專利名稱：觸覺型可穿著游戲裝置的制作方法
觸覺型可穿著游戲裝置 相關(guān)申請的交叉引用本申請要求享有于2006年12月7日提交的題為"TACTILE EVENT GARMENTS AND RECORDING SYSTEM (觸覺事件服裝 以及記錄系統(tǒng))，，的美國臨時申請No. 60/869,056，以及于2007年8 月21日提交的題為"TACTILE WEARABLE GAMING DEVICE (觸 覺型可穿著游戲裝置)，，的美國臨時申請No. 60/957,136的權(quán)益，此兩 者的公開內(nèi)容于本文以明示方式通過引用并入，并且在此根據(jù)35 U.S.C§119 (e)要求其申請日。
背景技術(shù)：
1972年，游戲PongTM的發(fā)行標志了視頻游戲產(chǎn)業(yè)的開始。從那 時起，計算機游戲和娛樂產(chǎn)業(yè)與計算機技術(shù)的發(fā)展同時呈現(xiàn)爆炸性增 長。聲卡、圖形卡(graphics card)、圖形加速器、CD只讀存貯器 驅(qū)動器以及操縱桿技術(shù)，即，現(xiàn)代計算機的基本方面中的主要發(fā)展很 大程度上都是由游戲產(chǎn)業(yè)發(fā)展而來的。計算機處理能力的進步以及互 聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得計算機生成的動畫和游戲更具復(fù)雜性以及真實性。特別是對游戲來說，三維("3D")圖形的進步使得能夠開發(fā)出 帶有更加逼真(life-like)的人物、更加真實的運動以及更加復(fù)雜的環(huán) 境的游戲。很多游戲程序和系統(tǒng)的最終目標是使其中的虛擬人物能夠 在虛擬環(huán)境中以盡可能近似地模擬物理環(huán)境的自然的方式移動和表 現(xiàn)，以及為用戶提供能更加接近地模擬身在游戲中的體驗的虛擬環(huán) 境。現(xiàn)在，在線游戲比如大規(guī)模多玩家(player)在線游戲的發(fā)展， 給了用戶與不同位置的多個玩家互動的能力，提高了游戲的策略選 擇、互動性以及游戲的真實性。隨著對進一步的真實性的要求的繼續(xù)， 為虛擬環(huán)境增加觸感(觸覺)或接觸感覺的特性代表了提高最終用戶的娛樂體驗的重要機會。當前，觸覺反饋技術(shù)的狀況包括在操縱桿或 手控制單元以內(nèi)振動以模擬運動和阻力。這是非常有限的感覺反應(yīng)， 并且不能代表真實的觸覺事件或環(huán)境。過去的十五年，觸覺信息的計算機建模已有發(fā)展。當前，觸覺反 饋信息已被并入一些虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，比如飛行器的訓練模擬機、計算 機以及醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，以及計算機游戲。這些系統(tǒng)的觸覺反饋技術(shù)的狀況 一般地包括為用戶提供阻力或振動的力，以便模擬所遇到的阻力或起到事件指示器(event indicator)的作用。從形態(tài)學和生理學的立場， 這些系統(tǒng)被設(shè)計成產(chǎn)生低水平的振動，或"隆隆響的"刺激，從而激活 用戶的振動感覺路徑。典型地，這些類型的振動刺激由帶有或不帶有偏置凸輪系統(tǒng) (off-set cam system )的小馬達產(chǎn)生，這些小馬達釋放振動并被用戶 感知。參見，例如Thorner等人的美國專利No. 5,565,840。這些裝置 容易得到而且成本低廉，所以它們已成為"觸覺或力反饋"游戲外圍設(shè) 備的主流。退一步并回顧技術(shù)以及用戶體驗，這些系統(tǒng)只起到將游戲 事件通過除了視覺或聲音以外的另一種感覺途徑來表示的粗糙的代 理(rough proxy)或指示器的作用。它們不能正確地區(qū)分或精確地代 表發(fā)生在游戲中的多種類型的動作或力，但被廣泛地應(yīng)用于游戲中的 所有類型的動作，以及僅僅用來指示游戲中發(fā)生的一些能引起注意的 事件。但是，這些現(xiàn)有技術(shù)裝置不能產(chǎn)生某些可能需要的力響應(yīng)。例如， 在第一人稱的射手游戲中，當游戲中的人物被打擊或射中時，鍵盤或 手控制器振動，這表示著游戲中發(fā)生了令人不快的事件?？刂破骰蜴I 盤的振動當然不代表游戲人物發(fā)生的實際事件。槍擊或胸部或背部被 打擊不能良好地由低水平的隆隆響或施加到用戶的手的振動力代表。 優(yōu)選的觸覺響應(yīng)將對用戶產(chǎn)生特定位置的沖擊(location specific impact)。優(yōu)選地，觸覺響應(yīng)的強度將例如根據(jù)距離、子彈規(guī)格、武 器類型等等而變化。在游戲場景中，更加真實的體驗將提供實際的特定位置的沖擊刺激，該特定位置的沖擊刺激可能受多個參數(shù)(例如武器類型、武器尺 寸、到目標的距離、身體是否裝備護甲)的影響，以及相應(yīng)地給予變 化的力以便更加精確地模擬游戲事件，當然，沒有實際上沖突性的實 際損傷或傷害。在本發(fā)明人的之前的專利和申請中，公開了允許實際 給予用戶的身體的力的觸覺或沖擊產(chǎn)生系統(tǒng)。本文預(yù)期，所給予的力 可以被調(diào)制以模擬多種多樣的動作和事件。當前，有數(shù)以百計的能實現(xiàn)這些力反饋功能的PC游戲以及估計五百萬種安裝的力反饋外圍設(shè)備。然而，在觸覺游戲裝置和系統(tǒng)中以 及在提供有效的、可靠的、耐用的以及可生產(chǎn)的觸覺游戲裝置中仍然 有進步的需求。發(fā)明內(nèi)容本概述被提供來以一種簡化的形式介紹將在下文的詳細描述中 進一步地描述的概念。本概述并不打算確定權(quán)利要求所要求保護的主 題的關(guān)鍵特征，也不打算被用來幫助確定權(quán)利要求所要求保護的主題 的范圍。依據(jù)本公開內(nèi)容的一方面，公開了 一種具有多層的觸覺型游戲背心(tactile gaming vest)。氣動的力發(fā)生裝置被嵌入在背心中，以便 選擇性地對穿著多層背心的用戶施加力。壓縮空氣源被用于給氣動的 力發(fā)生裝置提供動力?？刂崎y將氣動的力發(fā)生裝置耦合到壓縮空氣 源?？刂破鬟x擇性地打開和關(guān)閉控制閥，以調(diào)制氣動的力發(fā)生裝置。 其它類型的服裝，比如褲腿和手套，可以被用于代替游戲背心或者添 加到游戲背心。依據(jù)本公開內(nèi)容的一方面，公開了一種觸覺型游戲背心，其包括用于對穿著游戲背心的用戶傳遞調(diào)制的力的多個嵌入的力發(fā)生裝置。 動力分配網(wǎng)絡(luò)(power distribution network),比長口氣動的、液壓的、 電氣網(wǎng)絡(luò)的，對嵌入的力發(fā)生裝置提供合適的動力?？刂破饕罁?jù)調(diào)制 的控制信號來控制調(diào)制的力的產(chǎn)生。