触觉致动器及相关可佩戴设备的制作方法

触觉致动器及相关可佩戴设备
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2021年9月21日提交的美国临时专利申请第63/246,546号的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
3.附图简述
4.附图示出了许多示例实施例，并且是说明书的一部分。这些附图与以下描述一起展示并解释了本公开的各种原理。
5.图1是根据本公开的至少一个实施例的以手套形式的可佩戴设备的透视图。
6.图2是根据本公开的至少一个实施例的以手表形式的可佩戴设备的透视图。
7.图3包括根据本公开的至少一个实施例的手套的侧透视图、手套的指尖部分的详细横截面图、手套的触觉致动器的详细透视图和手套的触觉致动器的侧视图。
8.图4包括根据本公开的至少一个实施例的触觉致动器的侧透视图、触觉致动器的侧视图、分别处于向上和向下的致动状态的触觉致动器的两个侧视图，以及在存在气动压力(pneumatic pressure)的情况下分别处于向上和向下的致动状态的触觉致动器的两个侧视图。
9.图5a是根据本公开的至少一个实施例的包括彼此相邻的两种不同活性材料的触觉致动器的透视图。图5b是根据本公开的至少一个实施例的包括同心布置的两种不同活性材料的触觉致动器的透视图。
10.图6a是根据本公开的至少一个实施例的包括彼此相邻的四种不同活性材料的触觉致动器的透视图。图6b是根据本公开的至少一个实施例的包括单独的矩形活性材料的触觉致动器的透视图。
11.图7a是根据本公开的至少一个实施例的用于触觉致动器的对称非平面的衬底的透视图。图7b是根据本公开的至少一个实施例的用于触觉致动器的非对称非平面的衬底的透视图。
12.图8a是根据本公开的至少一个实施例的用于触觉致动器的不连续衬底的透视图。图8b是根据本公开的至少一个实施例的用于触觉致动器的另一种衬底的透视图。
13.图9是根据本公开的至少一个实施例的结合触觉致动器的可佩戴设备的透视图和包括可单独致动的活性材料阵列的触觉致动器的详细透视图。
14.图10是可以结合本公开的实施例使用的示例性增强现实眼镜的图示。
15.图11是可以结合本公开的实施例使用的示例性虚拟现实头戴装置(headset)的图示。
16.图12是可以结合本公开的实施例使用的示例性触觉设备的图示。
17.图13是根据本公开的实施例的示例性虚拟现实环境的图示。
18.图14是根据本公开的实施例的示例性增强现实环境的图示。
19.在全部附录中，相同的参考符号和描述指示相似的但不一定相同的元件。虽然本文所述的示例实施例容许各种修改和可替代的形式，但特定的实施例作为示例在附录中被示出并且将在本文被详细描述。然而，本文描述的示例实施例并不旨在局限于所公开的特
定形式。相反，本公开涵盖了属于本公开的所有修改、等同形式和替代形式。
20.示例实施例的详细描述
21.触觉设备包括可以通过触感(例如经由振动、压力或力施加、温度变化等)提供信号(例如，反馈、指示等)的设备。振动触感触觉设备振动以向设备的用户提供触觉反馈。例如，一些现代移动设备(例如蜂窝电话、平板计算机、移动游戏设备、游戏控制器等)可包括振动触感触觉设备，该振动触感触觉设备通过振动通知用户已经采取某种行动。振动可以向用户指示选择已经被做出或者触摸事件已经被感测到。振动还可以向用户传递物理信息，例如传达物理对象属性，如硬度或纹理，指示对象的位置等。抽象信息，例如通信、导航、数量、速度等，也可以通过各种振动信号传递给用户。振动触感设备也可用于向用户提供警报或信号。
22.存在各种类型的触觉设备，例如压电设备、偏心旋转质量设备(eccentric rotating mass device)和线性谐振致动器。这样的触觉设备可以包括在施加电压时振动或施加力的一个或更多个元件。在压电设备的情况下，所施加的电压可以在压电材料中诱发弯曲或其他移位。偏心旋转质量设备可通过围绕电磁马达的轴旋转偏心质量块来诱发振动。线性谐振致动器可以包括在弹簧的端部上的质量块，该质量块可由线性致动器来回驱动以引起振动。这些触觉设备中的许多是刚性的和非柔性的。此外，触觉设备通常可被配置为在其被施加一致的电压时向用户诱发特定的、恒定的感觉。
23.本公开通常涉及用于柔性触觉致动器的各种配置和几何结构，该柔性触觉致动器可以在触觉应用中使用。通常，配置可以包括活性层(active layer)(例如，电活性聚合物层、气动层等)和钝化层(passive layer)(例如，图案化衬底、电极、具有拓扑的结构等)。与触觉致动器有关的几个示例可以单独实现或以下面的多种组合实现：(1)活性材料(例如，电活性材料)可以并入到预成形几何结构中，例如触觉手套指尖上的顶针状(thimble-like)结构；(2)活性材料可以粘接在双稳态结构上，用于位移和/或力放大；(3)气动致动和电活性致动可以被结合；(4)活性材料可划分为多个不同的部分(左右不对称结构、同心圆、可单独寻址的贴片或条等)，用于不同的致动选项；(5)非活性衬底材料可以预成形为具有非平坦的初始形状，例如圆顶或非对称形状；(6)非活性衬底材料可以具有一个或更多个孔或切口；(7)衬底可以具有圆形或非圆形的几何形状，例如多边形、矩形、裂开形(split)等；(8)大的面积可以具有可单独寻址的活性材料的阵列；和/或(9)活性材料可以预成形为具有非平坦(例如，弯曲)的初始形状。这些示例几何结构和配置可以提供用于诱发具有不同强度、位移、波形、图案等的各种触觉信号的选项。
24.图1是根据本公开的至少一个实施例的以手套形式的可佩戴设备100的透视图。可佩戴设备100可以包括主体102，该主体102物理上支撑一个或更多个触觉致动器104。触觉致动器104的操作可以由致动器控制器106控制，致动器控制器106也可以由主体102支撑或者可以由单独的可佩戴设备(例如，臂带、背心、头戴式显示器等)支撑。致动器控制器106可以被配置成基于来自单独的设备(例如头戴式显示系统、游戏系统或被配置成向用户呈现可视和/或可听内容的另一系统)的输入来致动触觉致动器104。在一些情况下，触觉致动器104的致动可以对应于显示给用户的可视和/或可听内容。触觉致动器104的致动可以通过向触觉致动器104施加电压来实现。施加的电压可以具有多种形式以诱发不同的触觉感觉，例如在各种强度下恒定、以上升波和下降波脉动，以开/关配置脉动等。
25.触觉致动器104可以定位在可佩戴设备100的主体102上的一个位置，以在主体102由用户佩戴时将触觉感觉传送到用户的皮肤。在一些示例中，触觉致动器104可以定位在可佩戴设备100的内部(例如，面向皮肤的表面)上或邻近其内部。触觉感觉可以由紧靠用户皮肤的触觉致动器104直接传送。在附加示例中，纺织品(例如，衣服、织物、皮革、聚合物片等)或其他材料(例如，刚性板、可膨胀囊状物等)可以设置在触觉致动器104和用户皮肤之间。在图1所示的示例中，触觉致动器104可以定位在可佩戴设备100的主体102上的各种位置处，例如沿着一根或更多根手套指108(例如，在手套指108的指尖部分110和/或在手套指108的中间部分)、在手掌区域112中、在拇指部分114中、在套箍116上，等等。
