用於觸覺表面元件的系統和方法與流程

2023-09-11 05:00:45 1

本發明涉及用戶界面裝置領域。更具體地，本發明涉及觸覺表面元件。

背景技術：

人們可以通過其來與基於計算機的系統交互的界面的質量變得越來越重要。為了產生更直觀且增強的用戶體驗，這種系統可以使用視覺反饋、聽覺反饋和/或觸覺反饋來再現物理世界中的交互的各個方面。通常通過使偏移(非對稱)質量圍繞主軸旋轉而生成觸覺反饋。存在對附加類型的觸覺反饋和用於提供觸覺反饋的技術的需要。

技術實現要素：

本公開的實施例包括觸覺表面元件。在一個實施例中，本公開的系統可以包括殼體，該殼體配置為限定出腔室的邊界。該腔室可以包括材料。系統還可以包括柔性層，該柔性層耦合在腔室頂部並且配置為封閉腔室。系統還包括第一致動裝置，該第一致動裝置配置為接收第一觸覺信號，並且響應於該第一觸覺信號，通過改變材料的特性以使柔性層變形來輸出第一觸覺效果。系統可以另外包括第二致動裝置，該第二致動裝置配置為接收第二觸覺信號，並且響應於該第二觸覺信號，通過將電信號應用於柔性層來輸出第二觸覺效果。系統還可以包括與第一致動裝置和第二致動裝置通信的處理器。處理器可以配置為將第一觸覺信號傳送至第一致動裝置。處理器可以另外地或者替選地配置為將第二觸覺信號傳送至第二致動裝置。

在另一實施例中，本公開的方法可以包括基於第一事件來確定第一觸覺效果，該第一觸覺效果包括封閉腔室的柔性表面的變形。該方法可以包括將第一觸覺信號傳送至第一致動裝置，該第一致動裝置配置為輸出第一觸覺效果。該方法可以包括經由第一致動裝置並且響應於第一觸覺信號，通過改變設置在腔室內的材料的特性來輸出第一觸覺效果。該方法可以包括基於第二事件來確定第二觸覺效果。該方法可以包括將第二觸覺信號傳送至第二致動裝置，該第二致動裝置配置為輸出第二觸覺效果。該方法可以包括經由第二致動裝置並且響應於第二觸覺信號，通過傳送電信號來輸出第二觸覺效果。再一實施例包括用於實施這種方法的計算機可讀介質。

這些說明性實施例的提及不是為了限制或者限定本主題的限制，而是提供示例以幫助理解本主題。在詳細描述中討論了說明性實施例，並且在其中提供了進一步描述。可以通過細閱本說明書和/或通過實踐所要求的主題的一個或者多個實施例來進一步理解由各種實施例提供的優點。

附圖說明

在說明書的剩餘部分中更具體地陳述了完整且能夠實現的公開。本說明書對下面的附圖進行了參考。

圖1示出了用於觸覺表面元件的系統的說明性實施例；

圖2a示出了用於觸覺表面元件的系統的實施例；

圖2b示出了用於觸覺表面元件的系統的另一實施例；

圖2c示出了用於觸覺表面元件的系統的又一實施例；

圖2d示出了用於觸覺表面元件的系統的另一實施例；

圖2e示出了用於觸覺表面元件的系統的再一實施例；

圖3是示出了用於觸覺表面元件的系統的實施例的框圖；

圖4示出了用於觸覺表面元件的系統的實施例；

圖5示出了用於觸覺表面元件的系統的另一實施例；

圖6a示出了用於觸覺表面元件的系統的又一實施例；

圖6b示出了用於觸覺表面元件的系統的再一實施例；

圖7a示出了用於觸覺表面元件的系統的實施例；

圖7b示出了用於觸覺表面元件的系統的另一實施例；

圖8示出了用於觸覺表面元件的系統的又一實施例；

圖9a示出了用於觸覺表面元件的系統的再一實施例；

圖9b示出了用於觸覺表面元件的系統的實施例；

圖9c示出了用於觸覺表面元件的系統的另一實施例；

圖9d示出了用於觸覺表面元件的系統的再一實施例；

圖10是根據一個實施例的用於執行用於提供觸覺表面元件的方法的步驟的流程圖；以及

圖11是根據另一實施例的用於執行用於提供觸覺表面元件的方法的步驟的流程圖。

具體實施方式

現在將對各種說明性實施例和替選的說明性實施例與附圖進行詳細參考。提供各個示例作為解釋，而不是作為限制。對本領域的技術人員顯而易見的是可以進行修改和變型。例如，所圖示的或者描述的作為一個實施例的部分的特徵，可以用在另一實施例中以產生又一個實施例。因此，本公開旨在包括這些修改和變型，如同這些修改和變型在隨附權利要求書及其等效物的範圍內一樣。

觸覺表面元件的說明性示例

圖1示出了用於觸覺表面元件的系統的說明性實施例。在說明性實施例中，系統包括計算裝置100，諸如，平板、電子閱讀器或者行動電話(例如，智慧型電話)。

在說明性實施例中，計算裝置100包括觸覺輸出裝置102。該觸覺輸出裝置102可以耦合至計算裝置100的背面。觸覺輸出裝置102配置為從計算裝置100接收觸覺信號並且將觸覺效果輸出至用戶。在一些實施例中，觸覺效果包括紋理(例如，凹凸不平、光滑、彈性、波浪式、起皺和/或褶皺紋理)。

在說明性實施例中，觸覺輸出裝置102包括一個或者多個觸覺單元106。各個觸覺單元106可以配置為響應於觸覺信號而變形(例如，從表面(諸如，計算裝置100的背面104)升高和/或降低)。可以在任何布置或者模式中致動觸覺單元106以生成可由用戶感知的觸覺效果。

觸覺輸出裝置102可以包括任何布置和配置的任何數量的觸覺單元106。儘管在圖1中將觸覺單元106示出為圓形，但是在一些實施例中，觸覺單元106中的一個或者多個可以包括另一形狀(諸如，三角形、方形、矩形或者橢圓形)。在一些實施例中，觸覺單元106可以包括不規則和/或定製的形狀。例如，用戶可以通過將力施加到觸覺單元106、將包括形狀的裝置耦合至觸覺單元106(例如，觸覺單元106的頂部)和/或將輸入提供給計算裝置100來定製該觸覺單元106的形狀。計算裝置100可以接收輸入並且響應性地操縱觸覺單元106的形狀(例如，通過致動配置為將力施加到觸覺單元106的部件)。在一些實施例中，可以根據在本公開中描述的任何實施例或者實施例的組合來配置觸覺單元106。

例如，在說明性實施例中，按照圖2a-e中示出的那樣配置至少一個觸覺單元106。在圖2a中示出的實施例中，觸覺單元106包括殼體202。該殼體202配置為限定出位於殼體202內部的腔室204的邊界。例如，殼體202可以在至少5個側面為該腔室204限制邊界。將柔性層208(例如，薄層材料，諸如膜或者薄膜)耦合至殼體202的頂部以限定腔室204的上邊界和/或封閉腔室204。可以通過使用任何數量的材料和/或技術(例如，如針對圖4描述的)而形成殼體202、腔室204和/或柔性層208。

在說明性實施例中，計算裝置100可以至少部分地通過使致動裝置206將物質(例如，固體、液體和/或氣體)泵送到觸覺單元106的腔室204中(例如，經由管，諸如，微管)來操作觸覺單元106。該物質可以將壓力施加到柔性層208。這可以使柔性層208膨脹、變形(例如，改變形狀)和/或從腔室204向外彎曲，例如，成為圖2b中示出的突起的凸塊210。用戶可以與柔性層208交互(例如，將手指滑過柔性層)並且感知觸覺效果(例如包括光滑的凸塊)。

在一些實施例中，計算裝置100至少部分地通過將另一觸覺信號傳送至另一致動裝置214(例如，設置在觸覺單元106的腔室204內)來操作觸覺單元106。致動裝置214可以接收觸覺信號並且將向柔性層208施加刺激。在這種實施例中，柔性層208可以包括智能材料、形狀記憶合金和/或配置為對這種刺激做出響應的其它材料。響應於該刺激，柔性層208可以在形狀上進一步變形，例如，如圖2c所示。用戶可以與柔性層208交互(例如，將手指滑過柔性層)並且感知觸覺效果(包括對柔性層208的變形的組合)。例如，用戶可以將手指滑過波浪式凸塊216並且感知觸覺效果(例如包括凹凸不平的紋理)。計算裝置100可以按照任何數量的方式來操作致動裝置206、214以使柔性層208變形成任何合適的形狀。

在一些實施例中，計算裝置100可以至少部分地通過使致動裝置206從觸覺單元106的腔室204移除至少一部分物質來操作觸覺單元106。例如，計算裝置100可以使致動裝置204從腔室204吸出至少一部分物質。這可以使柔性層208變形和/或朝腔室204的內部向內彎曲，例如，成為圖2d中示出的凹形表面212。用戶可以與柔性層208交互並且感知觸覺效果(例如包括光滑的脊或者裂縫)。附加地或者替選地，計算裝置100可以將另一觸覺信號傳送至致動裝置214，該觸覺信號配置為使致動裝置214將刺激施加至柔性層208。響應於該刺激，柔性層208可以進一步在形狀上變形，例如，如圖2e所示。用戶可以與柔性層208交互(例如，將手指滑過柔性層)並且感知觸覺效果(包括對柔性層208的變形的組合)。例如，用戶可以將手指滑過柔性層208並且感知觸覺效果(例如包括凹凸不平的紋理)。

在說明性實施例中，計算裝置100配置為響應於事件(諸如，視頻遊戲事件)而輸出觸覺效果。例如，計算裝置100可以執行視頻遊戲(諸如，其中用戶可以駕駛虛擬汽車的駕駛模擬器)。在一些實施例中，計算裝置100配置為當虛擬汽車通過虛擬表面(例如，虛擬道路)時輸出觸覺效果。觸覺效果可以配置為，例如，模擬虛擬表面的紋理。例如，計算裝置100可以例如使觸覺輸出裝置102中的所有其它觸覺單元106響應於用戶的虛擬汽車行駛在凹凸不平的虛擬表面上而輸出波浪式凸塊216。用戶可能能夠與觸覺輸出裝置102交互並且感覺到觸覺單元106的波浪式凸塊216。用戶可以將波浪式凸塊216視為觸覺效果(例如包括凹凸不平的紋理)。

上文的說明性實施例的描述僅僅作為示例而提供。本文描述了本發明的各種其它實施例，並且本領域的技術人員將會理解這種實施例的變型。可以通過細閱本說明書和/或通過實踐所要求的主題的一個或者多個的實施例來進一步理解由各種實施例提供的優點。

