ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Российский патент 2018 года по МПК G06F3/338 

Настоящее изобретение относится к интерфейсу пользователя, имеющему интерактивную поверхность и, в частности, но не исключительно, к интерфейсу пользователя, который может быть использован в качестве устройства ввода и/или вывода в компьютерной или игровой приставке.

Из уровня техники известны различные интерфейсы пользователя, которые обеспечивают физическое взаимодействие человека с компьютерными системами, такими как персональные компьютеры, игровые приставки и мобильные телефоны. Такие интерфейсы позволяют пользователю вводить данные в компьютерную систему и/или выводить данные из компьютерной системы для пользователя.

Например, распространенной практикой стало использование в мобильных телефонах сенсорных экранов. Сенсорный экран может использоваться для выдачи данных в качестве обычного устройства отображения, но также действует в качестве устройства ввода, основанного на прикосновении к нему пользователя либо непосредственно, либо посредством дополнительной принадлежности, такой как стилус.

Также известно, что сенсорные экраны обеспечивают тактильную отдачу пользователю. Например, многие мобильные телефоны вибрируют, когда пользователь прикасается к экрану, чтобы обеспечить такую тактильную отдачу и подтвердить пользователю факт прикосновения.

В документе WO 0191100 описаны интерфейсные устройства с тактильной отдачей, использующие возбудители на базе электроактивного полимера для обеспечения ощущения тактильной отдачи и/или возможности восприятия. Интерфейсное устройство с тактильной отдачей связано с хост-компьютером и включает в себя датчик, обнаруживающий воздействие пользователя на интерфейсное устройство, и возбудитель на базе электроактивного полимера, отвечающий за ввод сигналов и выдачу усилия пользователю, вызванного перемещением возбудителя. Выходное усилие обеспечивает тактильную отдачу пользователю.

Кроме того, в документе WO 2012063165 описан интерфейс пользователя, содержащий осязательную интерактивную поверхность, образованную матрицей возбудителей. Возбудители активируются (т.е. перемещаются из плоскости поверхности) скоординированно, так что они обеспечивают тактильную отдачу пользователю.

Однако желательно иметь интерфейс пользователя, который непосредственно реагирует на прикладываемое воздействие, так что обеспечивается улучшенная тактильная отдача пользователю, и который обеспечивает полномасштабные изменения поверхности.

В одном из аспектов изобретения предлагается интерфейс пользователя для интерактивного устройства, включающий в себя: интерактивную поверхность, сформированную матрицей перемещаемых поверхностных элементов, имеющих положение покоя; генератор колебательных сигналов для генерирования колебательного сигнала, при этом генератор колебательного сигнала соединен с поверхностными элементами кабельной матрицей, выполненной с возможностью передачи колебательного сигнала поверхностным элементам, при этом поверхностные элементы имеют положение покоя относительно кабельной матрицы; причем кабельная матрица расположена так, что перемещение поверхностных элементов из положения покоя изменяет колебательный сигнал, посредством вывода модифицированного колебательного сигнала, и/или так, что модифицированный колебательный сигнал вызывает перемещение поверхностных элементов из положения покоя; при этом интерфейс пользователя дополнительно содержит преобразователь сигнала для преобразования модифицированного колебательного сигнала в электрический сигнал интерактивного устройства и/или наоборот.

Упомянутые поверхностные элементы могут монтироваться на подвижном опорном элементе, соединяющем поверхностные элементы с кабельной матрицей.

Поверхностные элементы могут монтироваться на опорном элементе с помощью пары промежуточных монтажных элементов.

Промежуточные монтажные элементы могут располагаться по обе стороны от точки качания опорного элемента.

Упомянутый опорный элемент может формировать базовый слой, упомянутые промежуточные монтажные элементы могут формировать промежуточный слой, а упомянутые поверхностные элементы могут формировать поверхностный слой, при этом каждый элемент нижерасположенного слоя поддерживает в два раза больше элементов вышерасположенного слоя, чем в нижерасположенном слое.

Опорный элемент, промежуточные монтажные элементы и/или поверхностные элементы могут быть выполнены так, что имеют по меньшей мере две степени свободы, и смещены в положение покоя.

Поверхностные элементы могут крепиться к опорному элементу и/или к промежуточным монтажным элементам посредством обвязки упругим кабелем, выполненным с возможностью смещения поверхностных элементов в положение покоя.

Поверхностные элементы могут монтироваться с возможностью съема на опорном элементе или на промежуточном элементе и/или промежуточный элемент может монтироваться с возможностью съема на опорном элементе.

Поверхностные элементы могут формироваться столбиками, которые продолжаются от проксимального конца, ближайшего к кабельной матрице, в направлении дистального конца, при этом дистальные концы поверхностных элементов расположены рядом друг с другом и ограничивают интерактивную поверхность.

Упомянутые столбики могут быть сформированы внешней втулкой и внутренним элементом, который введен во внешнюю втулку для сформирования телескопической конструкции.

Внешняя втулка и внутренний элемент могут быть смещены в выдвинутое положение.

Внешняя втулка и внутренний элемент могут находиться в резьбовом зацеплении друг с другом, так что вращение внешней втулки относительно внутреннего элемента приводит к осевому перемещению внешней втулки относительно внутреннего элемента.

Поверхностные элементы могут быть сформированы V-образными крыльями, каждое из которых ограничивает квадрант отверстия, при этом интерактивная поверхность имеет множество отверстий.

Интерфейс пользователя может дополнительно содержать подвижный шар, предназначенный для перемещения по интерактивной поверхности в ответ на перемещение интерфейса пользователя, при этом шар имеет множество выступов, которые входят в отверстия и побуждают поверхностные элементы перемещаться из положения покоя так, что выводится модифицированный колебательный сигнал.

Интерактивная поверхность может быть сформирована множеством кольцевых путей, которые расположены в различных плоскостях, охватывающих шар, при этом каждый из кольцевых путей имеет множество отверстий.

Выступы могут располагаться так, что в каждый момент времени только одно отверстие каждого кольцевого пути принимает выступ шара.

Шар может соединяться с контроллером перемещения посредством множества кабелей, при этом в ответ на перемещение интерфейса пользователя контроллер перемещения перемещается относительно интерфейса пользователя и, в свою очередь, побуждает шар перемещаться по интерактивной поверхности.

Интерактивная поверхность может быть образована множеством независимых, но функционально связанных модулей, при этом каждый модуль содержит множество поверхностных элементов.

Интерактивная поверхность может быть выполнена с возможностью адаптации путем замены модулей и/или ввода дополнительных или удаления модулей, чтобы изменить размер интерактивной поверхности.

Модули могут соединяться друг с другом с помощью дополнительных стыковочных средств, межсоединений или посредством связующей кабельной сетки.

Каждый модуль может поддерживаться центральным штоком. Центральный шток может соединяться с модулем на одном конце и с подъемным устройством на противоположном конце, при этом подъемное устройство выполнено с возможностью подъема и опускания модуля относительно соседних модулей.

Подъемное устройство может быть образовано первой и второй пластинами, соединенными множеством подъемных элементов, при этом подъемные элементы разнесены по периметру первой и второй пластин. Подъемное устройство имеет приподнятое положение, в котором каждый из подъемных элементов ориентирован в осевом направлении так, что концы подъемных элементов выровнены относительно друг друга в осевом направлении, и пониженное положение, в котором каждый из подъемных элементов расположен под углом относительно осевого направления так, что концы подъемных элементов смещены относительно друг от друга в осевом направлении. Подъемное устройство имеет возможность перемещения между приподнятым и пониженным положениями путем вращения первой и второй пластин относительно друг друга.

Подъемное устройство может быть сконфигурировано таким образом, чтобы опускать поверхностные элементы модуля ниже уровня соседних модулей, при этом под интерактивной поверхностью удерживаются запасные поверхностные элементы, а под интерактивной поверхностью предусмотрено устройство для замены поверхностных элементов модуля запасными поверхностными элементами.

Поверхностные элементы и запасные поверхностные элементы могут иметь различные физические свойства.

Подъемное устройство может быть сконфигурировано так, чтобы поднимать модуль выше уровня соседних модулей, чтобы обеспечивать замены модуля другим модулем, прежде чем опускать его в исходное положение.

Модули могут компоноваться в виде сетки, образованной множеством колонок модулей, при этом модули в каждой колонке связаны друг с другом кабельной матрицей.

Кабельная матрица может дополнительно связывать соседние пары колонок друг с другом.

Интерфейс пользователя может дополнительно содержать узел интерпретации, соединенный с кабельной матрицей в конце каждой колонки, при этом узел интерпретации выполнен с возможностью приема и интерпретации модифицированного колебательного сигнала, чтобы получать информацию о перемещении отдельных модулей и/или генерировать модифицированный колебательный сигнал, вызывающий перемещение отдельных модулей из положений покоя.

Интерфейс пользователя может дополнительно включать в себя интегрирующий блок, соединенный с множеством блоков интерпретации, при этом интегрирующий блок выполнен с возможностью объединения сигналов от узлов интерпретации в один сигнал и/или разложения сигнала на части для каждого блока интерпретации.

Преобразователь сигналов может включать в себя аналого-цифровой и/или цифро-аналоговый преобразователь и выполнен с возможностью преобразования аналогового сигнала от интегрирующего блока в цифровой сигнал для использования в интерактивном устройстве и/или для преобразования цифрового сигнала от интерактивного устройства в аналоговый сигнал для использования в интегрирующем блоке.

Аналого-цифровой преобразователь может включать в себя оптический датчик, имеющий излучатель и приемник, и прерыватель, расположенный между излучателем и приемником; при этом прерыватель выполнен с возможностью колебания поперек пути между излучателем и приемником в ответ на аналоговый сигнал таким образом, что приемник фиксирует цифровой сигнал.

