纏繞為半徑r之一圓時，參考帶14將擁有一曲率半徑r，而滑動帶12將擁有一較小半徑r-t。

圓之周長係2πr。長度係L之參考帶14覆蓋圓之一分率：

為以弧度來表示，由此帶對向之角度係：

如圖中所展示，當在厚度量測t之方向上捲曲時，滑動帶12以一較小曲率半徑結束於內部。較急纏繞意謂一些滑動帶12延伸超出參考帶14之端。若此沿相同半徑之一圓繼續，則滑動帶12對向以下之一角度：

參考帶14之端與內滑動帶12上之一對應點30對齊。為給出一更精確界定，其係滑動帶12上與穿過參考帶14之端點構造之法線之相交點。

此點可藉由求出兩個弧之角範圍之差、求出延伸長度s_s 及使此自總長度L減去來找到於滑動帶12上。

延伸超過參考帶14之滑動帶12之片段s_s 之長度可藉由使角範圍(以弧度為單位)除以2π以求出圓之分率且乘以圓周來求出。

解算半徑r之此等方程式給出：

藉由量測帶之間的相對移位，可使用此簡單方程式計算跨長度之曲率半徑。

現考量其中彎曲發生於一順時針方向上之情況，如圖5中所展示。

分析與之前大致相同，但滑動帶12現位於外部，具有一曲率半徑r+t。

如以前，目標係將對應點31定位於對應於參考帶14之端點之滑動帶12上。然而，因為滑動帶12位於外部且因此對向一較小角，因此弧必須延續以找到相交點。藉由求出對向角及滑動帶12上之對應長度來計算s_s 。

此係相同於逆時針情況中獲得之結果。此處之差異係：在第一情況中，s_s 係滑動帶12延伸超過參考帶14之量，而在此情況中，其係到達參考帶14之端所需之額外量。

為組合此等兩種情況，將曲率半徑視為一帶正負號之量，其中一正r指示在一逆時針方向上前進之一弧且一負r指示一順時針方向。

一新變數L_s 界定為沿滑動帶12與參考帶14之端對齊之總長度。帶正負號之曲率半徑係：

在圖4中，L_s ＜L給出一正曲率半徑。在圖5中，L_s ＞L給出一負曲率半徑。接著，帶正負號之曲率半徑用於求出參考帶之帶正負號之角範圍。

在下文中，所有角度及曲率半徑均帶正負號。由 移位量測重構曲線

在一實施例中，多彎曲感測器將形狀模型化為一系列不同半徑之圓弧以允許複合曲線。可藉由量測沿帶之多個點處之相對移位來快速判定各片段之曲率。

圖6中所展示之多彎曲感測器10具有一滑動帶12及一參考帶14。求出參考帶14之形狀係目標。依沿參考帶之固定間隔量測沿滑動帶12之對應移位位置。對應意謂使用位於相對於曲率半徑之共同中心之相同角度處之點。換言之，若在量測點處構造相對於參考帶14之曲線之一法線，則將在其與滑動帶12相交之位置處進行一量測。

現參考圖7A，提供在參考帶14及滑動帶12兩者上自n跨越至n+1 (片段n)之一單一圓弧片段作為一實例。片段n在一逆時針方向上塑形為半徑r[n]之一圓弧。因此，參考帶14擁有半徑r[n]，而滑動帶在內部具有一較小半徑r[n]-t。起始角θ[n]係弧開始處之切線。結束角係弧在其結束處之切線θ[n+1]。類似於上述計算，L_r [n]係參考帶14至量測點n之長度。L_s [n]係滑動帶12至量測點n之長度。在參考帶14之側上，片段自L_r [n]開始且在L_r [n+1]處結束。類似地，對應滑動帶12自L_s [n]延伸至L_s [n+1]。可求出參考帶14片段之帶正負號之曲率半徑及帶正負號之角範圍。

吾人將片段n中之參考帶14之長度界定為：

且將對應滑動帶之長度界定為：

類似地，吾人將此片段之總對向角界定為：

針對正曲率(r[n]＞0且Δθ[n]＞0)之情況，滑動帶12塑形為比參考帶14更急轉之一曲線。因此，

，即使其等對向相同角度Δθ[n]。以弧度為單位，參考片段之長度係：

且對應滑動片段之長度係：

鑑於兩個長度及間隔件厚度，吾人可解算此片段之曲率半徑：

此方程式同樣適用於曲線順時針前進以給出負結束角及負曲率半徑時。吾人亦可解算弧之對向角：

現知道已知長度、角範圍及曲率半徑之一系列圓弧。此系列可拼接在一起以模型化參考帶14之完整曲線。應注意，在一實施例中，多彎曲感測器擁有沿其長度之連續撓曲，因此，其在其第一導數中固有地連續。因此，為維持片段之間的一連續第一導數，鄰接片段之切線匹配。換言之，各片段之結束角匹配下一片段之起始角。

考量圖7B中所展示之一單一弧。可判定在弧之端點處與弧相切之一起始角72，θ[n]及一結束角74，θ[n+1]。可假定循序片段平滑連接，即，導數在連接點處連續。此係連接點一單一切線角描述之原因。

弧自一已知起始點71，(x[n], y[n])開始且呈一初始已知角72 θ[n]且前進至一未知結束點73，(x[n+1], y[n+1])，呈一未知結束角74，θ[n+1]。

自起始點至結束點之角度變化僅係片段角之轉彎，Δθ[n]。為求出x, y平移，將弧上x及y之增量添加至先前點。為了方便，弧之曲率半徑之中心被視為在原點處且用於計算端點位置。接著，將此等之差應用於已知起始點。

針對此計算，已知形成弧之相對於中心之角度。θ[n]之法向角係θ[n]-

。針對正曲率半徑之一弧，此給出自曲率半徑之中心指出之角度。若曲率半徑為負，則其指向相反方向。此導致藉由使用帶正負號之曲率半徑校正之一正負號翻轉。接著，可經由此等方程式迭代地求出端點：

此等方程式可使用三角恆等式略微簡化。

此等方程式描述模型化彎曲之圓弧系列。一圓弧通常由其中心75 (C_x [n], C_y [n])、其曲率半徑76 r[n]、一起始角及一角範圍77 θ_r [n]描述。

一弧片段之中心可藉由自(x[n], y[n])開始且依循半徑至弧中心(C_x [n], C_y [n])來求出。自點(x[n], y[n])之法線求出起始角，其係θ[n]-

。接著，中心係：

應注意，使用帶正負號之曲率半徑確保依循法線至中心。

起始角係：

若弧順時針前進，則需要正符號來翻轉角度。弧之範圍係θ_r [n]，其亦係一帶正負號之值。對量測誤差之敏感度

移位之任何實際量測將不完美以使理解量測誤差如何影響模型化曲線之準確度度變得很重要。在接合臂中，關節角之雜訊量測快速累積以引起末端效應器之最終位置之顯著誤差。例如，在多軸機械臂上，通常經由一系列編碼器來判定位置，各關節一個編碼器。通常需要高精度編碼器，因為各關節量測之任何誤差累積。針對一平面臂，臂之端處之角誤差僅係各關節之所有量測誤差之總和。端點之位置誤差亦受所有關節誤差(尤其是臂之開始處之關節誤差)強烈影響。

