[实用新型]可穿戴超声触觉反馈系统

说明书

技术领域

本专利申请总体涉及人机交互技术，并且更具体地涉及一种可穿戴超声触觉反馈系统。

背景技术

现有的人机交互系统一般依赖视觉感知实现反馈。例如在使用传统的屏幕显示器或触摸屏时，使用者依靠视觉捕捉到屏幕上的指示或确认标识，并由此判断下一步的操作。然而，在许多场合，视觉反馈无法满足具体应用的需要。例如，在驾驶过程中，驾驶员依靠视觉操作GPS导航系统，其视线由行车道路转移到屏幕，构成安全隐患。再例如在强光照射下，使用者很难看清屏幕显示的内容。而对于有视力障碍的人士，即使在正常光线环境下，也无法使用基于视觉的反馈。另一方面，作为人机交互重要基础的感知反馈系统，在许多应用场景下，都被要求具有足够高的准确度和分辨率。一些现有的不依赖视觉反馈的反馈系统，也因准确度及分辨率较低而使其应用受到限制。因此，有必要提供一种不依赖视觉，并具有较高准确度和高分辨率的感知反馈系统，以适应不同应用场景下实现人机交互的需要。

发明内容

本专利申请提供一种可穿戴超声触觉反馈系统。在一个实施例中，一种可穿戴超声触觉反馈系统包括：衬底层；超声发射器阵列层，位于所述衬底层上方，其包含多个超声发射器；转换器阵列层，位于所述衬底层下方，其包含多个转换器；第一控制单元，与所述超声发射器阵列层相连；射频接收器，与所述第一控制单元相连；第二控制单元，与所述转换器阵列层相连；以及射频发射器，与所述第二控制单元相连。所述多个超声发射器在所述第一控制单元的控制下分别发射一预设频率的超声波信号。所述多个转换器在所述第二控制单元的控制下分别感测超声波信号并将其转换为一电信号。所述射频发射器将该电信号通过一预设频率的射频信号发射。所述射频接收器接收所述射频发射器发射的射频信号，并从该射频信号中还原得到所述电信号。所述第二控制单元选择所述转换器阵列层中的任一转换器，作为选定的转换器。所述第一控制单元逐次控制所述超声发射器阵列层中的每一个超声发射器发射一校准超声信号，该校准超声信号传播至所述选定的转换器被其感测并由此产生感测电信号，该感测电信号在所述第二控制单元的控制下，由所述射频发射器以射频信号的方式发出，并由所述射频接收器接收，所述第一控制单元将所述射频接收器接收到的感测电信号做时间反转变换，并存储该变换后所得到的电信号波形。在对应于每一个超声发射器的变换后的电信号波形均存储于所述第一控制单元之后，所述第一控制单元以其存储的所述电信号波形同时分别驱动对应的各所述超声发射器，使得由各超声发射器发出的超声波汇聚于所述选定的转换器的位置，并由此刺激使用者的触觉。

所述转换器阵列层的厚度可以小于所述超声发射器阵列层的厚度。对于不同超声发射器所采用的各个校准超声信号强度可以相等。对于不同超声发射器所采用的各个校准超声信号强度可以不同。所述的可穿戴超声触觉反馈系统可以进一步包括一显示装置，与所述第一控制单元相连，用于显示所述射频接收器所接收信号的信号强度。

当所述显示装置显示的信号强度低于一预设阈值时，所述第一控制单元可以重新逐次控制所述超声发射器阵列层中的每一个超声发射器发射一校准超声信号，该校准超声信号传播至所述选定的转换器被其感测并由此产生感测电信号，该感测电信号在所述第二控制单元的控制下，由所述射频发射器以射频信号的方式发出，并由所述射频接收器接收，所述第一控制单元将所述射频接收器接收到的感测电信号做时间反转变换，并存储该变换后所得到的电信号波形。

当所述射频接收器接收到的信号强度低于一预设阈值时，所述第一控制单元可以重新逐次控制所述超声发射器阵列层中的每一个超声发射器发射一校准超声信号，该校准超声信号传播至所述选定的转换器被其感测并由此产生感测电信号，该感测电信号在所述第二控制单元的控制下，由所述射频发射器以射频信号的方式发出，并由所述射频接收器接收，所述第一控制单元将所述射频接收器接收到的感测电信号做时间反转变换，并存储该变换后所得到的电信号波形。

衬底层可以由一纺织材料制成，其具有一定的厚度和结构强度。该可穿戴超声触觉反馈系统还可以包括第一粘胶层和第二粘胶层，所述第一粘胶层位于所述超声发射器阵列层与所述衬底层之间，用于粘合二者；所述第二粘胶层位于所述衬底层与所述转换器阵列层之间，用于粘合二者。

可穿戴超声触觉反馈系统可以进一步包括一覆盖层，该覆盖层覆盖于所述超声发射器阵列层及所述转换器阵列层之外，所述各射频发射器与所述各射频接收器分别位于所述转换器阵列层与所述超声发射器阵列层的表面，并被所述覆盖层封闭，该覆盖层由具有电磁屏蔽特性的材料构成。

附图说明