Для лучшего понимания настоящего изобретения и чтобы более ясно показать, как оно может быть реализовано, в качестве примера дается ссылка на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:

на Фиг. 1 - перспективный вид модуля интерфейса пользователя в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 2 - вид упомянутого модуля сверху;

на Фиг. 3 - вид сбоку упомянутого модуля с подъемным элементом в выдвинутом положении;

на Фиг. 4А - увеличенный вид подъемного элемента,

на Фиг. 4В - вид подъемного элемента в разрезе;

на Фиг. 5 - увеличенный вид модуля, показывающий схему кабельной обвязки;

на Фиг. 6 - перспективный вид схемы кабельной обвязки с удаленными элементами модуля;

на Фиг. 7 - вид кабельной матрицы сверху;

на Фиг. 8 - перспективный вид узла интерпретации, используемого в кабельной матрице, показанной на Фиг. 7;

на Фиг. 9 - перспективный вид модуля интерфейса пользователя в другом варианте осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 10 - перспективный вид интерфейса пользователя, включающего в себя модуль, показанный на Фиг. 9;

на Фиг. 11 - вид сбоку подвижного шара интерфейса пользователя;

на Фиг. 12 - покомпонентный вид шаровой сборки; и

на Фиг. 13 - вид сверху одного из вариантов выполнения контроллера, реализующего предлагаемый в изобретении интерфейс пользователя.

На Фиг. 1 показан модуль 2 интерфейса пользователя в одном из вариантов осуществления изобретения. Интерфейс пользователя может использоваться в качестве устройства ввода или вывода данных интерактивного устройства, например, механического или электронного устройства.

Модуль 2 образован множеством наложенных друг на друга слоев. В показанном варианте осуществления модуль 2 обычно содержит базовый слой 4, промежуточный слой 6, и поверхностный слой 8. Поверхностный слой 8 смонтирован на промежуточном слое 6, который в свою очередь смонтирован на базовом слое 4.

Базовый слой 4 образован одним опорным элементом 10. Опорный элемент 10 представляет собой, по существу, прямоугольную пластину, образованную парой распростертых вбок крыльев.

Опорный элемент 10 имеет по существу плоскую верхнюю поверхность, примыкающую к вышерасположенному промежуточному слою 6. Нижняя поверхность опорного элемента 10 содержит первую опору 12а, которая продолжается перпендикулярно от нижней поверхности в положении, которое находится вблизи боковой кромки опорного элемента 10, и вторую опору 12b, которая аналогичным образом продолжается перпендикулярно от нижней поверхности в положении, которое находится вблизи другой боковой кромки опорного элемента 10.

Между первой и второй опорами 12а, 12b расположена пара ребер 14, которые проходят между передней и задней кромками опорного элемента 10. Ребра 14 расположены по обе стороны от центра опорного элемента 10.

Опорный элемент 10 выполнен сужающимся вблизи его боковых кромок в двух взаимно перпендикулярных плоскостях таким образом, что на боковых кромках верхние и нижние поверхности сближаются, и передняя и задняя кромки сближаются.

Передняя и задняя кромки опорного элемента 10 имеют дополнительные функции. Как показано на Фиг. 2, передняя кромка имеет выступ 16, который выдается вперед из опорного элемента 10. С другой стороны, задняя кромка имеет выемку 18, которая вдается в опорный элемент 10. Выступ 16 и выемка 18 имеют форму, позволяющую им состыковываться друг с другом. Соответственно, как будет более подробно описано ниже, соседние модули 2 могут соединяться между собой посредством расположения модулей таким образом, что выступ 16 одного модуля 2 входит в выемку 18 соседнего модуля 2.

Промежуточный слой 6 образован парой промежуточных монтажных элементов 20. Промежуточные монтажные элементы 20 смонтированы на нижерасположенном опорном элементе 10 базового слоя 4 таким образом, что промежуточные монтажные элементы 20 располагаются по обе стороны от центра опорного элемента 10 вблизи каждой боковой кромки. Как показано на Фиг. 1, каждый из промежуточных монтажных элементов 20 может быть соединен с опорным элементом 10 с помощью монтажного кронштейна 22. Монтажный кронштейн 22 соединен с опорным элементом 10 и принимает в себя участок вышерасположенного промежуточного монтажного элемента 20. Монтажный кронштейн 22 имеет механизм высвобождения нажимного действия, образованный парой кнопок 23, при нажатии которых промежуточные монтажные элементы 20 могут отделяться от опорного элемента 10. Это позволяет заменять промежуточные монтажные элементы 20, как это будет описано ниже. Кроме того, монтажный кронштейн 22 выполнен с возможностью вращения относительно промежуточного монтажного элемента 20 и опорного элемента 10.

Как лучше всего видно из Фиг. 2, промежуточные монтажные элементы 20 имеют крестообразную форму, образованную четырьмя лепестками. Промежуточные монтажные элементы 20 расположены на опорном элементе 10 таким образом, что оси между противоположными лепестками наклонены под углом 45° относительно поперечной оси опорного элемента 10.

Монтаж промежуточных монтажных элементов 20 на опорном элементе 10 выполнен таким образом, чтобы обеспечивать две степени свободы промежуточных монтажных элементов 20. Другими словами, каждый из промежуточных монтажных элементов 20 может поворачиваться относительно точки посредством качания вперед и назад и качания вбок в направлении любой из сторон опорного элемента 10, а также комбинации таких перемещений.

Поверхностный слой 8 образован множеством поверхностных элементов 24, которые смонтированы на нижерасположенных промежуточных монтажных элементах 20 промежуточного слоя 6. Поверхностный элемент 24 установлен на каждой из лопастей промежуточных монтажных элементов 20 таким образом, что каждый промежуточный монтажный элемент 20 несет на себе четыре поверхностных элемента 24, при этом поверхностный слой 8 имеет в общей сложности восемь поверхностных элементов 24.

Поверхностные элементы 24 представляют собой продолговатые столбики, которые соединены на проксимальном конце с одним из промежуточных монтажных элементов 20 и продолжаются перпендикулярно от поверхности промежуточного монтажного элемента 20 к свободному дистальному концу.

Каждый из поверхностных элементов 24 установлен на одном из промежуточных монтажных элементов 20 таким образом, который обеспечивает поверхностным элементам две степени свободы. Другими словами, каждый из поверхностных элементов 24 способен поворачиваться относительно точки путем качания вперед и назад и качания вбок в направлении любой из сторон опорного элемента 10, а также комбинации таких перемещений.

Каждый поверхностный элемент 24 может быть образован внутренним столбиком 26 и наружной втулкой 28. Внутренний столбик 26 и внешняя втулка 28 расположены концентрически, так что внутренний столбик 26 находится внутри внешней втулки 28. Внутренний столбик 26 и внешняя втулка 28 расположены телескопически таким образом, что внешняя втулка 28 имеет возможность перемещаться относительно внутреннего столбика 26. Соответственно, высота свободного конца поверхностного элемента 24 над соответствующим промежуточным монтажным элементом 20 может изменяться. Внутренний столбик 26 и внешняя втулка 28 могут находиться в резьбовом зацеплении друг с другом, так что перемещение внешней втулки 28 относительно внутреннего столбика 26 достигается за счет вращения внешней втулки 28 относительно внутреннего столбика 26.

Свободные концы поверхностных элементов 24 представляют собой самую верхнюю поверхность модуля 2 (за исключением предусмотренного на ней какого-либо защитного покрытия). Свободные концы поверхностных элементов 24 ограничивают интерактивную поверхность интерфейса пользователя, которая непосредственно принимает входной сигнал для интерфейса пользователя и/или передает выходной сигнал из интерфейса пользователя.

Как показано на Фиг. 2, в центре каждого промежуточного монтажного элемента 20 между расположенными на ней поверхностными элементами 24 может располагаться центральная стойка 30. Центральная стойка 30 закреплена на промежуточном монтажном элементе 20 и представляет собой ограничитель глубины, который позволяет предотвращать чрезмерное нажатие на поверхностные элементы 24.

Как следует из предшествующего описания слоев модуля 2, каждый элемент нижерасположенного слоя (т.е. опорный элемента 10 базового слоя 4 или промежуточные монтажные элементы 20 промежуточного слоя 6) поддерживает в два раза больше элементов вышерасположенного слоя (т.е. промежуточных монтажных элементов 20 промежуточного слоя 6 или поверхностных элементов 24 поверхностного слоя 8), чем в нижерасположенном слое. Например, единственный опорный элемент 10 поддерживает два промежуточных монтажных элемента 20. Аналогичным образом, каждый из двух промежуточных монтажных элементов 20 поддерживает четыре поверхностных элемента 24.

Снова ссылаясь на Фиг. 1, а также на Фиг. 3, вышеописанные слои монтируют на основании, образованном отделяющимися верхним и нижним базовыми элементами 32а, 32b. Первая и вторая опоры 12а, 12b опорного элемента 10 проходят через отверстия в верхнем базовом элементе 32а, при этом ребра 14 лежат рядом с верхней поверхностью верхнего базового элемента 32а. Соединение опорного элемента 10 с верхним базовым элементом 32а позволяет опорному элементу 10 перемещаться вбок и качаться и перемещаться вперед и назад, как это было описано выше.

Верхний базовый элемент 32а соединен с концом центрального штока 34, который проходит через отверстие, выполненное в нижнем базовом элементе 32b. Верхний и нижний базовые элементы 32а, 32b выполнены с возможностью отделения друг от друга, а шток 34 свободно скользит через отверстие в нижнем базовом элементе 32b. Другой конец штока 34 соединен с подъемным устройством 36, которое выполнено с возможностью перемещения штока 34 в осевом направлении.

Как показано на Фиг. 4А, подъемное устройство 36 включает в себя верхнюю и нижнюю пластины 38а, 38b между которыми расположено множество подъемных элементов 40. Подъемные элементы 40 разнесены по периметру верхней и нижней пластин 38а, 38b. Как показано на Фиг. 4В, подъемные элементы 40 соединены с верхним и нижним дисками 41а, 41b, которые соединены с верхней и нижней пластинами 38а, 38b соответственно для перемещения вместе с ними. Подъемные элементы 40 соединены с верхним и нижним дисками 41а, 41б с помощью кабеля, который закольцован через верхние и нижние отверстия 43а, 43b в подъемных элементах 40 и соответствующие отверстия в верхнем и нижнем дисках 41а, 41б. Кабель, по сути, позволяет подъемным элементам 40 поворачиваться относительно дисков 41а, 41b и относительно верхней и нижней пластин 38а, 38b.