用於觸覺表面元件的說明性系統

圖3是示出了根據一個實施例的用於觸覺表面元件的計算裝置301的框圖。計算裝置301可以包括移動裝置(例如，智慧型電話)、膝上型計算機、臺式計算機、平板、電子閱讀器、遊戲控制器、遊戲手柄、遙控器和/或可攜式遊戲裝置。

在一些實施例中，可以將計算裝置301的部件(例如，處理器302、網絡接口裝置310、觸覺輸出裝置318、傳感器330等)集成到一個外殼中。在其它實施例中，部件可以是分布式的(例如，在多個外殼或者位置中)並且與彼此電通信。計算裝置301可以或者可以不包括圖3中描繪的所有部件。例如，在一些實施例中，計算裝置301可以不包括傳感器330。

計算裝置301包括經由總線306與其它硬體接口連接的處理器302。可以包括任何合適的有形(和非瞬時)計算機可讀介質(諸如，ram、rom、eeprom等)的存儲器304可以包含配置計算裝置301的操作的程序部件。在一些實施例中，計算裝置301可以進一步包括一個或者多個網絡接口裝置310、輸入/輸出(i/o)接口部件和附加存儲裝置314。

網絡接口裝置310可以表示促進網絡連接或者促進電子裝置之間的通信的任何部件中的一個或者多個。示例包括，但不限於，有線接口(諸如，乙太網、usb、ieee1394)；和/或無線接口(諸如，ieee802.11、藍牙、近場通信(nfc)接口、rfid接口)；或者用於接入蜂窩電話網絡的無線電接口(例如，用於接入cdma、gsm、umts或者其它移動通信網絡的收發器/天線)。

i/o部件312可以用於促進與裝置(諸如，一個或者多個顯示器、觸敏表面316、鍵盤、滑鼠、揚聲器、麥克風、按鈕和/或用於輸入數據或者輸出數據的其它硬體)的連接。存儲裝置314表示非易失性存儲裝置，諸如，只讀存儲器、閃速存儲器、鐵電ram(f-ram)、磁性介質、光學介質、或者包括在計算裝置301中或者耦合至處理器302的其它存儲介質。

計算裝置301可以包括觸敏表面316。在一些實施例中，該觸敏表面316是柔性的或者可變形的。觸敏表面316表示配置為感測用戶的觸覺輸入的任何表面。一個或者多個觸摸傳感器308配置為檢測觸摸區域中的觸摸(例如，當對象與觸敏表面316接觸時)並且將與該觸摸相關聯的信號傳送至處理器302。可以使用任何合適的數量、類型或者布置的觸摸傳感器308。例如，在一些實施例中，電阻式和/或電容式傳感器可以嵌入在觸敏表面316中並且用於確定觸摸的位置和其它信息(諸如，壓力、速度、方向和/或用戶的手指與觸敏表面316的接近度)。在這種實施例中，電容式傳感器可以檢測用戶的手指與觸摸傳感器308(例如，嵌入在觸敏表面316中)的接近度。例如，觸摸傳感器308可以包括電容式傳感器，該電容式傳感器配置為在用戶的手指接近觸摸傳感器308時檢測電容的變化。觸摸傳感器308可以基於電容的這種變化來確定用戶的手指是否處於觸摸傳感器308的特定距離內。

觸摸傳感器308可以附加地或者替選地包括其它類型的傳感器。例如，可以使用著眼於觸敏表面316的光學傳感器來確定觸摸位置。作為另一示例，觸摸傳感器308可以包括安裝在顯示器一側的led(發光二極體)手指檢測器。在一些實施例中，觸摸傳感器308可以配置為檢測用戶交互的多個方面。例如，觸摸傳感器308可以檢測用戶交互的速度、壓力、和方向並且將該信息包含在傳送至處理器302的信號中。

在一些實施例中，計算裝置301包括將觸敏表面316和裝置的顯示器結合的支持觸摸的顯示器。觸敏表面316可以與顯示器外部或者顯示器部件上方的一個或者多個材料層對應。在其它實施例中，根據計算裝置301的特定配置，觸敏表面316可以不包括顯示器(或者以其它方式與顯示器對應)。

在一些實施例中，計算裝置301包括一個或者多個附加傳感器330。傳感器330配置為將傳感器信號傳送至處理器302。傳感器330可以包括例如溼度傳感器、環境光傳感器、陀螺儀、gps單元、加速度計、範圍傳感器、深度傳感器、生物傳感器、相機、溼度傳感器、流體傳感器和/或溫度傳感器。在一些實施例中，計算裝置301至少部分地基於來自傳感器330的傳感器信號來輸出一個或者多個觸覺效果。例如，在一些實施例中，計算裝置301可以執行導航應用。在這種實施例中，計算裝置301可以確定用戶的gps位置並且輸出關聯的觸覺效果，該關聯的觸覺效果配置為例如，將方向信息提供給用戶。例如，如果用戶應該向右轉，則計算裝置301可以致動多個觸覺單元以在計算裝置301的右側輸出紋理(例如，凹凸不平的紋理)，和/或，如果用戶應該向左轉，則計算裝置301可以致動多個觸覺單元以在計算裝置301的左側輸出紋理。用戶可以感知該紋理並且確定向哪個方向轉。

計算裝置301包括與處理器302通信的觸覺輸出裝置318。該觸覺輸出裝置318配置為響應於觸覺信號而輸出觸覺效果。在一些實施例中，觸覺效果包括紋理、振動、感知到的摩擦係數的變化、溫度的變化、擊鍵感覺、電觸覺的觸覺效果和/或表面變形(例如，與計算裝置301相關聯的表面的變形)。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置318包括一個或者多個觸覺單元(例如，如圖1所示)。可以例如按照針對圖2和圖4-8中任一個描述的那樣來配置一個或者多個觸覺單元。計算裝置301可以致動觸覺輸出裝置318的一個或者多個觸覺單元以生成觸覺效果(例如，紋理)。計算裝置301可以致動任何模式、形狀或者配置的任何數量的觸覺單元以生成觸覺效果。例如，計算裝置301可以執行天氣應用。計算裝置301可以配置為輸出與天氣相關聯的觸覺效果。例如，如果天氣應用指示很有可能會下雨，則計算裝置301可以致動例如配置為模擬水滴的形狀的模式的多個觸覺單元。如果天氣應用指示雷雨將臨，則計算裝置301可以致動例如配置為模擬閃電的形狀的模式的多個觸覺單元。用戶可以將手指滑過觸覺輸出裝置318並且感知該模式。該模式可以分別向用戶指示很有可能會下雨和/或很有可能有雷雨。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置318可以是計算裝置301的外殼的一部分。在其它實施例中，觸覺輸出裝置318可以覆蓋與計算裝置301相關聯的表面。該表面可以包括例如計算裝置301的正面、背面和/或側面；用戶界面裝置(諸如，觸敏表面316、觸屏顯示器、按鈕或者控制杆)；和/或輸出裝置(諸如，顯示器)。在其中觸覺輸出裝置318覆蓋顯示器的至少一部分的實施例中，觸覺輸出裝置318可以包括無色或者透明的材料(例如，以允許用戶查看顯示器)。在其它實施例中，觸覺輸出裝置318可以包括不透明或者有色的材料(例如，以與計算裝置301混合或者向計算裝置301提供著色)。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置318在計算裝置301外部並且與計算裝置301通信(例如，經由有線接口(諸如，乙太網、usb、ieee1394)，和/或無線接口(諸如，ieee802.11、藍牙)，或者無線電接口)。例如，觸覺輸出裝置318可以與遠程用戶界面裝置(例如，無線控制杆、遊戲手柄和/或盲文接口)相關聯(例如，耦合至)並且配置為響應於來自處理器302的觸覺信號而輸出觸覺效果。在一些實施例中，觸覺輸出裝置318可以與可穿戴裝置(例如，戒指、手鐲、手錶、袖套、項鍊、帽子、襯衫、手套和/或眼鏡)相關聯和/或耦合至用戶的身體並且配置為響應於來自處理器302的觸覺信號而輸出觸覺效果。

儘管在圖3中示出了單個觸覺輸出裝置318，但在一些實施例中，計算裝置301包括相同或者不同類型的多個觸覺輸出裝置318以產生觸覺效果。例如，計算裝置301可以包括觸覺輸出裝置318(例如，該觸覺輸出裝置可以包括至少一個觸覺單元)和不同的觸覺輸出裝置318(例如，配置為輸出振動接觸觸覺效果)。在一些實施例中，計算裝置301可以按照順序或者一齊地致動相同或者不同類型的多個觸覺輸出裝置318以生成一個或者多個觸覺效果。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置318配置為輸出包括振動的觸覺效果。觸覺輸出裝置318可以包括例如壓電致動器、電動機、電磁致動器、音圈、形狀記憶合金、電活性聚合物、螺線管、偏心旋轉質量電機(epm)、或者線性諧振致動器(lra)中的一個或者多個。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置318配置為輸出觸覺效果，該觸覺效果調製感知到的與觸覺輸出裝置318相關聯的表面的摩擦係數。在一個實施例中，觸覺輸出裝置318包括超聲波致動器。超聲波致動器可以按照超聲波頻率(例如，20khz)振動，從而增加或者減少感知的關聯表面的係數。在一些實施例中，超聲波致動器可以包括壓電材料。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置318使用靜電引力(例如，通過使用靜電致動器)來輸出觸覺效果。觸覺效果可以包括模擬的紋理、模擬的振動、擊鍵的感覺、或者感知到的在與計算裝置301相關聯的表面上的摩擦係數的變化。在一些實施例中，靜電致動器可以包括導電層和絕緣層。導電層可以是任何半導體或者其它導電材料(諸如，銅、鋁、金或者銀)。絕緣層可以是玻璃、塑料、聚合物或者任何其它絕緣材料。此外，處理器302可以通過將電信號(例如，ac信號)施加於導電層來操作靜電致動器。在一些實施例中，高壓放大器可以生成ac信號。電信號可以生成在導電層與靠近或者觸摸到觸覺輸出裝置318的對象(例如，用戶的手指或者其它身體部分或者觸控筆)之間的電容耦合。改變在該對象與導電層之間的引力水平可以改變用戶感知到的觸覺效果。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置318包括配置為輸出變形觸覺效果的變形裝置。變形觸覺效果可以包括：使與計算裝置301相關聯的表面彎曲、摺疊、卷繞、旋扭、擠壓、屈曲、改變其形狀、或以其它方式使與計算裝置301相關聯的表面變形。例如，變形觸覺效果可以將力施加在計算裝置301或者與計算裝置301相關聯的表面上，從而使其彎曲、摺疊、卷繞、旋扭、擠壓、屈曲、改變形狀和/或以其它方式變形。例如，如果計算裝置301正在執行虛擬滑板半管遊戲，則變形觸覺效果可以包括：使計算裝置201彎曲的量與虛擬半管的彎曲對應。這可以為用戶更真實地模擬虛擬半管的特徵。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置318包括配置為輸出變形觸覺效果的凝膠(例如，用於使與計算裝置301相關聯的表面彎曲或者變形)。例如，觸覺輸出裝置318可以包括智能凝膠。智能凝膠可以包括聚合物基質中的流體，該聚合物基質具有響應於一種或者多種刺激(例如，電場、磁場、溫度、紫外線、搖動或者ph變化)而改變的機械或者結構屬性。例如，響應於刺激，智能凝膠可以在剛度、體積、透明度和/或顏色上發生變化。剛度可以包括與計算裝置301相關聯的表面抵禦變形的能力。在一些實施例中，可以將一條或者多條導線嵌入在或者耦合至智能凝膠中。當電流穿過導線時，散發熱，從而使智能凝膠膨脹、收縮或者以其它方式改變形狀。這可以使計算裝置301或者與觸覺輸出裝置318相關聯的表面變形。在一些實施例中，可以將裝置(例如，電磁鐵)設置在智能凝膠附近以用於為智能凝膠施加磁場和/或電場。智能凝膠可以響應於磁場和/或電場而膨脹、收縮、或者改變形狀。這可以使計算裝置301或者與觸覺輸出裝置318相關聯的表面變形。

