使用基元的高精確度觸覺效應生成的制造方法與工藝

使用基元的高精確度觸覺效應生成相關申請的交叉引用本申請要求于2012年2月15日提交的序列號為61/599,173的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，其內容在這里通過參考并入。技術領域一個實施例涉及觸覺效應，并且尤其涉及使用基元(primitive)生成高精確度觸覺效應。

背景技術：
電子裝置制造商致力于為用戶開發(fā)豐富的界面。傳統(tǒng)的裝置利用視覺和聽覺提示為用戶提供反饋。在一些界面裝置中，也為用戶提供動覺反饋(如主動力反饋和阻力反饋)和/或觸覺反饋(如振動、質地和熱量)，更普遍地統(tǒng)稱為“觸覺反饋”或“觸覺效應”。觸覺反饋可以提供改進和簡化用戶界面的提示。具體地是，振動效應，或振動觸覺效應，可用于為電子裝置的用戶提供提示以使用戶警惕特定的事件，或提供真實感的反饋以在模擬或虛擬環(huán)境中創(chuàng)建更強烈的感官沉浸。為了產生振動效應，許多設備使用一些類型的致動器或者觸覺輸出設備。用于這個目的的已知致動器包括例如其中由發(fā)動機移動偏心質量塊的偏心旋轉質量塊(“ERM”)的電磁制動器、其中連接到彈簧的塊被前后驅動的線性共振致動器(“LRA”)、或者例如壓電的、電致動聚合物或者形狀記憶合金的“智能材料”。觸覺輸出設備還可以是非機械或者非振動的設備，例如使用靜電摩擦力(“ESF”)、超聲波表面摩擦(“USF”)的設備、用超聲波觸覺換能器引起聲學輻射壓力的設備、使用觸覺基底和柔軟或可變形表面的設備、提供例如使用空氣噴射的一股氣流的噴射式觸覺輸出的設備等等。

