(57)【要約】マルチモーダルセンシングトランスデューサは、外側センシング面を有する力コンセントレータを含み得る。マルチモーダルセンシングトランスデューサは、力コンセントレータに結合された少なくとも１つの電極も含み得る。更に、マルチモーダルセンシングトランスデューサは、少なくとも１つの電極に隣接して配置された少なくとも１つの力覚素子を含み得る。その上、マルチモーダルセンシングトランスデューサは、少なくとも１つの電極と少なくとも１つの力覚素子との間に配置された少なくとも１つのエアギャップを含み得る。
2020522708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側センシング面を有する力コンセントレータと、
前記力コンセントレータに結合された少なくとも１つの電極と、
前記少なくとも１つの電極に隣接して配置された少なくとも１つの力覚素子と、
前記少なくとも１つの電極と前記少なくとも１つの力覚素子との間に配置された少なくとも１つのエアギャップと
を備えるマルチモーダルセンシングトランスデューサ。
【請求項２】
前記力コンセントレータは、エラストマーを備える
請求項１に記載のマルチモーダルセンシングトランスデューサ。
【請求項３】
前記外側センシング面は、１つ以上の接触インタフェースを備える
請求項１に記載のマルチモーダルセンシングトランスデューサ。
【請求項４】
１つ以上の接触インタフェースの各接触インタフェースは、関連する機能を実行するために起動されるように構成される
請求項３に記載のマルチモーダルセンシングトランスデューサ。
【請求項５】
前記力覚素子は、ピエゾ抵抗センサを備える
請求項１に記載のマルチモーダルセンシングトランスデューサ。
【請求項６】
１つ以上の電気的コネクタを含む少なくとも１つの電気的インタフェースを更に備える
請求項１に記載のマルチモーダルセンシングトランスデューサ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの力覚素子に結合されたベースハウジングを更に備える
請求項１に記載のマルチモーダルセンシングトランスデューサ。
【請求項８】
前記外側センシング面は、湾曲した面を備える
請求項１に記載のマルチモーダルセンシングトランスデューサ。
【請求項９】
回路基板と、
前記回路基板に結合されたマルチモーダルセンシングトランスデューサと
を備え、
前記マルチモーダルセンシングトランスデューサは、
外側センシング面を有する力コンセントレータと、
前記力コンセントレータに結合された少なくとも１つの電極と、
前記少なくとも１つの電極に隣接して配置された少なくとも１つの力覚素子と、
前記少なくとも１つの電極と前記少なくとも１つの力覚素子との間に配置された少なくとも１つのエアギャップと
を備える
システム。
【請求項１０】
前記外側センシング面は、エラストマーを備える
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記外側センシング面は、１つ以上の接触インタフェースを備える
請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
１つ以上の接触インタフェースの各接触インタフェースは、関連する機能を実行するために起動されるように構成される
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記力覚素子は、ピエゾ抵抗センサを備える
請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
１つ以上の電気的コネクタを含む少なくとも１つの電気的インタフェースを更に備える
請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの力覚素子に結合されたベースハウジングを更に備える
請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記外側センシング面は、湾曲した面を備える
請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
マルチモーダルセンシングトランスデューサと、
前記マルチモーダルセンシングトランスデューサに作用するように結合されたプロセッサと
を備え、
前記マルチモーダルセンシングトランスデューサは、
力コンセントレータと、
前記力コンセントレータに結合された少なくとも１つの電極と、
前記少なくとも１つの電極に隣接して配置された少なくとも１つの力覚素子と、
前記少なくとも１つの電極と前記少なくとも１つの力覚素子との間に配置された少なくとも１つのエアギャップと
を備え、
前記プロセッサは、
前記マルチモーダルセンシングトランスデューサに与えられた入力を検出することと、
前記検出された入力に基づいて出力機能を決定することと、
前記出力機能を起動させることと
を含む動作を行うように構成される
システム。
【請求項１８】
前記入力は、前記力コンセントレータの湾曲した面に与えられた力を備える
請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記出力機能は、システムの動作を含む
請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記出力機能は、前記少なくとも１つの力覚素子の電気的応答素子によって生成された電気的出力に基づく
請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここで議論される実施形態は、マルチモーダルセンシングトランスデューサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の力センシングデバイス又はトランスデューサは、外力の大きさ、又はデバイス若しくはトランスデューサのセンシング面に与えられている力の振幅を検出するために使用され得る。従来の力センシングデバイス又はトランスデューサは、典型的には平らな又は平面状の面上で使用され、平らでない又は湾曲した面で使用されるときには正確な測定値を示さないかもしれない。