動力開關(guān)組件(power-switching component)，比如閥或電氣開關(guān)，被用于控制合適類型的動力流向8嵌入的力發(fā)生裝置。依據(jù)本公開內(nèi)容的另一方面，公開了一種用于向游戲背心的用戶傳遞觸覺刺激的方法。該方法包括依據(jù)調(diào)制的控制信號，由控制器 使用該調(diào)制的控制信號來控制動力開關(guān)組件，比如閥或電氣開關(guān)；使 用動力開關(guān)組件，將合適類型的動力分配給嵌入在游戲背心中的線性 運動力發(fā)生裝置的陣列中的至少一個；以及，依據(jù)調(diào)制的控制信號， 使用分配的動力，產(chǎn)生向內(nèi)朝向穿著游戲背心的用戶的身體的力。依據(jù)本公開內(nèi)容的另 一方面，公開了 一種用于傳遞觸覺刺激的系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信號發(fā)生器組件，其用于產(chǎn)生調(diào)制的控制信號；觸 覺力軟件庫(tactile force software library )，其用于向用于產(chǎn)生調(diào) 制的控制信號的信號發(fā)生器組件提供信息；觸覺服裝，比如游戲背心， 其包括用于根據(jù)調(diào)制的控制信號向穿著多層服裝的用戶傳遞調(diào)制的 力的至少一個嵌入的力發(fā)生裝置；動力分配網(wǎng)絡(luò)，其用于向嵌入的力 發(fā)生裝置提供動力；控制器，其用于控制由嵌入的力發(fā)生裝置依據(jù)調(diào) 制的控制信號產(chǎn)生調(diào)制的力，以及動力開關(guān)組件，比如閥或電氣開關(guān)， 其用于控制電力流向嵌入的力發(fā)生裝置。


通過結(jié)合附圖來參考接下來的詳細描述，本發(fā)明的前述方面以及 很多伴隨的優(yōu)勢將變得更加容易理解并同時變得能被更好地理解，其 中圖1為依據(jù)本發(fā)明的觸覺記錄和回放系統(tǒng)的示意圖； 圖2為圖1中示意性地展示的背心的當前實施方式的圖片，其包 括動力供給、控制箱和電纜；圖3為圖l中所示的記錄接口的草圖，其被展示為處于打開位置；圖4為包括壓縮機系統(tǒng)的處于獨立的構(gòu)型(standalone configuration)中的可選擇的回放接口系統(tǒng)的示意圖；圖5展示了一個示意圖，其展示了用于圖4中所示的背心的嚢、 閥以及控制系統(tǒng)之間的流體和電氣連接；圖6展示了圖4中的用于向嚢提供加壓空氣的壓縮機系統(tǒng)的示意圖；圖7為用于圖2中所示的背心的力發(fā)生裝置的氣動的沖擊型嚢的 透4見圖；以及圖8為用于力發(fā)生裝置的氣動的環(huán)形嚢的透視圖。
具體實施方式
系統(tǒng)綜述本文描述的系統(tǒng)和裝置獲得并且記錄物理觸覺刺激，和/或選擇 性地回放已記錄的或以其他方式模擬的刺激用戶的觸覺事件。在示范 性的實施方式中，公開了接收來自用戶的計算機的激勵信號的可穿著 的裝置，并且該可穿著的裝置能基于激勵信號而對穿著可穿著裝置的 用戶產(chǎn)生觸覺刺激。例如，激勵信號可以被產(chǎn)生來代表發(fā)生在玩游戲 中的特定的事件，而觸覺刺激可以模擬該特定的事件?？蛇x擇地，在 電影中或在其它的回放用途中，該激勵信號可以代表發(fā)生在電影或其 它已錄制的場景中的特定的事件。雖然當前優(yōu)選的完整系統(tǒng)包括兩個 獨立的可穿著的接口，即記錄接口 (主控單元)以及回放接口 (使用 者單元)，但預(yù)期，記錄接口或回放接口中的每一個可以獨立于另一 個而使用。例如，記錄接口以及回放接口可以被用作整個系統(tǒng)中的獨 立組件或用作相關(guān)組件，以在視頻游戲、互動娛樂或其它記錄媒體或 直播媒體的環(huán)境中為用戶記錄和"回放，，觸覺信息。本技術(shù)通過其表達寬范圍的物理感覺刺激的能力而區(qū)別于當前 可得到的力反饋系統(tǒng)，包括模擬接觸、沖擊、阻力以及壓力，以提高 所有形式的在線、個人電腦或基于控制臺的游戲內(nèi)容的真實性。另夕卜， 具體地，本技術(shù)可以用于模擬賽跑、飛行以及其它類型的記錄或直播 游戲和媒體內(nèi)容的重力效果。本發(fā)明的另一個實施方式的細節(jié)公開在 于2006年12月7日提交的題為"Tactile Event Garments and Recording System (接觸事件服裝和記錄系統(tǒng))，，的美國臨時申請No. 60/869,056中，其為由同 一發(fā)明人發(fā)明的相關(guān)主題事物，并且其公開內(nèi)容^L以明示方式通過引用而全文地并入本文。觸覺記錄以及回放系統(tǒng)100的示意圖展示于圖1中?？纱┲挠?錄接口 102可以形成為例如背心或其它可穿著的裝置，該可穿著的記 錄接口 102設(shè)置成在其中并入有壓力感測元件104的陣列。壓力感測 元件104纟皮連接到記錄控制器106，而該記錄控制器106將接收自響 應(yīng)于外部施加的力(用箭頭"力，，指示)的壓力感測元件104的數(shù)據(jù)通 過電纜108傳輸?shù)街骺赜嬎銠C(mastering computer) 110。該主控計 算機110處理來自記錄控制器106的信息，以便產(chǎn)生觸覺事件信息主 庫112，該觸覺事件信息主庫112可以;陂用于通過下文所討論的回i文 接口 120選擇性地回放或重建記錄的觸覺事件。主庫112可以通過其 它的游戲軟件114訪問，例如通過安裝在專用的游戲系統(tǒng)或可操作地 連接到回;^文接口 120的其它用戶計算機116上的軟件訪問?；胤沤涌?120為可穿著的裝置，其一般地以整體形式與記錄接口 102對應(yīng)?；胤沤涌?120包括力發(fā)生裝置或網(wǎng)格124的陣列，其以類 似于壓力感測元件104的陣列的形式排列。回放接口 120還包括通過 電纜128從用戶計算機系統(tǒng)118接收信號的回放控制器126。觸覺庫 112的主拷貝可以初始地創(chuàng)建在基本主控計算才幾110上或創(chuàng)建在數(shù)據(jù) 服務(wù)器上，以對用戶計算機118重新分配。回放控制器126使用接收 自用戶計算機116的信號來控制力發(fā)生裝置124的陣列，以便在穿著 回放接口 120的用戶上賦予想要的力。雖然圖l同時地展示了記錄接口 102以及回放接口 120，但預(yù)期， 這兩個系統(tǒng)元件一般地將會分開來使用，其中記錄接口 102被用于創(chuàng) 建用于接下來由具有回放接口 120的用戶^f吏用的觸覺事件信息庫112。 預(yù)期，用戶計算機116和回放接口 120之間的通信連接，和/或主控計 算機110和記錄接口 102之間的連接可以通過其它方式比如無線通信 系統(tǒng)完成?；胤沤涌?120的一個說明性的實施方式展示于圖2中，并且包括 可穿著的裝置200，比如并入了多個力發(fā)生裝置(圖中不可見)的背 心，該力發(fā)生裝置由回放控制器126調(diào)制以將想要的觸覺事件的特定特征傳輸給用戶。