多彎曲感測器中之量測誤差更寬容。在一實施例中，減緩誤差傳播，因為各弧之量測誤差不獨立。

考量第n點處之一單一移位量測誤差之情況。與理想情況相比，移位點將引起兩個相鄰片段之曲率半徑之一誤差。一片段上之誤差將在一方向上，而另一片段上之誤差將在相反方向上以趨向於將事物抵消至一階。片段誤差趨向於產生某種補償誤差之此性質普遍適用且係給出相對於該點之總累積移位之移位量測之一結果。

為展示對誤差之敏感度，以具有以下座標之兩個連續片段為例：

給出L_r [n]及L_s [n]之理想量測。然而，L_s [1]將由一量測誤差δ擾動。接著，求出此誤差如何傳播至(x[2], y[2])。

在未擾動情況中(且應注意θ[0]=0)：

假定量測點等距隔開1個單位。

單引號用於指示L_s [1]處具有量測誤差δ之情況之變數。此允許具有及不具有中點量測誤差之所得角度係：

此展示兩個弧之後的結束角不受中間點之一錯讀影響。角誤差不傳播。

考量點位置之誤差。

使用此等方程式，可繪製不同條件下之端點誤差。很明顯，第一片段之端處之位置誤差某種程度上由下一片段中之一相反符號誤差補償。

進一步考量具有兩個量測點之一多彎曲感測器之情況。藉由判定第一量測點處之相對移位來求出第一片段之曲率。在此實例中，量測由雜訊破壞且記錄一不正確之低移位讀數。接著，藉由採取第二個量測點處之總移位且減去自第一量測點之移位來求出第二片段之相對移位。第一點處之誤差現將引起第二片段中之一對應誤差，其符號與第一片段中之誤差相反。因此，兩個片段將以趨向於彼此抵消之曲率誤差結束。在一實施例中，最終角之誤差完全不受第一量測點處之誤差影響。

為展示對誤差之敏感度，吾人回到兩個連續片段之實例。吾人將曲線之起始點界定為：

根據界定，ΔL_r [0]=0且L_s [0]=0。吾人現可計算片段0之結束角0：

接著，吾人求出片段1之結束角。

可看出，結束角計算不依賴於任何早期量測。此意謂早期量測之任何誤差不造成各片段之結束角之誤差。

儘管上文所討論之實施例及實例在執行分析時使用弧，但可採用其他量測技術及分析。在一實施例中，使用橢圓近似表示曲線。在一實施例中，可使用抛物線來執行曲線之分析。在一實施例中，使用平滑曲線近似表示一曲線。在一實施例中，使用一多項式函數近似表示曲線。在一實施例中，使用本文所討論之所有方法近似表示曲線。

熟習技術者應注意，上述結果證明優於構建一系列角編碼器之傳統解決方案，其對可串在一起之編碼器之數目有實際限制。

一曲線之另一可能模型係將其表示為一系列連接筆直線段。

參考圖8及圖9，針對一分段線性模型，彎曲假定為完全尖銳，且僅依固定間隔發生於一參考帶84上。滑動帶82將假定為與參考帶84依一固定距離保形。此將使參考帶84之各彎曲產生對應尖銳彎曲。朝向參考帶84彎曲將意謂滑動帶82上需要額外長度以與新形狀保形。類似地，朝向滑動帶82彎曲將需要較少長度來保形。

鑑於朝向參考帶84之一彎曲，計算開始於計算滑動帶82上所需之額外長度。看圖9，多彎曲感測器擁有角度A之一彎曲。垂直對角亦係A。與彎曲保形所需之滑動帶82之額外長度展示為2s。兩個彎曲點平分彎曲角。垂直對角亦係

。就直角構造而言，A-90角藉由減去直角來求出。最後，與s相對之角度運算為

-(A-90)。此角度之正切等於相對側長度(s)除以相鄰側長度(t)。

且針對所添加之總長度：

當彎曲角超過180且朝向滑動帶82上彎時，此公式亦正確。在此情況中，額外長度為負。

為了方便，彎曲角B可相對於無彎曲0界定。

代入：

鑑於移位之一量測，計算引起其之角度。

，其中s係半移位

如同圓弧模型，此分段線性模型仍擁有一移位量測中之量測誤差在下一位移量測中產生一互補誤差以部分抵消潛在附加誤差之影響之一般行為。

考量一理想量測對其中第一片段中存在量測誤差之量測。理想量測：s₁ 及s₂ 具有誤差之量測：

最後片段之所得角度僅係相對於該點之角度之總和。

重複具有量測誤差之計算：

此等全部彎曲不相同，然而，其可經由圍繞d=0之級數展開來展示誤差抵消至一階。電容式感測技術

電容式感測可與一多彎曲感測器一起使用且係上文相對於圖1至圖2所討論之方法。例如，參考圖10，指叉式電極20之一圖案允許吾人藉由比較重疊電極20之電容來執行差動量測以判定相對移位。此量測之差動性使其對各種類型之誤差高度不敏感。除圖10中所展示之電極圖案之外，亦可實施將進一步提供可有助於判定多彎曲感測器之總移動及形狀之量測之其他電極圖案。

仍參考圖10，複數個電極20經調適以發射信號且複數個電極20經調適以自發射信號之電極20接收信號。在一實施例中，可取決於實施方案來切換或交替經調適以發射信號之電極20及經調適以接收信號之電極20。在一實施例中，經調適以發射一信號之一電極20亦可在一不同時間經調適以接收一信號。所接收之信號用於判定一帶相對於另一帶之移動。

在一實施例中，正交分頻多工可與採用經調適以接收及發射正交信號之複數個電極20之一多彎曲感測器一起使用。在一實施例中，使用唯一頻率正交信號。在一實施例中，在發射電極20之各者上發射一唯一頻率正交信號。經調適以接收信號之電極20可接收所發射之信號且處理其以獲得關於參考帶相對於滑動帶之相對移位之資訊。接著，此可用於判定由多彎曲感測器形成之曲線之形狀。

一般而言，可藉由形成參考帶及滑動帶之一網格來判定多個維度之曲率，其中各多彎曲感測器判定其自身各自曲線。在判定各多彎曲感測器之曲線之後，可模型化一平面之整個曲率。在一實施例中，可將複數個多彎曲感測器放置於跨其3D表面經受各種變形之三維物件上。複數個多彎曲感測器能夠在重構自多彎曲感測器之各者獲取之曲率之後準確判定一3D物件之彎曲變形。

在另一實施例中，帶替換為在3個維度上撓性之光纖。接著，此等光纖圍繞一中心參考光纖包裝，使得外滑動光纖在彎曲時相對於參考光纖移動。在一實施例中，間隔件使所有光纖之間維持一恆定間距。相對移位可由包含經由沿光纖之圖案化電極之各種方法量測。