【０００３】
ここに主張される主題は、不利な点を解決する、又は上述のような環境においてのみ動作する実施形態には限定されない。むしろ、この背景技術は、ここに説明される少なくとも１つの実施形態が行われ得る１つの例示的技術領域を示すために提供されているに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
例示的実施形態が、添付の図面を使用して、更に具体的にかつ詳細に記述及び説明される。
【図１】図１は、マルチモーダルセンシングトランスデューサの例示的な物理的積み重ねトポロジーの配置を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、マルチモーダルセンシングトランスデューサの電気的インタフェースの例を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、マルチモーダルセンシングトランスデューサの電気的インタフェースの例を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、マルチモーダルセンシングトランスデューサの電気的インタフェースの例を示す。
【図２Ｄ】図２Ｄは、マルチモーダルセンシングトランスデューサの電気的インタフェースの例を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、マルチモーダルセンシングトランスデューサの代替のフォームファクタを、可撓性のある形状の構成を含めて示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、マルチモーダルセンシングトランスデューサの代替のフォームファクタを、可撓性のある形状の構成を含めて示す。
【図４】図４は、１つ以上のマルチモーダルセンシングトランスデューサを含む車両テールゲート安全システムのための衝突警告及び衝突検知において機能的センシングモードを実装する応用例を示す。
【図５】図５は、１つ以上のマルチモーダルセンシングトランスデューサを含むロボットグリッパシステムにおける機能的センシングモードを実装する応用例を示す。
【図６】図６は、マルチモーダルセンシングトランスデューサの動作による、入力センシング、入力センシングの計算処理、及びシステムのインタラクティブ機能制御のための例示的方法を示す。
【図７】図７は、全て本開示の少なくとも１つの実施形態による例示的コンピュータシステムのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
従来の力センシングデバイス又はトランスデューサは、力センシングデバイス又はトランスデューサのセンシング面に与えられている力の大きさ又は振幅を検出すること等によって、外力を検出するために使用され得る。従来の力センシングデバイスは、典型的には、平らな面への力を検出することに限られている。更に、従来の力センシングデバイスを作動させるには、外部物体と力センシングデバイスとの間の直接の物理的な接触を必要とし得る。従来の力センシングデバイスの他の不利な点は、望ましくない及び／又は制御できない機械的な予荷重（pre-load）を含む多くの要因のため、平面状でない又は湾曲した面で力センシングを行うことは複雑で挑戦的なことである、ということである。
【０００６】
本開示の局面は、マルチモーダルセンシングトランスデューサを提供することによってこれら及び他の不備な点に対処する。本開示のさまざまな実施形態において、マルチモーダルセンシングトランスデューサは、近接センシング、接触センシング、及び可変力センシングを含む多数のセンシング機能を提供し得る。マルチモーダルセンシングトランスデューサは、望ましくない及び／又は制御できない機械的な予荷重を減少させ得る。マルチモーダルセンシングトランスデューサは、正角（conformal）３次元面を含む特定用途面用のカスタマイズ可能な力コンセントレータを含み得る。マルチモーダルセンシングトランスデューサの力センシング能力は、他のカスタマイズ可能な特徴の中でも、力コンセントレータ層の設計及び／又はヤング率／剛性特性の選択をカスタマイズすることによって、変更され得る。マルチモーダルセンシングトランスデューサは、既定のセグメント内で「一本一本に切断（cut to length）」され得る（例えば、端面を終端させ、コネクタ接続する前に）。マルチモーダルセンシングトランスデューサは、さまざまなタイプの電子部品に使用される機械的な触覚フィードバックに使用され得る。例えば、マルチモーダルセンシングトランスデューサは、コンピュータのインタフェースキー（例えば、キーボード、タッチスクリーン等）のようなヒューマンマシンインタフェース用途に使用され得る。マルチモーダルセンシングトランスデューサは、湾曲した又は平面状でない表示装置のほぼ全面をタッチ操作可能なデバイスとして動作させることができるようにするために、湾曲した又は平面状でない表示装置と共に使用され得る。
【０００７】
本開示の実施形態が、添付の図面を参照して更に説明される。
【０００８】
図１は、マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００の例示的な物理的積み重ねトポロジーの配置を示す。マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００は、外側センシング面１０２と、力コンセントレータ１０４とを含み得る。少なくともいくつかの実施形態において、力コンセントレータ１０４は、センシング面１０２を含み得る。マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００は、少なくとも１つの電極１０６と、少なくとも１つの力覚素子（force sensitive element）１０８と、少なくとも１つのエアギャップ１１０と、ベースハウジング１１２とを更に含み得る。
