电刺激触觉反馈接口制造技术

本公开涉及电刺激触觉反馈接口。用于肌肉电刺激电极的触觉驱动电路具有用于接收基于来自触觉效果处理器的触觉效果的触觉信号的输入端。驱动电路包含用于基于所述触觉信号生成肌肉电刺激电流的逻辑器。与用户皮肤相接触的电极接收肌肉电刺激电流，通过收缩和放松靠近所述电极的肌肉而导致触觉效果。

【技术实现步骤摘要】
电刺激触觉反馈接口
本专利技术的一个实施例针对一种触觉反馈接口(interface)。更具体地,本专利技术的一个实施例针对被设置为向肌肉提供直接触觉反馈的触觉反馈接口。
技术介绍
电子设备制造商努力为用户生产丰富的接口。传统设备使用视觉和听觉提示(cue)以向用户提供反馈。在一些接口设备中，也向用户提供动觉反馈(例如主动力和阻力反馈)和/或触感反馈(例如振动、纹理和热感)，这些更一般地统称为“触觉反馈”或“触觉效果”。触觉反馈可以提供增强和简化用户接口的提示。具体地，振动效果或振动触感式(vibrotactile)触觉效果可以用于向电子设备的用户提供提示以向用户警告特定的事件，或者提供真实的反馈以产生在模拟或虚拟环境中的更好的感官沉浸。 触觉反馈也日益被并入到便携式和移动电子设备中，诸如蜂窝电话、智能电话、便携式游戏设备、基于车辆的设备和接口、以及多种多样的其他便携式和移动电子设备。例如，一些便携式游戏应用能够以和控制设备(例如操纵杆等)相似的方式振动，所述控制设备与被配置为提供触觉反馈的较大规模游戏系统一起使用。此外，诸如连接到车辆电力供应的设备可以在电压输入的一个范围上提供触觉反馈。 为了生成振动效果，许多设备利用某种类型的致动器或触觉输出设备。已知的用于此目的的致动器包括电磁致动器，诸如螺线管致动器、由马达移动偏心质量的偏心旋转质量(“ERM”)致动器、线性谐振致动器振动马达(“LRA”)、或压电换能器。通常，用于触觉致动器的电源输入电压在一定的电流消耗(current draw)下控制触觉致动器。电流和电压的组合改变由致动器提供的触觉响应。触觉控制器基于所期望的电流水平对提供给触觉致动器的电流进行调节以提供不同的触觉体验。 肌肉电刺激(“EMS”)使用接近于肌肉所施加的电流来通过刺激肌肉神经而引起肌肉收缩。电流通常通过施加到皮肤的、靠近要被收缩的肌肉放置的电极而施加到皮肤。电流可以由控制器通过使用脉冲而施加到电极，以使肌肉快速收缩和放松。EMS已经传统地用于运动医学、锻炼和物理治疗中。
技术实现思路
一个实施例包括用于肌肉电刺激电极的触觉驱动电路，具有用于从触觉效果处理器接收基于触觉效果的触觉信号的输入端。该驱动电路包含用于基于触觉信号生成肌肉电刺激电流的逻辑器。与用户的皮肤相接触的电极接收肌肉电刺激电流，通过收缩和放松靠近电极的肌肉而引起用户所感觉到的触觉效果。 【附图说明】 图1是示出了根据本专利技术的一个实施例的触觉使能(haptically-enabled)的系统的框图。 图2示出了根据一个实施例的用户的与虚拟按钮的交互和接收肌肉电刺激响应。 图3示出了根据一个实施例的用户的与虚拟可滚动列表项目的交互和接收肌肉电刺激响应。 图4是示出了根据一些实施例的图1的EMS驱动电路的功能性的流程图。 图5是示出了根据一些实施例的触觉反馈系统的可选无线特性的示意图。 【具体实施方式】 一个实施例是触觉反馈接口，其接收触觉控制信号，将该信号处理为电脉冲，并将该脉冲施加到用户皮肤上的电极板，导致靠近该电极板的肌肉收缩。用户接口设备连接到触觉控制系统，触觉控制系统确定提供给用户的触觉效果。触觉控制系统提供与触觉效果对应的控制信号。触觉反馈接口产生对应的电脉冲，该电脉冲施加到位于用户的靠近目标肌肉的皮肤上的电极。 近年来，允许不需要实际物理接触的交互的计算机系统已经变得可用。例如，一些游戏系统使用相机来感测游戏者运动并将这样的运动转译为屏幕上的替身(avatar)运动。正在开发其他接口用于与计算机系统屏幕进行交互，而不需要实际上触摸到屏幕或其他输入设备。这种非物理交互的一个可能的缺点是游戏者或用户通常失去了接收可通过振动式感觉获得的触觉反馈的机会。在这种情况下提供触觉反馈的已知的解决方案包括通过可穿戴设备(诸如手套或放置在口袋中的对象或与身体接触的其他对象)来向用户提供振动式反馈。这些系统可能是体积大的，因为它们一般需要独立的(self-contained)振动式触觉致动器和电源两者。如本文所描述的，另一种解决方案是使用EMS以通过施加到用户皮肤的脉冲式电流来产生肌肉收缩，从而提供触觉反馈。脉冲电流导致肌肉在收缩状态和放松状态之间交替，这可以感觉起来类似于振动式反馈。脉冲电流的电压水平可被调整以提供更强或更弱的肌肉收缩。EMS反馈也可以与振动式反馈结合来提供附加的触觉反馈选项。 图1是根据本专利技术的一个实施例的触觉使能的系统的框图。系统10可以包括安装在壳体15内的触摸敏感表面11或其他类型的用户接口，并可以包括机械键/按钮13。系统10可以包括其他或另选的传感器(诸如传感器19)来检测不使用与可视接口的物理接触的用户交互。例如，传感器19可以是用来检测用户运动和交互的相机。在另一个例子中，传感器19可以集成到下面描述的电极中或者以其他方式定位在身体上。系统10可以包括其他或另选的用于与系统10交互的设备，包括游戏控制器或触觉手套。系统10还可以包括物理或虚拟显示器设备，以向用户提供图像。这种显示器的例子可以包括覆盖或头戴类型的显示器(诸如Google Glass)或者虚拟现实显示器(诸如Oculus Rift VR显示器)，这些显示器可以提供显示以支持与虚拟对象的交互。系统10的内部是触觉反馈系统，该触觉反馈系统由系统10生成脉冲电流用于EMS，并由系统10生成振动用于振动式触觉效果。在一个实施例，脉冲电流被提供给电极。对于包括振动式触觉效果的实施例，可以在触摸表面11上生成振动。在一个实施例中，系统10被集成到游戏系统中。在另一个实施例中，系统10被集成到增强或虚拟现实接口中。在一些实施例中，可以使用如本文所描述的其他兼容技术将刺激定向到人体。 触觉反馈系统包括处理器或控制器12。耦合到处理器12的是存储器20和EMS驱动电路16，EMS驱动电路16耦合到EMS电极板18。电极18可以是任何类型的直接皮肤接触电极，并包括电传递介质，以将所接收的电信号传导到皮肤。电极18可以包括改善与皮肤的传导的物质。电极18还可以包括提供粘合性能的物质，以将电极保持在皮肤的适当位置处。可选地，处理器12还可以耦合到致动器驱动电路26，致动器驱动电路26耦合到致动器28。致动器28可以是任何类型的马达，包括ERM、LRA、压电换能器或螺线管致动器。 处理器12可以是任何类型的通用处理器，或者可以是专门设计用来提供触觉效果的处理器，诸如专用集成电路(“ASIC”)。处理器12可以是操作整个系统10的同一处理器，或者可以是单独的处理器。处理器12可以基于高层参数决定要播放什么触觉效果和效果被播放的顺序。一般而言，定义特定的触觉效果的高层参数包括幅度、频率和持续时间。对于EMS效果，诸如一个或多个电极之上的电流脉冲模式的低层参数也可以用于确定特定的触觉效果。对于振动式触觉效果，诸如流处理马达命令的低层参数也可以用于确定特定的触觉效果。触觉效果可以被视为是“动态”的，如果所述触觉效果包括这些参数的当所述触觉效果生成时的某种变化或者这些参数的基于用户交互的变化的话。 处理器12输出控制信号至EMS驱动电路16，EMS驱动电路16包括电子组件和电路系统，它们用来向电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电极的驱动电路，所述驱动电路包括：用于接收第一触觉信号的输入端，其中所述第一触觉信号基于处理器所确定的第一触觉效果；用于基于所述第一触觉信号生成第一电流的逻辑器；和用于接收和中继所述第一电流的第一电极，其中所述第一电极与用户皮肤相接触，并且其中所述第一电流被传送到所述第一电极，所述第一电流使得通过靠近所述第一电极的肌肉的收缩和放松而生成触觉效果。