在一實施例中，感測器可由更接近類似於一撓性線之窄片產生以能夠在平面外部撓曲。若兩個此等器件保持在一起以在正交方向上感測，則可量測平面內外之撓曲。

圖11中展示另一實施例。此實施例提供能夠判定一個以上平面方向上之曲率之一多彎曲感測器110。存在一滑動平面112及一參考平面114。在圖11中，平面未展示於彼此之頂部上，然而，應瞭解，此係為了易於觀看平面，滑動平面112及參考平面114依定位上文所討論之帶之一類似方式相對於彼此定位。電極115放置於滑動平面112及參考平面114上。在圖11中，電極115形成為列及行。在一實施例中，電極形成為墊。在一實施例中，電極形成為點天線。另外，滑動平面112與參考平面114之間可放置一間隔件平面以在滑動平面112與參考平面114之間建立一距離。在一實施例中，實施無間隔件層之參考平面114及滑動平面112，其中電極115放置於向外表面上且平面之基板充當一間隔件層。此外，儘管兩個平面上可放置電極115，但可在滑動平面112及參考平面114上放置發射電極且在兩個平面之間的一間隙區域處定位接收電極。另外，電極115可為發射或接收的。

仍參考圖11，滑動平面112及參考平面114係能夠彎曲之撓性平面。參考平面114及滑動平面112附接於各種附接點處。若附接點建立藉由其確定一平面相對於另一平面之移動之一參考位置，則附接點可位於平面之間的任何位置處。在一實施例中，附接點可為平面之中心位置。在一實施例中，存在自其建立平面之相對移動之一個以上附接點。在一實施例中，平面在一邊緣處彼此固定。在一實施例中，平面沿邊緣固定於多個點處。在一實施例中，平面固定於沿一邊緣之點處及平面之區域內。

轉至圖12及圖13，展示量測相對移位之一電容式電極設計之另一實施例。儘管多層撓性電路廣泛可用，但存在可施加之某些設計限制。一常見限制係不允許彎曲區段上之通路。因此，在彎曲區域中無需層間連接之圖案有時係較佳的。

圖12展示形成參考帶124之兩個三角形電極120及形成於滑動帶122上之一系列矩形電極121。可藉由量測滑動帶122上之矩形電極121之各者相對於A電極120及B電極120之電容來判定矩形電極121之相對位置。

圖12及圖13中所展示之此圖案無需多層連接。在參考帶124上，可直接自任一端形成連接。滑動帶122上之矩形電極121可經由匯流排126形成，如圖13中所展示。在一實施例中，可圍繞矩形電極121及三角形電極120採用屏蔽。屏蔽可有助於減輕干擾。發射電極可由接地包圍且接收電極可使用一主動屏蔽驅動以減輕干擾。

圖12及圖13中所展示之設計對參考帶124與滑動帶122之間的略微旋轉敏感。例如，若頂部上之間距大於底部，則其可引起一系統性誤差。此可藉由校準來校正。敏感度亦可藉由使用一較不敏感圖案來改善。

圖14中展示具有降低敏感度之一圖案之一實例。圖14中所展示之圖案採用放置於參考帶144上之額外三角形電極140。矩形電極141放置於滑動帶142上。圖14中所展示之電極圖案圍繞參考帶144之中心線對稱。此比圖12中所展示之圖案降低敏感度。發生降低敏感度，因為三角形電極144在一側上更遠離而在另一側上更靠近。此距離大致平衡可存在之任何傾斜之影響。

圖15展示感測器電極之另一實施例。圖15展示一參考帶154及一滑動帶152之一配置。參考帶154擁有複數個三角形電極150。滑動帶152擁有複數個矩形電極151。與圖12中所展示之電極圖案相比，圖15中之圖案複製三角形電極150之配置。在各量測附近以一較小尺度複製成角度圖案以提高解析度。圖15中所展示之感測器圖案亦可與屏蔽及對稱技術組合。

圖16展示感測器電極之另一實施例。圖16展示一參考帶164及一滑動帶162之一配置。參考帶164擁有複數個三角形電極160。滑動帶162擁有複數個矩形電極161。與圖12中所展示之電極圖案相比，圖16中之圖案複製三角形電極160之配置。在各量測附近以一較小尺度複製成角度圖案以提高解析度。圖16中所展示之感測器圖案亦可與屏蔽及對稱技術組合。當移位引起一矩形電極161接近三角形電極160之端時，將導致一些非線性。解決此之一方式係使用多組三角形電極160。組經移位使得當一矩形電極161靠近一個三角形電極160上之一邊緣時，其不在另一三角形電極160之一邊緣處。光學

除基於電容之感測之外，亦可使用除電容之外的光學技術來產生多彎曲感測器。可使用光學發射器及接收器來替代指叉式電極。信號可透過位於一參考帶與一滑動帶之間的一光學透射間隔件發射。波導技術容許電子器件放置於一端處而非沿感測器分佈其。

使用標準撓性電路技術，可將諸如LED及光二極體之標準電光元件放置於一撓性帶上。然而，由於此等元件本身不具撓性，因此需要量測點處之局部加固。某些技術可用於解決局部加固之問題。一般而言，撓性電子器件可應用於多彎曲感測器之製造(例如進行局部電場感應，且經由一共用匯流排匯報資料)。特定言之，OLED及呈一撓性形式之其他光學器件之可用性可沿一撓性帶構建分佈式光學編碼器。

撓性波導亦可用於將光學信號引入或引出沿帶分佈之量測點。依此方式，光電子器件可聚集於一位置處。例如，光電子器件可放置於其中接合帶之端處。在此位置處，一剛性PCB可保持電光元件。

另外，為減少光學連接之所需數目，可採用多工技術。例如，各感測位置可採用光學濾波器，使得不同色彩之光、不同偏振或此等之一些組合在沿多彎曲感測器之不同位置處主動，且可在具有光電子器件之端處區分。

此等系統擁有使光自一帶行進至另一帶之一路徑。此可依若干不同方式適應。在一實施例中，間隔件可由透明材料製成。在一實施例中，可在量測點附近提供狹槽。在一實施例中，間隔件可維持帶之間的一氣隙。在一實施例中，光纖可擁有容許光自一電纜放出至另一電纜之刻痕。在一實施例中，可存在連結於中間之光纖束，其中能夠判定束之兩端之相對移位。

參考圖17，便宜攝影機晶片亦可用於製造多彎曲感測器。此等晶片可在沿帶之各種點處用於量測移位。仍參考圖17，使用在交錯附接點176處附接至參考帶174之多個平行滑動帶172。接著，此等滑動帶172之端可延伸以由一攝影機晶片175觀察。因此，一單一攝影機可以高精度追蹤多個滑動帶172之運動以實際上給出相同於在不同位置處量測移位之結果。

儘管撓性電子器件係一選項，但存在沿一撓性帶分佈光電子器件之其他選項。在一實施例中，一剛性PCB可經由彈性構件附接至一撓性帶。依此方式，帶仍可自由彎曲，而浮動電光模組面向另一撓性帶上之編碼器標記。為有助於維持對準，電光模組可經設計以擁有透過撓性帶中之一較小孔隙查看之一較大光學區域。即使剛性PCB相對於帶略微擺動，但量測亦將總是相對於帶中之孔隙進行。