在這個實施方式中，力發(fā)生裝置為氣動的，但是在 其它實施方式中，液壓的加壓介質(zhì)或電子機械結(jié)構(gòu)/元件比如線圏或類 似物，也可以被用于為用戶產(chǎn)生類似的觸覺刺激。 記錄接口記錄接口 102接收并記錄觸覺和/或其它感覺數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)記 錄進入數(shù)據(jù)存儲裝置， 一般地存儲在主控計算機110中的可記錄介質(zhì) 上。如圖3中所示，在說明性的實施方式中，記錄接口102包括可以 由柔軟的、順應(yīng)性的材料比如自然纖維或聚合纖維制成的服裝。其中 設(shè)置有一個或多個柔順的或半剛性的支撐襯墊302，例如尼龍、橡膠、 硅或柔軟的塑料基片。當然，其它合適的材料比如木材、紙、鋁或類 似物可以可選擇地^1用于裝置的構(gòu)造，且在一些應(yīng)用中可具有優(yōu)勢。 整個襯墊302優(yōu)選地為均勻的，且最佳地包含一些粘彈性性質(zhì)，例如， 模擬皮膚表面。記錄接口 102—般為貼合的(conformable)且可穿著的。記錄接口 102被直接穿著在用戶的身體表面上，并且可以方便地 使用條帶或其它緊固裝置固定。在一個說明性的實施方式中，可以使 用尼龍鉤環(huán)綁扎器(nylon hooks-and-loops binder)型的閉合件。該 尼龍閉合件提供可調(diào)整性，并允許同一個記錄接口 102被具有各種各 樣的身體外形和尺碼的不同用戶使用。在另一個說明性的實施方式 中，可以使用搭扣型的緊固件308。支撐襯墊302可以形成為用于 胸部用途的背心；用于腹部用途的綁扎器；用于上肢用途的袖子、護 臂或手套；用于下肢用途的褲腿或靴子；或用于小部位用途比如手指 或腳趾的小條。最佳地，襯墊302的工作感覺表面被向外(離開于用戶的身體)定向，從而使外部施加的感覺刺激(由圖1中的標有"力" 的箭頭表示)的激活作用最大化。雖然此為最佳的功能方向，但是還 存在有其他應(yīng)用，在這些其他應(yīng)用中，適合于使襯墊的感覺表面面向 用戶的身體，或襯墊的構(gòu)造沿著內(nèi)部和外部表面包括感測裝置。記錄接口 102的功能性也可以通過包含單通道壓力傳感器或多通道壓力傳 感器、溫度感受器、振動感受器以及位置感受器而擴展。另外的接受 器可以被定向為工作/接收表面處于任何方向，但最佳地為向內(nèi)朝向用戶的身體，并允許實時地同步獲取復(fù)雜的感覺信息。每個支撐襯墊302被再劃分成包括壓力感測元件104的基本結(jié)構(gòu)單元或網(wǎng)格區(qū)域303。村墊302的整體尺寸以及每種類型的襯墊302內(nèi)的網(wǎng)格區(qū)域303的數(shù)量可以變化以與特定的用途相配套。在每個網(wǎng)格區(qū)域303中，安裝有壓力感測元件104，比如工作/接收表面面向外的單通道壓力傳感器。在一個說明性的實施方式中，支撐襯墊302的結(jié)構(gòu)為單體式的，并帶有許多埋置在支撐村墊302以內(nèi)的壓力感測元件104。支撐襯墊302的背面被柔韌的或半剛性的護板支撐。優(yōu)選的護板為塑料或聚合物面材(panel)，其可形成相對剛性的背襯，但允 許一些彎曲以適合應(yīng)用于多種身體尺碼。除了壓力感測元件104以夕卜，應(yīng)預(yù)見到，其它的感覺感受器也可以被并入每個網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。另外的感 覺感受器可以包括溫度感受器、振動感受器以及位置感受器。另外的 感受器將允許實時地同步獲得復(fù)雜的感覺信息。記錄接口 102例如通過臍狀電線(electrical umbilical cord)或 無線連接而連接到記錄控制器106，如圖1中所示。在一個說明性的 實施方式中，記錄控制器106包括動力供給、小型中央處理單元、信 號處理器、可能需要的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，以及用于接收和傳送數(shù)據(jù)并 被連接到主控計算機110的通信系統(tǒng)。那些本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解， 記錄控制器106可以根據(jù)對成本、靈活性、尺寸等等的考慮而以硬件 和軟件的各種組合實施。記錄控制器106可以只包括必須的硬件以收 集觸覺數(shù)據(jù)以便傳送給用戶計算機116，用于信號處理任務(wù)比如噪聲 過濾。可選擇地，記錄控制器106包括必需的硬件和軟件/固件，以便 收集數(shù)據(jù)并實現(xiàn)一些信號處理，比如信號調(diào)整(signal conditioning)、 放大以及過濾。在另一個說明性的實施方式中，記錄控制器106的功 能可以部分地分配在記錄可穿著裝置102以內(nèi)以及部分地在主控計算 機系統(tǒng)110以內(nèi)，從而消除對中央記錄控制器的需要。在一個說明性 的實施方式中，低能量版本的記錄控制器106通過USB型連接直接 地連接到主控計算機110,不需要任何附加的外部電源。然而在另一個實施方式中，記錄接口 120完全地獨立于內(nèi)置的(built in )計算資 源，比如處理器和存儲器。在這些實施方式中，所收集的數(shù)據(jù)被存儲 在可移動的媒體比如閃盤(flash disk)上，以被傳遞到包括中央觸覺 事件庫的外部服務(wù)器中，用于重新分配到游戲控制器或用戶計算機 116?？蛇x擇地，在這些實施方式中，所收集的觸覺數(shù)據(jù)可以^皮通過 線纜傳輸或無線傳輸?shù)浇邮辗?wù)器中，用于存儲在觸覺事件庫112中。用于記錄控制器106的通信系統(tǒng)的多個說明性的實施方式包括 內(nèi)部的調(diào)制解調(diào)器，以便連接到主控計算機110或直接連接到基于陸 地的或直接連線的電話線，或任何其它的當前或未來的設(shè)備，這些設(shè) 備能允許(1)基于光的/基于光學的通信，包括光纖纜線通道以及 非纖維的、基于光學的數(shù)據(jù)/聲音/碎見覺信號傳輸方法；(2)無線通信， 包括但不限于無線電頻率、超高頻率、微波或衛(wèi)星系統(tǒng)，其中聲音和 /或數(shù)據(jù)信息能被傳輸或接收；以及(3)使用任何當前未使用的介質(zhì) 比如紅外光、磁力、其它波長的可見輻射及不可見輻射等的任何未來 的聲音或數(shù)據(jù)傳輸方法。最佳地，考慮到減少直接施加給用戶的重量、 在記錄接口 102被放置在身體小部分如肢體或手指上時的尺寸限制， 或可能的安全(減少來自通信/數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞F或微波輻射暴露)，記 錄控制器106可以遠離用戶。臍狀部分(umbilical section )可以包含 功能性子單元以內(nèi)的壓力感測元件104和動力供給之間的接觸線纜。