今天，美国专利商标局正式授予苹果公司一项专利，该专利涉及用于其未来HMD的扩展现实头显或未来智能眼镜形式的陀螺仪进动引擎。陀螺仪进动引擎能够为电影和游戏提供卓越的沉浸式媒体内容。

在苹果的专利背景中，他们指出，扩展现实（XR），包括虚拟现实（VR）和增强现实（AR）媒介，使消费者能够沉浸在内容中。随着消费者兴趣的增加，更需要为XR创建沉浸式内容。触觉引擎是XR的一个重要方面，因为它们能给用户的身体带来物理感觉，增强了用户的沉浸式体验。然而，在智能手机和其他移动设备中发现的典型触觉引擎只提供沿单轴的振动。产生振动的触觉引擎对通知应用很有用，但不能为可穿戴设备，如头戴式显示器（HMD）提供连续的扭矩或力反馈。

用于HMD的陀螺仪进动引擎

苹果公司的发明涵盖了用于可穿戴设备的陀螺仪进动引擎。

苹果公司获得的专利具有以下优势：陀螺仪进动引擎能够沿多个自由度提供连续的扭矩/力反馈。该引擎可以安装在头戴式显示器（HMD）或其他可穿戴设备上，或嵌入其中，以便在VR和AR应用中提供空间引导，例如，将用户的头部引导到特定方向，与用户观看的沉浸式视觉内容同步。

陀螺仪进动引擎还通过在用户的头部/颈部或其他身体部位提供与视觉内容同步的连续扭矩/力来改善电影和游戏的沉浸式媒体内容，例如创造空气波压力的感觉（例如，来自爆炸场景），创造离心力的感觉（例如颠簸的过山车或赛车），头部/颈部/手部/手腕的锻炼（例如，为用户的运动提供一个反扭矩），Ergo矫正（例如，通知或引导用户修复不良的坐姿或站姿），以及在VR应用中提供反作用力反馈（例如，拳击一个物体，感受手/手腕上的反作用力）。

从技术上讲，苹果公司的专利涵盖了一种可穿戴设备，该设备包括：一个支撑结构，包括至少一个用于将支撑结构固定在人体部位的连接机构；至少一个与支撑结构相联的陀螺仪进动引擎，该引擎包括第一马达，被配置为以第一角速度旋转轮座；至少一个轮子，可旋转地连接到轮座，被配置为以第二角速度旋转；第二马达，被配置为以不同于第一角速度的第二角速度旋转轮子。

以及至少一个与第一马达和第二马达耦合的马达控制器，该马达控制器被配置为以第一角速度旋转轮子支架并以第二角速度旋转轮子，其中轮子支架被配置为在旋转时，响应于由轮子支架的第一角速度和第二角速度的乘积以及轮子的惯性矩产生的扭矩在自由空间中移动，并且其中可穿戴设备响应于由扭矩产生的力而移动。

苹果公司的专利图1A是陀螺仪进动引擎#100的侧视图，图1B是陀螺仪进动引擎的透视图。陀螺仪进动引擎包括伺服马达#102、可旋转的轮子座#103、旋转轮#104和轮子马达#105。陀螺仪进动引擎可以连接到可穿戴设备，如HMD。

苹果公司进一步指出，可穿戴设备（#100）可以戴在头上或作为头显、头带或智能眼镜的一部分，该设备在用户的一只或两只眼睛前面有一个小型显示光学装置。该可穿戴设备可用于各种应用，包括但不限于：空间引导（例如，用于产生连续的力/力矩来引导用户的头部），声音增强（例如，改善游戏或电影中的声音感觉，如场景中爆炸的空气波压力），触觉通知（例如，提供一个脉冲力来指示传入的通信或其他力反馈），游戏（例如，提供感觉，如坐过山车的颠簸、赛车的离心力等）、头/颈/手/腕部运动（如提供反扭矩）、Ergo矫正（如通知并指导用户在长时间使用时纠正不良坐姿或站姿）、用于力反馈的手扶输入装置（如VR内容中的物体互动，如用反作用力反馈对物体进行拳击）、航空、工程、医学或任何其他可从连续力/扭矩提供的感觉中受益的应用。

在一个实施方案中，可穿戴设备可以是一个VR头显，它包括一个惯性测量单元（IMU）和一个反映投影图像的透明可穿戴显示器。

苹果公司的专利图1C说明了一个以头为中心的坐标系统，有偏航、俯仰和滚动轴。通过增加另外两个预演引擎，该设计可以沿滚动、偏航和俯仰轴提供扭矩/力的感觉；图2A-2C说明了以头为中心的坐标系中扭矩方向的各种配置。

苹果公司的专利图3是一个流程图，该流程使用陀螺仪的进动引擎来提供连续的扭矩/力。