當感測移位時，存在吾人必須在運行超出範圍之前感測多少移位之一問題。參考圖18中所展示之接收電極182及發射電極184之配置，可闡釋移位範圍之一實例。在此情況中，少量接收電極182放置於一滑動帶上且較多發射電極184放置於一參考帶上。不是在每個發射電極184上提供唯一信號，而是週期性再用信號。編號發射電極184之各者表示一不同信號。若移位受限於一組發射電極184之區域，則可唯一地判定位置。若移位大於此，則移位讀數不由最靠近發射電極184唯一判定。在此例項中，其可已顯著移位以纏繞下一組發射電極184。因為沿帶進行量測之一序列，因此可看到來自早先片段之組合移位且可能指示已發生一纏繞。因為可發生增量展開，因此不約束停留於一組發射電極184之範圍內之任何特定接收電極182。其僅受限於展開之能力。若已知連續接收電極182之間的發射電極184之數目標稱上受限於發射電極184之間的接收電極182之數目之+/-1/2，則吾人可唯一地判定下一片段之位置，因為已知哪些發射電極184可在先前片段之範圍內。更複雜技術可(例如)藉由對較高階導數進行假定來將此進一步延伸。儘管在一電容式感測器之背景中闡釋此技術，但相同技術可應用於其他實施例。使用光學多帶設置替代僅偵測一端，帶可擁有經偵測及分析以求出一精確位置之重複變動。可使用具有多個邊緣之校準目標以允許藉由組合所有邊緣之資料來判定位置。其他方法

上文已討論電容及光學技術，然而，可採用其他機構。例如，類似於一電位計，一帶可充當一分佈式電阻器，而另一帶可擁有在沿電阻帶之多個點處接觸之多個刮刷器。各刮刷器處之電壓可經配置以指示沿電阻帶之相對位置。一電阻帶位於一帶上，且一電壓跨其施加。此沿帶產生與位置相依之一電壓梯度。沿頂部帶之刮刷器與帶滑動接觸以感測其位置處之電壓。可藉由使一單獨電位計形成於各刮刷器之區域中來達成上文所討論之纏繞偵測以允許更精確量測。機械地，刮刷器亦可起到維持層之間的間距之作用，因為其本身係間隔件。

上述設計之一改良不是擁有沿帶之一單一電阻條，而是可將單獨電阻條放置於各刮刷器附近。接著，各較小電阻條可在一小很多之位移上擁有整個電壓梯度以大幅提高量測之解析度。應注意，至具有電阻條之帶之連接之數目仍僅係兩個。

不是機械刮刷器，而是可採用其他方法來產生移位相依之電阻率變化。例如，磁阻材料在存在一磁場時改變電阻。平行於一導體運行之一電阻跡線可在包含此等跡線之間的磁阻材料之不同位置處有效橋接，其可藉由另一帶上之一磁鐵來選擇性變得更導電。

另一實施例在一帶上採用一系列磁鐵且在另一帶上採用霍爾(Hall)效應感測器以量測移位。時域技術亦可用於量測長度。電、光學或聲學域中之時域反射技術可用於量測多個點處之移位。為使用此等，量測點產生使信號回傳之一路徑。磁伸縮位置傳感器方法亦可用於量測移位。

在一實施例中，可採用感應式接近感測。一線圈之電感將回應於某些材料接近其而改變。例如，在一實施例中，一帶攜帶一系列線圈，而另一帶擁有由線圈偵測之不同磁導率之區段。偵測可依諸多方式進行，其包含獨立註記各線圈之電感變化或尋找不同線圈之間的耦合變化。亦可在兩個帶上擁有線圈且量測帶之間的耦合。線性可變差動變壓器(LVDT)可直接應用於此類型之量測。

在一實施例中，可使用帶之間的射頻(RF)耦合來利用電磁耦合。

在一實施例中，多彎曲感測器經設計用於經由RF之遠端詢問。使用一簡單槽路(LC)，其中L或C取決於帶之間的相對移位。此類型之電路可僅使用導電材料之圖案化來產生於帶上。槽路之諧振頻率係取決於相對移位，且可使用標準RFID技術遠端讀取。帶可經設計以含有各取決於局部相對移位之多個諧振。若諧振合理地頻率分離，則一遠端頻率掃描可獨立揭示各諧振之改變。藉由添加主動元件，可採用諸如時域多工之其他技術來讀取多個點上之移位。

磁性感測器(霍爾效應、巨磁電阻等等)可用於量測局部磁場。一帶之磁化之一圖案可在另一帶上偵測到以判定多個點處之相對移位。磁性電路可用於將通量量測帶至一方便實體位置。高磁導率材料用於引導通量，類似於一導線攜載電流。使用此等技術，可將若干磁性感測器定位於帶之結合端上以在沿帶之各種點處進行量測。

磁伸縮傳感器已用於在惡劣工業環境中量測位置。一移動磁鐵之位置由一磁伸縮部件中之脈衝電流判定，其引起一機械脈衝在磁鐵之區域中之部件中產生。此脈衝回傳至一量測點之時間依據磁鐵之位置而變化。在一實施例中，磁鐵放置於一帶上，且磁伸縮材料放置於另一帶上。

可使用光導材料來採用類似技術。滑動帶上之一燈可使橋接位置移位。此可為安裝於帶上之一LED或其他光源或允許一單獨光源選擇性通過之一簡單孔隙。

多彎曲感測器之一些量測誤差傳播性質可透過機械方式在更傳統臂/編碼器系統上獲得。平行連桿組常用於維持兩個構件之平行性。

圖19展示保證水平線保持彼此平行之三組平行連桿組。點1901表示編碼器。在各編碼器處量測之角度總是相對於頂線。依此方式，各編碼器處之量測誤差不在量測各編碼器處之絕對出口角時傳播。齒輪、皮帶及其他連桿組之各種組合可用於類似效應。

上文所討論之多彎曲感測器提供沿其長度之曲率資料。此資料可依更複雜方式使用以給出更詳細模型。例如，吾人可插入或擬合一較高階函數以模型化沿感測器之曲率變化且因此產生具有實際上更多片段之一模型。吾人亦可將一片段之基本模型自一圓弧改變為一不同函數形式。

多彎曲感測器之上述實施例可準確判定一曲線或曲面之形狀。此技術之一些應用可為判定機器人系統之定位。在一實施例中，多彎曲感測器用於可彎曲介面。在一實施例中，多彎曲感測器用於人體關節運動復健。在一實施例中，多彎曲感測器用於虛擬實境中之人體關節運動。在一實施例中，多彎曲感測器用於判定一背部之曲率、一頭部之移動或腿部之彎曲。在一實施例中，多彎曲感測器用於量測複合曲線。在一實施例中，多彎曲感測器用於複雜振動理解及主動控制。在一實施例中，多彎曲感測器用於汽車、輪胎及座椅變形。在一實施例中，多彎曲感測器用於姿態監測。在一實施例中，多彎曲感測器用於表達樂器介面。在一實施例中，多彎曲感測器用於槽/壓力氣囊監測變形，諸如鼓起(例如監測飛機、潛艇等等)。