Подъемное устройство 36 имеет приподнятое положение, в котором верхний и нижний базовые элементы 32а, 32b разнесены друг от друга, как это показано на Фиг. 3, и пониженное положение, в котором верхний и нижний базовые элементы 32а, 32b примыкают друг к другу, как это показано на Фиг. 1. Подъемное устройство 36 может перемещаться между приподнятым положением и пониженным положениями (и наоборот) посредством поворота верхней и нижней пластин 38а, 38b относительно друг друга. В приподнятом положении каждый из подъемных элементов 40 ориентирован в осевом направлении. Другими словами, концы каждого подъемного элемента 40 выровнены друг с другом в осевом направлении. И, наоборот, в пониженном положении каждый из подъемных элементов 40 расположен под углом к осевому направлению, так что концы подъемных элементов 40 смещены относительно друг друга в осевом направлении.

При использовании множество модулей 2 могут располагаться бок о бок друг с другом, чтобы ограничивать расширяемую интерактивную поверхность. Подъемное устройство 36 модуля 2 позволяет поверхностным элементам 24 подниматься или опускаться выше или ниже высоты остальной части интерактивной поверхности. Резерв непоказанных на чертеже запасных элементов, в частности, поверхностных элементов 24, может располагаться ниже интерактивной поверхности. Соответственно, при опускании поверхностных элементов 24 ниже высоты остальной части интерактивной поверхности непоказанное на чертеже устройство замены, находящееся под интерактивной поверхностью, может использоваться для замены поверхностных элементов 24 модуля 2 запасными поверхностными элементами 24.

Запасные поверхностные элементы 24 могут иметь функциональное назначение, отличающееся от назначения текущих установленных поверхностных элементов 24. Например, различные поверхностные элементы 24 могут быть сконфигурированы для обеспечения или действия в качестве камуфляжа, изоляции, проводимости, отражателей, дифракторов и/или рефракторов, уплотнений или других барьеров, контейнеров, датчиков и т.д. Поверхностные элементы 24 могут также иметь различные связанные с ними химические агенты/субстрат(ы) с изменяемыми физико-химическими свойствами или состояниями для формирования проб, или хроматографические сорбирующие вещества, фильтры, барьеры и препятствия, связующие вещества, или спектроскопические излучающие/поглощающие поверхности/отражатели, канальные трассировщики, которые могут быть избирательным и/или программируемыми и преобразовывать или направлять электромагнитное излучение.

Как показано на Фиг. 5, поверхностные элементы 24 могут соединяться с промежуточным монтажными элементами 20 и друг с другом с помощью гибкого, но упругого кабеля 42. Следует принять во внимание, что термин "кабель" в данном контексте используется в широком смысле слова и может включать в себя другие работающие на растяжение элементы, такие как цепи, канаты и т.п. Предпочтительно, кабель 42 содержит волокна Dyneema®.

Кабель 42 огибает внешнюю втулку 28 перед прохождением через стенку внешней втулки 28 и вниз через внешнюю втулку 28 и отверстие в нижерасположенном промежуточном монтажном элементе 20. Кабель 42 закольцован ниже промежуточного монтажного элемента 20, прежде чем пройти обратно через отверстие в промежуточном монтажном элементе 20 и через поверхностный элемент 24. Кабель 42 затем входит в зацепление с первым периферическим фиксирующим гребнем 44а на внешней втулке 28 перед прохождением над верхней частью внутреннего столбика 26 и обратно вниз с другой стороны, где он входит в зацепление со вторым периферическим фиксирующим гребнем 44b, который диаметрально противоположен первому периферическому фиксирующему гребню 44а.

Кабель 42 намотан встречно через первый и второй периферические фиксирующие гребни и 44а, 44b таким образом, что он проходит в направлении часовой стрелки через один гребень и в направлении против часовой стрелки через другой гребень. Такая компоновка позволяет кабелю 42 поворачивать внутренний столбик 26 относительно внешней втулки 28, тем самым поднимая или опуская поверхностный элемент 24.

Кабель 42 может продолжаться от второго периферического фиксирующего гребня 44b одного поверхностного элемента 24 ко второму периферическому фиксирующему гребню 44b противолежащего поверхностного элемента, где схема кабельной обвязки повторяется. В качестве альтернативы, каждый поверхностный элемент 24 может соединяться со своим промежуточным монтажным элементом 20 с помощью кабеля 42 дискретной длины.

На Фиг. 6 показана схема кабельной обвязки с удаленными для ясности элементами модуля 2.

Нижние петли кабеля 42 соединены с монтажным кронштейном 22, расположенным между промежуточным монтажным элементом 20 и опорным элементом 10. Как было описано выше, монтажный кронштейн 22 выполнен с возможностью поворота относительно промежуточного монтажного элемента 20 и опорного элемента 10. Соответственно, перемещение нижних петель кабеля 42 может приводить к вращению монтажного кронштейна 22. Монтажный кронштейн 22 может смещаться, чтобы поддерживать натяжение в кабеле 42.

Схема кабельной обвязки связывает поверхностные элементы 24 с промежуточными монтажными элементами 20, в то же время позволяя поверхностным элементам 24 свободно перемещаться относительно промежуточных монтажных элементов 20. Кроме того, кабель 42 связывает поверхностные элементы 24 друг с другом.

Слои модуля 2 ограничивают входной и/или выходной пути для интерфейса пользователя, при этом перемещение элементов одного слоя вызывает перемещение элементов в других слоях.

В частности, входной сигнал в интерфейс пользователя первоначально иметет вид перемещения поверхностных элементов 24 поверхностного слоя 8. Это, в свою очередь, вызывает перемещение промежуточных монтажных элементов 20 промежуточного слоя 6, что вызывает перемещение опорного элемента 10 базового слоя 4.

С другой стороны, выходной сигнал интерфейса пользователя первоначально имеет вид перемещения опорного элемента 10 базового слоя 4. Это, в свою очередь, вызывает перемещение промежуточных монтажных элементов 20 промежуточного слоя 6, что приводит к перемещению поверхностных элементов 24 поверхностного слоя 8.

Перемещение элементов модуля 2 может быть интерпретировано через изменения в кабеле 42. Например, перпендикулярная сила вызывает осевое опускание каждого поверхностного элемента 24. Это приводит к равномерному уменьшению петли кабеля над опорным элементом 24. С другой стороны, наклонная сила вызывает неравномерное уменьшение петли кабеля.

Как описано выше, при использовании, множество модулей 2 может располагаться бок о бок, чтобы ограничивать расширяемую интерактивную поверхность. На Фиг. 7 показана кабельная матрица, связанная с модулями 2 через монтажные кронштейны 22 каждого модуля 2. На Фиг. 7 модули 2 расположены в виде сетки. Множество модулей 2 расположено бок о бок, чтобы сформировать колонку, и множество колонок расположено бок о бок. Поперечные оси модулей 2 выровнены друг с другом и ориентированы вдоль колонки.

Как показано на Фиг. 7, внутренняя петля 46 кабеля охватывает пару монтажных кронштейнов 22 модуля 2, а внешняя петля 48 кабеля связывает один из монтажных кронштейнов 22 с монтажным кронштейном 22 соседнего модуля 2 в колонке. Таким образом, все модули 2 в колонке связаны друг с другом с помощью петель кабеля, чтобы сформировать цепочку из модулей 2. Кроме того, соседние колонки соединены сшивающими колонны петлями 50, чтобы сформировать связанные пары колонок. Каждая сшивающая колонки петля 50 соединяет внутренние петли 46 кабеля противолежащих модулей 2 в соседних колонках.

Узел 52 интерпретации расположен в конце каждой колонки. Узлы интерпретации 52 соединены с внутренней петлей 46 кабеля концевого модуля 2 с помощью защелки 54, которая зажимает внутреннюю петлю 46 кабеля.

Монтажные кронштейны 22 предназначены для колебания кабеля 42. Колебание кабеля 42, по сути, вводит в зацепление и освобождает поверхностные элементы 24. Любое прикосновение к поверхностным элементам 24 приводит к изменению колебания кабеля 42 по сравнению с состоянием покоя, и модифицированное колебание может быть выявлено узлом 52 интерпретации.

Обратимся теперь к Фиг. 8, на котором показано, что узел 52 интерпретации сформирован главным образом последовательностью интерпретирующих колец 54, которые установлены с возможностью вращения на общем валу 56. Каждое из интерпретирующих колец 54 образовано множеством радиальных подблоков 55, которые вместе ограничивают внешнюю поверхность интерпретирующего кольца 54. Подблоки 55 выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении таким образом, что внешняя поверхность интерпретирующего кольца 54 может быть изменена. Так, например, подблоки 55 могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы увеличивать или уменьшать диаметр интерпретирующего кольца 54 или регулировать локальную кривизну интерпретирующего кольца 54.

Кабельный барабан 58 расположен на валу 56 ниже интерпретирующего кольца 54. Защелка 54 расположена вокруг кабельного барабана 58 и обеспечивает вход в узел 52 интерпретации.

Считывающее устройство находится снаружи интерпретирующих колец 54. Считывающее устройство содержит пару считывающих элементов 60, которые контактируют с интерпретирующими кольцами 54 и расположены на осевых направляющих 62, проходящих параллельно с осью вала 56. Осевые направляющие 62 расположены таким образом, что считывающие элементы 60 находятся вблизи внешней поверхности интерпретирующих колец 54. Осевые направляющие 62 снабжены подъемным механизмом 64, предназначенным для перемещения считывающего элемента 60 вдоль осевой направляющей 62 для перехода от одного интерпретирующего кольца 54 к другому.

Вал 56 предназначен для совершения колебания, которое соответствует колебанию кабеля 42 в состоянии покоя. В свою очередь, в состоянии покоя интерпретирующие кольца 54 также подвергаются такому колебанию в ответ на колебание вала 56.

Модифицированное колебание (в результате прикосновения к модулю 2 в колонке), принимаемое с помощью защелки 54, побуждает интерпретирующие кольца 54 поворачиваться относительно вала 56. Угловое смещение интерпретирующих колец 54 может быть определено с помощью считывающих элементов 60, чтобы установить подробности, относящиеся к модифицированному колебанию и его источнику.

Узел 52 интерпретации способен определить, к каким из модулей 2 в его колонке прикоснулись, и дополнительно указать, к каким перемещениям поверхностных элементов 24, промежуточных монтажных элементов 20 и опорного элемента 10 это привело.

