[发明专利]表皮虚拟现实装置

说明书

本发明提供致动装置、由所述致动装置形成的虚拟现实装置，和相关虚拟现实方法。所述装置可包括：多个空间上分布的致动器，每一致动器被配置成用于与生物皮肤表面交互；无线控制器，其被配置成接收操作性命令信号以控制所述致动器中的每一个；以及无线电力系统，其为所述致动器供电。本发明还提供多个互连装置的独特布局以实现大面积覆盖度。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年5月8日提交的第62/503,142号和2017年1月27日提交的第62/451,248号美国临时专利申请的优先权，所述临时专利申请中的每一个在与本文相一致的程度上全文以引用的方式并入本文中。

背景技术

本文提供用于虚拟现实应用的无线传感器和致动器的阵列。装置和相关方法可用于多种多样的应用，包含可穿戴式电子器件、虚拟现实、个人监测和医疗装置。

随着电子通信和社交媒体的不断发展，用于社交互动的平台越来越普及。对于视频通信，包含经由那些社交平台的以及在游戏和培训领域的视频通信，仍然滞后的是以不引人注目且真实的方式相隔一定距离利用对应的视频交互可靠地且全面地物理上交互的能力。尽管已投入大量精力来产生使用户沉浸于虚拟现实中的装置，但那些装置具有显著缺点，包含以轻量、无线且不受限的方式可靠地为那些装置供电和与那些装置通信的能力。

举例来说，美国专利公开2015/0022328存在电力局限性，其需要电力供应或到另一装置(例如“移动装置”或电力供应)的物理连接。第2014204323号PCT公开描述集成到可穿戴式物件的制造中的传感器，但具有有限价值，因为未包含致动器。美国专利公开2014/0070957和第7,967,679号专利可表征为描述力的提供，但其中描述的装置体积庞大、复杂，且需要引人注目且体积庞大的硬件，这对于舒适且可靠的虚拟现实体验来说完全没有帮助。

随着小型化电子系统的持续开发(参看例如WO 2016/196675；WO 2013/149181；U.S.2013/0041235；2017年1月27日提交的标题为“主体安装式无线传感器和致动器(Body-Mounted Wireless Sensors and Actuators)”的第62/451,248号美国临时申请(代理人参考588027:4-17P)(Rogers等))，这些文献中的每一个以引用的方式特定地并入本文中，平台可用于以轻量、形状配合且与传统制造平台兼容的方式简化虚拟现实装置。然而，关于可靠地为装置供电和与装置通信仍然存在挑战，尤其是对于具有用于为用户实现可检测物理体验的多个致动器的装置。尤其用于力产生的此类致动器在功率方面非常苛刻。本文中所提供的装置和方法通过以下方式来解决此问题：并入独特的功率节省平台，使得装置保持无线且不限于扣到体积相对庞大的电源中，甚至达到具有较大致动器总数目的非常大面积覆盖度系统。

发明内容

包含致动装置和虚拟现实装置的装置专门被配置成提供可靠地产生和施加动作(甚至相对耗能的力)的能力，所述动作可由用户感觉到且与无线配置兼容。这通过使用无线电力、通信和控制系统实现。特殊的挑战在于，提供足够的功率来致动分布在用户的表面上的机械和/或热致动器。在本文的某些实例中，这通过以下操作来实现：设置控制多个致动器的一个控制器，且快速接通和断开控制器使得一次仅为一个单个致动器供电。然而，所述切换可能在充分高的速率下进行，使得用户体验到所有致动器正同时激励的感觉。以此方式，在任何给定时间的总功率要求可降低，使得即使对于主体的大表面积上的相对长时间的致动也维持足够的功率。当然，本文提供的系统类似地与充分分离的致动器兼容，使得用户可辨识正接收致动器所进行的致动的皮肤的不同区。

还提供致动器的独特配置，其允许控制器快速且可靠地在相隔一定距离的用户身上施加多种力中的任一个。与控制器(包含任选地与独立地监测用户的传感器)的双向通信允许控制器确认用户正体验所要的力且评估对其的任何生物响应。系统与一对虚拟现实装置的使用兼容，从而基本上允许用户成为控制器，且反之亦然。系统还可彼此间双向通信，使得一个致动装置或系统与其它致动装置或系统双向通信。