多彎曲感測器亦可用於理解一加壓系統之形狀。例如，具有加壓艙之飛機隨著其重複加壓及減壓而經歷顯著應力及變形。若一特定區域透過重複應力而變弱，其將相對於其他區域開始鼓起(或凹入，取決於你看哪一側)。多彎曲感測器用於偵測此以理解系統疲勞率及哪裡即將失效。潛艇、儲留槽及各種加壓容器擁有可受益於多彎曲感測器之應用之類似議題。在一實施例中，當判定鑽頭之曲率時，多彎曲感測器用於促進油氣勘探。

在負載下變形之其他機械系統亦可受益於多彎曲感測器。上述多彎曲感測器之另一優點係精度來自幾何關係而非來自易受歸因於環境條件之改變影響且經受老化及磨損之電性質，此使所揭示之多彎曲感測器適合於在結構之整個壽命內監測橋、支撐樑等等。

上述多彎曲感測器之另一優點係精度來自幾何關係而非來自易受歸因於環境條件之改變影響且經受老化及磨損之電性質。本申請案之實施方案可採用用於實施正交分頻多工感測器及以下中所揭示之其他介面之原理：美國專利第9,933,880號、第9,019,224號、第9,811,214號、第9,804,721號、第9,710,113號及第9,158,411號。假設熟悉此等專利內之揭示內容、概念及術語。該等專利及以引用的方式併入其中之申請案之全部揭示內容以引用的方式併入本文中。本申請案亦可採用以下中所揭示之用於快速多點觸控感測器及其他介面中之原理：美國專利申請案15/162,240、15/690,234、15/195,675、15/200,642、15/821,677、15/904,953、15/905,465、15/943,221、62/540,458、62/575,005、62/621,117、62/619,656及PCT公開案PCT/US2017/050547，假設熟悉其中之揭示內容、概念及術語。該等申請案及以引用的方式併入其中之申請案之全部揭示內容以引用的方式併入本文中。實體實施方案

現參考圖20A及圖20B，提供一多彎曲感測器之一參考帶及一滑動帶。複數個發射電極沿接收電極之一對應圖案移動。在一實施例中，藉由檢查發射電極與接收電極之間的耦合電容之變化來判定位置。在一實施例中，指叉式電極之一圖案允許吾人藉由比較重疊電極之電容來執行差動量測以判定相對移位。此量測之差動性使其對各種類型之誤差高度不敏感。如上所述，除圖20中所展示之電極圖案之外，亦可實施將進一步提供可有助於判定多彎曲感測器之總移動及形狀之量測之其他電極圖案。

在一實施例中，複數個電極經調適以發射信號且複數個電極經調適以自發射信號之電極接收信號。在一實施例中，可根據實施方案來切換或交替經調適以發射信號之電極及經調適以接收信號之電極。在一實施例中，經調適以發射一信號之一電極亦可在一不同時間經調適以接收一信號。所接收之信號用於判定一帶相對於另一帶之移動。在一實施例中，當產生參考帶及滑動帶時，電極可圖案化於標準撓性印刷電路板(PCB)上。可量測通過間隔件之電容且判定相對位置。

在一實施例中，發射帶擁有與接收帶上之相等數目個差動電極對對準之複數個等距間隔電極。當帶係平坦時，各發射電極將在一接收對上居中，使得差動電容係零。隨著兩個帶相對於彼此移位，發射墊將移動而不與接收墊對準以使差動電容不平衡。在一實施例中，電極經配置以擁有顯著重疊以最小化偏斜及邊緣場之影響以給出差動電容相對於偏移之一線性變化。

在一實施例中，藉由插入複數個聚醯亞胺帶來使發射墊及接收墊保持一固定間距。在一實施例中，移位量與間距之厚度成比例。在一實施例中，厚度係0.5 mm。在一實施例中，使用一單一間隔件。在一實施例中，複數個間隔件用於維持準確間距，同時允許器件可彎曲。

在一實施例中，帶經由一彈性套管壓合在一起，同時仍允許其沿長度抵著彼此移位。在一實施例中，一夾箝通過帶上之對準孔以約束該端上之運動。在一實施例中，金指接點允許將帶插入至一控制器板之相對側上之連接器中。在一實施例中，帶與一控制器板一體製造。

圖21A及圖21B分別展示一多彎曲感測器2100之一透視圖及一側視圖。在一實施例中，滑動帶及參考帶係接著對折之一單一連續元件之部分。在一實施例中，至少一間隔件位於滑動帶部分與參考帶部分之間。

在一實施例中，放置於滑動部分及參考部分中之電極(圖中未展示)之電連接可透過連續元件之一或兩端路由回電路系統。在一實施例中，屬於滑動部分之電極及屬於參考部分之電極貼附至一件連續材料其中所有電連接路由至一或兩端。接著，折疊該件連續材料且使端彼此固定。在一實施例中，至少一間隔件放置於滑動部分與參考部分之間且固定至材料之端。

圖22A及圖22B分別繪示一平坦位置及一彎曲位置中之一多彎曲感測器。在一實施例中，電極隨著感測器撓曲而移位。圖22C繪示多彎曲感測器處於一平坦位置及一彎曲位置中時相對移位與差動電容之間的關係。在一實施例中，當多彎曲感測器處於一平坦位置中時，發射電極在兩個接收電極之間居中(即，無移位)且差動電容係零。在一實施例中，當多彎曲感測器在感測器之至少一部分中彎曲時，至少一發射電極與來自接收電極組中之一接收電極重疊多於(若干)其他接收電極(即，移位)以產生一非零差動電容。

在一實施例中，一單通道、24位元差動電容轉數位轉換器用於執行電容量測。在一實施例中，使用一系列超低電容多工器，可連續量測沿帶之8個點處之移位。在一實施例中，所量測之電容係亞微微法拉。

在一實施例中，當注意到歸因於各種跡線之接近之大量寄生電容時，可使用一校準程序。首先，當感測器平坦放置時，量測寄生電容之靜態影響。接著，歸因於電極，此值自後續讀數減去以求出差動電容。在一實施例中，電路可每秒約10次全掃掠多彎曲感測器，同時汲取小於100 mW。多輪廓感測器

轉至圖23至圖25，展示具有固定至一外殼2305之複數個多彎曲感測器2310 (如本文所揭示之實施例中所描述)之一多輪廓感測器2300。熟習技術者應瞭解，複數個多彎曲感測器2310之配置及定位不具限制性，而是可經選擇以準確描述或量測一表面、一輪廓及一剖面之至少一者。在一些實施例中，複數個多彎曲感測器2310之配置及定位可經選擇以描述或量測一不可發展表面。如本文所使用，術語「可發展」表面可意謂以下之至少一者：具有零高斯(Gaussian)曲率之一平滑表面、可無扭曲(即，「拉伸」或「壓縮」)平坦化至一平面上之一表面及可由一張紙纏繞之一表面，其中紙張不發生折疊或縐褶。此外，如本文所使用，術語「不可發展表面」可意謂以下之至少一者：可擁有一非零高斯曲率之一表面及無法無扭曲平坦化至一平面上之一表面。