Как показано на Фиг. 8, имеется шесть интерпретирующих колец 54, каждое из которых имеет отличающуюся функцию и по-разному реагирует на модифицированное колебание. Например, шесть интерпретирующих колец 54 могут отвечать за выявление одного из следующих действий:

1. Какой модуль 2 в колонке был смещен;

2. Насколько был смещен опорный элемент 10 этого модуля;

3. Какие из промежуточных монтажных элементов 20 были затронуты;

4. Насколько был смещен этот промежуточный монтажный элемент 20;

5. Какой из поверхностных элементов 24 был затронут; а также

6. Насколько был смещен этот поверхностный элемент 24.

Соответственно, считывающие элементы 60 перемещается по аксиальным направляющим 62, чтобы определить угловое смещение каждого интерпретирующего кольца 54 и извлечь упомянутые подробности.

Таким образом, узел 52 интерпретации в состоянии выявлять и различать сложные контактные действия, такие как удар; толкание, тыкание и другие виды вдавливания; изгибание; щипание и т.д.

Каждый узел 52 интерпретации выдает угловое смещение каждого кольца 54 интерпретации в качестве составного выходного сигнала вместе с предварительной последовательностью, которая пропорциональна расстоянию блока 52 интерпретации вдоль колонки матрицы, и таким образом однозначно идентифицирует узел 52 интерпретации.

Выходной сигнал узлов 52 интерпретации (транслируемый в виде колебаний кабеля со сложными интервалами перемещения) принимается непоказанным на чертеже интегрирующим блоком. Интегрирующий блок отвечает за объединение выходного сигнала каждого узла 52 интерпретации в один составной выходной сигнал.

Механический аналоговый выходной сигнал интегрирующего блока затем передается в непоказанный на чертеже аналого-цифровой преобразователь. Аналого-цифровой преобразователь сформирован оптическим датчиком, имеющим излучатель и приемник, и прерыватель, расположенный между излучателем и приемником. В состоянии покоя прерыватель находится между излучателем и приемником и таким образом препятствует прохождению света от излучателя к приемнику. Сигнал, полученный от интегрирующего блока, побуждает прерыватель колебаться. Диапазон колебаний прерывателя таков, что свет способен мгновенно проходить от излучателя к приемнику, когда прерыватель находится в любом из экстремумов колебаний. Таким образом, приемник фиксирует включения/выключения света или цифровой сигнал, который может быть использован в интерактивном устройстве. Конечно, в состоянии покоя прерыватель может не лежать между излучателем и приемником, но вместо этого может блокировать свет от излучателя в процессе своих колебаний.

Предшествующее описание сфокусировано в основном на входном пути (то есть, когда интерактивная поверхность используется для ввода данных в интерактивное устройство). Однако интерактивная поверхность также может использоваться в качестве выхода интерактивного устройства. При таком варианте реализации интерактивное устройство формирует цифровой сигнал управления модулями 2 интерактивной поверхности. Цифровой сигнал преобразуется в механический аналоговый выходной сигнал с помощью цифро-аналогового преобразователя. Цифро-аналоговый преобразователь вырабатывает колебание из цифрового сигнала и может иметь в своей основе электромагнит или другую аналогичную систему.

Аналоговый выходной сигнал передается на интегрирующий блок, который разделяет сигнал на отдельные компоненты, предназначенные для каждого узла 52 интерпретации, с соответствующими предпоследовательностями, чтобы позволить каждому узлу 52 интерпретации определить соответствующие ему компоненты сигнала. Каждый узел 52 интерпретации извлекает соответствующий ему компонент и затем объединяет команды для отдельных модулей 2 и элементов внутри каждого модуля 2, чтобы сформировать сложное колебание, которое передается по колонке кабельных петель каждому модулю 2. Модули 2 в колонке получают колебание, которое вызывает изменение колебания, выдаваемого монтажными кронштейнами 22. В свою очередь, модифицированное колебание приводит к перемещению элементов модуля 2 из их положения покоя и принятию новой конфигурации.

Соответственно, модули 2 могут иметь различные топологии. По большому счету, число модулей 2 в интерактивной поверхности можно регулировать, чтобы обеспечить полномасштабные изменения размеров (как с точки зрения площади поверхности, так и объема) интерактивной поверхности. Кроме того, модули 2 можно настраивать таким образом, чтобы обеспечивать различные характеристики ввода. Например, модули 2 можно настроить, чтобы эффективно представлять различные (виртуальные) структуры поверхности. Другими словами, реакция поверхностных элементов 24 на прикосновения человека может создавать у пользователя, например, ощущение контакта с мягкой или твердой поверхностью, или шероховатой или гладкой поверхностью. Это может быть использовано для обеспечения тактильной отдачи интерактивной поверхности.

Интерактивная поверхность может быть выполнена с возможностью корреляции участков поверхности с особыми функциями. Например, интерактивная поверхность может быть выполнена с возможностью функционирования в качестве клавиатуры с различными областями, представляющими разные буквы. Различные области могут быть ограничены визуально, или топология интерактивной поверхности может настраиваться для очерчивания клавиш. Измененная топология может использоваться для реализации многих функций, таких как переключатели, полосы прокрутки, регуляторы громкости и т.д.

Описанный выше вариант осуществления изобретения предназначен для приема входных сигналов, подаваемых прикосновением человека. Однако это не обязательно должно быть непосредственным прикосновением человека, но и прикосновением с помощью подходящего устройства ввода, такого как стилус.

Идея изобретения также может быть распространена на интерактивные поверхности, которые получают входные данные от других средств. Например, на Фиг. 9 и 10 показан альтернативный вариант выполнения модуля 102, который может быть использован в качестве датчика движения и непосредственно не принимает входной сигнал посредством прикосновения человека.

В последующем описании модуля 102 те отличительные признаки, которые соответствуют характеристикам, описанным ранее по отношению к модулю 2, обозначены такими же ссылочными позициями.

Как и в модуле 2, модуль 102 состоит из множества слоев, которые наложены друг на друга. В частности, модуль 102 содержит базовый слой 4, промежуточный слой 6 и поверхностный слой 108. Базовый слой 4 и промежуточный слой 6 соответствуют описанным ранее в связи с модулем 2 и включают в себя один опорный элемент 10, образующий нижний слой 4, и пару промежуточных монтажных элементов 20, формирующих промежуточный слой 6. Однако поверхностный слой 108 несколько отличается от поверхностного слоя 8 модуля 2, как это будет описано ниже.

Поверхностный слой 108 также образован множеством поверхностных элементов 124, которые установлены на нижерасположенных промежуточных монтажных элементах 20 промежуточного слоя 6, при этом поверхностные элементы 124 смонтированы на каждом из лепестков промежуточных монтажных элементов 20 таким образом, что каждый промежуточный монтажный элемент 20 несет на себе четыре поверхностных элемента 124, при этом поверхностный слой 8 имеет в общей сложности восемь поверхностных элементов 124.

Однако в отличие от поверхностных элементов 24, представляющих собой продолговатые столбики, поверхностные элементы 124 образованы V-образными крыльями, которые расположены таким образом, что их вершины направлены радиально наружу. Четыре поверхностных элемента 124 на каждом промежуточном монтажном элементе 20 расположены таким образом, чтобы образовывать отверстие 166, при этом каждый поверхности элемент образует квадрант отверстия 166.

Как и в модуле 2, поверхностные элементы 124 соединены с промежуточными монтажными элементами 20 с использованием схемы кабельной обвязки. Натяжение в кабельной обвязке может быть увеличено для втягивания поверхностных элементов 124 внутрь таким образом, чтобы уменьшить размер отверстия 166, или может быть уменьшено, чтобы позволить поверхностным элементам 124 выдвинуться наружу.

Как показано на Фиг. 10, множество модулей 102 могут располагаться бок о бок друг с другом, чтобы ограничивать расширяемую интерактивную поверхность. Интерактивная поверхность не предназначена для непосредственного прикосновения пользователя, но вместо этого ограничивает замкнутую оболочку (либо в одиночку, либо вместе с неинтерактивными элементами оболочки), в которой находится подвижный шар 168, имеющий форму сплюснутого (сплющенного) сфероида. Замкнутая оболочка может содержать четыре дискретных кольцевых пути интерактивной поверхности, каждый из которых расположен в отличающейся плоскости в трехмерном пространстве.

Шар 168 снабжен множеством выступов 170, которые выступают в радиальном направлении из поверхности шара 168 и расположены по периферии шара 168 в несколько рядов. В данном варианте осуществления изобретения в каждом ряду имеется три выступа 170, однако это количество может быть увеличено или уменьшено в зависимости от требуемой чувствительности или требований конкретных приложений. Кроме того, размер и форма каждого выступа 170 могут отличаться от показанных на чертеже, чтобы влиять на чувствительность.

Упомянутые выступы 170 имеют размеры, позволяющие им входить в отверстия 166. Расстояние между выступами 170 вокруг шара 168 выбирают таким образом, чтобы гарантировать, что в любой момент времени только один выступ 170 войдет в отверстие 166 кольцевого пути (хотя в отверстия 166 отличающихся кольцевых путей могут попадать несколько выступов 170).

В центре каждого отверстия 166 между поверхностными элементами 124 может быть предусмотрено центральное тело 130. Центральное тело 130 представляет собой ограничитель глубины, предотвращающий слишком глубокое проникновения выступов 170 в отверстия 166. Размер центрального тела 130 может быть подобран с точки зрения настройки глубины проникновения выступов 170 в отверстия 166. Это может позволить контролировать скорость, с которой шар 168 перемещается по интерактивной поверхности.

Шар 168 связан с непоказанным на чертеже контроллером перемещения с помощью системы кабелей 171. Как показано на Фиг. 11 и 12, центральная ось 172 и втулка 173 проходят через шар от одной стороны к другой. Одна сторона шара 168 снабжена множеством направляющих для кабелей, образованных трапециевидными столбиками 174. Упомянутые столбики 174 окружают ось 172 и втулку 173, при этом между соседними столбиками 174 имеются промежутки, представляющие собой направляющие для кабелей. Упомянутая втулка 173 снабжена соответствующими направляющими для кабелей, которые образованы серией продолжающихся в осевом направлений втулки 173 пазов, разнесенных по ее периметру. Направляющие для кабелей шара 168 и втулки 173 совмещены друг с другом. Как показано на Фиг. 11, каждый кабель 171 проходит в радиальном направлении внутрь между двумя соседними столбиками 174, задающими внутреннюю направляющую для кабеля, прежде чем продолжиться по окружности вокруг оси 172, а затем в радиальном направлении наружу между еще двумя соседними столбиками 174, задающими внешнюю направляющую для кабеля. Третья направляющая для кабеля расположена между внутренней направляющей для кабеля и внешней направляющей для кабеля, при этом третья направляющая для кабеля формирует внутреннюю или наружную направляющую для другого кабеля из кабелей 171. Соответственно, кабели 171 чередуются друг с другом и перекрывают друг друга в радиальном направлении вокруг оси 172.