在一個說明性的實施方式中，記錄接口 102的構(gòu)型包括單個或多 個多通道壓力傳感器/電阻器裝置。為了增加裝置的敏感度和功能性， 每個網(wǎng)格區(qū)域可以被加倍地細分，且可以在裝置的各處設(shè)置數(shù)量合適 的壓力傳感器/壓力電阻(響應(yīng))子單元。功能性子單元的數(shù)量將僅受 使這些雙向壓力變送子單元小型化的能力的限制。這將允許產(chǎn)生和接 收來自記錄接口的每個部分的機械和/或感覺輸入的能力。當記錄接口 102遇到外部施加的力時，該裝置將在各個網(wǎng)格區(qū)域 處探測到的機械力轉(zhuǎn)變成數(shù)字的力信號并將其傳輸?shù)街骺赜嬎銠C 110?？蛇x擇地，為使記錄接口 102更輕和更加柔順，可將未加工的 或輕微調(diào)整的信號(例如，過濾的以及放大的模擬信號)傳輸?shù)街骺赜嬎銠C110,用于數(shù)字化以及其它處理。例如，整個身體表面可以被細分為特定的解剖學區(qū)域，每個區(qū)域具有它自己的相應(yīng)的可穿著裝置。預(yù)期，記錄接口 102可以由絕技表演人員(stunt person )穿著， 并被用于記錄絕技表演人員所遇到的實際的觸覺刺激，比如重力、墜 落、重擊或踢。觸覺數(shù)據(jù)以及音頻和視頻數(shù)據(jù)可以作為可重現(xiàn)的觸覺 事件被記錄、處理以及存儲，并被并入視頻游戲、電影或其它類型的 直播或記錄媒體，以便最終地通過回放接口 120被"回放"給用戶。使 用記錄接口 102，就產(chǎn)生了觸覺事件信息主庫112。庫112可由視頻 游戲創(chuàng)建者使用來例如將從實際事件獲得的觸覺感覺特征整合入不 同的游戲和/或其它虛擬環(huán)境。 回放接口仍然參照圖1,回放接口 120為類似于記錄接口 102的可穿著的 裝置，并且包括調(diào)制成將想要的觸覺事件的特定的特征傳輸給用戶的 多個力發(fā)生裝置(圖1中未示出)。合適的力發(fā)生裝置公開于本發(fā)明 人的美國專利NO. 6，726，638，該專利于此以引用方式全文并入。如圖 1中所說明，回放接口 120優(yōu)選地包括可調(diào)整的閉合件，且其尺寸大 致地對應(yīng)于記錄接口 102。通常，回放控制器126響應(yīng)于由使用觸覺 事件信息庫112的游戲軟件114產(chǎn)生的交互信號而從用戶計算機116 接收信號。現(xiàn)在回來參照圖2，回放接口 120的說明性的實施方式包括具有 至少三層的柔順的背心200。雖然其它材料的組合對于本領(lǐng)域技術(shù)人 員將是明顯的，但在此實施方式中，背心200包括(1)由允許用 于柔韌的但是耐用的服裝的天然纖維或合成纖維比如棉或尼龍制成 的外部層；(2)被稱為背襯層的中間層；以及(3)由例如尼龍和更 加柔韌的彈性處理過的材料比如萊卡(Lycra )的組合制成的內(nèi)部層。 背心200被設(shè)計成帶有某些想要的特征，這些特征包括(a)相應(yīng) 的前部面材和后部面材210、 212，它們沒有沿著背心200的側(cè)面直接 地縫合在一起；(b)平分前部面材210以便于進入的縱向拉鏈214; (c )設(shè)計成在用戶的肩膀之上延伸并允許適當調(diào)整的可調(diào)整的袖子216;以及(d)穩(wěn)定前部面材210和后部面材212并允許適當調(diào)整的 水平條帶218。在此實施方式中，在背心200的每側(cè)，側(cè)面面材或兜懸掛在水平 條帶218上，其可以方便地由與背心本身相同的材料制成。力發(fā)生裝 置124被放置在裝在側(cè)面的兜中，由此，背心可以適合于適應(yīng)各種各 樣的身體尺碼。裝在側(cè)面的力發(fā)生裝置124已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)對于模擬身體 的力比如加速以及類似情景有效。然而，這是說明性的實施方式，還 預(yù)期了其它的設(shè)計方案，比如斗篷型(即不帶有正面拉鏈)的或完全 封閉的側(cè)面面材。另外，其它合適的材料比如棉、毛料、塑料、金屬 或其它未討論的組成材料，也可以可供選擇地被用于服裝200或裝置 構(gòu)造，只要所選的材料能提供可靠的背襯結(jié)構(gòu)并允許在身體的各種輪 廓表面周圍接合即可。當合適地應(yīng)用時，裝置的內(nèi)部層與用戶的身體 (或衣服)接觸。背心200由用戶穿著，并且裝置的前面用拉鏈閉合。肩部的適合 度可以通過舉起上肩部的片狀垂懸物(upper shoulder flap)調(diào)整， 該上肩部的片狀垂懸物通過環(huán)鉤閉合系統(tǒng)固定到下肩部的片狀垂懸 物，以使袖子216的部分在內(nèi)部彼此接合，從而創(chuàng)造出內(nèi)部和外部袖 子的構(gòu)型。因此袖子216能被伸縮，從而增加或減少肩部片狀垂懸物 的整體長度。 一旦達到了恰當?shù)倪m合度，則環(huán)鉤閉合系統(tǒng)被固定。搭 扣條帶也被整合，以便在達到適合的位置時固定該位置。 一旦做了這 些調(diào)整，則水平條帶218便被扣住，并被拉到貼身；條帶對于達到貼 身合適以及優(yōu)化裝置的功能是關(guān)鍵的。雖然在本優(yōu)選的實施方式中使 用的是可調(diào)整的搭扣條帶，但其它類型的帶子、環(huán)鉤、彈性處理過或 橡膠處理過的材料，或其它類型的結(jié)合系統(tǒng)可以選擇性地被使用。在已公開的背心200中，活躍的網(wǎng)格區(qū)域包括右胸部220、左胸 部222、右腹部(下軀干)224、左腹部(下軀干)226、右上背(未 示出)、左上背(未示出)、右下背(未示出)、左下背(未示出)、 右側(cè)邊228以及左側(cè)邊230。網(wǎng)格區(qū)域的數(shù)量可以隨著尺寸和用途而 變化，并且只是作為例子概要地描述而絕不意味著限制裝置的設(shè)計方案。例如，預(yù)期，更小的單元比如臂蓋層可以使用帶有力發(fā)生裝置的四個或更多網(wǎng)格區(qū)域。帶有側(cè)面安裝的力發(fā)生裝置124的背心200被 相信為對其中需要模擬重力反應(yīng)的用途比如賽車游戲特別地有益，在 賽車游戲中，為了真實性，駕駛員/玩家應(yīng)體驗到加速、離心力、制動 力等。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，選擇性地通電的更大的力發(fā)生裝置124以相對漸變 的速率能夠有效地模擬這些加速身體力。雖然背心被作為該技術(shù)的例子來描述，但應(yīng)預(yù)料到，其它類型的 可穿著的服裝可被構(gòu)建以便擴展裝置的性能以及功能。這些可以包括 普通用途的襯墊、綁扎器、袖子、護臂、手套、褲腿、靴子或用于小 用途比如手指或腳趾的小條帶，或能被施加到用戶的身體的任何其它 類型的形狀。這些各種各樣的裝置構(gòu)型可以通過多種方法比如帶子、 條帶或鉤環(huán)閉合系統(tǒng)而被固定到用戶?？