【０００９】
外側センシング面１０２は、力が与えられ得る外に面する面を含み得る。外側センシング面１０２は、任意のタイプの材料から形成され得る。例えば、外側センシング面１０２は、エラストマーのようなプラスチックから形成され得る。外側センシング面１０２は、堅くて曲がらない（rigid）、半可撓性の（semi-flexible）、又は可撓性の（flexible）ものであり得る。図示されているように、センシング面１０２は、丸みのある、又は湾曲した面を含み得る。少なくとも１つの実施形態において、外側センシング面１０２は、力コンセントレータ１０４の外側層又は外側部を含み得る。
【００１０】
いくつかの実施形態において、外側センシング面１０２は１つ以上の接触インタフェース（又はタッチポイント）１０５を含み得る。接触インタフェース１０５は、ユーザからのタッチ入力を受け取るように構成され得る。いくつかの実施形態において、接触インタフェース１０５の物理的及び電子的な配置は、１つ以上のユーザタッチパラメータに関係する入力される力のプロファイルの検出及び測定を行い得る。少なくとも１つの実施形態において、ユーザ接触インタフェース（例えば接触インタフェース１０５）のセットのそれぞれは、独立して動作し得る。いくつかの実施形態において、接触インタフェース１０５は、独立した入力を受け取るために、互いから間隔を開けて配置され得る。例えば、第１ユーザ接触インタフェースは、車両の窓を下げることのような第１機能に対応し得る一方、第２ユーザ接触インタフェースは、車両のドアをロックすることのような第２機能に対応し得る。少なくとも１つの他の実施形態において、ユーザ接触インタフェース１０５のそれぞれは一緒に動作する。例えば、第１及び第２接触インタフェースは、車両の後部ハッチの開閉のような第３機能を実行するために同時に起動され得る。
【００１１】
力コンセントレータ１０４は、外側センシング面に与えられた力を力覚素子１０８へ伝達し得るマルチモーダルセンシングトランスデューサ１００の特徴を含み得る。力コンセントレータ１０４は、任意のタイプの材料から形成され得る。例えば、力コンセントレータ１０４は、エラストマーのようなプラスチックから形成され得る。力コンセントレータ１０４は、任意の形として形成され得る。図示されているように、力コンセントレータ１０４は、丸みのある、又は湾曲した面で形成され得る。
【００１２】
少なくとも１つの実施形態において、外側面１０２及び／又は力コンセントレータ１０４は、埋め込まれた発光素子（図示せず）の面照明を可能にするために、透明の、半透明の、又は選択的に透明の材料から形成され得る。いくつかの実施形態において、埋め込まれた発光素子は、さまざまな機能及び動作のインジケータとして使用され得る。更に、例えば、埋め込まれた発光素子は、異なる機能及び動作に基づいて色又は状態を変化させ得る。例えば、埋め込まれた発光素子は、車両のドアがロックされているときには「ロックされている」シンボルを、車両のドアがロックされていないときには「ロックされていない」シンボルを、表示又は照明し得る。同様に、埋め込まれた発光素子は、車両のドアがロックされているときには第１色で着色されたロックシンボルを表示又は照明し、車両のドアがロックされていないときには第２色で着色されたロックシンボルを表示又は照明し得る。少なくとも１つの実施形態において、埋め込まれた発光素子は、車両の状況に基づいて色又は状態を変化させ得る。例えば、埋め込まれた発光素子は、車両が動作しておりエンジンが回っているときに、第１色を発し得る。更に、例えば、埋め込まれた発光素子は、車両が動作しておりエンジンが回っていないときに、第２の異なる色を発し得る。
【００１３】
電極１０６は、ここでは「電極層」としても呼ばれ得るが、誘電体（例えば人間の指）がトランスデューサ１００の物理的な近傍にある（又はトランスデューサ１００と接触している）とき、容量変化を検出するように構成され得る導電性材料を含み得る。少なくとも１つの実施形態において、電極１０６は、誘電体（例えば人間の指）が外側面１０２及び／又は力コンセントレータ１０４と直接物理的に接触することなくトランスデューサ１００の物理的な近傍にあるとき、容量変化を検出するように構成され得る。
【００１４】
力覚素子１０８は電気的反応素子を含み得て、電気的反応素子の電気的出力は、トランスデューサ１００に与えられる力とともに変化する。例示的な力覚素子はピエゾ抵抗センサを含み、抵抗出力の減少はセンサに与えられる外力に比例し得る。力覚素子１０８は、力の大きさ、立ち上がり時間、立ち下がり時間、及び／又は保持時間を含むがこれらには限定されない、力の特性を検出するように構成され得る。
【００１５】
エアギャップ１１０は、力の閾値を超える外力がセンシング面１０２に与えられない限り、電極１０６と力覚素子１０８との間の物理的接触を減少させるように成形及び構成され得る。エアギャップ１１０は、電極１０６が力覚素子１０８と接触せずに、マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００が曲がる（bend）又は撓む（flex）ことを可能にするような形及びサイズでもあり得る。少なくとも１つの実施形態において、エアギャップ１１０は、電極１０６が力覚素子１０８に接触する前に、電極１０６及び力覚素子１０８が特定の量だけ撓むことを可能にするような形及びサイズであり得る。少なくとも１つの実施形態において、エアギャップ１１０は実質的に矩形であり得る。他の実施形態において、エアギャップ１１０は任意の形又はサイズであり得る。少なくとも１つの実施形態において、エアギャップ１１０は、電極１０６及び／又は力覚素子１０８の一方又は両方の形状に類似する形及びサイズであり得る。