26.如下面进一步详细解释的，每个触觉致动器104可以包括耦合到衬底的至少一种活性材料(例如，电活性材料)。致动器控制器106可操作地耦合到触觉致动器104以控制活性材料的操作(例如，振动、力施加)。可以以各种方式物理配置活性材料和/或衬底，诸如以下面参考图3-图9描述的一种或更多种配置。
27.结合了这种触觉致动器104的可佩戴设备100可以具有除图1中所示的手套之外的形状因子，例如手表(例如，手表的表带和/或表体)、腕带、臂带、头带、腿带等。例如，图2是根据本公开的至少一个实施例的手表形式的可佩戴设备200的透视图。
28.可佩戴设备200可以包括耦合到表带204的表体202。表体202和表带204可以具有被配置成允许用户将可佩戴设备200佩戴在身体部位(例如，手腕)上的大小和/或形状。表体202和/或表带204可以支撑一个或更多个触觉致动器206。触觉致动器206的操作可以由致动器控制器208控制，该致动器控制器208可以由表体202(如图2所示)或表带204支撑。可佩戴设备200的触觉致动器206可以各自包括耦合到衬底的触觉致动器，如参考图3-图9进一步详细解释的。
29.图3包括根据本公开的至少一个实施例的以手套300形式的可佩戴设备的侧透视图、手套300的指尖部分302的详细横截面图、手套300的触觉致动器304的详细透视图和触觉致动器304的侧视图。
30.手套300可以包括形状和大小被设定成适于由用户佩戴的主体。手套300可以包括触觉致动器304，该触觉致动器304可以包括附接到手套的结构，该结构包括被配置成被致动以向用户提供触觉反馈的活性材料(例如，电活性材料)。作为示例而非限制，一个或更多个指尖部分302可以向用户的对应指尖提供触觉反馈(例如，振动触感反馈)。在一些实施例中，指尖部分302可以包括大小和形状被设定成适于佩戴在用户指尖上的刚性壳体。该刚性壳体可以类似于顶针，其可以支撑触觉致动器304。
31.在一些实施例中，触觉致动器304可以基本上是圆形的，用于定位在用户的指尖上。触觉致动器304可以包括耦合到非活性衬底308的第一侧的第一活性材料306和耦合到非活性衬底308的第二相对侧的第二活性材料310。第一活性材料306和第二活性材料310可以是在致动时能够变形(例如，振动、弯曲等)的任何材料，例如电活性材料、热致动材料和/或磁致动材料。例如，活性材料可以是或者包括电活性聚合物(例如，聚偏氟乙烯)、介电弹性体材料、微纤维复合材料、形状记忆合金等中的至少一种。
32.非活性衬底308可以是或者包括本身不能电致动以改变其形状或位置的材料。例如，非活性衬底308可以是或者包括电绝缘材料，例如电绝缘聚合物材料。非活性衬底可以是柔性的，以允许在致动活性材料306、310时活性材料306、310的振动或其他运动。
33.尽管图3示出了手套300，但本公开并不限于此。例如，具有触觉致动器304的指尖部分302可以是独立的可佩戴设备，没有完整手套的其他典型部件。
34.如上所述，触觉致动器304的活性材料可以被配置成以振动触感反馈和/或力反馈的形式向用户提供触觉反馈。在附加实施例中，触觉致动器304也可以呈现力感测能力。因此，当用户按压触觉致动器304抵靠物理对象或表面时，由于触觉致动器304的变形而感应出电压。手套300可以包括一个或更多个力感测部件，该力感测部件被配置成使用感应电压来确定用户按压触觉致动器304抵靠物理对象或表面的所使用的力。
35.图4包括根据本公开的至少一个实施例的触觉致动器400的侧透视图、触觉致动器400的侧视图、分别处于向上和向下的致动状态的触觉致动器400的两个侧视图，以及在存在气动压力的情况下分别处于向上和向下的致动状态的触觉致动器400的两个侧视图。
36.触觉致动器400可以包括耦合到衬底404的第一侧的第一活性材料402和耦合到衬底404的第二相对侧的第二活性材料406。
37.在向活性材料402、406施加充足的电压时，触觉的致动器400可以变形为第一变形状态(例如，向上变形状态)，如图4中的附图标记400a所示。在向活性材料402、406施加充足的相反电压时，触觉的致动器400可变形为第二变形状态(例如，向下变形状态)，如图4中的附图标记400b所示。在施加相等但相反的电压时，第一变形状态400a和第二变形状态400b可以彼此基本上对称。例如，第一变形状态400a可以具有与第二变形状态400b的向下形状基本相似且相反的向上形状。
38.在一些实施例中，压力源408可以被定位并被配置成选择性地(例如，按需)向衬底404的第一侧或第二侧中的至少一个施加流体压力。例如，压力源408可以被配置成选择性地将流体压力仅施加到衬底404的第一侧或第二侧中的一个，例如仅施加到第二侧，如图4所示。当活性材料402、406在向上方向上被致动(例如，如在第一变形状态400a下)并且通过压力源408向衬底404的第二侧施加压力时，触觉致动器400被示出为处于第三变形状态400c。当活性材料402、406在向下方向上被致动(例如，如在第二变形状态400b下)并且通过压力源408向衬底404的第二侧施加相同的压力时，触觉致动器400被示出为处于第四变形状态400d。
39.压力源408可以向衬底404施加压力以改变触觉致动器400的机械属性。在一些示例中，压力源408可以施加足够的压力以实现触觉致动器400的双稳态致动。为实现双稳态致动而施加的压力水平可能取决于几个因素，例如，衬底404和活性材料402、406的几何结构(例如，厚度、宽度、长度、直径、形状、圆顶高度等)，衬底404和活性材料402、406的材料类型和机械属性(例如，刚度、硬度、弹性等)，在压力施加期间触觉致动器400的温度，以及触觉致动器400的边界条件(例如，活性材料402、406如何耦合到衬底404，触觉致动器400如何附接到或以其他方式固定到支撑结构，等等)。
40.如图4所示，当压力源408施加压力时，所导致的向上和向下的形状可能不对称。例如，由于向上的流体压力与来自第一活性材料402和第二活性材料406的致动的向上变形的组合，触觉致动器400在第三变形状态400c下可以向上变形到更大程度。由于向上的流体压力与来自第一活性材料402和第二活性材料406的致动的向下变形的组合，触觉致动器400在第四变形状态400d下可以向上(或在一些实施例中，向下)变形到较小的程度。因此，压力源408可以被用于诱发触觉致动器400中的不同的致动响应，这进而可以使用户体验不同的
(例如，更强、更弱等)触觉感觉。
41.在一个示例中，可通过以双稳态方式配置和操作触觉致动器400来放大触觉致动器400的位移。在这种情况下，触觉致动器可以响应于活性材料402、406的电致动和/或压力源408的压力施加(例如，气动预加载)而在两个变形状态之间(例如，在第三变形状态400c和第四变形状态400d之间)翻转。双稳态致动可以实现比单独的电致动或压力致动更有效的位移。此外，触觉致动器400可以(例如，通过定制几何结构、材料和边界条件属性)被配置成以期望的双稳态方式操作，例如用于当触觉致动器400在不同变形状态之间翻转时模拟按钮点击或击键。