梢允褂酶鞣N使用獨立的動力 供給和空氣源的彼此獨立的組件，這些組件保持獨立，但是使用帶有 多個同步空氣源連接(壓縮機歧管)的單獨的壓縮機系統(tǒng)，或者串聯(lián) 或并聯(lián)地連接到一起，并使用背心作為基本控制器，用于附加的系統(tǒng) 組件的空氣和能量需求?，F(xiàn)在參照圖4，本觸覺技術(shù)平臺的用于回放接口 120的另一種說 明性的實施方式基于氣動的系統(tǒng)架構(gòu)。圖4展示了獨立的可穿著的回 放接口 420,其類似于上文描述的回放接口 120，這里展示為帶有在 網(wǎng)格區(qū)域424以內(nèi)的八個向前的力發(fā)生裝置425。力發(fā)生裝置425可 以實質(zhì)上與美國專利NO. 6，726，638的圖8中所示的氣動壓力網(wǎng)格相 同，該美國專利通過引用在上文并入，故本文不再進一步描述。可選 擇地，電子機械的或其它的力發(fā)生裝置可以被用于對用戶賦予觸覺刺 激?？纱┲幕胤沤涌?420包括在網(wǎng)格區(qū)域424以內(nèi)的力發(fā)生裝置 425的陣列。在此氣動的實施方式中，每個力發(fā)生裝置425包括帶有 進口/出口線的可膨脹的室或嚢，以及允許加壓介質(zhì)比如空氣流入和流出的控制閥(見圖7和圖8)。雖然，此實施方式使用了氣動系統(tǒng)， 但那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可以使用可選擇的加壓介質(zhì)，包括例如水、液壓流體或電化學凝膠。每個網(wǎng)格區(qū)域424以內(nèi)的力發(fā)生裝 置424被容納在開放表面的支撐以內(nèi)，其可以并入或不并入分離的壓 力感測元件。力發(fā)生裝置425面向用戶身體。任何數(shù)量的力發(fā)生裝置124可以 被并入可穿著的回放接口 420。在一個實施方式中，該回放接口 420 包括覆蓋用戶的胸部以及背部的可穿著的背心，而力發(fā)生網(wǎng)格區(qū)域 424位于胸部部分和背部部分上。回放接口 420具有雙層構(gòu)造，其內(nèi) 整合有若干的力發(fā)生裝置425。力發(fā)生裝置425的定向使得在激活時， 力被朝著用戶的身體而賦予。背心420的可穿著的外殼(wearable何類型的材料制成?；胤沤涌?420的整體尺寸以及回放接口 420以內(nèi) 的網(wǎng)格區(qū)域424的數(shù)量可以通過裝置模型變化以適應(yīng)特定的用途。另 外，能夠產(chǎn)生熱力溫度變化或振動刺激的裝置也能被整合進入網(wǎng)格結(jié) 構(gòu)或村墊，以便賦予其它類型的觸覺信息。當前的回放接口 420包括埋置在背心內(nèi)的位于前面和背面的若 干個力發(fā)生裝置425。每個力發(fā)生裝置425通過空氣線432連接到閥 箱430中的對應(yīng)的控制閥(圖5)，該閥箱430調(diào)節(jié)加壓介質(zhì)的流入 和流出，此實施方式中的加壓介質(zhì)為空氣。壓縮機系統(tǒng)436向力發(fā)生裝置425提供持久的壓力水平的壓縮空 氣的供給。在此實施方式中，壓縮機系統(tǒng)436包括外罩，其包含單頭 或雙頭隔膜式壓縮機438。可以使用任何類型的活塞或可選擇的壓縮 機機構(gòu)，并且此描述絕不意味著限制本發(fā)明的范圍。除了壓縮機438 以外，系統(tǒng)436還包括動力供給440、通-斷控制開關(guān)442、壓縮機控 制電路444、壓力調(diào)節(jié)器446以及存貯容器器亞或罐448。那些本領(lǐng) 域的技術(shù)人員應(yīng)理解，壓縮機機構(gòu)的其它構(gòu)型也是可能的。例如，控 制電路444或罐448或其它組件可以被分別地放置，以便適應(yīng)特定重 量或尺寸的壓縮機系統(tǒng)436。因為空氣被作為加壓介質(zhì)使用，該設(shè)計 方案為半閉合系統(tǒng)，從大氣中吸入空氣進入壓縮機機構(gòu)中，并也將它 向大氣排出。還可使用可選擇的加壓介質(zhì)，并應(yīng)用閉合的回路系統(tǒng)架構(gòu)。壓縮機機構(gòu)被使用標準的塑料管件而連接到可穿著的背心。壓縮 機機構(gòu)可以通過使用電池或接入電氣插座而運轉(zhuǎn)。壓縮積i機構(gòu)可以,皮 設(shè)計為足夠小以便它也能被并入背心本身或并到背心本身上，從而形 成完整的可穿著的且獨立的產(chǎn)品。
除力發(fā)生裝置425以外，控制閥、軟管和/或帶有控制電路444 的壓縮機438也可以被并入回放模塊420，例如，以產(chǎn)生無線化的回 放接口 (例如使用無線通信裝置)。電路可以包括通信硬件以及軟件， 以便連接到游戲裝置(無論是計算機、手持機或控制臺裝置)，而且 將典型地通過USB、串行連接或無線連接而連接到游戲系統(tǒng)。展示了 回放控制器426，并且通過電纜450可操作地連接到閥箱430,以使 回放控制器426控制力發(fā)生裝置425的激活和調(diào)制?；胤趴刂破?26 可操作地連接到用戶計算機116,該用戶計算機116包括使用觸覺事 件信息庫112的游戲軟件。
回放控制器426還可以負責發(fā)到回放接口 420游戲軟件本身的控 制命令的譯碼。在一個說明性的實施方式中，閥門啟動的實際算法， 包括持續(xù)時間、順序以及所有相關(guān)的用于表示各種類型的觸覺事件比 如沖擊、壓力、重力等的變量，被植入在可穿著的回放接口 420電路 以內(nèi)。在另一個說明性的實施方式中，算法被植入到在用戶計算機116 上運行的軟件驅(qū)動程序以內(nèi)，由此，只有最終命令被發(fā)往控制閥。那 些本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，硬件和固件/軟件的任何組合可以分布在 回放接口 420,包括回放控制器426的不同水平的功能，以及用戶計 算機116之間以啟動閥，并引起觸覺刺激通過力發(fā)生裝置425，而不 背離于本公開內(nèi)容的精神。
回放接口 420的可選擇的實施方式還包括自調(diào)節(jié)反饋環(huán)，該自調(diào) 節(jié)反饋環(huán)探測用戶對初始施加的力的反應(yīng)，并使用該反應(yīng)，以為了另 外的詳細的觸覺刺激而產(chǎn)生及對用戶施加回第二力。對于此種進一步 的第二特征(advanced secondary feature )的優(yōu)選的應(yīng)用對用戶提供 了"傷害刺激"。作為一個例子，在實際生活中，外傷事件比如槍傷或 沖擊與初始的刺激有關(guān)，然后是第二低水平的持續(xù)的痛苦反應(yīng)。第二觸覺反饋電路包括基本的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，另外還有在每個網(wǎng)格區(qū)域424中 的力感測器?；揪W(wǎng)格被通過回放控制器426的來自游戲軟件114的 命令刺激。然后合適的力被施加給用戶。指向用戶身體表面的力感測 器然后被用戶的對初始的觸覺事件刺激的反應(yīng)刺激。此種來源于力感 測器的信息隨后被傳送回到板載電路板(on-board circuit board )。 埋置在背心420或回放控制器426中的微處理器將在軟件的控制下翻 譯力感測器的數(shù)據(jù)，并確定最合適的第二觸覺事件信息以便發(fā)回給用 戶。第二組命令將被用于再次激活壓縮機和控制閥，以便對用戶提供 與初始的觸覺刺激明顯不同的二次觸覺刺激。調(diào)制初始觸覺信息和后 序的第二觸覺信息的能力將允許能被賦予給用戶的觸覺感覺信息的 更大的深度以及寬度。該系統(tǒng)能夠向用戶提供與所描繪的環(huán)境情況協(xié) 調(diào)的觸覺感覺刺激，以便使得娛樂體驗變得格外真實。