【技术特征摘要】
2013.09.09 US 14/022,1081.一种用于电极的驱动电路，所述驱动电路包括: 用于接收第一触觉信号的输入端，其中所述第一触觉信号基于处理器所确定的第一触觉效果； 用于基于所述第一触觉信号生成第一电流的逻辑器；和 用于接收和中继所述第一电流的第一电极，其中所述第一电极与用户皮肤相接触，并且其中所述第一电流被传送到所述第一电极，所述第一电流使得通过靠近所述第一电极的肌肉的收缩和放松而生成触觉效果。2.如权利要求1所述的驱动电路，还包括: 用于接收第二触觉信号的输入端，其中所述第二触觉信号基于处理器所确定的第二触觉效果； 用于基于所述第二触觉信号生成第二电流的逻辑器；和 用于接收和中继所述第二电流的第二电极，其中所述第二电极与用户皮肤相接触但不与所述第一电极相接触，并且其中所述第一电流和所述第二电流通过在不同时间收缩和放松靠近所述第一电极的肌肉和靠近所述第二电极的肌肉而提供特定的触觉效果。3.如权利要求1所述的驱动电路，其中所述第一触觉信号旨在用于生成振动式致动器中的触觉反馈；并且基于振动式触觉信号值到肌肉电刺激信号值的映射生成所述第一电流。4.如权利要求1所述的驱动电路，其中所述第一电流被调节为不超过最大幅度。5.一种触觉使能的系统，包括: 肌肉电刺激(EMS)驱动电路，其中所述驱动电路: 从触觉控制器接收第一触觉信号，其中所述第一触觉信号基于处理器所确定的第一触觉效果； 基于所述第一触觉信号生成第一 EMS电流；和第一电极,其中所述第一电极: 从所述驱动电路接收第一 EMS电流；和 将所述第一 EMS电流提供给导电介质，其中所述介质与用户皮肤相接触。6.如权利要求5所述的系统，还包括: 第二电极，其中所述第二电极: 从所述驱动电路接收第二EMS电流；并将所述第二EMS电流提供给导...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·马，D·格兰特，
申请(专利权)人：意美森公司，
类型：发明
国别省市：美国;US