作為另一示例，觸覺輸出裝置318可以包括流變(例如，磁流變或者電流變)流體。流變流體包括懸浮在流體(例如，油或者水)中的金屬粒子(例如，鐵粒子)。響應於電場或者磁場，可以重新排列流體中的分子的次序，從而改變流體的總體阻尼和/或粘度。這可以使計算裝置301或者與觸覺輸出裝置318相關聯的表面變形。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置318包括機械變形裝置。例如，在一些實施例中，觸覺輸出裝置318可以包括耦合至使變形部件旋轉的臂部的致動器。變形部件可以包括例如橢圓形、星爆形或者波紋形形狀。變形部件可以配置為以某個旋轉角度而非其它角度來移動與觸覺輸出裝置318相關聯的表面。致動器可以包括壓電致動器、旋轉/線性致動器、螺線管、電活性聚合物致動器、宏纖維複合(mfc)致動器、形狀記憶合金(sma)致動器和/或其它致動器。當致動器使變形部件旋轉時，變形部件可以移動表面，從而使表面變形。在這種實施例中，變形部件可以在表面為平坦的位置上開始。響應於從處理器302接收到信號，致動器可以使變形部件旋轉。使變形部件旋轉可以使表面的一個或者多個部分升高或者降低。在一些實施例中，變形部件可以保持這種旋轉的狀態，直到處理器302用信號通知致動器使變形部件旋轉回其初始位置為止。

進一步地，可以使用其它技術或者方法來使與計算裝置301相關聯的表面變形。例如，觸覺輸出裝置318可以包括柔性表面層，該柔性表面層配置為使其表面變形或者基於與表面可重構觸覺襯底(包括，但不限於，例如，纖維、納米管、電活性聚合物、壓電元件或者形狀記憶合金)的接觸來改變其紋理。在一些實施例中，例如，使用變形機制(例如，耦合至導線的電動機)、材料局部變形、諧振機械元件、壓電材料、微機電系統(「mems」)元件、可變孔隙率膜或者層流調製來使觸覺輸出裝置318變形。

轉到存儲器304，描繪了說明性程序部件324、326和328以圖示在一些實施例中可以如何將裝置配置為提供觸覺表面元件。在該示例中，檢測模塊324將處理器302配置為經由觸摸傳感器308來監視觸敏表面316以確定觸摸的位置。例如，檢測模塊324可以對觸摸傳感器308進行採樣以追蹤觸摸存在與否，並且如果存在觸摸，則追蹤觸摸隨著時間的位置、路徑、速度、加速度、壓力和/或其它特性中的一個或者多個。

觸覺效果確定模塊326表示對數據進行分析以選擇要生成的觸覺效果的程序部件。具體地，觸覺效果確定模塊326可以包括確定要輸出至用戶的觸覺效果的代碼。進一步地，觸覺效果確定模塊326可以包括選擇要提供的一個或者多個觸覺效果和/或要致動的一個或者多個觸覺輸出裝置318(例如，在觸覺輸出裝置318內的一個或者多個觸覺單元)以生成觸覺效果的代碼。

在一些實施例中，觸覺效果確定模塊326可以包括基於與觸敏表面316的交互來確定要輸出的觸覺效果的代碼、和選擇要提供的一個或者多個觸覺效果以輸出該效果的代碼。例如，計算裝置301可以執行視頻遊戲。計算裝置301可以將與視頻遊戲相關聯的虛擬對象輸出在觸控螢幕顯示器(例如，包括觸敏表面316)上。在一些實施例中，計算裝置301可以檢測與輸出在觸控螢幕顯示器上的虛擬對象的用戶交互(例如，在觸敏表面316上輕擊或者做手勢(諸如，雙指捏合))。基於用戶交互的位置和虛擬對象的特性(例如，紋理、大小、顏色等)，觸覺效果確定模塊326可以選擇要生成的觸覺效果。例如，如果虛擬對象分別包括沙質紋理、巖石紋理、水樣紋理、波浪式紋理或者凹凸不平的紋理，則觸覺效果確定模塊326可以確定包括沙質紋理、巖石紋理、水樣紋理、波浪式紋理或者凹凸不平的紋理的觸覺效果。

在一些實施例中，觸覺效果確定模塊326可以基於其它種類的事件來確定觸覺效果。例如，觸覺效果確定模塊326可以基於系統狀態(諸如，低電量狀態)來確定觸覺效果。在這種實施例中，觸覺效果確定模塊326可以確定觸覺效果，包括例如配置為向用戶指示用戶需要對計算裝置301進行充電的特定紋理。在一些實施例中，觸覺效果的特性可以取決於系統狀態的特性。例如，計算裝置301的包括紋理的區域的大小可以與剩餘的電池壽命量成反比。用戶可能能夠將手指滑過計算裝置301的表面並且基於包括紋理的區域的大小來確定計算裝置301的電池壽命還有多少。

在一些實施例中，觸覺效果確定模塊326可以確定配置為向用戶提供信息的觸覺效果。例如，觸覺效果確定模塊326可以確定觸覺效果(例如包括紋理)。觸覺效果可以配置為向用戶指示，例如，用戶未接聽到電話、簡訊、電子郵件、即時消息和/或其它通信。

在一些實施例中，觸覺效果確定模塊326可以基於程序事件(例如，錯誤通知)來確定觸覺效果。在一些實施例中，觸覺效果的特性可以取決於程序事件的特性(例如，觸覺效果的類型可以基於錯誤類型)。例如，如果程序事件包括程序故障，則觸覺效果確定模塊326可以確定關聯的觸覺效果(例如包括紋理)。紋理可以包括「x」或者皺眉表情(例如，)形式的凸塊。在一些實施例中，用戶可以與紋理交互並且基於紋理的特性來確定發生了程序事件(例如，程序故障)。

觸覺效果生成模塊328表示使處理器302生成觸覺信號並且將該觸覺信號傳送至觸覺輸出裝置318以生成所選擇的觸覺效果的編程。例如，觸覺效果生成模塊328可以訪問要發送至觸覺輸出裝置318的存儲的波形或者命令。作為另一示例，觸覺效果生成模塊328可以包括用於確定觸覺信號的算法。觸覺效果生成模塊328可以包括用於確定觸覺效果的目標坐標的算法。這些目標坐標可以例如包括在觸敏表面316或者計算裝置301的要輸出觸覺效果(例如，紋理)的表面上的位置。

圖4示出了用於觸覺表面元件的系統的實施例。該系統包括觸覺單元，該觸覺單元包括基材402。該基材402可以包括任何合適的材料或者材料的組合。例如，基材402可以包括聚合物(例如，塑料和/或橡膠)和/或玻璃。

在一些實施例中，觸覺單元包括腔室404。該腔室404可以包括通過使用任何技術或者技術的組合來鑽孔、模製和/或以其它方式形成到基材402中的通道或者孔。例如，在一些實施例中，腔室404經由注塑成型而形成到基材402中。在這種實施例中，可以對基材402(例如，聚合物)進行加熱直到基材402變軟或者變成液態為止。可以將基材402倒入一個或者多個模具中並且將其冷卻。將基材402冷卻可以使基材402符合模具的一個或者多個特徵並且在模具的一個或者多個特徵周圍硬化。模具的一個或者多個特徵可以配置為將腔室404形成到基材402中。可以從模具中取出硬化的基材402，並且該硬化的基材可以包括腔室404。

作為另一示例，在一些實施例中，可以使用光刻來生成腔室404。在一個這種實施例中，製造商可以將光致抗蝕劑材料(例如，環氧基負性光致抗蝕劑材料)或者其它光致抗蝕劑材料設置在矽襯底上。基材402可以包括光致抗蝕劑材料和/或矽襯底。可以例如，通過使用輻射源(諸如，紫外光)來蝕刻光致抗蝕劑材料以在基材402中限定出腔室404。

作為又一示例，在一些實施例中，製造商可以雷射蝕刻基材402、將聚焦離子束施加於基材402和/或將其它方法施加於基材402以形成腔室404。該腔室404可以包括任何合適的大小(例如，長度、寬度和/或直徑)。例如，腔室404可以包括形成到基材402中的微通道。

將腔室404形成在基材402內可以生成圍繞腔室404的殼體406。該殼體406可以包括限定出腔室404的外邊界的一個或者多個壁408、410、412。

在一些實施例中，觸覺單元包括配置為變形(例如，彎曲、屈曲或者改變形狀)的柔性層414。柔性層414可以包括聚合物。在一些實施例中，柔性層414耦合在腔室404和/或殼體406的頂部。柔性層414可以限定出腔室404的上邊界並且密封閉合的腔室404。