В радиальном направлении снаружи от столбиков 174 могут быть предусмотрены. дополнительные столбики 176. Эти столбики 176 также служат для направления кабелей 171 й исключения запутывания отдельных кабелей друг с другом.

Кабели 171 продолжаются от шара 168 и проходят над верхней частью контроллера перемещения и обратно вниз к противоположной стороне шара 168. Здесь петли крепятся к втулке 173. Как показано на Фиг. 12, противоположная сторона шара 168 также снабжена конструкциями направляющих для кабеля. Перемещение устройства вызывает перемещение контроллера перемещения в соответствующем направлении. Это создает дифференциальное натяжение в петлях кабеля вокруг шара 168, что побуждает шар 168 перекатываться по кольцевому пути на расстояние, пропорциональное перемещению контроллера перемещения. Вследствие этого контроллер перемещения аналогичен контроллеру куклы-марионетки.

Перемещение шара 168 по кольцевому пути приводит к вхождению выступов 170 в отверстия 166, ограниченные поверхностными элементами 124. Это побуждает поверхностные элементы 124 перемещаться, что может быть обнаружено с помощью систем, описанных ранее в отношении модуля 2, таких как узел 52 интерпретации.

Соответственно, интерактивная поверхность обеспечивает точное и надежное распознавание перемещения, что может являться входом для интерактивного устройства.

Важно отметить, что это включает в себя отслеживание изменений при очень низких или высоких скоростях, а также интерпретацию маленьких или больших изменений ускорения или замедления в течение коротких периодов времени. Устройство чувствительно к очень малым перемещениям или угловым изменениям в трехмерном пространстве, в том числе чувствительно к повторяющимся сложным действиям в течение короткого периода времени в силу сообразного и пропорционального изменения физических интервалов или перемещений, которые происходят в системе.

Эти данные могут, в свою очередь, быть переданы или сообщены внешнему беспроводному или проводному устройству для сопоставления виртуальных или реальных общепринятых жестов, механизмов или действий, а также для действия в качестве балансера для поддержания баланса или корректировки восстанавливающих равновесие усилий, поддержания фиксированной ориентации или направления сопряженных устройств, в том числе предоставления данных для компенсации или регулировки сил, прикладываемых к внешним устройствам, телам или транспортным средствам в любой окружающей обстановке.

Описанный выше датчик перемещения может быть особенно полезным в качестве контроллера в компьютерных играх или хирургических применениях для наведения реального или виртуального элемента. Контроллер может иметь еще одну интерактивную поверхность на своей внешней поверхности, которая может принимать входные сигналы непосредственно от пользователя. Например, наружная интерактивная поверхность может очерчивать кнопки, которые может нажимать пользователь.

На Фиг. 13 показан пример контроллера 178, в котором могут быть реализованы описанные выше интерфейсы пользователя.

Как видно из чертежа, контроллер 178 содержит центральный упор 180 для большого пальца и множество наклонных участков 182, которые продолжаются от упора 180 для большого пальца. Каждый из наклонных участков 182 снабжен интерактивной поверхностью 184, образованной, например, множеством вышеописанных модулей 2, расположенных в виде матрицы или сетки. Интерактивная поверхность 184 продолжается по меньшей мере на части наклонного участка 182, но может также формировать всю обращенную внутрь поверхность наклонного участка 182.

Контроллер 178 предназначен для охвата рукой пользователя таким образом, что большой палец попадает на упор 180 для большого пальца, а пальцы пользователя охватывают непоказанную на чертеже нижнюю поверхность контроллера 178 (как это происходит с обычным пультом дистанционного управления, например, телевизора). Каждый из наклонных участков 182 легко достижим с упора 180 для большого пальца, и пользователь может прикасаться к нему большим пальцем с минимальным перемещением. Каждый из наклонных участков 182 (и, возможно, области в пределах каждого наклонного участка 182) могут отвечать за отличающуюся функцию или ввод. Таким образом, большой палец пользователя может быстро и эффективно перемещаться по наклонному участку 182, чтобы осуществлять желаемый ввод.

Нижняя поверхность контроллера 178 также может быть снабжена интерактивной поверхностью. Например, нижняя поверхность контроллера 178 может включать в себя полукруглый или изогнутый участок, вокруг которого перемещается указательный палец пользователя. Перемещение указательного пальца по этой поверхности может выполнять дополнительные функции или обеспечивать дополнительные вводы.

Контроллер 178 может также включать в себя вышеописанный датчик перемещения для отслеживания ориентации и перемещения контроллера 178 в пространстве.

Такая матрица из перемещаемых поверхностных элементов и/или внутренних подвижных элементов в силу генерации описанных результирующих колебательных сигналов, использования интегрированных узлов интерпретации и цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей может служить основой для, сопряжения с или взаимодействия с, интегрирования в, встраивания в или крепления к ряду управляющих или приемных интерактивных интерфейсов пользователя, как электронных, так и аналоговых, реагирующих на переданные извне команды, команды от внутренних спусковых механизмов обратной связи или от сохраненных программ, при этом способы использования и применения, к примеру, включают в себя, но не ограничиваются этим: создание настраиваемых пользователем пультов управления с тактильной поверхностью, состоящей из таких перемещаемых или съемных поверхностных элементов для приборных интерфейсов для таких применений, но не ограничиваясь ими, как интерактивные средства управления играми, нотные доски, средства управления камерой, билетные машины, лабораторные интерфейсы, персональные развлекательные устройства, домофоны, контрольно-кассовые аппараты, оборудование автоматизированных систем управления производством, банкоматы, номеронабиратели, приборные щитки или использование таких интерактивных поверхностей с тактильной отдачей для целей изучения окружающей среды, таких как измерение физических свойств наружных поверхностей, отображение поверхности, стабилизированное управление и/или навигация по внешним поверхностям, качественная и количественная классификация поверхностей, выявление структурных свойств, дистанционная репликация структуры, физическая репликация структуры поверхности или объекта, плоскости, формы тела или устройства, создание поверхностных материалов, таких как текстиль, ткани, постельные принадлежности, или обивочные материалы для мебели.

Такая матрица перемещаемых поверхностных элементов может использоваться для физической растеризации поверхностей устройства, такой как использование поверхности с тактильной отдачей для отображения (внешней) структуры поверхности для виртуальной репликации или имитации в каком-либо другом месте, или для репликации или получения образцов карт рельефа, или получения физической репликации такой поверхности(ей), например, при создании виртуальных файлов структур для использования в трехмерной графике, для обнаружения зерен породы, пороков, поверхностных дефектов или трещин, определения конструктивных или частных дефектов, например, корпусов судов или резервуаров, или механооборудования или сложных инженерных конструкций, или для использования, например, в процессах классификации или производства пищевых продуктов, классификации текстильных материалов, кабелей или канатов, классификации минералов или сортировки почтовых отправлений, в морской придонной агрикультуре, при классификации цветов или других садоводческих продуктов, такой как сортировка гидропонных продуктов.

Такие поверхностные матрицы могут быть скомпонованы для формирования части плоских, контурных или фасонных интерактивных консолей или дисплеев, использующих средства для изменения положения или расположения отдельного или нескольких поверхностных элементов для формирования непрерывного меняющегося графического отображения, отображения информации, или релейной поверхности с тактильной отдачей, например, в том числе, но не ограничиваясь, цифровых блокнотов, планшетов, пультов управления с сенсорным экраном, домашних развлекательных систем, домовых систем безопасности, барьеров, радио-нянь, финансовых инструментов и устройств отображения, автомобильных встроенных элементов управления персональным экраном, приборных щитков и интерактивных обратных связей, таких как программируемые тактильные интерфейсы, например, как на колонках рулевых колес с тактильной обратной связью для различения пользователей или ответной реакции, устройствах человеко-машинного интерфейса, таких как телекоммуникационные планшеты или киоски, блоки модулей управления, банковские автоматы, раздаточные устройства, телекоммуникационные устройства, распределительные ящики, цифровые серверы, механизмы или устройства развертывания, системы наведения, релейные приемопередатчики или графические интерфейсы пользователя и неграфические интерфейсы пользователя, аналоговые, цифровые или другие типы компьютеров или архитектур, а также системы, способные возвращаться обратно в предопределенные состояния, формы или поверхностные контуры, структуры, или развернутые в качестве функциональных датчиков для измерения физических показателей, таких как температура, цвет, давление, вес, поверхностное натяжение, трение, ускорение, скорость, магнитные поля, уровни излучения, интенсивность света или другого излучения, звука, шума, электрических полей, вибрации, или способные реагировать на принятые входящие физические изменения или отображать контактные действия, передавать тактильные или структурные свойства или информацию, реагировать на входящие программы, сохраненные команды или внутреннюю обратную связь.

Такие интерактивные тактильные поверхности, сформированные из перемещаемых элементов и/или внутренних подвижных элементов, могут быть интегрированы в или скомпонованы для формирования интерактивных входных консолей машин, карманных устройств и/или приборных интерфейсов с фиксированным распределением или расположением, или программируемыми для изменения расположения или функций по требованию, таких как интерфейсы управления на игровых приставках, электронных устройствах или, к примеру, камерах, мобильных телефонах и других устройствах связи, радиотелефонах, головных гарнитурах, лабораторном оборудовании, банкоматах, распределителях билетов, интерактивных информационных и рекламных дисплеях/вывесках/щитах, средствах управления экранными дисплеями, приборными щитками самолетов и автомобилей и командных рычагах в кабине летчика, устройствах контроля морской или корабельной перевозки грузов или в других сложных приложениях, или при автоматизированном компьютерном производстве и проектировании оборудования, управлении домашней средой, в поверхностных интерфейсах со встроенным сенсорным экраном, смартфонах или другом связном, дисплейном или контрольном оборудовании, устройствах и системах, взаимодействующих с цифровыми компьютерами на базе процессора или микропроцессора, будь то мобильные, настольные, носимые компьютеры, смартфоны, планшеты, игровые и другие программируемые консоли или встроенные в цифровые или аналоговые устройства, машины, приборы или обучающие интерфейсы, информационные узлы или порты передачи информации с интерактивными поверхностями или погрузочное оборудование, например, такое как краны или тележки или другие погрузочные устройства.