返回至圖23，在一實施例中，複數個多彎曲感測器2310可彼此平行配置，其中複數個多彎曲感測器2310之各者之參考帶及對應滑動帶相對於彼此且相對於相鄰多彎曲感測器2310之相鄰參考帶及滑動帶移動。

圖24繪示具有配置成具有行及列之一交織圖案之複數個多彎曲感測器2410之一多輪廓感測器2400之一實施例。圖25繪示具有依一配置重疊使得所有行在所有列上方或反之亦然之複數個多彎曲感測器2510之一多輪廓感測器2500之一實施例。

在一實施例中，一多輪廓感測器具有呈不同配置之複數個多彎曲感測器。在一實施例中，複數個多彎曲感測器依相對於彼此之不同角度配置且交織。在一實施例中，複數個多彎曲感測器配置於層中，其中各層相對於彼此成角度。在一實施例中，複數個多彎曲感測器相對於至少一其他多彎曲感測器不對稱交織、分層或成角度配置。

熟習技術者應注意，與圖11中所繪示之多彎曲感測器110實施例相比，本節中所描述之多輪廓感測器藉由配置若干多彎曲感測器來形成以達成一特定圖案而非擁有滑動平面112及參考平面114。具有多彎曲感測器之座椅元件

轉至圖26及圖27，繪示包含本文別處所描述之至少一多彎曲感測器2610之座椅元件。在一實施例中，一座椅元件係一座椅靠背2600。在一實施例中，一座椅元件係一座椅底部2700。在一實施例中，一座椅元件具有一座椅靠背2600、一座椅底部2700、一頭枕、一扶手及其等之一組合之至少一者。在一實施例中，座椅元件至少部分由一可變形材料製成。在一實施例中，座椅元件部分由一聚合物製成。在一實施例中，座椅元件部分由泡沫製成。在一實施例中，座椅元件部分由塑膠製成。在一實施例中，座椅元件部分由皮革製成。在一實施例中，座椅元件包含金屬彈簧以對使用者提供支撐且維持座椅之總體輪廓或形狀。

在一實施例中，具有至少一多彎曲感測器2610之一座椅元件能夠偵測一使用者與座椅元件互動(例如坐、靠或抓住)。在一實施例中，至少一多彎曲感測器2610與由一使用者或物件作用於座椅元件上引起之座椅元件之輪廓之變形保形。在一實施例中，具有至少一多彎曲感測器2610之座椅元件能夠藉由判定由座椅元件經歷之變形(即，彎曲、形狀及輪廓)來判定一使用者之至少一特性或生物特徵(例如高度、重量、姿勢、重量分佈)。

藉由組合座椅元件之感測變形及座椅元件中發現材料之物理性質，可對作用於座椅上之力進行準確量測。在一實施例中，各類型之乘員擁有一唯一變形剖面。即，各類型之乘員(寵物、兒童、成人、物件)依一特定方式使座椅元件變形。例如，站在座位底部上之一狗將產生四個明顯壓痕，而坐在相同座椅上之一成人將產生兩個大壓痕。類似地，由一兒童及一成人產生之變形在深度及佔用面積上明顯不同。在一實施例中，具有至少一多彎曲感測器2610之一座椅元件能夠區分一物件、一寵物、一兒童及一成人。此外，由於各使用者係不同的，因此可產生各使用者之唯一使用者剖面以識別一特定使用者何時與座椅接觸。在一實施例中，包含多彎曲感測器之座椅系統可判定一使用者或一物件與座椅接觸。

另外，在一實施例中，包含多彎曲感測器之座椅系統可判定使用者之位置或姿勢之一改變。在一實施例中，包含多彎曲感測器之座椅可用作一車輛安全系統之部分。系統可藉由查看使用者之姿勢來判定使用者不適合或處於一不安全位置中。此外，若發生一事故，則系統可使用由座椅元件提供之資訊來修改車輛主動安全系統以保護使用者。例如，在一前端碰撞中，車輛安全系統可偵測到使用者超出安全氣囊之所要範圍(例如前傾或向一側傾斜)且選擇性啟動不同安全氣囊以較佳地減輕使用者之傷害。

現返回至圖26及圖27，在一實施例中，至少一多彎曲感測器2610可呈水平、垂直、對角線或其等之任何組合之至少一者配置。在一實施例中，座椅元件具有複數個多彎曲感測器2610。在一實施例中，多彎曲感測器2610定位於座椅元件之不同區段上。在一實施例中，多彎曲感測器2610對稱定位於座椅元件上。在一實施例中，複數個多彎曲感測器2610相對於座椅靠背2600之上靠背定位。在一實施例中，至少一多彎曲感測器2610相對於座椅靠背2600之腰部區域定位。在一實施例中，至少一多彎曲感測器2610相對於座椅靠背2600之一頭枕部分定位。在一實施例中，至少一多彎曲感測器2610相對於座椅靠背2600及/或座椅底部2700之側軟墊定位。在一實施例中，多彎曲感測器2610位於最可能接收使用者之一部分之座椅元件之區域上。具有整合感測及環境控制之車輛座椅

現參考圖28，展示座椅元件2800之一分解圖。在一實施例中，座椅元件2800可包含一機械層2810、一感測器層2820、一加熱/冷卻層2830及一電容感測層2840之至少一者。在一實施例中，感測器層2820包含本文所描述之至少一多彎曲感測器。在一實施例中，多彎曲感測器可提供關於機械層2810、感測器層2820、加熱/冷卻層2830、電容感測層2840及使用者之至少一者之形狀之資訊。

在一實施例中，感測器層2820安置於機械層2810與一使用者之間。在一實施例中，機械層2810安置於感測器層2820與使用者之間。熟習技術者應瞭解，機械層2810、感測器層2820、加熱/冷卻層2830及電容感測層2840相對於彼此之配置不具限制性，而是可達成各種配置。在一實施例中，層之配置取決於層相對於使用者之位置而變動。換言之，在一實施例中，層配置可在相同座椅之座椅元件之間變動。

在一實施例中，機械層2810可包含一泡沫層、一彈簧層、一可變形材料及其等之一組合之至少一者。熟習技術者應瞭解，機械層2810可包含用於製造座椅、傢俱及/或室內裝飾之任何材料且因此不受限制。在一實施例中，機械層2810可包含能夠改變其總體形狀之一致動器。在一實施例中，機械層2810可包含一氣動及/或液壓氣囊。在一實施例中，機械層2810可包含機電致動器。

在一實施例中，座椅具有一動態加熱系統。在一實施例中，加熱/冷卻層2830係動態加熱系統之部分。在一實施例中，加熱/冷卻層2830具有一加熱陣列。在一實施例中，加熱陣列包含複數個加熱部件(即，電阻器)。在一實施例中，動態加熱系統之加熱部件可用於產生熱。

在一實施例中，動態加熱系統之加熱部件可用於量測溫度。熟習技術者應瞭解，當一電阻器加熱或存在一熱源時，跨一電阻器發生一壓降。因此，一電阻器可用於量測溫度及輻射熱。在一實施例中，電阻器係一負溫度係數(NTC)電阻器。在一實施例中，電阻器係一正溫度係數(PTC)電阻器。