在一些實施例中，腔室404包括配置為致動觸覺單元(例如，以輸出觸覺效果)的致動裝置420。例如，在一些實施例中，致動裝置420包括：加熱元件、酸性物質、鹼性物質、光(例如，發光二極體)、電極、和/或電磁鐵。致動裝置420可以配置為將例如熱、酸性物質、鹼性物質、光、電力、磁場、電場、電力和/或任何其它刺激施加至腔室404內的一個或者多個物質418(例如，石蠟、智能凝膠、形狀記憶材料、壓電材料和/或任何其它合適的材料)。在一些實施例中，物質418膨脹、收縮、改變形狀、改變物理狀態、和/或以其它方式對由致動裝置420輸出的刺激做出響應。這可以使物質418將壓力施加到柔性層414或者與柔性層414交互。在物質418與柔性層414之間的交互可以使柔性層414在形狀上變形。用戶可以與變形的柔性層414交互(例如，通過將手指滑過柔性層414)並且感知觸覺效果。

作為示例，在一些實施例中，物質418包括智能材料(諸如，智能凝膠)。在一些實施例中，致動裝置420可以將刺激(例如，光)施加於智能材料以致動觸覺單元。該刺激可以使智能材料膨脹、收縮和/或以其它方式變形。在一些實施例中，智能材料耦合至柔性層414和殼體406。例如，智能材料可以在一端耦合至柔性層414並且在另一端耦合至殼體406的壁408、410、412(例如，底壁410)。智能材料的變形(例如，收縮)可以將柔性層414拉向殼體406的底壁410或者將柔性層414推離殼體406的底壁410。這可以使柔性層414分別向內彎曲(例如，如由虛線422示出的)或者向外彎曲(例如，如由虛線416示出的)、和/或以其它方式變形。

作為示例，在一些實施例中，物質418包括壓電材料。致動裝置420可以將刺激(例如，電力)施加於智能材料以致動觸覺單元。該刺激可以使壓電材料膨脹、收縮和/或以其它方式變形。在一些實施例中，壓電材料耦合至柔性層414和殼體406。例如，壓電材料可以在一端耦合至柔性層414並且在另一端耦合至殼體406的壁408、410、412(例如，底壁410)。在一些實施例中，壓電材料的變形(例如，收縮)可以將柔性層414拉向殼體406的底壁410或者將柔性層414推離殼體406的底壁410。這可以使柔性層414分別向內彎曲或者向外彎曲、和/或以其它方式變形。

在一些實施例中，致動裝置420包括機器人(例如，微型機器人)。該機器人可以配置為在觸覺單元的腔室404內移動。在一些實施例中，可以由用戶或者計算裝置控制(例如，無線地或經由有線接口)機器人。例如，機器人可以無線地接收(例如，經由藍牙或者wifi)一個或者多個控制信號並且響應性地在腔室404內移動和/或以其它方式變形操縱柔性層414。

在一些實施例中，致動裝置422可能耦合至柔性層414以使柔性層414生成觸覺效果。例如，在一個實施例中，柔性層414可以包括靜電致動器的導電層(例如，柔性導電層)。可以將絕緣層424(例如，柔性絕緣層)設置在柔性層414頂部，以例如避免用戶直接接觸導電層。在這種實施例中，致動裝置422可以配置為傳送配置為使導電層生成觸覺效果(包括與靠近柔性層414的對象的電容耦合)的觸覺信號。

在一些實施例中，柔性層414可以包括用於將電觸覺的觸覺效果輸出至與柔性層414接觸的用戶的導體或者其它材料。在其它實施例中，柔性層414可以包括用於將熱觸覺效果(例如，溫度的增加或者降低)輸出至靠近或者與柔性層414接觸的用戶的導體或者其它材料。致動裝置422可以配置為將觸覺信號傳送至柔性層414以導致電觸覺的觸覺效果或者熱觸覺效果。例如，致動裝置411可以將高電壓傳送至柔性層414內的導電材料以使柔性層414生成熱。用戶可以將熱視作熱觸覺效果。

在一些實施例中，傳感器426可以耦合至觸覺單元。例如,傳感器426可以包括配置為檢測在柔性層414的表面處的溫度並且將傳感器信號傳送至計算裝置的溫度傳感器。在一些實施例中，計算裝置可以基於來自傳感器426的傳感器信號來調製柔性層414處的溫度(例如，當柔性層414配置為輸出熱觸覺效果時)。例如，計算裝置可以控制致動裝置422以修改柔性層414處的溫度直到達到特定溫度(諸如，配置為模擬對象的特定紋理或者特徵的溫度)為止。例如，響應於其中用戶的虛擬角色正在穿越模擬的熔巖的視頻遊戲事件，計算裝置可以使致動裝置422生成包括配置為越過模擬的熔巖的具體熱量的熱觸覺效果。

在一些實施例中，計算裝置可以同時或者按順序地致動致動裝置420、422以生成觸覺效果(諸如，組合觸覺效果)。例如，計算裝置可以使致動裝置420將柔性層414向外彎曲，例如，成為凸塊的形狀。計算裝置可以大體上同時使致動裝置422生成靜電觸覺效果(例如配置為模擬橡膠材料)。與柔性層414接觸的用戶(例如，將手指滑過柔性層414)可以將觸覺效果的組合視作例如，橡膠凸塊。

在一些實施例中，柔性層414本身配置為響應於刺激而變形。在這種實施例中，觸覺單元可以不包括物質418。例如，柔性層414可以包括液晶聚合物、智能材料、電活性聚合物(eap)和/或形狀記憶材料(例如，形狀記憶合金和/或形狀記憶聚合物)。在這種實施例中，致動裝置420(或者致動裝置422)可以將刺激施加至柔性層414(例如，可以直接將刺激施加至柔性層414)以使柔性層414變形。例如，致動裝置420可以將電場、磁場、熱和/或另一刺激施加至柔性層414以使柔性層414膨脹。柔性層414的膨脹可以在柔性層414內生成應力，例如，因為柔性層414的端部可以耦合至殼體406的壁408、410、412。該應力可以使柔性層414向外彎曲(例如，如由虛線416示出的)、向內彎曲(例如，如由虛線422示出的)和/或以其它方式變形。

在一些實施例中，致動裝置420(或者致動裝置422)可以將刺激施加至柔性層414，該刺激配置為使柔性層414向內彎曲，這可以生成在接觸柔性層414的用戶的手指與柔性層414之間的吸力。用戶可以將該吸力視作觸覺效果。

可以將致動裝置420、422設置在任何合適的位置(例如，位於腔室404內部、位於腔室404外部、位於殼體406外部、和/或位於觸覺單元外部)中以將刺激施加至柔性層414和/或物質418。例如，儘管在圖4中致動裝置420設置在殼體406的底壁410中，但是在其它實施例中，致動裝置420可以直接耦合至柔性層414(例如，位於腔室404的內部的柔性層414的底側)。作為另一示例，在一些實施例中，將致動裝置420設置在腔室404和/或觸覺單元的外部。

圖5示出了用於觸覺表面元件的系統的另一實施例。該系統包括觸覺單元，該觸覺單元包括大體上分別與圖4的殼體406、腔室404和柔性層414相似配置的殼體506、腔室504和柔性層512。可以通過使用針對圖4討論的任何方法來形成圖5中示出的部件。

在圖5中示出的實施例中，腔室504包括物質518(例如，水或者空氣)。腔室504還包括致動裝置520。該致動裝置520可以包括例如電活性聚合物(例如，壓電材料)。在一些實施例中，致動裝置520配置為接收觸覺信號並且響應性地在形狀上變形。

例如，在一些實施例中，致動裝置520的縱向端耦合至殼體506的底壁510(和/或側壁)。致動裝置520可以配置為響應於觸覺信號而縱向膨脹。致動裝置520的縱向膨脹可以生成致動裝置520內的應力，例如，因為可以將致動裝置520的縱向端固定至殼體506的底壁510。這可以使致動裝置520例如如由虛線516示出地向上彎曲(例如，與殼體506的底部510分開)，或以其它方式變形。致動裝置520的變形可以將物質518推離殼體506的底壁510並且推向柔性層512。這可以將向外的壓力施加到柔性層512。在一些實施例中，向外的壓力使柔性層512向外彎曲(例如，如由虛線514示出的)或以其它方式變形。在一些實施例中，柔性層512的變形模擬致動裝置520的變形。例如，如果致動裝置520變成波浪式形狀，則物質518可以對柔性層512施加壓力使得柔性層512變成大體上相似的波浪式形狀。用戶可以與變形的柔性層512交互，並且感知例如凹凸不平的紋理、波浪式紋理或者另一觸覺效果。

在一些實施例中，致動裝置520配置為響應於另一觸覺信號或者觸覺信號的移除而恢復至大體上平面的形狀(例如，如圖5所示)。當致動裝置520恢復至大體上平面的形狀時，物質518可以將較小的壓力施加到柔性層512。這可以允許柔性層512例如恢復至默認的平面形狀(例如，如圖5所示)。用戶可以與柔性層512交互，並且感知例如光滑紋理或者另一觸覺效果。

圖6a示出了用於觸覺表面元件的系統的又一實施例。該系統包括觸覺單元，該觸覺單元包括大體上分別與圖4的殼體406、腔室404和柔性層414相似配置的殼體606、腔室604和柔性層612。可以使用針對圖4討論的任何方法來形成圖6a-b中示出的部件。

在圖6a中示出的實施例中，系統包括至少兩個致動裝置620、622。可以將一個致動裝置622耦合至柔性層612(例如，位於腔室604內部的柔性層612的底部)而可以將另一個致動裝置620設置在系統中的其它位置。例如，在一些實施例中，可以將一個致動裝置622設置在柔性層612的底側(例如，如圖6所示)並且可以將另一個致動裝置620設置在殼體606的內壁上。在一些實施例中，柔性層612包括致動裝置622。例如，致動裝置622可以包括設置在柔性層612內的磁性粒子。系統可以包括以任何合適配置的任何數量的致動裝置620、622。

致動裝置620、622可以配置為彼此吸引或者彼此排斥。例如，致動裝置620可以包括磁鐵、鐵磁材料或者金屬部件，而致動裝置622可以包括電磁鐵。作為另一示例，致動裝置622可以包括磁鐵、鐵磁材料或者金屬部件，而致動裝置620可以包括電磁鐵。作為又一示例，致動裝置620、622均可以包括電磁鐵。在一些實施例中，計算裝置可以向電磁鐵輸出配置為使電磁鐵生成具有特定極性的磁場的觸覺信號。磁場可以使致動裝置620、622彼此吸引或者彼此排斥。這些吸力和斥力可以使柔性層612向內彎曲(例如，如由虛線616示出的)、向外彎曲(例如，如由虛線614示出的)、或以其它方式變形。