技術實現(xiàn)要素：
一個實施例是觸覺使能系統(tǒng)，其接收包括多個輸入?yún)?shù)的觸覺效應基元，并且接收來自傳感器的輸入。該系統(tǒng)從該觸覺效應基元生成觸覺效應信號，該觸覺效應信號包括多個輸出參數(shù)，其中輸出參數(shù)中的至少一個基于傳感器輸入而變化。該系統(tǒng)隨后將該觸覺效應信號施加到致動器。附圖說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的觸覺使能系統(tǒng)的結構圖。圖2是根據(jù)一個實施例的包括要模擬的音樂樂器的可選圖形圖像的系統(tǒng)的透視圖；圖3是根據(jù)一個實施例的說明線性映射的頻率對加速度的圖；圖4是根據(jù)一個實施例的當從HD觸覺效應基元生成HD觸覺效應信號時圖1的高精確度(“HD”)觸覺效應生成模塊的功能流程圖。圖5是物理激勵的隨機事件建模算法的結構圖表示；圖6是根據(jù)一個實施例的當從HD觸覺效應基元生成HD觸覺效應信號時圖1的HD觸覺效應生成模塊的功能流程圖。具體實施方式一個實施例是觸覺效應生成系統(tǒng)，其生成用于高精確度(“HD”)致動器的振動類型的觸覺效應。該觸覺效應以觸覺“基元”的形式表示，其中例如周期、持續(xù)時間和幅度的參數(shù)被用來定義觸覺效應，并且這些參數(shù)隨后被引擎解釋并轉換為發(fā)動機電壓信號，其包括輸出參數(shù)并且被施加到HD致動器。ERM和LRA類型的致動器可被認為是“低精確度”致動器，因為當生成觸覺效應時它們具有受限的頻率范圍。相反，HD致動器，例如基于壓電、電致動聚合物或者靜電的致動器，能夠以更快的上升(ramp-up)時間和大的動態(tài)范圍來輸出更高的頻率內容。因此，由HD致動器生成的觸覺效應能夠比由低精確度致動器生成的那些更豐富以及更加逼真。盡管為低精確度致動器開發(fā)的觸覺效應參數(shù)/基元通?？捎糜贖D致動器，但它們通常不利用這些高精確度特性。進一步，HD基元可以比低精確度基元包括更多參數(shù)，所述低精確度基元僅可以具有單個參數(shù)，例如幅度。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的觸覺使能系統(tǒng)10的結構圖。系統(tǒng)10包括在機殼15內安裝的觸摸感應表面11或者其他類型的用戶接口，以及可以包括機械按鍵/按鈕13。系統(tǒng)10內部是觸覺反饋系統(tǒng)，其在系統(tǒng)10上生成振動。在一個實施例中，在觸摸表面11上生成振動。觸覺反饋系統(tǒng)包括處理器或者控制器12。耦接到處理器12的是存儲器20和致動器驅動電路16，其耦接到HD致動器18(例如：壓電、電致動聚合物等等)。在一些實施例中，HD致動器18可能是可變形的致動器，例如壓電纖維復合材料(“MFC”)致動器。處理器12可能是任意類型的通用處理器，或者可能是被專門設計來提供觸覺效應的處理器，例如專用集成電路(“ASIC”)。處理器12可能是操作整個系統(tǒng)10的同一個處理器，或者可能是單獨的處理器。處理器12可以基于高級參數(shù)來決定什么振動效應將被播放以及所述效應的播放順序。通常，定義特定觸覺效應的高級參數(shù)包括大小、頻率和持續(xù)時間。低級參數(shù)，例如流發(fā)動機(streamingmotor)命令，也可能被用來確定特定的觸覺效應。如果當觸覺效應生成時其包括這些參數(shù)的一些變化或者觸覺效應包括基于用戶交互的這些參數(shù)的一種變化，則觸覺效應可以被認為是“動態(tài)”的。處理器12輸出控制信號給致動器驅動電路16，所述致動器驅動電路16包括用于提供所需的電流和電壓(即“發(fā)動機信號”)給HD致動器18以引起所需觸覺效應的電子部件和電路。系統(tǒng)10可能包括多于一個的HD致動器18(或者另外類型的致動器)，并且每個HD致動器可能包括單獨的驅動電路16，全都耦接到公共處理器12。存儲器20可能是任意類型的儲存設備或者計算機可讀介質，例如隨機訪問存儲器(“RAM”)或者只讀存儲器(“ROM”)。存儲器20存儲由處理器12執(zhí)行的指令，例如操作系統(tǒng)指令。在這些指令中，存儲器20包括HD觸覺效應生成模塊22，其是一些指令，當由處理器12執(zhí)行時，如在下面更詳細地公開的那樣，從HD觸覺效應基元生成HD觸覺效應信號(即：經(jīng)由驅動電路16施加到HD致動器18的發(fā)動機信號)。存儲器20可能位于處理器12的內部，或者是內部和外部存儲器的任意組合。觸摸表面11識別觸摸，并且也可能識別在表面上的觸摸的位置和大小。對應于觸摸的數(shù)據(jù)被發(fā)送給處理器12，或者系統(tǒng)10內的另一個處理器，并且處理器12解釋該觸摸以及作為響應來生成觸覺效應信號。觸摸表面11可能使用任意感應技術來感應觸摸，包括電容感應、電阻感應、表面聲波感應、壓力感應、光學感應等。觸摸表面11可能感應多點觸摸接觸并且可能能夠區(qū)分在同一時間發(fā)生的多個觸摸。觸摸表面11可能是觸摸屏，其生成并顯示圖像以用于用戶交互，例如按鍵、撥號盤等，或者可能是具有最小圖像或者沒有圖像的觸摸板。系統(tǒng)10可能是手持設備，例如蜂窩電話、個人數(shù)字助理(“PDA”)、智能電話、平板電腦、游戲控制臺等，或者可能是任意其他類型的設備，其提供用戶接口并且包括含有一個或者多個致動器的...