【００１６】
ベースハウジング１１２は、任意の材料を含み得るが、マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００を支持するように構成され得る剛体又は半剛体の部材を含み得る。
【００１７】
マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００のトポロジーは、さまざまな機能上の検出モードのために構成され得る。例えば、マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００は、とりわけ、近接検知、可変エアギャップモード、離散接触モード、可変接触モードのために構成され得る。これらのさまざまなモードのうちのいくつかは、図４及び５と共に更に説明される。
【００１８】
特定の物理的構成において、力コンセントレータ１０４は、変形する特性（エラストマー等のような）を有する離散的な力覚物体として設計され得、電極１０６は、１対の櫛形導電層（例えば、エッチングされた銅フィルム、フィルム上にプリントされた銀、直接蒸着（directly deposited）等）として設計され得、力覚素子１０８は、堆積した電気的応答材料（ピエゾ抵抗等のような）を有するフィルムとして設計され得る。
【００１９】
マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００は、１つ以上の触覚フィードバック素子（図示せず）も有し得る。１つ以上の触覚フィードバック素子は、外側面１０２に直接接触して組み込まれ得る。このアプローチは、力センシングに由来する、又は関係する触覚フィードバックをユーザが経験することを可能にし得る。いくつかの実施形態において、触覚フィードバック素子は、触覚フィードバックドライバ及び／又は触覚アクチュエータを含み得る。触覚フィードバックドライバは、力覚素子１０８を経由して受け取られた入力を受信及び処理し得て、その入力を触覚応答に変換し得る。触覚応答は、任意のタイプの物理的応答、光学的（光に基づく）応答、可聴応答、又はこれらの任意の組合せであり得る。触覚フィードバックドライバは、触覚応答を触覚アクチュエータに伝達し得る。触覚アクチュエータは、マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００を経由して触覚応答を実行し得る（例えば、振動、フィードバック運動、可聴及び／又は視覚応答を提供する）。
【００２０】
いくつかの実施形態において、マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００（及び／又は１つ以上の力覚素子）は、マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００のオペレータから異なる入力を受信及び解釈するように構成され得る。例えば、マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００は、異なる入力を受信及び解釈して、ロックすること／掛け金をかけること、解錠すること／掛け金を外すこと、車両のイグニッションを開始すること、ドア又はトランクを開けること、車両警報システムを有効又は無効にすること、車両の窓を開く又は閉めること、空気調和、クルーズコントロール、窓の動作、ステレオ及びビデオ制御等のような、例えば車両に関連する異なる動作を制御するように構成され得る。マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００は、異なる入力のそれぞれに対して異なる触覚応答を提供するように構成され得る。例えば、マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００は、車両のドアを解錠するための入力を受信すると、第１振動パターンをユーザに提供し得る。マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００は、車両のドアをロックするための入力を受信すると、第２振動パターンを提供し得る。
【００２１】
本開示の範囲を逸脱することなく、変更、追加、又は省略がマルチモーダルセンシングトランスデューサ１００になされ得る。例えば、少なくとも１つの実施形態において、マルチモーダルセンシングトランスデューサ１００は、明示的に図示又は説明されないかもしれない任意の数の他の要素を含み得る。
【００２２】
図２Ａ〜２Ｄは、マルチモーダルセンシングトランスデューサ２００の電気的インタフェースの例を示し、マルチモーダルセンシングトランスデューサ２００は、図１のマルチモーダルセンシングトランスデューサ１００を含み得る。いくつかの実施形態において、図２Ａ及び２Ｂに示されているように、マルチモーダルセンシングトランスデューサ２００の１つの端部２０２は終端させられ得る。例えば、終端端部２０２は、端部キャップ２０４を含み得る。図２Ａ、２Ｃ及び２Ｄに示されているように、マルチモーダルセンシングトランスデューサ２００のもう１つの端部２０６は、外部回路基板２１０（図２Ｄに示される）へのインタフェースとなり得る１つ以上（例えば対）の電気的コネクタ２０８に接続され得る。
【００２３】
図３Ａ及び３Ｂは、マルチモーダルセンシングトランスデューサ３００（例えば、図１のマルチモーダルセンシングトランスデューサ１００）の代替のフォームファクタを、可撓性のある形状の構成を含めて示す。マルチモーダルセンシングトランスデューサ３００は、任意の形に形成され得る。更に、マルチモーダルセンシングトランスデューサ３００は、外力がマルチモーダルセンシングトランスデューサ３００を撓ませ得る又は曲げ得るように、可撓性を有し得る。