42.在另一示例中，压力源408可诱发静态预加载或接地力以确保皮肤接触，这可增强第一活性材料402和第二活性材料406的性能。例如，当压力源408被激活时，跨频率范围(例如，从恒定电流(dc电流)到1000hz)激活第一活性材料402和第二活性材料406可以改进振动触感性能。在附加的示例中，根据动态致动方案，整个结构的不同模式形状也可以被激活。此外，通过控制压力源408以及第一活性材料402和第二活性材料406的致动，产生频率和/或幅度调制的触觉信号可以是可行的。在又一示例中，用压力源408预加载触觉致动器400可以通过降低用于致动具有活性材料402、406的触觉致动器400的激活功率(例如，电压)来提高触觉致动器400的电效率。
43.在附加示例中，第一活性材料402和第二活性材料406可以被致动并保持在一种变形状态(例如，向上或向下)，而不是在两个相反的变形状态之间振动。在这种情况下，第一活性材料402和第二活性材料406的致动可以控制致动器400是否从压力源408膨胀或膨胀到何种程度。因此，可以从压力源408向致动器400施加恒定的流体压力，但是可以通过致动第一活性材料402和第二活性材料406来控制膨胀。
44.在附加的实施例中，可以在各种压力下操作压力源408，以导致触觉致动器400的对应的不同的变形形状。
45.图5a是根据本公开的至少一个实施例的包括衬底506上的彼此相邻的两种不同活性材料502、504的触觉致动器500a的透视图。图5b是根据本公开的至少一个实施例的包括同心布置在衬底512上的两种不同活性材料508、510的触觉致动器500b的透视图。
46.触觉致动器500a的第一活性材料502和第二活性材料可以各自具有半圆形状，如图5a所示。然而，本公开还包括其他形状，诸如梯形、矩形、圆形等。活性材料502、504可以是单独和独立可致动的。因此，触觉致动器500a可以被操作以：在第二活性材料504未被致动时致动第一活性材料502，在第一活性材料502未被致动时致动第二活性材料504，和/或同时致动第一活性材料502和第二活性材料504两者。顺序地致动活性材料502、504可以诱发某物沿着用户的身体部位(例如，手指)移动(例如，拖动、滚动等)的触觉感觉。致动活性材料502、504中的仅一个可以向用户提供方向信号和/或与同时致动活性材料502、504两者相比，可以提供较弱的信号。
47.图5b的触觉致动器500b的同心活性材料508、510可以包括内部第一活性材料508和外部第二活性材料510。第一活性材料508和第二活性材料510可以是单独和独立可致动的。因此，触觉致动器500b可以被操作以：在第二活性材料510未被致动时致动第一活性材料508，在第一活性材料508未被致动时致动第二活性材料510，和/或同时致动第一活性材料508和第二活性材料510两者。顺序地致动活性材料508、510可以向用户诱发缩或放的触
觉感觉。与同时致动活性材料502、504两者相比，仅致动活性材料508、504中的一个可以提供较弱的信号。
48.在对应衬底506、512的一侧(例如，顶侧)上示出了图5a和图5b的不同活性材料502、504、508、510。然而，本公开不限于此。衬底506、512的相对侧上的活性材料还可以包括活性材料的多个不同部分。在附加实施例中，衬底506、512的相对侧上的活性材料可以是一种单一的、整体的活性材料。
49.图6a是根据本公开的至少一个实施例的包括衬底604上的彼此相邻的四种不同活性材料602的触觉致动器600a的透视图。图6b是根据本公开的至少一个实施例的包括圆形衬底608上的单独的矩形活性材料606的触觉致动器600b的透视图。
50.与图5a和图5b所示的实施例相比，图6a中所示的触觉致动器600a包括由相对较大的间隔将彼此分开的四种活性材料602。四种活性材料602可以是单独且独立可致动的。更大量的活性材料602可以提供附加的致动选项和/或提供可以被诱发的附加的触觉感觉。活性材料602的更远的分隔可以帮助用户在活性材料602中的一种或更多种被致动而活性材料602中的另一种或更多种未被致动时感测差异。此外，可以通过致动活性材料602中的一种、两种、三种或四种来诱发多种不同强度的触觉感觉。
51.图6b的触觉致动器600b包括在圆形衬底608上的矩形活性材料606。矩形活性材料606可以提供用于致动和用于诱发不同触觉感觉的附加的和不同的选项。因此，根据本公开的活性材料可以具有各种不同的形状、间距、数量等，这可以实现各种不同的配置和触觉感觉结果。
52.图7a是根据本公开的至少一个实施例的用于触觉致动器的对称非平面的衬底700a的透视图。图7b是根据本公开的至少一个实施例的用于触觉致动器的非对称非平面的衬底700b的透视图。为了更好地观察衬底700a、700b，未在图7a和图7b中示出对应的活性材料。然而，应当理解，一种或更多种活性材料(例如，上面参照图3-6b描述的任何活性材料)可以耦合到衬底700a、700b。
53.如图7a和图7b所示，在一些实施例中，根据本公开的触觉致动器的衬底可以被形成为初始(例如，当对应的活性材料未被致动时)呈现非平面的形状。例如，图7a的对称非平面的衬底700a可以具有圆形对称的圆顶形状702。出于各种原因，对称非平面衬底700a的圆顶形状702可能是有用的，例如以围绕或沿着用户的身体部位(例如，指尖)适配，使活性材料(及因此的触觉感觉)更接近用户的身体部位，和/或以提供与包括初始平面的衬底的触觉致动器相比不同的触觉感觉。
54.图7b的非对称非平面的衬底700b可以具有不对称的非平面形状。作为示例而非限制，当对应的活性材料未被致动时，非对称非平面的衬底700b可以包括向上突起部704和向下突起部706。非对称非平面的衬底700b上的活性材料的致动可以导致与平面衬底相比不同的触觉信号。例如，由非对称非平面的衬底700b引起的触觉信号可以包括滚动感觉。在附加实施例中，不对称结构可以具有与图7b所示的形状不同的形状，以导致附加的触觉感觉。
55.在一些示例中，对称非平面的衬底700a和/或非对称非平面的衬底700b可以用作双稳态机构，用于增强对应的活性材料的致动。例如，活性材料的致动可以使非平面衬底700a、700b的状态在第一稳定状态(例如向上)和第二稳定状态(例如向下)之间交替。非平面的衬底700a、700b的几何结构和材料属性可以增强对应的活性材料的力和/或位移距离，
使得与采用平面衬底的类似触觉致动器相比，力和/或位移在第一稳定状态和/或第二稳定状态中增加。
56.在本公开的一些实施例中，活性材料可以形成为初始具有非平面的形状。这种非平面的活性材料可以耦合到(例如，粘附到、结合到等)初始非平面的非活性衬底(例如，非平面的衬底700a、700b)或耦合到初始平面的非活性衬底(例如，非活性衬底404、506、512、604、608)。与初始平面的活性材料相比，初始非平面的活性材料可以呈现不同的致动模式。
57.图8a是根据本公开的至少一个实施例的用于触觉致动器的不连续衬底800a的透视图。图8b是根据本公开的至少一个实施例的用于触觉致动器的另一衬底800b的透视图。为了更好地观察衬底800a、800b，未在图8a和图8b中示出对应的活性材料。然而，应当理解，一种或更多种活性材料可以耦合到衬底800a、800b。