其它的回放裝置構(gòu)型可以將單個或多個多通道壓力傳感器/電阻 裝置結(jié)合到每個力發(fā)生網(wǎng)格中，并且可結(jié)合連接的能力或在線同時地 網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出來自多個背心(在多用戶時)的信息的能力，以允許 多用戶實時地與游戲互動以及4皮此互動。這對于在在線多玩家游戲環(huán) 境中使用時將是有優(yōu)勢的。
現(xiàn)在參照圖5，在說明性的氣動的實施方式中，每個網(wǎng)格區(qū)域424 包括力發(fā)生裝置425，在此實施方式中，該力發(fā)生裝置425包括可充 氣的嚢502。相關(guān)的氣動管件504將嚢502連接到相關(guān)聯(lián)的控制閥506。 控制閥506本身可以被罩在網(wǎng)格區(qū)域424以內(nèi)，或與另外的網(wǎng)格區(qū)域 控制閥506處于同一位置，并且群集在閥箱430中。控制閥506電氣 地連接到控制控制閥506的操作的電路板508。在說明性的實施方式 中，取決于設(shè)備構(gòu)型，控制閥506包括三通閥(入口、出口、排氣口 ) 或四通閥(入口 、出口 A、出口 B、排氣口 )。例如，對于其中力初 均勻地施加以便模擬均勻重力和/或離心力的體驗的重力應(yīng)用，四通控 制閥可以用于同時并且同步地控制兩個嚢?？刂崎y506調(diào)節(jié)加壓介質(zhì) 比如空氣的流入和流出。每個控制閥506被連接到入口歧管，而入口 歧管又被連接到安裝在回放接口 420本身的邊界以內(nèi)的入口端口。壓
20縮機系統(tǒng)對系統(tǒng)提供恒定供給的空氣。
當前實施方式中的空氣嚢502使用空氣介質(zhì)。嚢502的尺寸可以 根據(jù)將要模擬的沖擊或力的事件的類型而變化。多關(guān)節(jié)的嚢(multiple articulated bladder)采取風箱型的設(shè)計(見圖7)，帶有小的圓形的 表面區(qū)域(rounded footprint),這種嚢能用于產(chǎn)生子彈或扔出物沖 擊型的力。大直徑的嚢比如枕頭形或環(huán)形(見圖8)可以被用于賦予 更大的體積和高或低的壓力刺激，以便模擬各種重力型或其它的身體 力。嚢可以被用在各種組合或構(gòu)型中，以便優(yōu)化裝置對于特定類型的 場景或游戲的功能，或用于各種各樣的普通用途的場景。嚢類型裝置 也可以包括梯形、角錐形、三角形、球形或任何其它類型的形狀或組 合，以便達到特定的影響以及形狀。這些例子絕不意味著限制裝置的 范圍。
在操作中，游戲軟件114，例如一款戰(zhàn)斗游戲，產(chǎn)生指示觸覺事 件的信號，比如子彈擊中或?qū)ι眢w的打擊。觸覺事件作為命令通過用 戶計算機硬件116被傳送到回放控制器426，例如使用庫112?；胤?控制器426將命令解碼以確定哪個力發(fā)生裝置425必須對用戶的身體 賦予力。例如，在游戲中，如果子彈擊中玩家的胸部的右上側(cè)，那么 對應(yīng)于右上側(cè)網(wǎng)格區(qū)域424的力發(fā)生裝置425被激活以便模擬子彈擊 中?；胤趴刂破?26進而發(fā)送信號給控制電路板508,以打開合適的 閥506并將加壓空氣流導向?qū)?yīng)的力發(fā)生裝置425。
應(yīng)理解，閥506可以被操作以控制嚢502的加壓/卸壓的速率， 以^更產(chǎn)生想要的觸覺響應(yīng)。例如，閥門開啟的計時、開啟速度以及頻 率可以被精確地控制。預(yù)期，嚢502的壓力和/或延伸也可以被監(jiān)測， 被反饋到閥控制器，并用于達到想要的觸覺效果。所賦予的力的特征， 比如強度、持續(xù)時間、速度或其它的特征可以通過調(diào)制技術(shù)比如脈沖 寬度調(diào)制技術(shù)(PWM)而被模擬，由此，相應(yīng)的閥被以受控制的方 式打開和關(guān)閉并持續(xù)一段控制時間。根據(jù)游戲，多個力發(fā)生裝置124 可以被同時激活，以便模擬多個同步的事件。
該裝置的當前實施方式的一個功能是對用戶的身體施加壓力和各種力，以便模擬變化的重力和/或離心效果。重力與其它類型的集中 的力比如子彈擊中或重擊不同，因為重力均勻地以及同時地作用在質(zhì) 量的所有微粒上。因此，為了有效地模擬重力，力發(fā)生網(wǎng)格的形狀必 須使得牢固以及均勻的力可以被提供給用戶/玩家并能夠被用戶/玩家 體驗到。因此，在一個說明性的實施方式中，可以使用環(huán)形以便產(chǎn)生 牢固但是分布的力。在另一個說明性的實施方式中，枕頭或環(huán)形的力 發(fā)生網(wǎng)格可以和內(nèi)部可充氣的肋 一起使用，以便限制非均勻膨脹或在 枕頭形網(wǎng)格的中間鼓起，并提供均勻的且分布的力。
用賽車模擬作為例子，并且用戶為該游戲的基本玩家，車輛的加
速將激活胸部右邊和左邊的嚢充氣。在真實生活中，加速產(chǎn)生了重力 效果，該重力效果均勻地將駕駛員推(與點力相對)回到他們的座椅 內(nèi)。前部嚢的充氣施加給用戶沿著他們的身體合適部位的實際上寬基
礎(chǔ)的力(actual wide based force )。玩家的自然反應(yīng)是對力做出反應(yīng) 并通過將他自己推回到他的座椅而試著抵消或避免所施加的力作為 響應(yīng)。變化的加速的量將相應(yīng)于嚢充氣次數(shù)(bladed inflation times ) 和/或體積中的差異，并進而將改變加速效果的量級。對于減速事件， 背部嚢被充氣，這將引起用戶將他自己向前移動，并采取通常的剎車 或減速運動。高速轉(zhuǎn)彎將迫使駕駛員朝向轉(zhuǎn)彎的外半徑。因此，高速 右轉(zhuǎn)彎將激發(fā)右手側(cè)的嚢大量地充氣，這將引起用戶將他自己向左移 動，并因此他們的身體將跟隨轉(zhuǎn)換的外側(cè)半徑。對于高速左手轉(zhuǎn)彎， 左側(cè)的嚢將充氣，并且用戶將自然地將他自己向右移動。嚢充氣的變 化的水平將被用于對應(yīng)于轉(zhuǎn)彎的不同量級。這些效果可以單獨地運轉(zhuǎn) 或組合地運轉(zhuǎn)，就像在真實生活的動作中會遇到的自然力那樣。增加 的嚢數(shù)量以及不同的尺寸和形狀能被用于提高或改變效果。