【００２４】
例えば、マルチモーダルセンシングトランスデューサ（例えば、図１のマルチモーダルセンシングトランスデューサ１００）は、任意の数の構成に構成可能であり得る。一例において、マルチモーダルセンシングトランスデューサは、力コンセントレータ（例えば、図１の力コンセントレータ１０４）の外側面と直接物理的に接触しない、人間のタッチの近接検知モードにおいて構成され得る。例として、この機能は、１つ以上の電極素子（例えば、図１の電極１０６）へ電界刺激を与えることによる予測容量（projected capacitance）検知によって実現され得る。
【００２５】
他の例において、マルチモーダルセンシングトランスデューサは、力コンセントレータの外側面との物理的接触がエアギャップ（例えば、図１のエアギャップ１１０）の減少という結果になり得る可変エアギャップモードにおいて構成され得て、エアギャップの減少は、与えられた外力の大きさ及び／又は方向に依存し得る。例として、この機能は、１つ以上の電極要素（例えば、図１の電極１０６）と力覚素子（例えば、図１の力覚素子１０８）との間の容量を測定することによって実現され得る。エアギャップの減少は、力コンセントレータ（例えば、図１の力コンセントレータ１０４）の外側面（例えば、図１の外側面１０２）に与えられる外力に比例し得て、それは、いくつかの実施形態において、マルチモーダルセンシングトランスデューサの少なくとも一部のエラストマー変形という結果になり得る。
【００２６】
更に他の例において、マルチモーダルセンシングトランスデューサは、力コンセントレータの外側面との物理的接触が電極と力覚素子との間の電気的インタフェースという結果になり得る離散接触モードにおいて構成され得て、それは与えられた外力に依存し得る。例として、この機能は、センシング面（例えば、図１のセンシング面１０２）に与えられる外力が著しいエラストマー変形という結果になるとき、実現され得る。
【００２７】
更に他の例において、マルチモーダルセンシングトランスデューサは、力コンセントレータの外側面との物理的接触が電極と力覚素子との間の可変のインタフェース面面積という結果になり得る可変接触モードにおいて構成され得て、それは可変の電気的出力応答という結果になり得る。例として、この機能は、センシング面に与えられる外力が、変化するエラストマー変形という結果になるとき、実現され得る。
【００２８】
図４を参照して、（例えば、ユーザへの潜在的な怪我を減少させるための）車両テールゲート安全システムのための衝突警告及び衝突検知において機能的センシングモードを実装する応用例が説明される。例えば、衝突警告及び衝突検知は、車両のテールゲートによってユーザにもたらされる怪我（例えば、手／腕を挟むこと）を減少させ得る。
【００２９】
図４は、さまざまなモードであって、それらにおいて車両テールゲート安全システムのためにマルチモーダルセンシングトランスデューサが構成され得る、さまざまなモードを示す。近接検知モードにおいて、トランスデューサ（例えば、図１のマルチモーダルセンシングトランスデューサ１００）の電極層（例えば、図１の電極１０６）は、誘電体（例えば、人の指）が力コンセントレータ（例えば、図１の力コンセントレータ１０４）の外側面と直接に物理的接触せずにトランスデューサの物理的な至近距離に存在するときに、予測容量変化を検知するために使用され得る。これは、安全システムの実装の第１ステージ、すなわち、衝突警告を表し得る。いくつかの実施形態において、車両テールゲート制御システムは、車両のテールゲートの速度／トルクを減少させるようにプログラムされ得る（例えば、テールゲートを徐々に減速し、耳に聞こえる警告を起動する）。これは、潜在的な手／腕の挟み込みをユーザに警告するために使用され得る。
【００３０】
可変エアギャップモードにおいては、力コンセントレータの外側面との物理的接触は、エアギャップの減少という結果になり得て、それは与えられる外力の大きさに依存し得る。可変エアギャップ（例えば、図１のエアギャップ１１０）は、電極層と力覚素子（例えば、図１の力覚素子１０８）との間の可変容量という結果になり得る。これは、安全システムの実装の第２ステージ、すなわち、小さな接触力が検知される衝突検知を表し得る。いくつかの実施形態において、車両テールゲート制御システムは、車両のテールゲートの素早い減速を適用するようにプログラムされ得る。素早い減速は、ユーザに対して潜在的な手／腕の挟み込みを最小限にし得る。
【００３１】
離散接触モードにおいては、力コンセントレータの外側面との物理的接触は、電極と力覚素子との間の電気的インタフェースという結果になり得て、それは与えられた外力に依存し得る。これは、安全システムの実装の第３ステージ、すなわち、中程度の接触力が検知され得る衝突検知を表し得る。いくつかの実施形態において、車両テールゲート制御システムは、車両のテールゲートの動きを止めるようにプログラムされ得て、よって、潜在的な手／腕の挟み込みが減少し得る。車両テールゲート制御システムは、特定の傾斜においてテールゲートをロックするためにも使用され得る。
【００３２】
可変接触モードにおいては、力コンセントレータの外側面との物理的接触は、電極と力覚素子との間の可変のインタフェース面面積という結果になり得る。これは、安全システムの実装の第４ステージ、すなわち、大きな接触力が検知され得る衝突検知を表し得る。いくつかの実施形態において、車両テールゲート制御システムは、車両のテールゲートの動きを反対にするようにプログラムされ得て、よって、潜在的な手／腕の挟み込みが減少し得る。車両テールゲート制御システムは、テールゲートを再び開けるためにも使用され得る。
【００３３】