58.如图8a所示，衬底800a可以包括一个或更多个孔802。孔802可以在致动对应的活性材料时改变衬底800a的变形。此外，在一些实施例中，另一个触觉致动器可以定位在孔802中或孔802下方，并且可以通过孔802致动。
59.如图8b所示，衬底800b可以包括由一条或更多条狭缝806分隔开的多个部分804。在一些示例中，单一连续活性材料可以定位在衬底800b的多个部分804上方。狭缝806可以至少部分地将多个部分804彼此解耦，这可导致更柔性的衬底800b，以用于增加触觉致动器在活性材料被致动时的位移。在附加的示例中，衬底800b的每个部分804可以支撑不同的活性材料。
60.可选地，本公开的触觉致动器(无论它们是连续的还是不连续的)可以包括一个或更多个结构支撑件808，该结构支撑件808可以耦合到对应的活性材料和/或衬底800b本身。结构支撑件808可以出于各种原因而存在。例如，结构支撑件808可以提供压力点，用于加强由触觉致动器诱发的触觉感觉。结构支撑件808可以改变触觉致动器的共振频率或其他操作特征。结构支撑件808可以为触觉致动器提供支座(standoff)，以促进触觉致动器在可佩戴设备中或可佩戴设备上的正确定位，和/或提供触觉致动器在被致动时可以移动通过的空间。
61.图8b还示出了本公开的触觉致动器的衬底(无论它们是连续的还是不连续的)不需要具有圆形的外部形状。例如，衬底800b具有多边形(例如，六角形)形状。用于触觉致动器衬底的附加的合适形状可以包括矩形、正方形、螺旋形、梯形、圆锥形、截头圆锥形、棱锥形、不规则形、七边形、八边形、椭圆形等。
62.图9是根据本公开的至少一个实施例的结合触觉致动器902的可佩戴设备900的透视图和包括非活性衬底906上的可单独致动的活性材料阵列904的触觉致动器902的详细透视图。
63.图9中所示的可佩戴设备900被示出为戒指或指带。然而，本公开不限于此。例如，可佩戴设备900可以是或者包括手套、臂带、腕带、手表、背心、头带等。活性材料阵列904可以包括单独且独立可致动的多种不同的活性材料。作为示例而非限制，阵列904可以包括四种、九种、十六种、二十五种、三十六种或更多种不同活性材料的正方形。在附加的实施例中，阵列904可以不是正方形的。例如，阵列904可以是细长的，具有六(例如，二乘三)种、八(二乘四)种、十二(例如，二乘六或三乘四)种或另一数量的不同的活性材料。在又一附加的示例中，阵列904可以具有圆形形状、多边形形状或其他形状。
64.可以以各种不同的模式致动阵列904的活性材料。例如，可以一次致动单一一种活性材料。可以顺序地致动不同的单一活性材料，以提供沿用户的身体部位(例如，手指)移动的触觉感觉。在附加的示例中，可以同时致动活性材料的行和/或列。可以顺序地致动活性材料的不同行和/或列，以提供沿用户身体部位移动的不同触觉感觉。在附加的实施例中，可以致动阵列904中减少数量(例如，一半)的活性材料以提供弱触觉信号，并且可以致动阵列904中更多数量(例如，全部)的活性材料以提供强触觉信号。还可以以特定形状(例如，矩形、三角形、圆形等)致动活性材料中的一些，以提供触摸具有特定形状的对象的感觉。另外的致动模式还可以被用于各种不同的触觉信号和/或应用，诸如以诱发触摸精细纹理、粗糙纹理等的感觉。
65.因此，本公开包括触觉致动器的许多不同的几何结构和配置，其可以被单独或以任何功能组合采用。触觉致动器可以在可佩戴设备中实现，例如用于人工现实系统(例如，下面参考图10-图14描述的任何人工现实系统)的触觉可佩戴设备。
66.本公开的实施例可以包括各种类型的人工现实系统或者结合各种类型的人工现实系统来实现。人工现实是一种在呈现给用户之前已经以某种方式调整过的现实形式，其可以包括例如虚拟现实、增强现实、混合现实、混杂现实或其某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全由计算机生成的内容或与捕获(例如，真实世界)内容组合的计算机生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或它们的某种组合，它们中的任何一个可以在单个通道或多个通道中呈现(例如向观看者产生三维(3d)效果的立体视频)。另外，在一些实施例中，人工现实也可以与应用、产品、配件、服务或其某种组合相关联，这些应用、产品、配件、服务或其某种组合用于例如在人工现实中创建内容和/或以其他方式在人工现实中使用(例如，以在人工现实中执行活动)。
67.人工现实系统可以以各种不同的形状因子和配置来实现。一些人工现实系统可以被设计成在没有近眼显示器(ned)的情况下工作。其他的人工现实系统可以包括ned，该ned也提供对真实世界的可视性(诸如，例如，图10中的增强现实系统1000)，或者使用户在视觉上沉浸在人工现实中(诸如，例如，图11中的虚拟现实系统1100)。虽然一些人工现实设备可以是独立的系统，但是其他人工现实设备可以与外部设备通信和/或协作以向用户提供人工现实体验。这样的外部设备的示例包括手持控制器、移动设备、台式计算机、由用户佩戴的设备、由一个或更多个其他用户佩戴的设备和/或任何其他合适的外部系统。
68.转到图10，增强现实系统1000可以包括具有框架1010的眼镜设备1002，框架1010被配置成将左显示设备1015(a)和右显示设备1015(b)保持在用户的眼睛前方。显示设备1015(a)和1015(b)可以一起或独立地起作用以向用户呈现图像或图像系列。虽然增强现实系统1000包括两个显示器，但是本公开的实施例可以在具有单个ned或多于两个ned的增强现实系统中实现。
69.在一些实施例中，增强现实系统1000可以包括一个或更多个传感器，例如传感器1040。传感器1040可以响应于增强现实系统1000的运动而生成测量信号，并且可以位于框架1010的基本上任何部分上。传感器1040可以代表多种不同感测机构中的一种或更多种，例如位置传感器、惯性测量单元(imu)、深度相机组件、结构光发射器和/或检测器或它们的任意组合。在一些实施例中，增强现实系统1000可以包括或者可以不包括传感器1040，或者可以包括一个以上的传感器。在传感器1040包括imu的实施例中，imu可以基于来自传感器
1040的测量信号生成校准数据。传感器1040的示例可以包括但不限于加速度计、陀螺仪、磁力计、检测运动的其他合适类型的传感器、用于imu的误差校正的传感器或它们的某种组合。
70.在一些示例中，增强现实系统1000还可以包括具有多个声换能器1020(a)-1020(j)(统称为声换能器1020)的麦克风阵列。声换能器1020可以代表检测由声波引起的气压变化的换能器。每个声换能器1020可以被配置成检测声音并将检测到的声音转换成电子格式(例如，模拟或数字格式)。图10中的麦克风阵列可以包括，例如，十个声换能器：1020(a)和1020(b)，其可以被设计成放置在用户的相应耳朵内；声换能器1020(c)、1020(d)、1020(e)、1020(f)、1020(g)和1020(h)，其可以位于框架1010上的不同位置；和/或声换能器1020(i)和1020(j)，其可以位于相应的颈带1005上。