在一些實施例中，致動裝置620、622中的一個或者兩者均包括導電電極。可以通過使用例如濺射和氣相沉積(例如，化學沉積或者物理沉積)將導電電極形成在與致動裝置620、622相關聯的表面上。例如，可以經由氣相沉積將包括導電電極的致動裝置622形成在柔性層612上。在一些實施例中，計算裝置可以嚮導電電極輸出配置為使導電電極生成具有特定極性的靜電場的觸覺信號。靜電場可以使致動裝置620、622彼此吸引或者彼此排斥。這些吸力和斥力可以使柔性層612向內彎曲(例如，如由虛線616示出的)、向外彎曲(例如，如由虛線614示出的)、或以其它方式變形。

在一些實施例中，計算裝置可以重複地切換由致動裝置620、622中的一個或者多個生成的磁場和/或靜電場的極性。這可以使致動裝置620、622重複地彼此吸引和彼此排斥。致動裝置620、622的循環的吸引和排斥可以按照上下運動的方式移動柔性層612。該上下運動可以生成例如振動或者另一觸覺效果。

在一些實施例中，將多個致動裝置622耦合至柔性層612(例如，如圖6b所示)。可以設置一個或者多個附加致動裝置620以用於將一個或者多個磁場和/或電場施加於多個致動裝置622。計算裝置可以選擇性地致動一對或者多對致動裝置620、622以生成觸覺效果。

例如，如圖6b所示，計算裝置可以致動多對致動裝置623、624、626以使柔性層612變形成各種形狀。在一些實施例中，計算裝置可以致動第一對致動裝置623，從而使得該第一對致動裝置623生成具有相同(例如，負)極性的磁場。這可能會使第一對致動裝置623彼此彼此排斥。計算裝置可以附加地或者替選地致動第二對致動裝置624，從而使得該第二對致動裝置624生成具有相反極性的磁場。這可能會使第二對致動裝置624彼此吸引。計算裝置可以附加地或者替選地致動第三對致動裝置626，從而使得該第三對致動裝置626生成具有相同極性的磁場。這可能會使第三對致動裝置626彼此排斥。這些致動裝置對623、624、626的吸引和排斥可以使柔性層612變形成特定形狀，例如波浪式形狀(例如，如由虛線示出的)。用戶可以與柔性層612交互並且感知例如包括波浪式紋理的觸覺效果。計算裝置可以致動任何數量或者配置的致動裝置對623、624、626以生成觸覺效果。

圖7a示出了用於觸覺表面元件的系統的實施例。在一些實施例中，該系統包括多個觸覺單元700。該多個觸覺單元700可以彼此耦合。例如，的每一個觸覺單元700的每一個可以在至少一側上耦合至相鄰的觸覺單元700。在其它實施例中，系統包括單個觸覺單元700。儘管圖7a描繪了大體上包括相同形狀的多個觸覺單元700，但在其它實施例中，觸覺單元700中的兩個或者更多個觸覺單元可以包括不同的形狀、體積、大小和/或其它特性。

在一些實施例中，一個或者多個觸覺單元700包括大體上與圖4的殼體406、腔室404和柔性層414相似配置的殼體702、腔室和柔性層708。可以通過使用針對圖4討論的任何方法來形成圖7a-b中示出的部。

該系統可以包括第一壁714。該第一壁714可以包括例如計算裝置的外殼和/或計算裝置的部件。第一壁714可以相對於觸覺單元700處於固定位置。可以將至少一個觸覺單元700耦合至第一壁714。

該系統可以包括第二壁716。該第二壁716可以包括例如計算裝置的外殼和/或計算裝置的部件。第二壁716可以相對於觸覺單元700處於固定位置。可以經由致動裝置718將至少一個觸覺單元700耦合至第二壁716。

在一些實施例中，致動裝置718包括配置為響應於觸覺信號而膨脹和/或收縮(例如，縱向膨脹或者收縮)的材料。例如，致動裝置718可以包括壓電材料。計算裝置可以將觸覺信號傳送至致動裝置718，該觸覺信號配置為使致動裝置718縱向膨脹，例如，如圖7b所示。膨脹的致動裝置718可以使該一個或者多個觸覺單元700彼此和/或與第一臂部714橫向壓縮。這可以使觸覺單元700的柔性層708向上彎(例如，如圖7b所示)和/或向下彎，例如，因為柔性層708的側面可以粘附至關聯的殼體702並且柔性層708的中部可以自由移動。用戶可以與觸覺單元700的柔性表面708交互並且感知一個或者多個觸覺效果(諸如，凹凸不平的紋理)。

在一些實施例中，計算裝置可以將另一觸覺信號傳送至致動裝置718或者從致動裝置718移除觸覺信號。這可以使致動裝置718橫向壓縮。致動裝置718的橫向壓縮可以允許觸覺單元700橫向膨脹和/或改變成默認的形狀(例如，如圖7a所示)。這可以使觸覺單元700的柔性層708恢復至大體上平面的形狀和/或以其它方式變形。用戶可以與觸覺單元700的柔性表面708交互並且感知一個或者多個觸覺效果(諸如，光滑紋理)。

圖8示出了用於觸覺表面元件的系統的又一實施例。該系統包括觸覺單元，該觸覺單元包括柔性層802。該柔性層802可以包括介電彈性體。上柔性電極804可以耦合至柔性層802的上表面。下柔性電極806可以耦合至柔性層802的下表面。

下柔性電極806的側端808、812中的至少一個可以耦合至表面810(例如，計算裝置的外殼)。在一些實施例中，下柔性電極806的兩端808、812均耦合至表面810。在下柔性電極806的橫端808、812之間的中間部分814可以不耦合至表面810。這可以允許觸覺單元的橫向中心移動(例如，向上移離表面810，如由虛線箭頭示出的)。

在一些實施例中，計算裝置可以在上柔性電極804和下柔性電極806上施加電壓以致動觸覺小區。這可以導致壓縮柔性層的厚度816的靜電力。該壓縮可以使柔性層802縱向膨脹。在一些實施例中，柔性層802的縱向膨脹可以在柔性層802內生成應力，例如，因為下柔性電極806(柔性層802耦合至該下柔性電極806)的端部808、812可以粘附至表面810。該應力可以使柔性層802彎曲(例如，與表面810分開，如由虛線818示出的)和/或以其它方式變形。

觸覺表面元件的說明性應用

各種計算裝置可以利用本公開的實施例以將強制的觸覺反饋提供給這些計算裝置的用戶。圖9a-c圖示了用於提供觸覺反饋的觸覺表面元件的各種實施方式。參照圖9a，圖9a示出了包括觸覺輸出裝置902(例如，設置在計算裝置900的背面904上)的計算裝置900。

在一些實施例中，計算裝置900配置為輸出動態觸覺效果和/或改變觸覺效果。例如，計算裝置900可以執行衝浪視頻遊戲。當虛擬波浪穿過顯示器(例如，設置在計算裝置900的正面上)移動時，計算裝置900可以輸出關聯的動態觸覺效果。在一些實施例中，動態觸覺效果可以包括配置為例如模擬波浪的移動紋理。例如，計算裝置900可以按順序致動觸覺單元900的行906(例如在虛線箭頭的方向上)。與觸覺輸出裝置902接觸的用戶可以將觸覺單元910的行906的順序致動視為例如波浪式觸覺效果。計算裝置900可以按照順序和/或一齊地致動任何數量或者布置的觸覺單元910以生成觸覺效果。致動的觸覺單元910可以是彼此相鄰的或者彼此不相鄰的。

在一些實施例中，計算裝置900配置為輸出動態觸覺效果和/或改變觸覺效果，該觸覺效果配置為將方向和/或空間線索提供給用戶。例如，在圖9b中示出的實施例中，觸覺輸出裝置902覆蓋觸控螢幕顯示器。計算裝置900可以執行視頻遊戲，在該視頻遊戲中，用戶已經將虛擬巖石918扔進虛擬水中，從而生成虛擬波紋920。在一些實施例中，計算裝置900配置為致動觸覺單元910以模擬從虛擬巖石918的下落位置向外形成的波紋。例如，當虛擬波紋920從顯示器上的下落位置向外傳播時，計算裝置900可以使更接近下落位置的觸覺單元910提供較強的觸覺效果，並且使逐漸遠離下落位置的觸覺單元910提供逐漸減弱的觸覺效果。在不同的位置處與觸覺輸出裝置902接觸的用戶可能能夠感測到虛擬波紋920在不同位置處的例如方向性、振幅和其它特徵。

在一些實施例中，計算裝置900配置為輸出動態觸覺效果和/或改變觸覺效果。例如，觸覺效果可以向用戶確認計算裝置900檢測到了用戶輸入。例如，計算裝置900可以檢測與作為圖像用戶界面(gui)的一部分(例如，在觸控螢幕顯示器上)輸出的虛擬按鈕的用戶交互。在一些實施例中，計算裝置900響應性地輸出配置為確認計算裝置900檢測到了用戶交互的觸覺效果。在這種實施例中，觸覺效果可以包括動態觸覺效果。例如，觸覺效果可以包括沿著觸覺輸出裝置902對觸覺單元910進行的順序致動(例如，按照由圖9c中的虛線示出的z字形圖形)。

在一些實施例中，計算裝置900配置為輸出配置為執行特定功能(例如，增加或者減小用戶的握持、施加到計算裝置900的反作用力等)的觸覺效果。例如，計算裝置900可以基於來自傳感器(例如，加速度計)的傳感器信號來確定用戶正在搖動計算裝置900。計算裝置900可以響應性地輸出配置為例如將更好的握持提供給用戶的觸覺效果。例如，計算裝置900可以輸出包括配置為例如增強用戶在計算裝置900上的握持的凹凸不平的紋理的觸覺效果。作為另一示例，計算裝置900可以例如基於來自傳感器(例如，流體傳感器或者溼度傳感器)的傳感器信號，確定計算裝置900是溼的和/或溼滑的。計算裝置900可以響應性地輸出配置為例如增加用戶的握持的觸覺效果。