図５は、ロボットグリッパシステムにおける機能的センシングモードを実装する応用例を示す。図５は、さまざまなモードであって、それにおいてマルチモーダルセンシングトランスデューサがロボットグリッパシステムのために構成され得る、さまざまなモードを示す。より具体的には、この例において、３つのセンシングモードが物体の「把持及び摘み取り」を強化するために実装される。すなわち、（１）可変エアギャップモード、（２）離散接触モード、及び（３）可変接触モードである。
【００３４】
可変エアギャップモードにおいて、力コンセントレータ（例えば、図１の力コンセントレータ１０４）の外側面（例えば、図１のセンシング面１０２）との物理的接触は、エアギャップの減少（例えば、図１のエアギャップ１１０の減少）という結果になり得て、それは、与えられる反力の大きさに依存し得る。可変エアギャップモードは、電極層（例えば、図１の電極１０６）と力覚素子（例えば、図１の力覚素子１０８）との間の可変容量という結果になり得る。これは、小さな反力が検知され得る物体の把持検出の第１ステージを表し得る。いくつかの実施形態において、ロボット制御システムは、ロボットグリッパの与える力を急速に増加させるようにプログラムされ得る。
【００３５】
離散接触モードにおいて、力コンセントレータの外側面との物理的接触は、電極と力覚素子との間の電気的インタフェースという結果になり得て、それは、与えられる外力の大きさに依存し得る。これは、中程度の反力が検知され得る物体の把持検出の第２ステージを表し得る。いくつかの実施形態において、ロボット制御システムは、ロボットグリッパの与える力を徐々に増加させるようにプログラムされ得る。
【００３６】
可変接触モードにおいて、力コンセントレータの外側面との物理的接触は、電極と力覚素子との間の可変のインタフェース面面積という結果になり得る。これは、中程度の反力が検知され得る物体の把持検出の第３ステージを表し得る。いくつかの実施形態において、ロボット制御システムは、ロボットグリッパの与える力を維持するようにプログラムされ得る。
【００３７】
図６は、図１〜３と共に更に説明される任意のマルチモーダルトランスデューサのようなマルチモーダルトランスデューサと共に使用され得る、例示的方法のフローチャートを示す。図６の方法の１つ以上の行為の処理フローは、ハードウェア（回路、専用ロジック等）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステム又は専用機器で走らされるような）、又はこれら両方の組み合わせを含み得る処理ロジックによって実行され得て、ここで処理ロジックは、コンピュータシステム又はデバイス中に含まれ得る。説明を簡単にするために、ここで記載される方法は、一連の行為として図示及び記載される。しかし、本開示による行為は、さまざまな順番で、及び／又は同時に起こり得て、ここで提示及び記載されていない他の行為と共に起こり得る。さらに、開示されている主題による方法を実現するためには、図示された全ての行為が必要とされるわけではない。加えて、当業者には、本方法は、状態図を介した相互関連する一連の状態又はイベントとして代替としては表現され得ることが理解及び認識されよう。追加として、本明細書で開示された方法は、そのような方法を計算デバイスに運搬及び転送することを促進するために、非一時的なコンピュータで読み取り可能な媒体のような製造物品上に記憶されることが可能である。ここで用いられる製造物品という語は、任意のコンピュータ読み取り可能なデバイス又は記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを包含するよう意図される。別個のブロックとして図示されているが、さまざまなブロックは、所望の実現例に依存して、追加のブロックに分割され、より少ないブロックに組み合わせられ、又は省略され得る。
【００３８】
図６は、マルチモーダルセンシングトランスデューサの動作による、入力センシング、入力センシングの計算処理、及びシステム（例えば、車両、車両テールゲート安全システム、ロボットグリッパシステム等）のインタラクティブ機能制御のための例示的方法６００を示す。
【００３９】
図６の方法は、ブロック６０２で始まり得て、そこでは、入力がマルチモーダルセンシングトランスデューサによって検出され得る。例えば、入力は、図１〜３と共に説明されたように、力コンセントレータ、電極、エアギャップ、及び／又は力覚素子を用いて検出され得る。ここに説明されるように、マルチモーダルセンシングトランスデューサは、近接検知モード、可変エアギャップモード、離散接触モード、可変接触モード、又はこれらの任意の組合せによって、入力を検出し得る。
【００４０】
少なくとも可変エアギャップモード、離散接触モード、及び可変接触モードにおいて、入力は、力コンセントレータ（例えば、図１の力コンセントレータ１０４）のセンシング面（例えば図１のセンシング面１０２）に与えられる力を含み得る。近接検知モードにおいて、入力は、センシング面の近傍に配置された誘電体（例えば、人間の指）を含み得る。更に、例えば、容量の変化、電極（例えば、図１の電極１０６）と力覚素子（例えば、図１の力覚素子１０８）との間の可変容量、電極と力覚素子との間の電気的インタフェース、及び／又は電極と力覚素子との間の可変のインタフェース面面積のうちの少なくとも１つを検知することによって、入力は検出され得る。
【００４１】
ブロック６０４において、出力機能が、検出された入力に基づいて決定され得る。例えば、出力機能は、力覚素子１０８（図１参照）の電気的応答素子によって生成される電気的出力に基づき得る。例えば、処理ロジックは、検出された入力が車両の機能のような特定の出力に対応することを決定し得る。
【００４２】