71.在一些实施例中，声换能器1020(a)-(j)中的一个或更多个可以用作输出换能器(例如，扬声器)。例如，声换能器1020(a)和/或1020(b)可以是耳塞式耳机(earbud)或任何其他合适类型的头戴耳机(headphone)或扬声器。
72.麦克风阵列的声换能器1020的配置可以变化。虽然增强现实系统1000在图10中被示为具有十个声换能器1020，但是声换能器1020的数量可以大于或小于十。在一些实施例中，使用更多数量的声换能器1020可以增加所收集的音频信息量和/或音频信息的灵敏度和准确性。相反，使用更少数量的声换能器1020可以降低由相关联的控制器1050处理收集的音频信息所需的计算能力。此外，麦克风阵列的每个声换能器1020的位置可以变化。例如，声换能器1020的位置可包括用户身上的定义的位置、框架1010上的定义的坐标、与每个声换能器1020相关联的取向或它们的某种组合。
73.声换能器1020(a)和1020(b)可以位于用户耳朵的不同部位，例如耳廓(pinna)后面、耳屏后面和/或外耳(auricle)或耳窝(fossa)内。或者，除了耳道内的声换能器1020之外，在耳朵上或耳朵周围可以存在附加的声换能器1020。将声换能器1020定位在用户的耳道附近可以使麦克风阵列能够收集关于声音如何到达耳道的信息。通过将声换能器1020中的至少两个定位在用户头部的两侧上(例如，作为双耳麦克风)，增强现实系统1000可以模拟双耳听觉，并围绕用户头部捕获3d立体声场。在一些实施例中，声换能器1020(a)和1020(b)可以经由有线连接1030被连接至增强现实系统1000，并且在其他实施例中，声换能器1020(a)和1020(b)可以经由无线连接(例如，蓝牙连接)被连接至增强现实系统1000。在其他实施例中，声换能器1020(a)和1020(b)可以根本不与增强现实系统1000结合使用。
74.框架1010上的声换能器1020可以以各种不同的方式定位，包括沿着镜腿的长度、跨过镜梁(bridge)、在显示设备1015(a)和1015(b)的上方或下方、或它们的某种组合。声换能器1020也可以被定向成使得麦克风阵列能够检测佩戴增强现实系统1000的用户周围的大范围方向上的声音。在一些实施例中，可以在增强现实系统1000的制造期间执行优化过程，以确定麦克风阵列中每个声换能器1020的相对定位。
75.在一些示例中，增强现实系统1000可以包括或连接至外部设备(例如，配对设备)，该外部设备例如为颈带1005。颈带1005通常表示任何类型或形式的配对设备。因此，以下对颈带1005的讨论也可适用于各种其他配对设备，例如充电盒、智能手表、智能电话、腕带、其他可佩戴设备、手持控制器、平板计算机、膝上型计算机、其他外部计算设备等。
76.如图所示，颈带1005可以经由一个或更多个连接器耦合到眼镜设备1002。连接器
可以是有线的或无线的，并且可以包括电气和/或非电气(例如，结构)部件。在一些情况下，眼镜设备1002和颈带1005可以独立地操作，而在它们之间没有任何有线或无线连接。虽然图10示出了眼镜设备1002和颈带1005的部件在眼镜设备1002和颈带1005上的示例位置，但是这些部件可以位于眼镜设备1002和/或颈带1005上的其他地方和/或不同地分布在眼镜设备1002和/或颈带1005上。在一些实施例中，眼镜设备1002和颈带1005的部件可以位于与眼镜设备1002、颈带1005或它们的某种组合配对的一个或更多个附加外围设备上。
77.将外部设备(例如颈带1005)与增强现实眼镜设备配对，可使眼镜设备能够实现一副眼镜的形状因子，同时仍然提供足够的电池和计算功率以用于扩展的功能。增强现实系统1000的电池功率、计算资源和/或附加特征中的一些或全部可以由配对设备提供，或者在配对设备和眼镜设备之间共享，因此总体上减小了眼镜设备的重量、热分布(heat profile)和形状因子，同时仍然保持期望的功能。例如，颈带1005可以允许原本包含在眼镜设备上的部件包含在颈带1005中，因为与用户在他们的头部上将容忍的重量负荷相比，用户可以在他们的肩部容忍更重的重量负荷。颈带1005还可以具有较大的表面积，通过该表面积将热量扩散和分散到周围环境中。因此，与独立眼镜设备上原本可能具有的电池和计算能力相比，颈带1005可以实现更大的电池和计算能力。由于在颈带1005中承载的重量可以比眼镜设备1002中承载的重量对用户的侵入性更小，因此用户可以忍受佩戴较轻的眼镜设备，并且携带或佩戴配对设备比用户将忍受佩戴较重的独立眼镜设备持续更长的时间，从而使得用户能够将人工现实环境更充分地结合到他们的日常活动中。
78.颈带1005可以与眼镜设备1002通信耦合和/或通信耦合到其他设备。这些其他设备可以向增强现实系统1000提供某些功能(例如，跟踪、定位、深度映射、处理、存储等)。在图10的实施例中，颈带1005可以包括两个声换能器(例如，1020(i)和1020(j))，它们是麦克风阵列的一部分(或者潜在地形成它们自己的麦克风子阵列)。颈带1005还可以包括控制器1025和电源1035。
79.颈带1005的声换能器1020(i)和1020(j)可以被配置为检测声音并将检测到的声音转换成电子格式(模拟的或数字的)。在图10的实施例中，声换能器1020(i)和1020(j)可以被定位在颈带1005上，从而增加颈带的声换能器1020(i)和1020(j)与定位在眼镜设备1002上的其他声换能器1020之间的距离。在一些情况下，增加麦克风阵列的声换能器1020之间的距离可以提高经由麦克风阵列执行的波束成形的准确度。例如，如果声换能器1020(c)和1020(d)检测到声音，并且声换能器1020(c)和1020(d)之间的距离大于例如声换能器1020(d)和1020(e)之间的距离，则确定的检测到的声音的源位置可能比由声换能器1020(d)和1020(e)检测到该声音的情况更准确。
80.颈带1005的控制器1025可以处理由颈带1005和/或增强现实系统1000上的传感器生成的信息。例如，控制器1025可以处理来自麦克风阵列的描述麦克风阵列检测到的声音的信息。对于每个检测到的声音，控制器1025可以执行到达方向(doa)估计以估计检测到的声音到达麦克风阵列的方向。当麦克风阵列检测到声音时，控制器1025可以用该信息填充音频数据集。在增强现实系统1000包括惯性测量单元的实施例中，控制器1025可以从位于眼镜设备1002上的imu计算所有惯性和空间计算结果。连接器可以在增强现实系统1000和颈带1005之间以及在增强现实系统1000和控制器1025之间传送信息。信息可以是光数据、电数据、无线数据的形式或任何其他可传输数据形式。将由增强现实系统1000生成的信息
的处理移动到颈带1005可以减少眼镜设备1002中的重量和热量，使其对用户更舒适。