在一實施例中，動態加熱系統具有多個加熱/溫度量測部件。在一實施例中，電阻器配置成一列/行圖案。一列/行相交點稱為一「單元」。在一實施例中，此配置中之各電阻器可經選擇性啟動以藉由選擇對應列/行組合來提供熱或量測溫度。在一實施例中，各電阻器提供溫度之一獨立量測。在一實施例中，可藉由查看熱阻來判定各列/行相交點處加熱/冷卻層2830與使用者之間的絕緣量。在一實施例中，藉由量測具有一已知功率輸入量之溫度變化來判定熱阻。在一實施例中，動態加熱系統可區分與不同衣物接觸之座椅區域，例如一厚外套對一薄T恤。在一實施例中，動態加熱系統可動態調整熱單元或區域以最佳化加熱效能。在一實施例中，由動態加熱系統收集之資訊與由感測器層2820及電容感測層2840提供之資訊組合以判定關於使用者之資訊。

在一實施例中，藉由控制所施加之功率量及使用相同加熱器陣列部件感測一功率輸入及一溫度之至少一者來提供一加熱器陣列。在一實施例中，當一人坐在一座椅或一座椅元件上時，應用加熱及/或冷卻。在一實施例中，藉由考量加熱/冷卻部件與一人之間的材料量(包含衣物)來將加熱及/或冷卻均勻應用於人。

轉至圖29，繪示一感測器層2900。在一實施例中，感測器層2900可包含一外殼2910及本文所描述之至少一多彎曲感測器2920。在一實施例中，外殼2910可為維持至少一多彎曲感測器2920之相對幾何形狀之一撓性墊。在一實施例中，外殼2910具有一熱塑性聚胺基甲酸酯(TPU)元件。熟習技術者應瞭解，在一實施例中，多彎曲感測器2920可為若干互連或獨立多彎曲感測器。在一實施例中，外殼2910對多彎曲感測器2920提供壓碎保護。在一實施例中，外殼2910允許多彎曲感測器2920變形，同時保護其免於斷裂。

本發明之一態樣係一種車輛座椅，其具有擁有一輪廓之一座椅元件；其中當一使用者之身體之至少一部分與該座椅元件接觸時，該輪廓改變。在一實施例中，該車輛座椅進一步具有可操作地連接至該座椅元件且經調適以至少部分與該座椅元件之該輪廓保形之至少一多彎曲感測器。該至少一多彎曲感測器具有經調適以發射信號之一信號產生源及經調適以接收至少一些該等發射信號之一信號接收器。在一實施例中，一信號處理器可操作地連接至該信號接收器，該信號處理器經調適以進行與該等接收信號相關聯之至少一量測。在一實施例中，一感測模組可操作地連接至該信號處理器且經組態以使用該至少一量測來判定關於該座椅元件之該輪廓之資訊。

本發明之另一態樣係一種車輛座椅，其具有能夠在一使用者與該車輛座椅接觸時呈現該使用者之身體之至少一部分之一形狀之一可變形座椅元件。在一實施例中，一多彎曲感測器可操作地連接至該座椅元件且經調適以至少部分與由該座椅元件呈現之該形狀保形；該多彎曲感測器具有經調適以發射信號之一信號產生源及經調適以接收至少一些該等發射信號之一信號接收器。在一實施例中，該車輛座椅進一步具有可操作地連接至該信號接收器之一信號處理器，該信號處理器經調適以進行與該等接收信號相關聯之至少一量測且經進一步調適以使用該至少一量測來判定該車輛座椅之一使用。

本發明之另一態樣係一種車輛座椅，其具有擁有一輪廓之一座椅元件；其中當一使用者之身體之至少一部分與該座椅元件接觸時，該輪廓改變。在一實施例中，該車輛座椅進一步具有可操作地連接至該座椅元件且經調適以至少部分與該座椅元件之該輪廓保形之複數個多彎曲感測器；各多彎曲感測器具有擁有第一複數個電極之一滑動帶及擁有第二複數個電極之一參考帶，其中該第一複數個電極之各者經調適以發射至少一信號，其中該第二複數個電極之各者經調適以接收一信號；其中該複數個多彎曲感測器之各者之各滑動帶及各參考帶經調適以在相對於一對應滑動帶或參考帶之至少一維度上撓性移動且相對於至少一其他滑動帶或參考帶自由移動。在一實施例中，該信號處理器可操作地連接至該複數個多彎曲感測器之至少一者之該第二複數個電極。該信號處理器經調適以處理由該複數個多彎曲感測器之該至少一者之該第二複數個電極接收之該等信號以判定關於該座椅元件之該輪廓之資訊。

如本文且尤其是申請專利範圍中所使用，諸如第一及第二之序數術語本身不意欲隱含序列、時間或唯一性，而是用於使主張構造彼此區分。在其中背景指定之一些使用中，此等術語可隱含第一及第二係唯一的。例如，當一事件在一第一時間發生且另一事件在一第二時間發生時，不意欲隱含第一時間在第二時間之前發生、在第二時間之後發生或與第二時間同時發生。然而，當請求項中存在第二時間在第一時間之後的進一步限制時，背景將要求將第一時間及第二時間解讀為唯一時間。類似地，當背景如此指定或容許時，序數術語意欲經廣義解釋使得兩個經識別主張構造可具有相同特性或不同特性。因此，例如，無進一步限制之一第一頻率及一第二頻率可為相同頻率(例如，第一頻率係10 Mhz且第二頻率係10 Mhz)或可為不同頻率(例如，第一頻率係10 Mhz且第二頻率係11 Mhz)。背景可另外指定，例如，其中一第一頻率及一第二頻率進一步受限於彼此頻率正交，在該情況中，其等不可為相同頻率。

儘管已參考本發明之一較佳實施例特別展示及描述本發明，但熟習技術者應瞭解，可在不背離本發明之精神及範疇之情況下在形式及細節上進行各種改變。

10:多彎曲感測器 12:滑動帶 14:參考帶 16:端部分/遠端/端點 18:間隔件 20:電極 22:保持器 24:電路系統 30:對應點 31:對應點 71:已知起始點 72:已知起始角 73:未知結束點 74:結束角 75:中心 76:曲率半徑 77:角範圍 82:滑動帶 84:參考帶 110:多彎曲感測器 112:滑動平面 114:參考平面 115:電極 120:三角形電極 121:矩形電極 122:滑動帶 124:參考帶 126:匯流排 140:額外三角形電極 141:矩形電極 142:滑動帶 144:參考帶 150:三角形電極 151:矩形電極 152:滑動帶 154:參考帶 160:三角形電極 161:矩形電極 162:滑動帶 164:參考帶 172:滑動帶 174:參考帶 175:攝影機晶片 176:交錯附接點 182:接收電極 184:發射電極 1901:點 2100:多彎曲感測器 2300:多輪廓感測器 2305:外殼 2310:多彎曲感測器 2400:多輪廓感測器 2410:多彎曲感測器 2500:多輪廓感測器 2510:多彎曲感測器 2600:座椅靠背 2610:多彎曲感測器 2700:座椅底部 2800:座椅元件 2810:機械層 2820:感測器層 2830:加熱/冷卻層 2840:電容感測層 2900:感測器層 2910:外殼 2920:多彎曲感測器 A:彎曲角