參照圖9d，在一些實施例中，計算裝置900致動觸覺輸出裝置902的一個或者多個觸覺單元910以生成用戶界面。例如，計算裝置900可以致動一個或者多個觸覺單元910以描繪按鈕912、914、滑塊916、和/或用戶可以與之交互的其它用戶界面部件的位置。計算裝置900可以致動任何數量或者配置的觸覺單元910以生成用戶界面部件。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置902可以包括傳感器908或者以其它方式耦合至傳感器908(諸如，配置為檢測與用戶界面部件的用戶交互的觸摸傳感器(例如，設置在觸覺輸出裝置902下方的電容式觸摸傳感器))。例如，傳感器908可以包括光敏電阻或者材料(例如，智能材料)，該光敏電阻或者配置為通過輸出與環境光的變化相關聯的電信號來對環境光的變化做出響應的材料。用戶可以與觸覺輸出裝置902交互(例如，將手指滑過觸覺輸出裝置902)以例如感知用戶界面部件的位置、類型和/或其它特性，和/或以向計算裝置900提供輸入。傳感器908可以檢測用戶交互並且將與用戶交互相關聯的傳感器信號(例如，包括壓力、位置、方向等)傳送給計算裝置900。例如，傳感器908可以響應於放置在觸覺單元910之上的對象(諸如，用戶的手指)而傳送與環境光的變化相關聯的傳感器信號(例如，從而阻擋環境光的一部分到達傳感器)。計算裝置900可以接收傳感器信號並且基於傳感器信號來確定用戶輸入。

在一些實施例中，計算裝置900基於觸覺輸出裝置902(例如，觸覺輸出裝置902的觸覺單元910)內的流體的移動來檢測與計算裝置900的用戶交互。例如，用戶可以使計算裝置900旋轉或者將壓力施加到計算裝置900以將輸入提供給計算裝置900。這可以使包含在觸覺輸出裝置902內的流體移動。計算裝置900可以基於來自傳感器908的傳感器信號來檢測和/或識別用戶輸入，該傳感器信號配置為例如檢測流體的移動。

在一些實施例中，觸覺單元910可以用於檢測輸入和提供觸覺效果兩者。例如，在傳感器908包括智能材料的實施例中，該智能材料可以響應於刺激(例如，設置在觸覺單元910之上並且阻擋環境光到達傳感器908的用戶的手指)而生成與用戶輸入相關聯的一個或者多個傳感器信號。計算裝置900可以接收傳感器信號並且基於傳感器信號來確定用戶輸入。進一步地，計算裝置900可以使用相同刺激或者不同刺激來致動智能材料以輸出觸覺效果。例如，計算裝置900可以將電壓施加至智能材料以使智能材料在形狀上變形。形狀上的變形可被用戶感知為觸覺效果。因此，在這種實施例中，觸覺單元901可能能夠接收輸入並且提供輸出。

在一些實施例中，計算裝置900基於來自傳感器908的傳感器信號來輸出或者修改觸覺效果的特性。例如，計算裝置900可以致動觸覺單元910以例如形成限定出用戶界面部件(諸如，按鈕)的一部分的突起的凸塊(或者另一突起的形狀)。用戶可以將一定大小的力(例如，壓力)施加到觸覺單元910，例如，以經由用戶界面部件提供輸入。傳感器908可以檢測施加到觸覺單元910的力的大小並且傳送與該力的大小相關聯的傳感器信號。計算裝置900可以接收傳感器信號並且響應於傳感器信號，輸出觸覺效果(例如，振動)。觸覺效果可以例如向用戶確認接收到輸入。計算裝置900可以附加地或者替選地致動觸覺單元910以使觸覺單元910變形成另一形狀(諸如，扁平的形狀、內凹的形狀、或者更小的凸塊)。這種變形可以例如向用戶指示用戶已經與觸覺單元910交互。

在一些實施例中，計算裝置900配置為輸出與由傳感器908檢測到的力的大小相關聯的觸覺效果。例如，計算裝置900可以致動多個觸覺單元910以限定用戶界面部件(諸如，按鈕)。用戶可以將不同大小的力施加到觸覺單元910例如以與用戶界面部件交互。響應於由用戶施加的第一大小的力(例如，輕壓)，計算裝置900可以致動觸覺單元910以使觸覺單元910例如向回推向用戶。這可以模擬按鈕的彈力。響應於由用戶施加的第二大小的力(例如，重壓)，計算裝置900可以輸出例如振動和/或使觸覺單元910變成扁平的(例如，平面的)形狀。這可以模擬按鈕點擊。在一些實施例中，觸覺效果的組合可以更真實地模擬與真實按鈕的交互。

在一些實施例中，計算裝置900響應於與用戶界面部件的用戶交互(和/或基於來自傳感器908的傳感器信號)而執行一種或者多種功能(例如，撥打電話號碼；輸入文本；發送文本消息；使計算裝置900進入特定模式(諸如，睡眠模式或者喚醒模式)；執行應用(諸如，錄音應用)等)。例如，計算裝置900可以致動觸覺單元910組以描繪按鈕912、914的位置，用戶可以與該按鈕912、914交互以提供輸入例如安全代碼。在一些實施例中，計算裝置900可以檢測與按鈕912、914的用戶交互的順序並且確定該順序是否與預定順序(例如，存儲在存儲器中)相匹配。如果匹配，則計算裝置900可以執行關聯的功能(諸如例如對計算裝置900進行解鎖和/或將計算裝置900從睡眠模式喚醒)。

作為另一示例，在一些實施例中，計算裝置900可以致動一組觸覺單元910以限定出滑塊916的位置，用戶與該滑塊交互以提供輸入。計算裝置900可以檢測用戶沿著滑塊916的觸覺單元910滑動手指(例如，向上，如由虛線箭頭示出的)，並且響應性地執行關聯的功能。例如，計算裝置900可以響應性地修改(例如，增加或者減小)在計算裝置900上執行的音樂應用的音量。

在一些實施例中，計算裝置900可以基於與用戶交互相關聯的力的大小(例如，如由傳感器908檢測到的)來執行一種或者多種功能。例如，計算裝置900可以執行相機應用。計算裝置900可以致動觸覺單元910以描繪與相機應用相關聯的按鈕912的位置。在一些實施例中，計算裝置900可以檢測(例如，經由與限定出按鈕912的觸覺單元相關聯的傳感器)對按鈕912的輕壓。響應於該輕壓，計算裝置900可以使計算裝置900的相機聚焦。計算裝置900還可以輸出配置為例如模擬快門聚焦的觸覺效果。在一些實施例中，計算裝置900可以檢測對按鈕912的重壓。響應於該重壓，計算裝置900可以通過使用相機來拍攝照片(或者視頻)。計算裝置900還可以輸出配置為例如模擬快門點擊的觸覺效果。

作為另一示例，在一些實施例中，計算裝置900可以經由顯示器輸出圖形用戶界面。觸覺輸出裝置902可以設置在顯示器頂部。在一些實施例中，計算裝置900可以致動觸覺單元910以形成與在圖形用戶界面中輸出的圖標相關聯的形狀。例如，計算裝置900可以致動設置在特定圖標頂部的觸覺單元910以限定出該圖標的邊界或者其它特性。在一些實施例中，計算裝置900可以檢測對觸覺單元910的輕壓。響應於該輕壓，計算裝置900可以經由顯示器輸出與關聯於圖標哦應用相關聯的信息。例如，如果圖標與繪圖應用相關聯，則計算裝置900可以輸出關於該繪圖應用的信息、最近保存的圖紙的縮略圖、或者其它信息。在一些實施例中，計算裝置900可以檢測對觸覺單元的重壓。響應於該重壓，計算裝置900可以運行該應用。因此，用戶可以使用不同大小的力來與觸覺單元910交互以使計算裝置900執行與應用相關聯的不同功能。

在一些實施例中，至少部分地由一個或者多個觸覺單元910限定的用戶界面可以允許用戶在不視覺上集中在計算裝置900上的情況下與計算裝置900交互。例如，用戶可能能夠在將輸入提供給計算裝置900的同時將計算裝置900留在用戶的口袋中和/或將計算裝置900放置在觀者的視野外。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置902與計算裝置900物理地分開(例如，觸覺輸出裝置902可以是可與計算裝置900一起使用的外圍裝置)。例如，觸覺輸出裝置902可以遠離計算裝置900，並且與計算裝置900有線通信或者無線通信。計算裝置900可以經由觸覺輸出裝置902從用戶接收輸入並且將輸出提供給用戶。例如，觸覺輸出裝置902可以檢測用戶交互(例如，通過使用上述的任何方法)並且將與該用戶交互相關聯的信號傳送至計算裝置900。計算裝置900可以接收該信號並且響應性地將觸覺信號傳送至觸覺輸出裝置902。觸覺信號可以使觸覺輸出裝置902例如生成一個或者多個觸覺效果和/或修改用戶界面。

用於觸覺表面元件的說明性方法

圖10是根據一個實施例的用於執行用於提供觸覺表面元件的方法的步驟的流程圖。在一些實施例中，可以利用由處理器(例如，在通用計算機、移動裝置或者伺服器中的處理器)執行的程序代碼來實現圖10中的步驟。在一些實施例中，可以由一組處理器來實現這些步驟。在一些實施例中，可以省略在圖10中示出的一個或者多個步驟，或者按照不同的次序執行在圖10中示出的一個或者多個步驟。類似地，在一些實施例中，還可以執行在圖10中未示出的附加步驟。參考上文針對圖3中示出的計算裝置301所描述的部件來描述以下步驟。

當處理器302接收一個或者多個傳感器信號時，方法1000開始於步驟1002。處理器302可以從例如傳感器330、觸摸傳感器308等接收傳感器信號。例如，響應於事件(例如，用戶搖動計算裝置301)，傳感器330(例如，加速度計和/或陀螺儀)可以將與該事件相關聯的傳感器信號傳送至處理器302(例如，搖動的速度和方向)。作為另一示例，響應於用戶與觸覺輸出裝置318的表面交互，與觸覺輸出裝置318相關聯的觸摸傳感器308檢測用戶交互並且將關聯的傳感器信號傳送至處理器302。

在一些實施例中，處理器302從i/o部件312接收傳感器信號。在這種實施例中，可以將與計算裝置301相關聯的用戶界面裝置(例如，按鈕、開關、控制杆、旋鈕和/或觸敏表面316)的用戶交互與傳感器信號相關聯。例如，在用戶與觸敏表面316交互(例如，輕擊觸敏表面、沿著觸敏表面做手勢等)時，處理器302可以經由i/o部件312從觸摸傳感器308接收信號。

方法1000繼續步驟1006，在步驟1006中，處理器302確定包括變形的第一觸覺效果。該第一觸覺效果配置為至少部分地由觸覺輸出裝置318的觸覺單元輸出。

在一些實施例中，處理器302至少部分地基於傳感器信號來確定第一觸覺效果。例如，處理器302可以訪問存儲在存儲器304中的查找表來將傳感器信號的一個或者多個特性(例如，由傳感器信號攜帶的振幅、持續時間、頻率、波形和/或數據)映射至一個或者多個觸覺效果。作為另一示例，處理器302可以將來自傳感器信號的數據應用於一個或者多個算法以確定一個或者多個關聯的觸覺效果。作為又一示例，處理器302可以基於傳感器信號來確定用戶輸入(例如，用戶輸入的類型(諸如，輕擊、兩指捏合、和/或沿著觸敏表面316的表面滑動))。處理器302可以訪問存儲在存儲器304中的查找表來將一個或者多個用戶輸入映射至一個或者多個觸覺效果。