81.颈带1005中的电源1035可以向眼镜设备1002和/或颈带1005提供电力。电源1035可包括但不限于锂离子电池、锂聚合物电池、一次锂电池、碱性电池或任何其他形式的蓄电设备(power storage)。在一些情况下，电源1035可以是有线电源。将电源1035包括在颈带1005上而不是包括在眼镜设备1002上可以帮助更好地分布由电源1035产生的重量和热量。
82.如所述，代替将人工现实与实际现实混合，一些人工现实系统可以用虚拟体验来基本上取代用户对真实世界的感官感知中的一个或更多个。这种类型系统的一个示例是头戴式显示系统，例如图11中的虚拟现实系统1100，其主要或完全覆盖用户的视场。虚拟现实系统1100可以包括前刚性主体1102和被成形为适合围绕用户的头部的带1104。虚拟现实系统1100还可以包括输出音频换能器1106(a)和1106(b)。此外，虽然在图11中未示出，但是前刚性主体1102可以包括一个或更多个电子元件，包括一个或更多个电子显示器、一个或更多个惯性测量单元(imu)、一个或更多个跟踪发射器或检测器、和/或用于创建人工现实体验的任何其他合适的设备或系统。
83.人工现实系统可以包括多种类型的视觉反馈机构。例如，增强现实系统1000和/或虚拟现实系统1100中的显示设备可以包括一个或更多个液晶显示器(lcd)、发光二极管(led)显示器、微led显示器、有机led(oled)显示器、数字光投影(dlp)微显示器、硅上液晶(lcos)微显示器和/或任何其他合适类型的显示屏。这些人工现实系统可以包括用于双眼的单个显示屏，或者可以为每只眼睛提供显示屏，这可以提供针对变焦调节或针对校正用户的屈光不正的附加的灵活性。这些人工现实系统中的一些系统还可以包括具有一个或更多个透镜(例如，传统的凹透镜或凸透镜、菲涅尔透镜、可调整液体透镜等)的光学子系统，用户可以通过这些透镜观看显示屏。这些光学子系统可用于多种目的，包括准直(例如，使对象看起来处于比其物理距离更远处)、放大(例如，使对象看起来比其实际大小更大)和/或中继光(例如，将光中继到观看者的眼睛)。这些光学子系统可以用于非光瞳形成架构(例如直接准直光但导致所谓枕形失真的单透镜配置)和/或光瞳形成架构(例如产生所谓桶形失真以抵消枕形失真的多透镜配置)。
84.除了使用显示屏或代替使用显示屏，本文中描述的一些人工现实系统可以包括一个或更多个投影系统。例如，增强现实系统1000和/或虚拟现实系统1100中的显示设备可以包括(使用例如波导)将光投射到显示设备中的微led投影仪，例如允许环境光通过的透明组合器透镜(clear combiner lenses)。显示设备可以朝向用户的瞳孔折射所投射的光，并且可以使用户能够同时观看人工现实内容和真实世界两者。显示设备可以使用各种不同光学部件中的任何一种来实现这一点，这些光学部件包括波导部件(例如全息、平面、衍射、偏振和/或反射波导元件)、光操纵表面和元件(例如衍射、反射和折射元件和光栅)、耦合元件等。人工现实系统还可以配置有任何其他合适类型或形式的图像投影系统，例如在虚拟视网膜显示器中使用的视网膜投影仪。
85.本文中描述的人工现实系统也可以包括各种类型的计算机视觉部件和子系统。例如，增强现实系统1000和/或虚拟现实系统1100可以包括一个或更多个光学传感器，例如二维(2d)或3d相机、结构光发射器和检测器、飞行时间深度传感器、单光束或扫描激光测距仪、3d lidar传感器和/或任何其他合适类型或形式的光学传感器。人工现实系统可以处理来自这些传感器中的一个或更多个的数据以识别用户的位置、绘制真实世界的地图、向用
户提供关于真实世界周围环境的背景、和/或执行多种其他功能。
86.本文中描述的人工现实系统还可以包括一个或更多个输入和/或输出音频换能器。输出音频换能器可以包括音圈扬声器、带状扬声器、静电扬声器、压电扬声器、骨传导换能器、软骨传导换能器、耳屏振动换能器和/或任何其他合适类型或形式的音频换能器。类似地，输入音频换能器可以包括电容式麦克风、动圈式麦克风、带式麦克风和/或任何其他类型或形式的输入换能器。在一些实施例中，单个换能器可以用于音频输入和音频输出两者。
87.在一些实施例中，本文描述的人工现实系统还可以包括触感(即触觉)反馈系统，其可以被结合到头饰、手套、紧身衣裤、手持控制器、环境设备(例如椅子、地板垫等)和/或任何其他类型的设备或系统中。触觉反馈系统可以提供各种类型的皮肤反馈，包括振动、力、牵引力、纹理和/或温度。触觉反馈系统还可以提供各种类型的动觉反馈，例如运动和顺应性。可以使用电机、压电致动器、射流系统和/或各种其他类型的反馈机构来实现触觉反馈。可以独立于其他人工现实设备、在其他人工现实设备内和/或与其他人工现实设备结合来实现触觉反馈系统。
88.通过提供触觉感觉、可听内容和/或可视内容，人工现实系统可以创建整个虚拟体验或者增强用户在各种背景和环境中的真实世界体验。例如，人工现实系统可以帮助或扩展用户在特定环境内的感知、记忆或认知。一些系统可以增强用户与真实世界中的其他人的交互，或者可以实现用户与虚拟世界中的其他人的更沉浸式的交互。人工现实系统还可以用于教育目的(例如，用于学校、医院、政府组织、军事组织、商业企业等中的教学或培训)、娱乐目的(例如，用于玩视频游戏、听音乐、观看视频内容等)和/或用于可及性目的(例如，作为助听器、助视器等)。本文中公开的实施例可以在这些背景和环境中的一个或更多个中和/或在其他背景和环境中实现或增强用户的人工现实体验。
89.如所述，人工现实系统1000和虚拟现实系统1100可以与各种其他类型的设备一起使用，以提供更引人注目的人工现实体验。这些设备可以是具有换能器的触觉接口，该触觉接口提供触觉反馈和/或收集关于用户与环境的交互的触觉信息。本文公开的人工现实系统可以包括检测或传达各种类型的触觉信息的各种类型的触觉接口，这些触觉信息包括触感反馈(例如，用户通过皮肤中的神经进行检测的反馈，也可以称为皮肤反馈)和/或动觉反馈(例如，用户通过位于肌肉、关节和/或肌腱中的受体(receptor)进行检测的反馈)。
90.触觉反馈可以由位于用户环境(例如，椅子、桌子、地板等)内的接口和/或用户可以佩戴或携带的物品(例如手套、腕带等)上的接口提供。作为示例，图12示出了可佩戴手套(触觉设备1210)和腕带(触觉设备1220)形式的触觉系统1200。触觉设备1210和触觉设备1220被示为可佩戴设备的示例，其包括柔性的、可佩戴的纺织材料1230，该纺织材料1230被成形和配置成分别抵靠用户的手和手腕定位。本公开还包括可以被成形和配置成抵靠其他人体部位(例如手指、手臂、头部、躯干、脚或腿)定位的触觉系统。作为示例而非限制，根据本公开的各种实施例的触觉系统也可以是手套、头带、臂带、袖子、头套、袜子、衬衫或裤子的形式，并存在其他的可能性。在一些示例中，术语“纺织品”可以包括任何柔性的、可佩戴的材料，包括编织织物、非编织织物、皮革、布、柔性聚合物材料、复合材料等。
91.一个或更多个触觉设备1240可以至少部分地位于在触觉系统1200的纺织材料1230中形成的一个或更多个相应的口袋内。触觉设备1240可以被定位在向触觉系统1200的