背心構(gòu)型因此對沿著用戶的身體的X軸和Y軸的重力效果提供 合適的刺激。在Z軸上施加或模擬重力對于飛行和航空器的模擬、游 戲以及媒體是有幫助的。Z軸效果通過使用臂部和腿部服裝而得到， 它們在普通的玩游戲或模擬的過程中通常以與背心成90度而定向。 這些附加的裝置被用相同的材料構(gòu)造，并使用與上文所詳細描述的相同的大致架構(gòu)以及網(wǎng)格區(qū)域描述。
圖6為類似于上文所討論的壓縮機系統(tǒng)438的整合的壓縮機系統(tǒng) 600的i兌明性的實施方式。壓縮才幾系統(tǒng)600對回》文接口 120提供加壓 空氣。外罩上半部分602和外罩下半部分616包含壓縮機612、壓縮 才幾控制電路614、閥608、通過閥608和軟管626與壓縮機612相連 的壓力器皿或壓力罐606、冷卻風扇622、過濾器620,以及排氣柵， 618和624。壓力感測器610監(jiān)測器皿606的壓力，并通過發(fā)送信號 給電路614以便在達到閾值壓力時關(guān)閉壓縮機612來調(diào)節(jié)該壓力。隨 著空氣被用于對力發(fā)生裝置425充氣，器皿606中的壓力下降，并且 壓縮機612被啟動以重建壓力使其返回到預(yù)定的閾值水平。在一個說 明性的實施方式中，閥608為起到安全檢查閥和壓力釋放閥的雙重用 途的三通閥。在操作中，當閾值壓力達到時，壓力感測器610發(fā)送信 號以便關(guān)閉壓縮機612，關(guān)閉從壓縮機612到位于閥608的器皿側(cè)的 器皿606的連接，并釋放閥608的壓縮機側(cè)的軟管626中的空氣。這 樣，在軟管626中的壓縮機上的壓頭為零(相對于大氣壓)。在啟動 時，沒有外部壓力，壓縮機612能更加容易地啟動，消耗更少的能量， 并延長壓縮機612的壽命。另外，因為器亞606通過閥608^皮關(guān)閉， 且壓縮機612不需要工作以保持閾值壓力，則壓縮機的壽命進一步地 被延長并節(jié)省更多的電能。因為嚢502通過控制閥506接收來自預(yù)加 壓器皿606的加壓空氣，故用于操作的空氣供給總是能夠充足。
當空氣被用作加壓介質(zhì)時，則設(shè)計方案優(yōu)選地為半閉合的系統(tǒng)， 從大氣中得到空氣進入壓縮機612并將它排放進入大氣。在其它的實 施方式中，可以使用可選擇的加壓介質(zhì)，并應(yīng)用閉合的回路系統(tǒng)架構(gòu)， 例如，使用類似于制冷回路的循環(huán)的空氣回路。另外，使用壓縮空氣 源以及調(diào)節(jié)器的壓縮空氣系統(tǒng)也可以被作為代替的"壓縮機，，源使用。 例如，預(yù)期，壓縮空氣源可以包括容納有C02或其它合適的氣體的筒 體。在另一個可選形式中，可以提供混合氣體源，例如既具有壓縮氣 體的筒體，又具有分離的主動空氣壓縮機(active air compressor)。
在一個說明性的實施方式中，壓縮機系統(tǒng)600被使用標準塑料管件而連接到背心420。壓縮機系統(tǒng)600可以通過使用電池或接入交流 電氣插座而運轉(zhuǎn)。在此實施方式中，壓縮機系統(tǒng)600 —般地足夠小以 便,皮合并入背心420本身里或合并到背心420本身上，從而形成完整 的可穿著的且獨立的產(chǎn)品?？蛇x擇地，壓縮機系統(tǒng)600可以在背心420 的外部。
用于沖擊類型網(wǎng)格區(qū)域的一般的嚢結(jié)構(gòu)700展示于圖7中。網(wǎng)格 區(qū)域424包括開放的表面(open face)、固定到中間(背襯層)的半 剛性的塑料外殼或外罩702，并且面向使用者的皮膚或衣服表面。外 罩702被固定到中間(背襯層)，并被用作將嚢704保持在合適的方 向，而且還給予剛性背支撐以便幫助限制充了氣的嚢704。在此實施 方式中，嚢704包括大致上圓柱形的、accordiated或起褶的嚢。外罩 702和囊704可以由任何合適的材料比如塑料和橡膠制成。內(nèi)部層與 此支撐結(jié)構(gòu)的開放區(qū)域重疊。此設(shè)計方案允許充了氣的嚢704從支撐 702的開放表面并貼著緊貼用戶的身體的彈性萊卡層線性運動地向外 延伸。嚢704被定向以賦予向著用戶的身體的力。嚢704通過柔韌的 軟管706和耦合件708被耦合到空氣線路504以及控制閥506。在一 個說明性的實施方式中，軟管706、耦合件708以及空氣線路504可 以被整合到一起，并由單片材料制成。在另一個說明性的實施方式中， 軟管706以及耦合件708為耦合在一起的分離組件，例如通過膠水、 螺紋、壓力配合或其它等效的耦合裝置耦合在一起。
雖然已經(jīng)闡釋了并描述了說明性的實施方式，但應(yīng)理解其中可以 做出不同的改變而不背離于本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種觸覺型可穿著裝置，其包括服裝，其包括適合于選擇性地對穿著所述服裝的用戶施加力的多個氣動的力發(fā)生裝置；壓縮空氣源；控制閥組件，其包括將所述多個氣動的力發(fā)生裝置可操作地耦合到所述壓縮空氣源的多個閥；以及控制器，其可操作地與所述控制閥組件耦合，以便選擇性地打開和關(guān)閉所述閥以調(diào)制所述多個氣動的力發(fā)生裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述多個力發(fā) 生裝置包括至少四個力發(fā)生裝置。
3. 如權(quán)利要求1所述的觸覺型可穿著裝置，其進一步包括多個 力感測器，每個力感測器與所述多個氣動的力發(fā)生裝置中的一個關(guān) 聯(lián)。
4. 如權(quán)利要求1所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述控制器適 合于從計算機接收控制信號，且進一步地，其中所述控制器響應(yīng)于從 所述計算機接收的控制信號而選擇性地打開和關(guān)閉所述閥。
5. 如權(quán)利要求4所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述接收的控 制信號包括基于計算機游戲中發(fā)生的事件而產(chǎn)生的信號。
6. 如權(quán)利要求l所述的觸覺型可穿著裝置，其包括游戲背心。
7. 如權(quán)利要求1所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述氣動的力 發(fā)生裝置包括環(huán)形嚢和起褶的筒體中的一個。
8. 如權(quán)利要求7所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述壓縮空氣 源包括壓縮機和罐。
9. 如權(quán)利要求1所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述壓縮空氣 源包括至少一個壓縮氣體罐。