ブロック６０６において、出力機能が起動され得る。少なくともいくつかの実施形態において、出力機能は車両の機能を含み得て、処理ロジックは、車両によって、及び／又はマルチモーダルセンシングトランスデューサによって、その車両の機能を実行し得る、又はその車両の機能が実行されるようにし得る。例えば、出力機能は、ドアをロックすること／掛け金をかけること、解錠すること／掛け金を外すこと、車両のイグニッションを開始すること、ドア又はトランクを開けること、車両警報システムを有効又は無効にすること、車両の窓を開く又は閉めること、空気調和、クルーズコントロール、窓の動作、ステレオ及びビデオ制御等を含み得る。
【００４３】
図７は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、マルチモーダルトランスデューサに関係する、例示的コンピュータシステム７００のブロック図を示す。図１のマルチモーダルトランスデューサは、例示的コンピュータシステム７００のような計算システムとして実現され得る。コンピュータシステム７００は、本開示の１つ以上の動作を実現するように構成され得る。
【００４４】
コンピュータシステム７００は、ここで述べられた１つ以上の方法のいずれをも前記マシンに実行させる１つ以上の命令のセット７２６を実行する。マシンは、クライアント−サーバネットワーク環境におけるサーバ若しくはクライアントマシンとして、又はピアツーピア（すなわち分散）ネットワーク環境におけるピアマシンとして動作し得る。マシンは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブ機器、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又は、そのマシンによって行われる動作を指定する命令のセット（シーケンシャル又は他の）を実行することができる任意のマシンであり得る。更に、単一のマシンのみが図示されているが、「マシン」という用語は、ここに述べられた１つ以上の方法のいずれをも行う命令のセット７２６を、個々に又は共同で実行するマシンの任意の集合を含むと解釈されるものとする。
【００４５】
コンピュータシステム７００は、プロセッサ７０２と、主メモリ７０４（例えば、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）又はラムバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）等のダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）等）と、スタティックメモリ７０７（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）等）と、データ格納装置７１６とを含み、これらはバス７０８を経由して互いに通信する。
【００４６】
プロセッサ７０２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置等の１つ以上の汎用の処理装置を表す。より詳しくは、プロセッサ７０２は、コンプレックス命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、長大命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、又は、他の命令セットを実装するプロセッサ若しくは命令セットの組合せを実装するプロセッサであり得る。プロセッサ７０２は、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサ等のような１つ以上の専用の処理装置でもあり得る。プロセッサ７０２は、ここに述べられた動作及びステップを行う命令を実行するように構成される。
【００４７】
コンピュータシステム７００は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、又はインターネットのような、ネットワーク７１８によって他のマシンとの通信を提供するネットワークインタフェース装置７２２を更に含み得る。ネットワークインタフェース装置７２２は、任意の数の物理又は論理インタフェースをも含み得る。ネットワークインタフェース装置７２２は、ネットワーク内のネットワーク構成要素間の通信を可能に又は容易にするように構成された、任意の装置、システム、構成要素（component）、又は構成要素の集合を含み得る。例えば、ネットワークインタフェース装置７２２は、モデム、ネットワークカード（無線又は有線）、赤外線通信装置、光通信装置、無線通信装置（アンテナのような）、及び／又はチップセット（ブルートゥース装置、802.7装置（例えば都市域ネットワーク（ＭＡＮ））のような）、ＷｉＦｉ装置、ＷｉＭａｘ装置、携帯通信設備、及び／又はその他を、制限なく含み得る。ネットワークインタフェース装置７２２は、ネットワーク（いくつかの例を挙げると、携帯電話ネットワーク、ＷｉＦｉネットワーク、ＭＡＮ、光ネットワーク等）、及び／又は、遠隔装置を含む、本開示で説明された他の装置のいずれとも、データが交換されることを可能にし得る。少なくとも１つの実施形態において、ネットワークインタフェース装置７２２は、単一の物理構成要素上の論理的に区別されるもの、例えば、単一の物理ケーブル又は光信号を通る多数の通信ストリームであり得る。
【００４８】
コンピュータシステム７００は、表示装置７１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力装置７１２（例えばキーボード）、カーソル制御装置７１４（例えばマウス）、及び信号生成装置７２０（例えばスピーカー）も含み得る。
【００４９】
データ格納装置７１６は、ここに説明された任意の１つ以上の方法又は関数を具体化する命令のセット７２６が格納されるコンピュータ読み取り可能格納媒体７２４を含み得る。命令のセット７２６は、また、主メモリ７０４に、及び／又はコンピュータシステム７００による実行中はプロセッサ７０２に、完全に又は部分的に存在し得る。また、主メモリ７０４及びプロセッサ７０２は、コンピュータ読み取り可能媒体を構成する。命令のセット７２６は、更に、ネットワークインタフェース装置７２２を経由しネットワーク７１８を介して、送信又は受信され得る。