用户提供触觉信号(例如，振动、力等)的位置中。例如，如图12所示，触觉设备1240可以被定位成抵靠用户的手指、拇指或手腕。在一些示例中，触觉设备1240可以是足够柔性的，以符合用户的相应身体部位或随着用户的相应身体部位弯曲。
92.用于将电压施加到触觉设备1240以用于激活触觉设备的电源1250(例如，电池)可以例如经由导电接线1252电气地耦合到触觉设备1240。在一些示例中，每个触觉设备1240可以独立地电气地耦合到电源1250，用于单独激活。在一些实施例中，处理器1260可以操作地耦合到电源1250，并被配置(例如编程)成控制触觉设备1240的激活。
93.可以以多种方式实现触觉系统1200。在一些示例中，触觉系统1200可以是独立的系统，其具有独立于其他设备和系统操作的集成子系统和部件。作为另一个示例，触觉系统1200可以被配置成与另一个设备或系统1270交互。例如，在一些示例中，触觉系统1200可以包括用于接收信号和/或向其他设备或系统1270发送信号的通信接口1280。另一个设备或系统1270可以是移动设备、游戏机、人工现实(例如，虚拟现实、增强现实、混合现实)设备、个人计算机、平板计算机、网络设备(例如，调制解调器、路由器等)、手持控制器等。通信接口1280可以经由无线(例如，wi-fi、蓝牙、蜂窝、无线电等)链路或有线链路实现触觉系统1200与另一个设备或系统1270之间的通信。如果存在，通信接口1280可以与处理器1260通信，以向处理器1260提供信号来激活或去激活一个或更多个触觉设备1240。
94.触觉系统1200可以可选地包括其他子系统和部件，例如触敏垫1290、压力传感器、运动传感器、位置传感器、照明元件和/或用户接口元件(例如开/关按钮、振动控制元件等)。在使用过程中，触觉设备1240可以被配置为由于各种不同的原因而被激活，例如响应于用户与用户接口元件的交互、来自运动或位置传感器的信号、来自触敏垫1290的信号、来自压力传感器的信号、来自其他设备或系统1270的信号等。
95.尽管电源1250、处理器1260和通信接口1280在图12中被示为定位在触觉设备1220中，但是本公开不限于此。例如，电源1250、处理器1260或通信接口1280中的一个或更多个可以定位在触觉设备1210内或另一种可佩戴纺织品内。
96.触觉可佩戴设备，例如结合图12示出和描述的那些，可以在各种类型的人工现实系统和环境中实现。图13示出了包括一个头戴式虚拟现实显示器和两个触觉设备(即，手套)的示例人工现实环境1300，并且在其他实施例中，这些部件和其他部件的任意数量和/或组合可以被包括在人工现实系统中。例如，在一些实施例中，可能存在多个头戴式显示器，每个头戴式显示器具有相关联的触觉设备，每个头戴式显示器和每个触觉设备与相同的控制台、便携式计算设备或其它计算系统通信。
97.头戴式显示器1302总体上表示任何类型或形式的虚拟现实系统，例如图11中的虚拟现实系统1100。触觉设备1304通常表示由人工现实系统的用户佩戴的任何类型或形式的可佩戴设备，其向用户提供触觉反馈，以给予用户他或她正在物理上与虚拟对象接触的感觉。在一些实施例中，触觉设备1304可以通过向用户施加振动、运动和/或力来提供触觉反馈。例如，触觉设备1304可以限制或增强用户的移动。举一个具体的示例，触觉设备1304可以限制用户的手向前移动，使得用户具有他或她的手已经与虚拟墙壁物理接触的感觉。在该特定示例中，触觉设备内的一个或更多个致动器可以通过将流体泵入触觉设备的可膨胀囊来实现物理运动限制。在一些示例中，用户还可以使用触觉设备1304来向控制台发送动作请求。动作请求的示例包括但不限于启动应用和/或结束应用的请求和/或在应用内执行
特定动作的请求。
98.虽然触觉接口可以与虚拟现实系统一起使用，如图13所示，但是触觉接口也可以与增强现实系统一起使用，如图14所示。图14是用户1410与增强现实系统1400交互的透视图。在该示例中，用户1410可以佩戴一副增强现实眼镜1420，该眼镜可以具有一个或更多个显示器1422并且与触觉设备1430配对。在该示例中，触觉设备1430可以是腕带，该腕带包括多个带元件1432和将带元件1432彼此连接的张紧机构1434。
99.一个或更多个带元件1432可以包括适于提供触觉反馈的任何类型或形式的致动器。例如，一个或更多个带元件1432可以被配置成提供一种或更多种不同类型的皮肤反馈(包括振动、力、牵引、纹理和/或温度)。为了提供这样的反馈，带元件1432可以包括一种或更多种不同类型的致动器。在一个示例中，每个带元件1432可以包括触觉致动器(例如，振动触感致动器)，该振动触感致动器被配置为一起或独立地振动，以向用户提供一种或更多种不同类型的触觉感觉。替代地，只有单个带元件或带元件的子集可以包括振动触感器(vibrotactor)。
100.触觉设备1210、1220、1304和1430可以包括任何合适数量和/或类型的触觉换能器、传感器和/或反馈机构。例如，触觉设备1210、1220、1304和1430可以包括一个或更多个机械换能器、压电换能器和/或流体换能器。触觉设备1210、1220、1304和1430还可以包括不同类型和形式的换能器的各种组合，这些换能器一起或独立地工作以增强用户的人工现实体验。在一个示例中，触觉设备1430的每个带元件1432可以包括触觉致动器(例如，振动触感致动器)，该触觉致动器被配置为一起或独立地振动，以向用户提供一种或更多种不同类型的触觉感觉。
101.以下示例实施例也包括在本公开中。
102.示例1：一种触觉致动器，该触觉致动器可以包括：第一活性材料，该第一活性材料耦合到非活性衬底的第一侧；以及第二活性材料，该第二活性材料耦合到非活性衬底的第二侧；其中，非活性衬底被形成为当第一活性材料和第二活性材料未被致动时，初始呈现非平面的形状。
103.示例2：根据示例1所述的触觉致动器，其中，非活性衬底具有对称形状。
104.示例3：根据示例1所述的触觉致动器，其中，非活性衬底具有非对称形状。
105.示例4：根据示例1至3中任一项所述的触觉致动器，其中，第一活性材料和第二活性材料中的每一种包括以下中的至少一种：聚偏氟乙烯；介电弹性体材料；微纤维复合材料；热致动材料；或者磁致动材料。
106.示例5：根据示例1至4中任一项所述的触觉致动器，其中，第一活性材料和第二活性材料中的每一种包括至少一种电活性材料。
107.示例6：一种触觉致动器，该触觉致动器可以包括：第一活性材料，该第一活性材料耦合到非活性衬底的第一侧；以及第二活性材料，该第二活性材料耦合到非活性衬底的第二侧；其中，非活性衬底包括至少一个间断。
108.示例7：根据示例6所述的触觉致动器，其中，至少一个间断包括至少一个孔。
109.示例8：根据示例6或7所述的触觉致动器，其中，至少一个间断包括至少一条狭缝。
110.示例9：一种触觉致动器，该触觉致动器可以包括：第一活性材料，该第一活性材料耦合到非活性衬底的第一侧；第二活性材料，该第二活性材料耦合到非活性衬底的第二侧；
以及压力源，该压力源被配置成选择性地将流体压力施加到非活性衬底的第一侧或第二侧中的至少一侧。
111.示例10：根据示例9所述的触觉致动器，其中，压力源被配置成选择性地将流体压力施加到非活性衬底的第一侧或第二侧中的仅一侧。