10. 如權(quán)利要求l所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述控制器適 合于從顯示記錄媒體的顯示裝置接收控制信號，并且進一步地，其中所述控制器響應(yīng)于從所述顯示裝置接收的控制信號而選擇性地打開 和關(guān)閉所述閥。
11. 一種觸覺型可穿著裝置，其包括服裝，其包括用于將調(diào)制的力傳遞給穿著所述服裝的用戶的多個 力發(fā)生裝置；動力分配網(wǎng)絡(luò)，其可操作地與所述力發(fā)生裝置耦合，以便啟動所 述力發(fā)生裝置；控制器，其可操作地與所述力發(fā)生裝置耦合，以便控制由所述力 發(fā)生裝置依據(jù)調(diào)制的控制信號產(chǎn)生所述調(diào)制的力；以及動力開關(guān)組件，其可操作地與所述動力分配網(wǎng)絡(luò)、所述控制器以 及所述力發(fā)生裝置耦合，以控制動力流到所述力發(fā)生裝置。
12. 如權(quán)利要求11所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述力發(fā)生 裝置為嚢，并且所述動力分配網(wǎng)絡(luò)包括可操作地將所述動力開關(guān)組件 與壓縮空氣源連接的多個氣動線路。
13. 如權(quán)利要求12所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述嚢中的 至少一部分嚢包括起褶的圓柱形嚢。
14. 如權(quán)利要求11所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述力發(fā)生 裝置包括氣動致動器、液壓致動器以及機械致動器中的至少一個。
15. 如權(quán)利要求11所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述服裝為 包括背心、手套、褲腿以及袖子中的一個的游戲服裝。
16. 如權(quán)利要求11所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述多個力 發(fā)生裝置包括至少四個力發(fā)生裝置。
17. 如權(quán)利要求11所述的觸覺型可穿著裝置，其進一步包括多 個力感測器，每個力感測器與所述多個力發(fā)生裝置中的一個關(guān)聯(lián)。
18. 如權(quán)利要求11所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述服裝包 括游戲背心，并且其中所述多個動力發(fā)生裝置中的一部分被放置在所述背心的前面面材中，而所述動力發(fā)生裝置中的一部分被放置在所述 背心的背面面材中。
19. 一種用于向用戶傳遞觸覺刺激的方法，所述方法包括響應(yīng)于與觸覺型服裝耦合的控制器接收調(diào)制的控制信號，依據(jù)所述調(diào)制的控制信號激活動力開關(guān)組件；響應(yīng)于激活動力開關(guān)組件，使用所述動力開關(guān)組件，將由動力分 配網(wǎng)絡(luò)供給的動力分配給嵌入在所述服裝中的線性運動力發(fā)生裝置 的陣列中的至少一個；以及響應(yīng)于分配由所述動力分配網(wǎng)絡(luò)供給的動力，依據(jù)所述調(diào)制的控 制信號，產(chǎn)生向內(nèi)地朝向穿著所述服裝的用戶的身體的力。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其進一步包括通過力感測器 產(chǎn)生力數(shù)據(jù)。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其進一步包括響應(yīng)于由所述 力感測器產(chǎn)生的所述力數(shù)據(jù)，激活所述動力開關(guān)組件。
22. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中產(chǎn)生向內(nèi)的力的步驟包括 產(chǎn)生線性運動力。
23. —種用于傳遞觸覺刺激的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 信號發(fā)生器組件，其用于產(chǎn)生調(diào)制的控制信號；觸覺力軟件庫，其用于將信息提供給用于產(chǎn)生所述調(diào)制的控制信 號的所述信號發(fā)生器組件；觸覺型服裝，其包括至少一個嵌入的力發(fā)生裝置，用于依據(jù)所述 調(diào)制的控制信號將調(diào)制的力傳遞給穿著多層服裝的用戶；動力分配網(wǎng)絡(luò)，其可操作地與所述嵌入的力發(fā)生裝置耦合，以便 將動力提供給所述嵌入的力發(fā)生裝置；控制器，其可操作地與所述嵌入的力發(fā)生裝置耦合，以便控制由 所述嵌入的力發(fā)生裝置依據(jù)調(diào)制的控制信號產(chǎn)生所述調(diào)制的力；以及動力開關(guān)組件，其可操作地與所述動力分配網(wǎng)絡(luò)、所述控制器以 及所述嵌入的力發(fā)生裝置耦合，以便控制動力流到所述嵌入的力發(fā)生 裝置。
24. 如權(quán)利要求23所述的觸覺型可穿著裝置，其進一步包括力 感測器，而所述力感測器被包括在網(wǎng)格區(qū)域中。
25. 如權(quán)利要求23所述的觸覺型可穿著裝置，其中所述控制器響應(yīng)于從所述力感測器獲得的力感測數(shù)據(jù)而控制所述調(diào)制的力的產(chǎn) 生。
26.如權(quán)利要求23所述的觸覺型可穿著裝置，其包括游戲背心。
全文摘要
一種觸覺服裝，比如游戲背心(420)或其它服裝或身體包絡(luò)裝置。氣動的力發(fā)生裝置(425)在多個網(wǎng)格區(qū)域中被嵌入在背心中，以便選擇性地對穿著多層背心的用戶施加調(diào)制的力。壓縮空氣源包括壓縮機(612)以及關(guān)聯(lián)的罐(606)，該關(guān)聯(lián)的罐選擇性地啟動氣動的力發(fā)生裝置，以便產(chǎn)生觸覺響應(yīng)?？刂崎y組件將氣動的力發(fā)生裝置耦合到壓縮空氣源。控制器(426)選擇性地打開和關(guān)閉控制閥，以便調(diào)制氣動的力發(fā)生裝置，并產(chǎn)生模擬真實力比如沖擊力和重力的力。力感測器布置在網(wǎng)格區(qū)域中，以提供用以產(chǎn)生第二力的力數(shù)據(jù)。
文檔編號G09G5/00GK101583992SQ200780045119
公開日2009年11月18日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者A·L·莫里斯, J·J·凱利, M·P·奧姆布雷拉洛, P·A·奧姆布雷拉洛, 小B·所托 申請人:塞爾-克姆有限責任公司