Перемещаемые поверхностные элементы также могут использоваться для формирования интерактивных поверхностей с программируемым форматом и имеющих координатное расположение, будучи, таким образом, в состоянии воспринимать тактильно различимые и/или визуально идентифицируемые топологические распределения, например, для отображения рисунков, логотипов, маскировки, символов, включенных в состав или нанесенных, к примеру, на органы управления музыкальным проигрывателем, или компоноваться для формирования обращенных к поверхности символов, знаков или относящихся к структуре сообщений, или формирования выпуклых или вдавленных орнаментов, шрифта Брайля, машиночитаемых кодов или символов, а также для улучшения невизуального взаимодействия пользователя, такого как регулировка громкости, управление утопленными выключателями, устройствами или оборудованием, работа в условиях низкой видимости, а также формирования сменных трафаретов, таких, к примеру, как на талонах, купонах, в игровых автоматах, на карточках, крышках, этикетках, бирках и керамической плитке для идентификации, клеймения или подсчета.

Такие описанные в данном документе интерактивные поверхности могут использоваться для получения подробностей тактильной отдачи для целей репликации поверхности на других способных к тактильной отдаче поверхностях, таких как, но не ограничиваясь этим, пульты управления хирургическими инструментами при создании зеркального представления реальной ткани тела, органа тела или отдельных клеточных поверхностей, лежащих в непосредственной близости от эндоскопических, микрохирургических или других интерфейсов приборов минимальной инвазии, при этом такое относительное расположение может быть местным или удаленным, таким как взаимодействие, например, через системы «теле-хирургии», при этом полученные таким образом подробности тактильной отдачи могут дополнительно использоваться для удаленного обнаружения периферийных поверхностей, картографирования или получения сенсорных деталей упомянутой поверхности(ей) с вторичной удаленной репликацией такой поверхности(ей) или более подробной сложной структурной формы(м) конкретных объектов в таких областях, как исследование космоса, где это может быть использовано для картографирования поверхности планет, картографирования поверхности астероидов или при исследовании планет, результаты которых дистанционно передаются на Землю или на удаленную станцию для вторичной репликации поверхности, тела, объекта или его части на тактильной поверхности, связанной с таким удаленным тактильным устройством сбора, такое относительное расположение может использоваться для масштабирования удаленных поверхностей, таких как расположенные на поверхности планет или астероидов, когда такая поверхность зеркально отражается на второй удаленной поверхности с тактильной отдачей, например, на Земле или на удаленной космической станции или орбитальном космическом аппарате, чтобы обеспечивать информацию о свойствах поверхности или для облегчения навигации, получения подробностей о местоположении, например, для объезда удаленных препятствий.

Такие интерактивные поверхности с тактильной отдачей могут масштабироваться для целей картографирования, когда микро-, нано- или меньшего размера контактные поверхности с тактильной отдачей могут взаимодействовать и использоваться для нанесения на карту соответственно измеренных и масштабированных объектов, поверхностей или устройств, как органических, так и неорганических, и такая поверхность(и) отображается на, прикрепляется к или поверх дистанционно полученной поверхности(ях) с тактильной отдачей, увеличенной или уменьшенной до микро-, нано- или меньших размеров, или увеличенной до макроуровня для получения реплицированной или имитированной интерактивной поверхности(ей), в том числе, но не ограничиваясь, для обеспечения улучшенной тактильной информации для второстепенных задач, технологий или характеристик с использованием процедур реального времени или предварительно запрограммированных процедур, или закодированных аналоговых или цифровых библиотек, или последовательностей реальных действий для получения информации тактильной обратной связи или подробностей, например, при измерении полного давления или других физических величин для обеспечения улучшенного первичного, вторичного или третичного взаимодействия тактильной поверхности, например, при дистанционном манипулировании объектами или дистанционно выполняемых хирургических операциях или процедурах, или при механической, инженерной или иной удаленной сборке деталей, устройств, машин или аппаратуры, или выполняемых в удаленных средах, как это имеет место во время проведения подводных, космических, наземных, океанических или аэрокосмических исследований или проживании, или во время проведения хирургических процедур, зондирования или операций, чтобы предоставить инструменты, средства или оборудование с тактильной отдачей для таких процедур, или при дистанционном использовании в потенциально опасной среде, или для интеграции интерактивных поверхностей с тактильной отдачей в аварийное обмундирование или оборудование для обеспечения отображения внешней поверхности, тактильной или иной физической отдачи или взаимодействия, как, например, для улучшения функциональности армированных аварийных перчаток или космических скафандров, которые в настоящее время обладают плохой или нулевой тактильной отдачей для пользователя, при этом такие интерактивные поверхности с тактильной отдачей могут интегрироваться во внешнюю поверхность или внутрь обмундирования, тем самым обеспечивая тактильную отдачу тому, на ком надето обмундирование, или пользователю, такие системы могут быть встроенными или использоваться в качестве прикрепляемых датчиков, чтобы обеспечивать пользователю такую дополнительную сенсорную информацию или тактильную отдачу или другие физические подробности или данные при контакте с вторичными поверхностями.

Такая матрица из описанных в настоящем документе перемещаемых поверхностных интерактивных элементов со съемными поверхностными элементами может компоноваться для обеспечения выполнения пользовательских функций или задач посредством перестановки или выбора подходящих съемных наружных поверхностных элементов, отличающихся своей физической формой или свойствами материала, или посредством включения в состав надлежащим образом масштабированных специализированных родовых или производных сенсорных или исполнительных устройств, датчиков или исполнительных механизмов, при этом такие съемные элементы или монтируемые устройства могут быть заменены во время или при подготовке к выполнению конкретных задач, функций или процедур, чтобы обеспечивать соответствующие физические, биологические характеристики или функциональные возможности, такие, к примеру, как при загрузке отверточной насадки, состоящей из подвижных и/или съемных элементов для завинчивания винтов, или обеспечение дополнительной возможности замены, удаления или добавления дополнительных инструментов, загрузки пользовательских компонентов, смены переключателей, подключения аккумуляторных батарей или других электронных или электрических компонентов, замены поврежденной инфраструктуры с помощью сохраненных в памяти процедур или аналоговых или цифровых алгоритмов, программ или наборов команд удаленного или автоматического осуществления таких изменений или действий, или с помощью программ управления, задаваемых действиями оператора, или с помощью процедур или последовательностей двойного назначения, при этом такие съемные элементы могут быть приспособлены для выполнения конкретных задач, функций или назначения и могут объединяться в механизме загрузчика, хранящем множество перемещаемых и/или съемных элементов для использования во множестве задач, при этом такие элементы перегруппировываются, реорганизуются, взаимозаменяются или переставляются по поверхности или в организованных внутренних структурных слоях с использованием перемещаемых элементов для репликации или имитации специальных инструментов, компонентов или устройств, в том числе, но не ограничиваясь, систем дистанционного технического обслуживания, микроячеек, установок или устройств автоматической сборки, или позволяют реконфигурировать полностью или частично такие многоэлементные устройства с целью создания новых форм, получаемых путем расширения или сокращения объема устройства, или агрегацией таких элементов на поверхности для обеспечения организованной функции, формы или структуры, или имитации поверхностных структур для формирования конкретной специальной организованной структуры, к примеру, такой как форма вилки, при этом скомпонованная таким образом поверхность(и) с тактильной отдачей может координироваться для формирования предварительно запрограммированных или задаваемых пользователем сборочных задач с встроенным механизмом тактильной отдачи или, к примеру, механизмов регулирования давления с использованием уникальных блоков или матриц перемещаемых элементов, или для создания специализированных материалов, поверхностей или регуляторов с обратной связью, таких как обеспечение водонепроницаемых или других герметизирующих или физических барьеров для газа, воды, химикатов, средств контроля опасной среды, материалов, устойчивых к электромагнитному излучению, радиации или воздействию огня, а также управляемых аналоговых объектов, устойчивых к воздействию электромагнитного излучения, огня или тепла, стойких к воздействию ударной волны, имеющих поверхностное демпфирование или стойких к химическим воздействиям уплотнений или других барьеров и не зависящих от цифровой, электрической, радиосвязи для питания или управления, или для обеспечения маскировки поверхности, изоляции, изменяемой проводимости, отражающих, дифракционных или преломляющих свойств или любых других физических свойств, определяемых физическими, структурными, материальными характеристиками наружных или находящихся во внутренних слоях подвижных элементов.