【００５０】
コンピュータ読み取り可能格納媒体７２４の例が単一の媒体として示されたが、「コンピュータ読み取り可能格納媒体」という用語は、命令のセット７２６を格納する単一の媒体又は多数の媒体（例えば、集中型又は分散型データベース、及び／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含み得る。「コンピュータ読み取り可能格納媒体」という用語は、マシンによって実行するための命令のセットを格納、エンコード、搬送することが可能な、本開示の任意の１つ以上の方法をマシンに行わせる、任意の媒体を含み得る。「コンピュータ読み取り可能格納媒体」という用語は、ソリッドステートのメモリ、光媒体及び磁気媒体を含み得るが、これらには限られない。
【００５１】
本開示の範囲を逸脱することなく、コンピュータシステム７００に、修正、付加又は省略が行われ得る。例えば、少なくとも１つの実施形態において、コンピュータシステム７００は、明示的に図示又は説明されていないかもしれない任意の数の他の構成要素を含み得る。
【００５２】
本開示で使用されているように、「モジュール」又は「構成要素」という用語は、モジュール又は構成要素の動作を行うように構成された特定のハードウェアの実施、及び／又は、コンピュータシステムの汎用ハードウェア（例えば、コンピュータ読み取り可能媒体、処理装置等）に格納され得る、及び／又はそれによって実行され得るソフトウェアオブジェクト又はソフトウェアルーチンを指し得る。少なくとも１つの実施形態において、本開示において説明されたさまざまな構成要素、モジュール、エンジン、及びサービスは、コンピュータシステム上で実行されるオブジェクト又はプロセスとして（例えば、独立したスレッドとして）実現され得る。本開示で説明されたシステム及び方法のいくつかはソフトウェアに実装されている（汎用ハードウェアに格納され、及び／又は汎用ハードウェアによって実行される）として一般的に説明されたが、専用ハードウェア実装、又はソフトウェアと専用ハードウェア実装との組合せも、可能であり意図される。本開示において、「計算する実体」は、本開示において先に規定された任意の計算システムであり得るし、コンピュータシステム上で動作する任意のモジュール又はモジュールの組合せであり得る。
【００５３】
本開示及び特に添付の特許請求の範囲（例えば添付の特許請求の範囲の本体）で使用される用語は、「オープンな」用語（例えば、「含んでいる」という用語は、「含んでいるが、それらには限定されない」として解釈され得、「有する」という用語は、「少なくとも有する」として解釈され得、「含む」という用語は、「含むが、それらには限定されない」として解釈され得る等）として一般に意図されている。
【００５４】
更に、導入された請求項の記載の特定の数が意図されている場合には、そのような意図は請求項に明確に記載され、そのような記載が存在しない場合にはそのような意図は存在しない。例えば、理解の助けとして、以下の添付の特許請求の範囲は、請求項の記載を導入するために「少なくとも１つ」及び「１つ以上」という導入句の使用を含み得る。しかし、そのような句の使用は、たとえ同一の請求項が、「１つ以上」又は「少なくとも１つ」という導入句、及び「a」又は「an」のような不定冠詞を含んでいるときでも、「a」又は「an」という不定冠詞による請求項の記載の導入がそのような導入された請求項の記載を含むいかなる特定の請求項をもそのような記載を１つのみ含む実施形態に制限することを含意する、と解釈されてはならない（例えば、「a」及び／又は「an」は、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」を意味すると解釈され得る）。請求項の記載を導入するために使用される定冠詞の使用についても同様である。
【００５５】
加えて、導入された請求項の記載の特定の数が明示的に記載されているとしても、当業者は、そのような記載は記載された数を少なくとも意味すると解釈され得る、と理解するだろう（例えば、修飾語のない「２つの記載」という無修飾の記載は、少なくとも２つの記載又は２つ以上の記載を意味する）。更に、「Ａ、Ｂ及びＣ等のうちの少なくとも１つ」又は「Ａ、Ｂ及びＣ等のうちの１つ以上」に類似するきまりが使用される場合において、一般にそのような解釈は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、又はＡとＢとＣ等を含むことが意図される。
【００５６】
更に、明細書、特許請求の範囲、又は図面のいずれにおいても、２つ以上の選択的な用語を表現するいかなる選言的な語又は句も、その用語のうちの１つ、その用語のうちのいずれか一方、又はその用語の両方を含む可能性を予期すると理解され得る。例えば、「Ａ又はＢ」という句は、「Ａ」、「Ｂ」、又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むと理解され得る。
【００５７】
本開示において記載された全ての例及び条件付きの語は、技術を進展させるために読者が本発明者によってもたらされた本発明及び概念を理解する助けとなる教育的な目的を意図しており、そのような具体的に記載された例及び条件に限定されないとして解釈されるべきである。本開示の実施形態が詳細に説明されているが、それには、本開示の精神及び範囲を逸脱することなく、さまざまな変更、置換、及び改変が行われ得る。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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