:垂直對角 B:彎曲角 L:長度 r:半徑 s:相對側長度 t:厚度 θ_r :帶正負號之角範圍

本發明之上述及其他目的、特徵及優點將自附圖中所繪示之實施例之以下更特定描述明白，其中元件符號係指各種視圖中之相同部分。圖式未必按比例繪製，而是將重點放在繪示所揭示之實施例之原理上。

圖1展示一多彎曲感測器之一側視圖。

圖2展示一多彎曲感測器之感測器帶。

圖3係一滑動感測器帶及一參考感測器帶之一示意圖。

圖4係繪示纏繞一間隔件之一參考帶的一圖式。

圖5係繪示纏繞一間隔件之一滑動帶的一圖式。

圖6係由一滑動帶及一參考帶形成之一感測器帶之另一視圖。

圖7A係繪示一片段之計算的一圖式。

圖7B係繪示一片段之計算的一圖式。

圖8係繪示使用曲線之一線性片段分析的一圖式。

圖9係繪示在線性片段分析中判定角度的一圖式。

圖10係繪示間隔電極的一圖式。

圖11係繪示一多平面多彎曲感測器的一圖式。

圖12係採用三角形電極及矩形電極之一多彎曲感測器之一圖式。

圖13係進一步繪示連接之採用三角形電極及矩形電極之一多彎曲感測器之另一圖式。

圖14係採用三角形電極及矩形電極之一多彎曲感測器之一圖式。

圖15係採用三角形電極及矩形電極之一多彎曲感測器之另一圖式。

圖16係採用三角形電極及矩形電極之一多彎曲感測器之另一圖式。

圖17係展示平行帶與一攝影機晶片之使用的一圖式。

圖18係展示能夠判定纏繞之一感測器之一電極圖案的一圖式。

圖19係機械多彎曲感測器之一圖式。

圖20A展示一多彎曲感測器之一滑動帶、一參考帶及一間隔件帶之一俯視圖。

圖20B繪示圖20A之多彎曲感測器之一側視圖。

圖21A係一多彎曲感測器之一等角視圖。

圖21B係圖21A之多彎曲感測器之一側視圖。

圖22A繪示一平坦位置中之一多彎曲感測器。

圖22B繪示一彎曲位置中之一多彎曲感測器。

圖22C繪示一多彎曲感測器處於一平坦位置及一彎曲位置中時之代表性電極位置。

圖23係一多輪廓感測器之一圖式。

圖24係一多輪廓感測器之一圖式。

圖25係一多輪廓感測器之一圖式。

圖26繪示具有多彎曲感測器之一座椅靠背。

圖27繪示具有多彎曲感測器之一座椅底部。

圖28係一座椅元件之一分解圖。

圖29係一感測器層之一分解圖。

2600:座椅靠背

2610:多彎曲感測器

Claims

一種車輛座椅，其具有：一座椅元件，其擁有一輪廓；其中當一使用者之身體之至少一部分與該座椅元件接觸時，該輪廓改變；至少一多彎曲感測器，其可操作地連接至該座椅元件且經調適以至少部分與該座椅元件之該輪廓保形；該至少一多彎曲感測器具有經調適以發射信號之一信號產生源及經調適以接收至少一些該等發射信號之一信號接收器；及一信號處理器，其可操作地連接至該信號接收器，該信號處理器經調適以進行與該等接收信號相關聯之至少一量測；及一感測模組，其可操作地連接至該信號處理器且經組態以使用該至少一量測來判定關於該座椅元件之該輪廓之資訊。
如請求項1之車輛座椅，其中該資訊係該使用者之存在或不存在。
如請求項1之車輛座椅，其中該資訊係該使用者之一生物特徵。
如請求項1之車輛座椅，其中該資訊係該使用者之一位置。
如請求項1之車輛座椅，其中該資訊係該使用者之一重量及一高度之至少一者。
如請求項1之車輛座椅，其中該資訊係一物件之存在或不存在。
如請求項1之車輛座椅，其中該感測模組係該信號處理器之部分。
一種車輛座椅，其具有：一可變形座椅元件，其能夠在一使用者與該車輛座椅接觸時呈現該使用者之身體之至少一部分之一形狀；一多彎曲感測器，其可操作地連接至該座椅元件且經調適以至少部分與由該座椅元件呈現之該形狀保形；該多彎曲感測器具有經調適以發射信號之一信號產生源及經調適以接收至少一些該等發射信號之一信號接收器；及一信號處理器，其可操作地連接至該信號接收器，該信號處理器經調適以進行與該等接收信號相關聯之至少一量測且經進一步調適以使用該至少一量測來判定該車輛座椅之一使用。
如請求項8之車輛座椅，其中該信號處理器偵測該使用者之一存在或不存在。
如請求項8之車輛座椅，其中該信號處理器經進一步調適以區分一嬰兒、一兒童及一成人。
如請求項8之車輛座椅，其中該信號處理器經進一步調適以區分一寵物與一人類。
如請求項8之車輛座椅，其中該信號處理器偵測該使用者之一生物特徵。
如請求項8之車輛座椅，其中該信號處理器偵測該使用者之一位置、一姿勢及一移動之至少一者。
如請求項8之車輛座椅，其中該信號處理器偵測該使用者之一重量及一高度之至少一者。
如請求項8之車輛座椅，其中該信號處理器偵測一物件之存在或不存在。
一種車輛座椅，其具有：一座椅元件，其擁有一輪廓；其中當一使用者之身體之至少一部分與該座椅元件接觸時，該輪廓改變；複數個多彎曲感測器，其等可操作地連接至該座椅元件且經調適以至少部分與該座椅元件之該輪廓保形；各多彎曲感測器具有擁有第一複數個電極之一滑動帶及擁有第二複數個電極之一參考帶，其中該第一複數個電極之各者經調適以發射至少一信號，其中該第二複數個電極之各者經調適以接收一信號；其中該複數個多彎曲感測器之各者之各滑動帶及各參考帶經調適以在相對於一對應滑動帶或參考帶之至少一維度上撓性移動且相對於至少一其他滑動帶或參考帶自由移動；及一信號處理器，其可操作地連接至該複數個多彎曲感測器之至少一者之該第二複數個電極；該信號處理器經調適以處理由該複數個多彎曲感測器之該至少一者之該第二複數個電極接收之該等信號以判定關於該座椅元件之該輪廓之資訊。
如請求項16之車輛座椅，其中該信號處理器使用該資訊來判定該使用者之存在或不存在。
如請求項16之車輛座椅，其中該信號處理器使用該資訊來區分一寵物、一嬰兒、一兒童及一成人。
如請求項16之車輛座椅，其中該信號處理器使用該資訊來偵測該使用者之一位置、一姿勢及一移動之至少一者。
如請求項16之車輛座椅，其中該信號處理器使用該資訊來偵測一物件之存在或不存在。