Прочие способы использования и применения могут вытекать из описанной в настоящем документе интерфейсной взаимосвязи между подвижным шаром и множеством кольцевых путей, соединенных с контроллером перемещения, при этом такая взаимосвязь приводит к изменению положения в ответ на перемещения в пространстве по поступающим извне командам или без них, или в сочетании с сохраненными цифровыми или аналоговыми механическими программами или алгоритмами, предоставляя средство и основу для использования и применения при навигации, управлении, топологической съемке или в оборудовании, системах или устройствах управления позиционированием, при этом такое конфигурация интегрирована в, встроена внутрь, закреплена на или соединена с рядом управляющих или приемных интерактивных интерфейсов пользователя, как электронных, так и аналоговых, в том числе, но не ограничиваясь: использование такого механизма контроллера, как он описан выше, в целях навигации и/или управления в дву- и трехмерном пространстве, где такие системы могут быть спарены, предоставляя средство как для виртуальных, так и для реальных известных во всем мире примеров роботов, управления полетом или гоночными автомобилями, транспортными средствами, такими, например, как пилотируемые или беспилотные автомобили, самолеты, подводные лодки, вертолеты, подводные аппараты, транспортные средства на воздушной подушке, тележки для гольфа, вилочные автопогрузчики и/или другие транспортные средства, работающие на электричестве, от аккумуляторов, на сжатом газе или на магнитной подушке, дистанционно управляемые летательные аппараты или другие наземные, морские, аэрокосмические транспортные средства с дистанционным управлением, радиоуправляемые игрушки, контроллеры дистанционного разрушения, строительное оборудование, подъемники, краны, вышки и другое погрузочное оборудование, синхронизирующие устройства, виртуализированные имитаторы, проекционные устройства, роботы, треножные штативы или артиллерия, камеры и другие устройства записи и/или передачи оптических сигналов, звука или излучения, системы управления освещением, покрасочные устройства или аппаратура, опорные устройства для мойщиков окон, строительные леса, автоматизированные или программируемые производственные роботы и сборочные устройства, управляемые компоненты машин или устройств, клепальные машины, машинки для забивания гвоздей или другие монтажные устройства, бугельные подъемники и оборудование, и другие подобные системы, такие как управляемые по кабелю системы, системы управления воздушными судами, кораблями, подводными лодками или космическим полетом или авиационные электронные системы, авиационно-космическое оборудование, сельскохозяйственная техника и системы, транспортные средства, оборудование и системы или космические спутники, или средства структурирования поверхности для изготовления наглядных пособий, отбора проб или измерения сопротивления трения для образовательных целей или машинного обучения, для целей контекстного выбора двумерной/трехмерной точки, манипуляции графикой, текстом, пиктограммами или курсором/указателем, имитации таблиц, выбора меню, контекстной навигации и/или позиционного управления клавиатурой или мышью или другими устройствами ввода данных, в частности, в сочетании с подвижным шаром, взаимодействующим с множеством описанных в настоящем документе пространственно разнесенных кольцевых путей, и другие человекоориентированные, машинные, или нечеловекоориентированные информационные дисплеи, используемые либо в сочетании, либо по отдельности при двумерном или трехмерном проецировании или отображении.

Такая описанная в данном документе система обнаружения малейшего перемещения может быть использована для целей комбинированной навигации и обнаружения перемещения, обнаружения и измерения наклона, обнаружения повторяющегося перемещения, отслеживания перемещения, хождения или качения, в том числе обычных видов движения, перемещения по широким или ограниченным траекториям в трехмерном пространстве, для биометрического профилирования, в оборудовании наблюдения за перемещением, при этом все перечисленное может использоваться по отдельности или как часть поверхностной матрицы или компоновки с тактильной обратной связью или тактильной отдачей, обеспечивая средство преобразования полученных из любых присоединенных систем данных, к примеру, таких, как полетные данные, чтобы обеспечивать средство контроля, наведения или управления транспортными средствами, судами или аппаратами, такое как при использовании джойстика для управления авиационной электронной системой, или обеспечивать средство для пользователя-оператора механизмов или устройств дистанционного управления, игровых контроллеров или роботизированных узлов, или используемого в сочетании с матрицами перемещаемых элементов для выполнения запрограммированных действий, обеспечения сенсорной информации тактильной отдачи, или в сочетании с исполнительными механизмами для обеспечения реверберации или другими пользовательскими контактными поверхностями активной обратной связи, такими как в компьютерных игровых системах или имитаторах процессов, к примеру, таких как, но ограничиваясь, выполнение инициируемых или запрограммированных действий или событий в компьютерной игре или программе, при этом такая система обнаружения малейшего перемещения может использоваться в качестве основы, в сочетании с подходящим вычислительным средством, для расчета дальности, определения дальности или топологии поверхности, или физических размеров, или получения производных физических величин, таких как скорость, векторы, или вычисления других двумерных или трехмерных производных величин, в том числе топологических поверхностных распределений.

Такие поверхностные матрицы со структурными или тактильными поверхностными взаимодействиями могут иметь фиксированное распределение и расположение или быть программируемыми, и, таким образом, способными изменять как расположение, так и функцию, при этом такая компоновка, к примеру, программируется на изменение формата или приспосабливается для восприятия конкретных рисунков, например логотипов торговых марок, форм, языков отображения, таких как символы Брайля, выступающих и вдавленных орнаментов, структурных и/или символьных или пиктографических изображений, или для формирования машиночитаемых кодов, фишек, билетов, купонов, пропусков, жетонов в автоматах, учетных карточек, талонов, опорных вкладышей обмундирования или согласованных с поверхностью наклеек, аппликаций на материалах или на керамических плитках или плитках из другого подходящего материала.

Другие примеры использования и применения могут быть получены в результате взаимодействия между использованием матриц из описанных в данном документе поверхностных интерфейсных перемещаемых элементов с реконфигурируемыми или нереконфигурируемыми внутренними подвижными элементами и/или использования механизма подвижного шара с множеством описанных здесь пространственно разнесенных кольцевых путей, связанных с контроллером перемещения, и результирующей генерацией колебательных сигналов, интегрированных узлов интерпретации и цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей для обеспечения объединенных функциональных и коммуникационных средств, находящих использование и применение, к примеру, но не ограничиваясь этим:

матрицы из поверхностных интерактивных элементов могут быть выполнены в виде устройств ввода данных и объединены с датчиками давления в виде съемных вершинных поверхностных элементов для измерения перемещения атмосферы, турбулентности жидкости и воздействия волн, скомпонованные в виде встроенных или навесных матриц датчиков и подключенные к системам бортового электронного оборудования и установленные на или в такие поверхности, к примеру, как крылья самолета, аэродинамические поверхности автомобилей или подводные крылья, такие поверхностные матрицы также могут быть интегрированы в специальные контактные поверхности для обнаружения малых перемещений и взаимодействия с устройствами ввода данных в компьютер для обеспечения контекстной навигации по меню, настройки ввода текста, управления виртуальными устройствами, интерфейсов прикладных программ, ввода пин-кода, ввода текстовых сообщений.

Такие комбинации могут быть интегрированы в джойстики пультов управления игрой, механизм управления оборудованием для использования с игровыми контроллерами, мобильные телефоны, интерактивные дисплеи, раздаточные устройства, интерфейсы бытовой и промышленной техники, интерфейсы лабораторного оборудования и научных систем для изучения окружающей среды, калькуляторы, портативные устройства и испытательное оборудование, оргтехнику, интерфейсы садовых, сельскохозяйственных машин и станков, к примеру, пульты управления режущим оборудованием, медицинским оборудованием и интерфейсы управления вспомогательным оборудованием, кроватями, талями, лифтами, эскалаторами, инвалидными креслами, тележками, трамваями, поездами, фуникулерами, интерфейсы метрологических устройств и датчиков, интерфейсы жилых фургонов, интерфейсы акустического оборудования, пульты дистанционного управления ставнями и интерфейсы управления внутренней средой, производством конвейерных лент.

В еще одном аспекте изобретения при использовании описанных в данном документе средств для изменения, перегруппировки или реконфигурации всех или части таких многоэлементных матриц с целью создания новых физических форм или перестановки в пространстве комплекта перемещаемых элементов относительных друг друга, что приводит к расширению или сокращению объема, изменению поверхностных контуров, поверхностных структур или внутренних специализированных структур, или для обеспечения различных функциональных состояний, в том числе реорганизации или перегруппировки перемещаемых элементов в пределах основной структуры или по всей поверхности в целом в ответ на полученные извне команды, команды от спусковых механизмов внутренней обратной связи или от сохраненных цифровых или аналоговых механических программ или алгоритмов, находящих использование и применение, к примеру, но не ограничиваясь этим: в трехмерных дисплеях, рекламных или презентационных дисплеях, театральном реквизите, информационных мониторах, роботизированных узлах, интерфейсах или структурах с или без специализированных интегрированных модулей, трехмерных моделях, технических средствах обучения, образовательных интерфейсах, при воспроизведении структуры, подборе графических пар или при манипуляции с графическими двумерными и трехмерными объектами.

Получение системных устройств, инструментов или компонентов, форма или функциональные характеристики которых могут быть изменены для увеличения или уменьшения их размеров или объема в зависимости от различных областей применения, реконфигурация поверхностных деформаций, такая, к примеру, как сменные инструментальные головки, полости литейных форм или отливки, телескопические инструменты или механизмы, механические домкраты или опоры, медицинские протезы, инструменты, устройства, компоненты или приборы автоматической сборки, убираемые или складываемые средства, приборы, машины, аппараты или инструменты, оборудование для горного дела, разведочных работ, выемки грунта или другой ограниченной обработки, поисково-разведочное или восстановительное, спасательное оборудование или оборудование жизнеобеспечения, или предварительно программируемые конструкции, будь то инженерные, механические, художественные, коммерческие, промышленные, бытовые или приводимые в действие пальцами, формирующие программируемые или чувствительные устройства, инструменты, компоненты, роботы и аппараты, способные реагировать на полученные команды или программы на изменение формы или размера или реагировать на внешние воздействия окружающей среды или сигналы от спусковых устройств или систем обратной связи или встроенных датчиков, например, изменять форму в ответ на неровные поверхности, чтобы поддерживать равновесие на неровных поверхностях, изменять отношения во внутреннем пространстве упаковки, где внутренние сегменты или слои взаимно скользят для приспособления к изменениям, или при использовании удерживающих механизмов, состоящих полностью из поверхностных и внутренних перемещаемых элементов, поверхности шрифтовых и шпиндельных головок, системы распределения жидкости или интерфейсы управления принтером, регулировка центра масс для улучшения перемещения, балансировки или устойчивости.

Для исключения излишнего дублирования усилий и повторов текста описания некоторые отличительные признаки описаны в связи только с одним или несколькими аспектами или вариантами осуществления настоящего изобретения. Тем не менее, следует понимать, что если это технически возможно, отличительные признаки, описанные в связи с любым из аспектов или вариантов осуществления изобретения, могут также быть использованы с любым другим аспектом или вариантом осуществления настоящего изобретения.

Настоящее изобретение не ограничивается описанными в данном документе вариантами его осуществления и может быть модифицировано или адаптировано, не выходя за рамки существа и объема настоящего изобретения.