112.示例11：一种触觉致动器，该触觉致动器可以包括：多种不同的第一活性材料，该多种不同的第一活性材料耦合到非活性衬底的第一侧；以及至少一种第二活性材料，该至少一种第二活性材料耦合到非活性衬底的第二侧；其中，多种不同的第一活性材料中的每种第一活性材料能够独立于多种不同的第一活性材料中的其他第一活性材料而单独致动。
113.示例12：根据示例11所述的触觉致动器，其中，至少一种第二活性材料包括多种不同的第二活性材料。
114.示例13：根据示例11或12所述的触觉致动器，其中，多种不同的第一活性材料包括至少两种同心的第一活性材料。
115.示例14：根据示例11至13中的任一项所述的触觉致动器，其中，多种不同的第一活性材料包括多于两种的第一活性材料。
116.示例15：根据示例11至14中的任一项所述的触觉致动器，其中，多种不同的第一活性材料包括至少两种不同的第一活性材料，该至少两种不同的第一活性材料在非活性衬底的第一侧上彼此横向相邻。
117.示例16：根据示例11至15中的任一项所述的触觉致动器，其中，多种不同的第一活性材料包括耦合到非活性衬底的第一侧的第一活性材料的阵列。
118.示例17：一种触觉致动器，该触觉致动器可以包括：双稳态衬底，该双稳态衬底能够在第一稳定位置和第二稳定位置之间移动；第一活性材料，该第一活性材料耦合到双稳态衬底的第一侧；以及第二活性材料，该第二活性材料耦合到双稳态衬底的第二侧。
119.示例18：一种触觉致动器，该触觉致动器可以包括：第一活性材料，该第一活性材料耦合到非活性衬底的第一侧；以及第二活性材料，该第二活性材料耦合到非活性衬底的第二侧；其中，第一活性材料或第二活性材料中的至少一种被形成为在未被致动时初始呈现非平面的形状。
120.示例19：一种可佩戴设备，该可佩戴设备可以包括：主体，该主体的形状和大小被设定成适于佩戴在用户的身体部位上；以及根据示例1至18中的任一项的至少一个触觉致动器。
121.示例20：根据示例19所述的可佩戴设备，其中，主体包括以下中的至少一个：手套；手表；腕带；臂带；背心；或者头带。
122.本文描述和/或示出的过程参数和步骤的顺序仅作为示例被给出，并且可以根据需要变化。例如，虽然本文示出和/或描述的步骤可以以特定顺序示出或讨论，但是这些步骤不一定需要以所示出或讨论的顺序执行。本文所描述和/或示出的各种示例方法也可以省略本文所描述或示出的一个或更多个步骤，或者包括除了所公开的步骤之外的另外的步骤。
123.已经提供了前面的描述，以使本领域的其他技术人员能够最好地利用本文公开的示例实施例的各个方面。该示例描述并不旨在穷举或限制于任何公开的精确形式。在不背离本公开的精神和范围的情况下，许多修改和变化是可能的。本文公开的实施例应该被认
为在所有方面都是说明性的，而不是限制性的。在确定本公开的范围时，应当参考所附的任何权利要求及其等同物。
124.除非另有说明，否则说明书和/或权利要求中使用的术语“连接到”和“耦合到”(及其派生词)应被解释为允许直接和间接(即，通过其他元件或部件)连接。此外，说明书和/或权利要求中使用的术语“一个(a)”或“一个(an)”，应被解释为“...中的至少一个”。最后，为了便于使用，说明书和/或权利要求中使用的术语“包括(including)”和“具有”(及其派生词)可与单词“包括(comprising)”互换，并具有与其相同的含义。

技术特征：

1.一种触觉致动器，包括：第一活性材料，其耦合到非活性衬底的第一侧；以及第二活性材料，其耦合到所述非活性衬底的第二侧，其中，所述非活性衬底被形成为当所述第一活性材料和所述第二活性材料未被致动时，初始呈现非平面的形状。2.根据权利要求1所述的触觉致动器，其中，所述非活性衬底具有对称形状。3.根据权利要求1所述的触觉致动器，其中，所述非活性衬底具有非对称形状。4.根据权利要求1所述的触觉致动器，其中，所述第一活性材料和所述第二活性材料中的每一种包括以下中的至少一种：聚偏氟乙烯；介电弹性体材料；微纤维复合材料；热致动材料；或磁致动材料。5.根据权利要求1所述的触觉致动器，其中，所述第一活性材料和所述第二活性材料中的每一种包括至少一种电活性材料。6.根据权利要求1所述的触觉致动器，其中，所述非活性衬底包括至少一个间断。7.根据权利要求6所述的触觉致动器，其中，所述至少一个间断包括至少一个孔。8.根据权利要求6所述的触觉致动器，其中，所述至少一个间断包括至少一条狭缝。9.根据权利要求1所述的触觉致动器，还包括压力源，所述压力源被配置成选择性地将流体压力施加到所述非活性衬底的所述第一侧或所述第二侧中的至少一侧。10.根据权利要求9所述的触觉致动器，其中，所述压力源被配置成选择性地将流体压力施加到所述非活性衬底的所述第一侧或所述第二侧中的仅一侧。11.一种触觉致动器，包括：多种不同的第一活性材料，其耦合到非活性衬底的第一侧；以及至少一种第二活性材料，其耦合到所述非活性衬底的第二侧，其中，所述多种不同的第一活性材料中的每种第一活性材料能够独立于所述多种不同的第一活性材料中的其他第一活性材料单独致动。12.根据权利要求11所述的触觉致动器，其中，所述至少一种第二活性材料包括多种不同的第二活性材料。13.根据权利要求11所述的触觉致动器，其中，所述多种不同的第一活性材料包括至少两种同心的第一活性材料。14.根据权利要求11所述的触觉致动器，其中，所述多种不同的第一活性材料包括多于两种的第一活性材料。15.根据权利要求11所述的触觉致动器，其中，所述多种不同的第一活性材料包括至少两种不同的第一活性材料，所述至少两种不同的第一活性材料在所述非活性衬底的所述第一侧上彼此横向相邻。16.根据权利要求11所述的触觉致动器，其中，所述多种不同的第一活性材料包括耦合到所述非活性衬底的所述第一侧的第一活性材料的阵列。
17.根据权利要求11所述的触觉致动器，其中，所述非活性衬底在所述多种不同的第一活性材料和所述至少一种第二活性材料未被致动时初始呈现非平面的形状。18.根据权利要求11所述的触觉致动器，其中，所述多种不同的第一活性材料中的每种第一活性材料在未被致动时初始呈现非平面的形状。19.一种可佩戴设备，包括：主体，所述主体的形状和大小被设定成适于佩戴在用户的身体部位上；耦合到所述主体的触觉致动器，所述触觉致动器包括：非活性衬底，其在所述触觉致动器未被致动时具有非平面的形状；至少一种第一活性材料，其耦合到所述非活性衬底的第一侧；以及至少一种第二活性材料，其耦合到所述非活性衬底的相对的第二侧。20.根据权利要求19所述的可佩戴设备，其中，所述主体包括下列项中的至少一个：手套；手表；腕带；臂带；背心；或头带。

技术总结

本申请涉及触觉致动器及相关可佩戴设备。触觉致动器可以包括耦合到非活性衬底的第一侧的第一活性材料和耦合到非活性衬底的第二侧的第二活性材料。非活性衬底可以被形成为当第一活性材料和第二活性材料未被致动时，初始呈现非平面的形状。还公开了各种其他方法、系统和设备。统和设备。统和设备。

技术研发人员：

本杰明

受保护的技术使用者：

元平台技术有限公司

技术研发日：

2022.09.21

技术公布日：

2023/3/24