在一些實施例中，處理器302可以基於來自傳感器330的多個傳感器信號來確定第一觸覺效果。例如，用戶可能正在夜間駕駛車輛。處理器302可以從環境光檢測器接收第一傳感器信號。該第一傳感器信號可以指示少量環境光(例如，因為目前是夜間)。處理器302可以從加速度計接收第二傳感器信號。該第二傳感器信號可以指示高速率(例如，因為用戶正在駕駛車輛)。處理器302可以從麥克風接收第三傳感器信號。該第三傳感器信號可以與環境噪聲(例如，發動機的聲音、汽車喇叭和/或狂風)相關聯。在一些實施例中，處理器302可以基於傳感器信號中的兩個或者更多個來確定計算裝置301位於移動的車輛中。附加地或者替選地，處理器302可以確定包括凹凸不平的紋理的第一觸覺效果，該第一觸覺效果配置為例如使用戶能夠更容易地在車輛的低光、快速移動環境中定位、識別和/或抓住計算裝置301。

作為另一示例，用戶可以將計算裝置100放置在用戶的口袋或者錢包中。處理器302可以從環境光檢測器接收指示少量環境光的第一傳感器信號(例如，因為計算裝置100處於用戶的口袋或者錢包中)。處理器302可以從陀螺儀接收指示計算裝置100上下顛倒或者處於另一非常規角度中的第二傳感器信號。在一些實施例中，處理器302可以基於傳感器信號來確定計算裝置301位於包或者另一容器中。附加地或者替選地，處理器302可以確定配置為例如簡化從容器中定位、識別和/或抓住計算裝置301的第一觸覺效果。

在一些實施例中，處理器302至少部分地基於事件來確定第一觸覺效果。如本文使用的，事件是任何交互、動作、衝突或者在計算裝置301的操作期間發生的、可以潛在地包括關聯的觸覺效果的其它事件。在一些實施例中，事件可以包括：用戶輸入或者用戶交互(例如，按下按鈕、操縱控制杆、與觸覺敏感表面交互、將計算裝置100傾斜或者定向)，系統狀態(例如，低電池、低存儲、或者系統通知(諸如，基於系統接收到呼入電話呼叫而生成的通知))，發送數據(例如，發送電子郵件)，接收數據(例如，接收文本消息)，使用計算裝置301來執行功能(例如，撥打或者接聽電話)，或者程序事件(例如，如果程序是遊戲，則程序事件可以包括爆炸、射擊、撞擊、遊戲角色之間的交互、達到新的水平、或者在顛簸地帶駕駛)。

例如，處理器302可以訪問存儲在存儲器304中的查找表來將事件映射至一個或者多個觸覺效果。例如，處理器302可以將包括到來的電子郵件的事件映射至包括具有布置成電子郵件圖標形狀的突起的凸塊的紋理的觸覺效果。作為另一示例，處理器302可以將與事件相關聯的數據(例如，事件發生的時間、事件的優先級、與事件相關聯的數值等)應用於一種或者多種算法以確定一個或者多個關聯的觸覺效果或者觸覺效果的特性。例如，處理器302可以將穿越顯示屏的虛擬對象的移動的一個或者多個特性應用到算法以確定例如要致動以生成動態觸覺效果的一個或者多個觸覺單元。

在一些實施例中，處理器302至少部分地基於與虛擬對象相關聯的特性來確定第一觸覺效果。例如，計算裝置301可以在顯示器上輸出虛擬對象。用戶可以經由例如觸敏表面316與虛擬對象交互。在一些實施例中，處理器302可以基於與虛擬對象相關聯的高度、寬度、形狀、顏色、位置、功能、紋理和/或另一特性來響應性地確定觸覺效果。例如，如果虛擬對象包括建築模擬器中的巨礫，則處理器302可以確定包括巖石紋理和/或凹凸不平的紋理的觸覺效果。

在一些實施例中，處理器302基於觸覺輸出裝置318中的變形的特性(例如，突起的凸塊的大小、形狀和/或厚度)來確定觸覺效果。該變形可以是由例如前一個觸覺效果導致的。在一些實施例中，處理器302基於傳送至觸覺輸出裝置318的電量、觸覺輸出裝置318的大小、觸覺輸出裝置318的類型、觸覺輸出裝置318的位置、和/或觸覺輸出裝置318的材料(例如，設置在觸覺輸出裝置318內的物質)來確定特性。例如，處理器302可以估計觸覺輸出裝置318的壓電材料響應於觸覺信號膨脹和/或收縮的量，並且將該膨脹和/或收縮的量與特定大小和/或形狀的變形相關聯。處理器302可以使觸覺輸出裝置318的致動裝置將任何數量和/或類型的變化施加於觸覺輸出裝置318以實現期望的觸覺效果。

例如，在一些實施例中，如果處理器302確定觸覺輸出裝置318已經包括期望的變形，則例如，處理器302可以確定無觸覺效果。在一些實施例中，如果處理器302確定觸覺輸出裝置318具有厚度低於閾值的變形，則處理器302可以確定配置為例如將變形的厚度增加到高於閾值的觸覺效果。在一些實施例中，如果處理器302確定觸覺輸出裝置318具有厚度高於閾值的變形，則處理器302可以確定配置為例如將變形的厚度降低到低於閾值的觸覺效果。

在一些實施例中，處理器302確定多個觸覺效果。可以將多個觸覺效果中的每一個與虛擬對象和/或用戶交互(例如，與計算裝置301的用戶交互)的不同特性相關聯。例如，計算裝置301可以在觸控螢幕顯示器上輸出虛擬槍枝。在用戶接觸觸控螢幕顯示器上的與槍枝的扳機相關聯的位置時，處理器302可以確定例如與扳機的紋理(例如，金屬紋理)相關聯的觸覺效果。處理器302可以通過例如致動觸覺輸出裝置318(例如，設置在觸敏表面316的頂部)的多個觸覺單元來生成觸覺效果。處理器302還可以確定與例如虛擬槍枝的木柄的紋理相關聯的另一觸覺效果。在一個這種實施例中，處理器302可以通過例如致動觸覺單元的不同配置來生成觸覺效果。在一些實施例中，多個觸覺效果可以提供虛擬對象的更現實且更擬真的表示(例如，與槍枝交互)。

方法1000繼續步驟1008，在步驟1008中，處理器302確定配置為由觸覺輸出裝置318的觸覺單元輸出的第二觸覺效果。處理器302可以通過使用上文針對步驟1006描述的方法中的任何一種來確定該第二觸覺效果。

方法1000繼續步驟1010，在步驟1010中，處理器302傳送配置為使觸覺單元在形狀上變形以輸出第一觸覺效果的第一觸覺信號。在一些實施例中，處理器302可以訪問存儲在存儲器304中並且與特定觸覺效果相關聯的驅動信號以確定第一觸覺信號。在一個實施例中，通過訪問存儲的算法並且輸入與效果相關聯的參數來生成觸覺信號。例如，在這種實施例中，算法可以基于振幅和頻率參數輸出數據以供在生成驅動信號中使用。作為另一示例，觸覺信號可以包括待由觸覺輸出裝置318解碼的數據。例如，觸覺輸出裝置318自身可以對指定參數(諸如，振幅和頻率)的命令做出響應。

在一些實施例中，處理器302將第一觸覺信號傳送至致動裝置。致動裝置可以配置為通過使用本公開中描述的方法中的任何一種來使觸覺輸出裝置318的柔性層變形。

方法1000繼續步驟1012，在步驟1012中，處理器302傳送配置為使觸覺單元輸出第二觸覺效果的第二觸覺信號。處理器302可以使用上文針對步驟1010描述的方法中的任何一種來確定觸覺信號。

在一些實施例中，處理器302可以同時(例如，大體上同時地)傳送第一觸覺信號和第二觸覺信號以使觸覺單元同時輸出第一觸覺效果和第二觸覺效果。用戶可以將第一觸覺效果和第二觸覺效果的同時輸出視為組合觸覺效果或者合成觸覺效果。

例如，在一些實施例中，用戶可能正在計算裝置301上玩視頻遊戲。響應於用戶在視頻遊戲中的虛擬角色接觸到鋒利的表面(例如，圖釘、刀或者針)，處理器302可以確定要輸出的組合觸覺效果。處理器302可以使觸覺單元輸出第一觸覺效果和第二觸覺效果以輸出組合觸覺效果。例如，處理器302可以傳送配置為使觸覺單元的柔性層變成凸塊形狀的第一觸覺信號。處理器302還可以傳送配置為輸出包括刺痛感的電觸覺的觸覺效果的第二觸覺信號。當用戶用身體部位接觸觸覺單元時，用戶可以感覺到凸塊形狀和刺痛感的組合。用戶可以將凸塊形狀和刺痛感的組合視為組合觸覺效果例如模擬鋒利的表面。

作為另一示例，在上文的視頻遊戲實施例中，處理器302可以響應於用戶的角色穿越巖石地帶來確定組合觸覺效果。處理器302可以使觸覺單元輸出第一觸覺效果和第二觸覺效果以輸出組合觸覺效果。例如，處理器302可以傳送配置為使觸覺單元的柔性層變成凸塊形狀的第一觸覺信號。處理器302還可以傳送配置為進一步使觸覺單元的柔性層變成具有紋理的表面的第二觸覺信號。當用戶用身體部位接觸觸覺單元時，用戶可以感覺到凸起的、具有紋理的表面。用戶可以將凸起的、具有紋理的表面視為組合觸覺效果例如模擬巖石地帶的紋理和其它特徵。

在一些實施例中，觸覺輸出裝置318包括如針對圖2和圖4-圖8中的任何一個或者其組合描述的那樣配置的一個或者多個觸覺單元。在這種實施例中，處理器302可以通過按順序和/或一齊地致動觸覺單元中的一個或者多個來生成觸覺效果。例如，處理器302可以按順序致動一個或者多個觸覺單元以生成動態觸覺效果(例如如針對圖9a討論的)。在一些實施例中，處理器302可以根據圖11的方法的一個或者多個步驟，通過致動觸覺單元中的一個或者多個來生成觸覺效果。