Изобретение относится к пользовательским интерфейсам. Технический результат заключается в повышении точности и надежности тактильной отдачи пользователю. Устройство включает: интерактивную поверхность, образованную матрицей перемещаемых поверхностных элементов, при этом поверхностные элементы имеют положение покоя; генератор колебательных сигналов, выполненный с возможностью генерирования колебательного сигнала, при этом генератор колебательного сигнала соединен с поверхностными элементами кабельной матрицей, сконфигурированной для передачи колебательного сигнала поверхностным элементам, при этом поверхностные элементы имеют положение покоя относительно кабельной матрицы; в котором кабельная матрица скомпонована так, что перемещение поверхностных элементов из положения покоя изменяет колебательный сигнал, порождая модифицированный колебательный сигнал, и/или так, что модифицированный колебательный сигнал вызывает перемещение поверхностных элементов из положения покоя; кроме того, упомянутый интерфейс пользователя содержит преобразователь сигналов, который преобразует модифицированный колебательный сигнал в электрический сигнал интерактивного устройства и/или наоборот. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Интерфейс пользователя интерактивного устройства, включающий в себя:

интерактивную поверхность, образованную матрицей перемещаемых поверхностных элементов (24);

генератор колебательного сигнала для генерирования колебательного сигнала,

кабельную матрицу, соединенную с генератором колебательного сигнала, при этом поверхностные элементы (24) соединены с кабельной матрицей так, что колебательный сигнал передается от генератора колебательного сигнала поверхностным элементам (24), причем

поверхностные элементы (24) имеют положение покоя относительно кабельной матрицы, а перемещение поверхностных элементов из положения покоя вызывает перемещение кабельной матрицы, приводящее к изменению колебательного сигнала, и обеспечению модифицированного колебательного сигнала и/или модифицированный колебательный сигнал вызывает перемещение кабельной матрицы, приводящее к перемещению поверхностных элементов из положения покоя; и

преобразователь сигналов для преобразования модифицированного колебательного сигнала в электрический сигнал интерактивного устройства и/или наоборот.

2. Интерфейс пользователя по п. 1, в котором поверхностные элементы (24) смонтированы на подвижном опорном элементе (10), при этом опорный элемент (10) соединяет поверхностные элементы (24) с кабельной матрицей.

3. Интерфейс пользователя по п. 1 или 2, в котором поверхностные элементы (24) смонтированы на опорном элементе (10) посредством пары промежуточных монтажных элементов (20).

4. Интерфейс пользователя по п. 3, в котором промежуточные монтажные элементы (20) расположены по обе стороны от шарнира опорного элемента (10).

5. Интерфейс пользователя по п. 3, в котором опорный элемент (10) образует базовый слой (4), промежуточные монтажные элементы (20) образуют промежуточный слой (6), а поверхностные элементы (24) образуют поверхностный слой (8), причем каждый элемент нижерасположенного слоя выполнен с возможностью поддержки в два раза больше элементов вышерасположенного слоя, чем в нижерасположенном слое.

6. Интерфейс пользователя по п. 3, в котором опорный элемент (10), промежуточные монтажные элементы (20) и/или поверхностные элементы (24) сконфигурированы так, что имеют по меньшей мере две степени свободы, и смещены в сторону положения покоя.

7. Интерфейс пользователя по п. 3, в котором поверхностные элементы (24) закреплены на опорном элементе (10) и/или промежуточном монтажном элементе (20) посредством обвязки эластичным кабелем, выполненной с возможностью смещения поверхностных элементов в направлении положения покоя.

8. Интерфейс пользователя по п. 3, в котором поверхностные элементы (24) закреплены с возможностью съема на опорном элементе (10) или промежуточном элементе (20), и/или промежуточный элемент закреплен с возможностью съема на опорном элементе (10).

9. Интерфейс пользователя по п. 1, в котором поверхностные элементы образованы столбиками, проходящими от проксимального конца, ближайшего к кабельной матрице, в направлении дистального конца, при этом дистальные концы поверхностных элементов располагаются рядом друг с другом и ограничивают интерактивную поверхность.

10. Интерфейс пользователя по п. 9, в котором столбики образованы внешней втулкой (28) и внутренним элементом (26), расположенным внутри внешней втулки (28) для формирования телескопического механизма.

11. Интерфейс пользователя по п. 10, в котором внешняя втулка (28) и внутренний элемент (28) смещены в направлении выдвинутого положения.

12. Интерфейс пользователя по п. 10 или 11, в котором внешняя втулка (28) и внутренний элемент (26) находятся в резьбовом зацеплении друг с другом, так что вращение внешней втулки (28) относительно внутреннего элемента (26) приводит к осевому перемещению внешней втулки (28) относительно внутреннего элемента (26).

13. Интерфейс пользователя по п. 1, в котором поверхностные элементы (24) образованы V-образными крыльями, каждое из которых определяет квадрант отверстия, при этом интерактивная поверхность содержит множество отверстий.

14. Интерфейс пользователя по п. 13, дополнительно содержащий подвижный шар (168), выполненный с возможностью перемещения по интерактивной поверхности в ответ на перемещение интерфейса пользователя, при этом шар (168) имеет множество выступов, входящих в отверстия (166) и вызывающих перемещение поверхностных элементов (24) из положения покоя, для обеспечения модифицированного колебательного сигнала.

15. Интерфейс пользователя по п. 14, в котором интерактивная поверхность образована множеством кольцевых путей, расположенных в разных плоскостях, для обхвата шара (170), при этом каждый из кольцевых путей имеет множество отверстий (166).

16. Интерфейс пользователя по п. 15, в котором выступы (170) расположены так, что в любой момент времени только одно отверстие (166) каждого кольцевого пути принимает выступ (170) шара (168).

17. Интерфейс пользователя по любому из пп. 14-16, в котором шар (168) соединен с контроллером перемещения посредством множества кабелей (171), причем контроллер перемещения выполнен с возможностью перемещения, в ответ на перемещение интерфейса пользователя, относительно интерфейса пользователя и вызова перемещения шара (168) по интерактивной поверхности.

18. Интерфейс пользователя по п. 1, в котором интерактивная поверхность образована множеством независимых, но функционально связанных модулей (2), при этом каждый модуль содержит множество поверхностных элементов (24).

19. Интерфейс пользователя по п. 18, в котором интерактивная поверхность выполнена с возможностью адаптации посредством замены модулей и/или введения дополнительных модулей или удаления модулей (2) для изменения размера интерактивной поверхности.

20. Интерфейс пользователя по п. 18, в котором модули (2) соединены друг с другом с помощью дополнительных элементов сопряжения, межсоединений или посредством соединительной кабельной сетки.

21. Интерфейс пользователя по п. 18, в котором каждый модуль (2) поддерживается центральным штоком (34).

22. Интерфейс пользователя по п. 21, в котором центральный шток соединен с модулем (2) на одном конце и с подъемным устройством (26) на противоположном конце, при этом подъемное устройство (36) выполнено с возможностью подъема и опускания модуля (2) относительно соседних модулей (2).

23. Интерфейс пользователя по п. 22, в котором подъемное устройство (36) образовано первой и второй пластинами (38а, 38b), соединенными множеством подъемных элементов (40), при этом подъемные элементы (40) разнесены по периметру первой и второй пластин (38а, 38b); причем подъемное устройство (36) имеет приподнятое положение, в котором каждый из подъемных элементов (40) ориентирован в осевом направлении так, что концы подъемных элементов (40) выровнены относительно друг друга в осевом направлении, и пониженное положение, в котором каждый из подъемных элементов (40) расположен под углом относительно осевого направления так, что концы подъемных элементов (40) смещены относительно друг от друга в осевом направлении; при этом подъемное устройство выполнено с возможностью перемещения между приподнятым и пониженным положениями посредством вращения первой и второй пластин (38а, 38b) относительно друг друга.

24. Интерфейс пользователя по п. 22 или 23, в котором подъемное устройство (36) выполнено с возможностью опускания поверхностных элементов (24) модуля (2) ниже уровня соседних модулей (2), при этом под интерактивной поверхностью удерживаются запасные поверхностные элементы (24), и под интерактивной поверхностью предусмотрено устройство для замены поверхностных элементов (24) модуля (2) запасными поверхностными элементами (24).

25. Интерфейс пользователя по п. 24, в котором поверхностные элементы (24) и запасные поверхностные элементы (24) имеют различные физические свойства.

26. Интерфейс пользователя по п. 22, в котором подъемное устройство (36) выполнено с возможностью подъема модуля (2) выше уровня соседних модулей (2) для обеспечения возможности замены модуля (2) другим модулем (2) до опускания в исходное положение.

27. Интерфейс пользователя по п. 19, в котором модули (2) расположены в виде сетки, образованной множеством колонок модулей, при этом кабельная матрица выполнена с возможностью соединения модулей в каждой колонке друг с другом.

28. Интерфейс пользователя по п. 27, в котором кабельная матрица дополнительно выполнена с возможностью соединения соседних пар колонок друг с другом.

29. Интерфейс пользователя по п. 27, дополнительно содержащий узел (52) интерпретации, соединенный с кабельной матрицей на конце каждой колонки, при этом узел интерпретации выполнен с возможностью приема и интерпретации модифицированного колебательного сигнала для получения информации о перемещении отдельных модулей (2) и/или генерирования модифицированного колебательного сигнала и вызывающего перемещение отдельных модулей (2) из положения покоя.

30. Интерфейс пользователя по п. 29, дополнительно содержащий интегрирующий блок, соединенный с множеством узлов (52) интерпретации, при этом интегрирующий блок выполнен с возможностью объединения сигналов от узлов (52) интерпретации в один сигнал и/или разложения сигнала на части для каждого узла (52) интерпретации.

31. Интерфейс пользователя по п. 30, в котором преобразователь сигналов содержит аналого-цифровой и/или цифро-аналоговый преобразователь для преобразования аналогового сигнала от интегрирующего блока в цифровой сигнал, используемый в интерактивном устройстве и/или преобразования цифрового сигнала с интерактивного устройства в аналоговый сигнал, используемый в интегрирующем блоке.

32. Интерфейс пользователя по п. 31, в котором аналого-цифровой преобразователь содержит оптический датчик, имеющий излучатель и приемник и прерыватель, расположенный между излучателем и приемником; при этом прерыватель выполнен с возможностью колебания поперек пути между излучателем и приемником в ответ на аналоговый сигнал, так что приемник выполнен с возможностью съема цифрового сигнала.

33. Устройство, содержащее интерфейс пользователя по любому из пп. 1-32.