圖11是根據另一實施例的用於執行用於提供觸覺表面元件的方法的步驟的流程圖。在一些實施例中，可以將圖11中的步驟實現為由處理器(例如，在通用計算機、移動裝置或者伺服器中的處理器)執行的程序代碼。在一些實施例中，可以由一組處理器實現這些步驟。在一些實施例中，可以省略在圖11中示出的一個或者多個步驟，或者按照不同的順序執行在圖11中示出的一個或者多個步驟。類似地，在一些實施例中，還可以執行在圖11中未示出的附加步驟。在一些實施例中，在圖11中示出的步驟中的一個或者多個可以是在上述的方法1000的步驟中的一個步驟內的子步驟。參考上文對圖3中示出的計算裝置301描述的部件來描述以下步驟。

方法1100開始於步驟1102，在步驟1102中，處理器302使觸覺輸出裝置318的致動裝置將物質泵送到觸覺輸出裝置318(例如，觸覺輸出裝置318的腔室)或從該觸覺輸出裝置318移除物質。該物質可以包括固體、液體和/或氣體。

在一些實施例中，處理器302使致動裝置將物質泵送到觸覺輸出裝置318中以例如改變觸覺輸出裝置318的形狀和/或使觸覺輸出裝置318變形(例如，生成突起的凸塊)。例如，處理器302可以響應於與例如包括沙質紋理的虛擬對象的用戶交互而使致動裝置將物質泵送到觸覺輸出裝置318中。處理器302可以使一定量的物質被泵送到配置為生成具有特定特性(例如，特定大小和/或形狀)的突起的凸塊的觸覺輸出裝置318中。該特定特性可以配置為模擬例如沙粒和/或沙質紋理。用戶可以與凸塊交互並且感知例如該沙質紋理。

在一些實施例中，處理器302使致動裝置從觸覺輸出裝置318移除至少一部分物質以例如改變觸覺輸出裝置318的形狀和/或使觸覺輸出裝置318變形。例如，處理器302可以響應於與例如包括光滑紋理或者玻璃紋理的虛擬對象的用戶交互，而使致動裝置從觸覺輸出裝置318移除物質。處理器302可以移除一定量的物質，從而使得例如表面包括大體上平面的形狀。平面的形狀可以配置為模擬例如光滑紋理或者玻璃紋理。用戶可以與凸塊交互並且感知例如光滑紋理或者玻璃紋理。

方法1100繼續步驟1104，在步驟1104中，處理器302將刺激施加至與觸覺輸出裝置318相關聯的物質。例如，處理器302可以使觸覺輸出裝置318響應於例如呼入電話呼叫而將熱施加至觸覺輸出裝置318的腔室內的智能材料。在一些實施例中，物質膨脹、收縮、改變形狀、改變物理狀態、和/或以其它方式對由觸覺輸出裝置318輸出的刺激做出響應。這可以使物質將壓力施加到觸覺輸出裝置318的表面(例如，側壁和/或柔性層)或者以其它方式與觸覺輸出裝置318的表面交互。例如，智能材料可以響應於熱而膨脹。膨脹的智能材料可以將壓力施加到觸覺輸出裝置318的柔性層。在物質與表面之間的交互可以使觸覺輸出裝置318在形狀上變形。例如，膨脹的智能材料可以將壓力施加到柔性層並且使柔性層向外凸出。用戶可以與觸覺輸出裝置318交互並且確定例如存在呼入電話呼叫。這可以允許用戶檢測呼入電話呼叫(例如，如果電話處於靜音模式)。

在一些實施例中，所述物質包括電磁鐵和/或電極。例如，所述物質可以包括耦合至例如觸覺輸出裝置318的柔性層的電磁鐵。在這種實施例中，處理器302可以向所述物質施加包括電信號的刺激。所述物質可以響應於該刺激而發射電場和/或磁場。例如，電磁鐵可以響應於接收到電信號而發射磁場。這可以使物質被吸引到另一附近的磁性材料或者與另一附近的磁性材料排斥。該吸引和/或排斥可以在觸覺輸出裝置318的表面上生成推力和/或拉力。這可以使觸覺輸出裝置318在形狀上變形。

觸覺表面元件的優點

觸覺表面元件存在若干優點。例如，這種系統可以允許無法輸出觸覺反饋的計算裝置以其它方式輸出觸覺反饋。例如，觸覺單元可以容易地耦合至計算裝置(例如，耦合至計算裝置的外部外殼和/或外殼)並且配置為生成觸覺效果。

在一些實施例中，觸覺表面元件可以是可由用戶配置的，並且能夠提供可定製的觸覺效果。例如，用戶可能能夠按照任何次序或者配置將任何數量的觸覺單元布置在計算裝置的表面上。這可以允許用戶定製用戶接收的觸覺效果的類型和/或位置。

在一些實施例中，觸覺表面元件可以提供更真實且擬真的用戶體驗。例如，在一些實施例中，計算裝置可以輸出包括特定紋理(例如，起皺的紋理)的虛擬對象(例如，一張起皺的紙)。計算裝置可以致動一個或者多個觸覺單元(例如，通過升高或者降低觸覺單元的柔性表面)以生成配置為模擬特定紋理的觸覺效果。用戶可以與觸覺單元交互並且更真實地感知紋理。作為另一示例，在一些實施例中，計算裝置可以按順序和/或一齊地致動多個觸覺單元以生成動態觸覺效果。動態觸覺效果可以更真實地模擬任何數量的物理現象(諸如，運動)中的一個或者多個。

在一些實施例中，觸覺表面元件可以將信息提供給用戶。例如，盲文裝置和/或其它計算裝置(例如，針對盲人)可以包含觸覺單元。計算裝置可以致動觸覺單元中的一個或者多個以生成，例如，盲文書寫。用戶可能能夠感知致動的觸覺單元的位置和/或配置並且確定例如關聯的字母。這可以允許無法看到的用戶來例如閱讀書籍和文章、與網站交互、和/或執行其它任務。

一般考慮

上文討論的方法、系統和裝置都是示例。各種配置可以根據需要省略、替代、或者添加各種過程或者部件。例如，在替選配置中，可以按照與所描述的次序不同的次序來執行方法，和/或可以添加、省略、和/或組合各個階段。同樣，可以將針對特定配置描述的特徵組合在各種其它配置中。可以按照相似的方式組合配置的不同方面和元件。同樣，對技術進行了演進，因此，許多元件都作為示例並且不限制本公開或者權利要求書的範圍。

在說明中給出的特定細節是為了提供對示例配置(包括實施方式)的全面理解。然而，可以在沒有這些特定細節的情況下實踐配置。例如，已經在沒有不必要的細節的情況下示出了公知的電路、過程、算法、結構、和技術，以免模糊配置。本說明只提供示例配置，並且不限制權利要求書的範圍、適用性、或者配置。相反，前述對配置的說明將向本領域的技術人員提供用於實施所描述的技術的能夠實現的描述。在不脫離本公開的精神和範圍的情況下，可以對元件的功能和布置進行各種改變。

同樣，可以將配置描述為過程，該過程被描繪為流程圖或者框圖。儘管每一個配置可以將操作描述為順序的過程，但是可以並行地或者同時執行許多操作。另外，可以重新排列操作的次序。過程可以具有在圖中不包括的附加步驟。此外，可以由硬體、軟體、固件、中間件、微代碼、硬體描述語言、或者它們的任何組合來實施方法的示例。當要執行必要任務的程序代碼或者代碼段實施在軟體、固件、中間件、或者微代碼中時，將該程序代碼或者代碼段存儲在非瞬時計算機可讀介質(諸如，存儲介質)中。處理器可以執行所描述的任務。

已經描述了若干示例配置，可以在不脫離本公開的精神的情況下使用各種修改、替選結構、以及等效物。例如，上文的元件可以是較大系統的部件，其中，其它規則可以優先於本發明的應用或者以其它方式修改本發明的應用。同樣，可以考慮在上文的元件之前、期間、或者之後進行若干步驟。因此，上文的描述不限制權利要求書的範圍。

本文中「適用於」或者「配置為」的使用是指不排除適用於或者配置為執行附加任務或者步驟的裝置的開放且包容性的語言。另外，「基於」的使用是旨在開放且包容性的，其中，「基於」一個或者多個敘述的條件或者值的過程、步驟、計算、或者其它動作在實踐中可以基於這些敘述的條件或者值之外的附加條件或者值。包括在本文中的標題、列表、和編號僅僅是為了便於解釋並且不旨在限制。

可以在數字電子電路系統中、在計算機硬體、固件、軟體、或者在前述的組合中實施根據本主題的方面的實施例。在一個實施例中，計算機可以包括一個或者多個處理器。處理器包括或者有權訪問計算機可讀介質(諸如，耦合至處理器的隨機存取存儲器(ram))。處理器執行存儲在存儲器中的計算機可執行程序指令(諸如，執行包括傳感器採樣例程、選擇例程、和其它例程的一個或者多個電腦程式)以進行上述的方法。

這種處理器可以包括微處理器、數位訊號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現場可編程門陣列(fpga)、和狀態機。這種處理器可以進一步包括可編程電子裝置，諸如，plc、可編程中斷控制器(pic)、可編程邏輯裝置(pld)、可編程只讀存儲器(prom)、電可編程只讀存儲器(eprom或者eeprom)、或者其它相似的裝置。

這種處理器可以包括介質(例如，有形計算機可讀介質)或者可以與介質進行通信，該介質可以存儲指令，該指令在由處理器執行時可以使處理器執行本文描述由處理器執行或者協助的步驟。計算機可讀介質的實施例可以包括但不限於：所有電子存儲裝置、光學存儲裝置、磁性存儲裝置、或者能夠向處理器(諸如，在web伺服器中的處理器)提供計算機可讀指令的其它存儲裝置。介質的其它示例包括但不限於：軟盤、cd-rom、磁碟、存儲器晶片、rom、ram、asic、配置的處理器、所有光學介質、所有磁帶或者其它磁性介質、或者計算機處理器可以讀取的任何其它介質。同樣，各種其它裝置可以包括計算機可讀介質(諸如，路由器、私人網絡或者公共網絡)、或者其它傳輸裝置。所描述的處理器和處理可以在一個或者多個結構中，並且可以通過一個或者多個結構分散。處理器可以包括用於執行本文描述的方法中的一種或者多種(或者方法的部分)的代碼。

雖然本主題已經針對其特定實施例進行了詳細描述，但是要了解，本領域的技術人員在理解上述描述之後可以容易地產生這些實施例的修改、變型、和等效物。因此，應該理解的是，對於本領域的技術人員來說顯而易見的是，本公開的呈現是處於示例而不是限制的目的，並且本公開並不排除包括對本主題的這種修改、變型和/或添加。