• af Liam Critchley, M. Sc.Apr 16 2018

    Billedkredit: chombosan/.com

    haptiske sensorer har eksisteret i et stykke tid nu og kommer i forskellige former. Uanset hvilken type haptisk teknologi der anvendes, arbejder de alle omkring lignende principper for at bruge en kombination af kraft, vibration og bevægelse for at genskabe følelsen af berøring. I denne artikel ser vi på haptiske sensorer som helhed og hvordan de fungerer.

    haptiske sensorer genskaber følelsen af berøring ved at skabe en kombination af kraft, vibrationer og bevægelsesfølelser for brugeren. Haptiske teknologier vokser markant og bruges i alt fra biler til spilkonsolcontrollere og smartphones. Det menes, at produktion og implementering af haptiske sensorer vil være en industri på 12, 8 milliarder dollars inden 2022.

    der er tre hovedtyper af haptisk sensor – ekscentriske roterende massevibrationsmotorer (ermv), lineære resonansaktuatorer (LRA ‘ er) og haptiske sensorer.

    Sådan fungerer haptiske sensorer

    selvom der er et generelt princip for haptiske sensorer, vil denne artikel fremhæve nogle af de operationelle forskelle mellem de forskellige typer sensorer. Bortset fra at bruge en kombination af kraft, vibrationer og bevægelser bruger haptiske teknologier en kraftfeedback-loop til at manipulere brugerens bevægelse og gå ud over en simpel vibrationsalarm. Det grundlæggende princip for en haptisk sensor er genereringen af en elektrisk strøm, der driver et svar for at skabe en vibration. Hvordan dette sker, er, hvor de forskellige teknologier er forskellige.

    imidlertid kræver ikke alle haptiske sensorer berøring for at fungere. Disse er kendt som ikke-kontakt Haptik og bruger teknologier som ultralyd og koncentrerede luftlommer til at skabe et interaktivt 3D-rum omkring brugeren. Brugeren interagerer derefter med rummet omkring en enhed uden behov for fysisk at røre ved den.

    her ser vi lidt mere detaljeret på de tre mest almindelige typer. Mens de alle arbejder på det samme grundlæggende princip, varierer den måde, hvorpå de arbejder og opererer, betydeligt.

    ERMVs

    ERMVs fungerer på samme måde som en jævnstrømsmotor. Ermv ‘ er arbejder ved at generere et magnetfelt fra en elektrisk strøm. Magnetfeltet driver et objekt i en cirkel ved hjælp af en off-center bias fra rotationspunktet. Den magnetiske kraft, der påføres den roterende masse, skaber en ujævn centripetal kraft, der får motoren til at skabe frem og tilbage bevægelser samt producere laterale vibrationer. Intensiteten af vibrationerne produceret af Ermv ‘ er afhænger ofte af den strøm, der leveres til enheden. Ermv ‘ er er ofte den valgte haptiske sensor, når kørekredsløbet er enkelt, en billig pris er påkrævet, og den haptiske opløsning er ikke den højeste prioritet.

    LRAs

    LRAs bruger både magnetfelter og elektriske strømme til at skabe en oscillerende kraft langs en enkelt akse. I sammenligning med Ermv ‘er bruger LRA’ er en vekselstrømsspænding i stedet for DC. Denne strøm driver en stemmespole, der presses mod en bevægende masse. Den bevægelige masse er fastgjort til en fjeder, og når stemmespolen resonerer ved samme frekvens af fjederen, genereres et magnetfelt. Dette magnetfelt får aktuatoren til at vibrere med en kraft, der kan mærkes af et menneske. LRA ‘ er kan let justeres ved at ændre AC-indgangen, men aktuatoren skal altid køres med sin resonansfrekvens. LRA ‘ er bruges bedst, når start/stop timing er kritisk, kredsløbet kan implementere en driverchip, eller vibrationsamplituden skal justeres uafhængigt.

    Pieso Haptics

    pieso haptiske sensorer arbejder på princippet om pieso-effekten for at generere en vibration. Effekten er et velkendt fænomen, der genererer en elektrisk strøm, når et materiale er mekanisk belastet. Under forskellige belastninger, såsom bøjning og deformation, vil en haptisk sensor generere en vibration. Haptiske sensorer er mere præcise end inerti-baserede sensorer, fordi de vibrerer ved en bredere vifte af frekvenser og amplituder. Haptiske sensorer vibrerer også i flere retninger, i modsætning til LRA ‘er og Ermv’ er, der er begrænset i en enkelt retning. Det er en af de mest almindelige typer af haptiske sensorer, der bruges til at måle, hvor mange haptiske sensorer, der bruges til at måle og måle sig med andre haptiske sensorer. Haptiske sensorer bruges ofte, når der er et større rum til rådighed til at integrere aktuatoren, frekvensen og amplituden skal justeres uafhængigt, eller kredsløbet kan implementere en driverchip og producere bølgeformer.

    applikationer

    fordi haptiske teknologier bruges til at genskabe en berøringsfølelse, er applikationerne udbredt. Applikationer til dato inkluderer fjernbetjening af maskiner og enheder (telerobotics), berøringsskærmen på en smartphone, Sat Nav eller anden touchscreen-teknologi, vibrationspakker i spilkonsolcontrollere, fly-og medicinske simulatorer, virtual reality-systemer og i multifunktionelle touchscreen-dashboards i biler.

    kilder og yderligere læsning

    ansvarsfraskrivelse: de synspunkter, der udtrykkes her, er forfatterens synspunkter udtrykt i deres private kapacitet og repræsenterer ikke nødvendigvis synspunkterne fra AZoM.com ejeren og operatøren af denne hjemmeside. Denne ansvarsfraskrivelse er en del af Vilkårene og betingelserne for brug af denne hjemmeside.

    skrevet af

    Liam Critchley

    Liam Critchley er en forfatter og journalist, der har specialiseret sig i Kemi og nanoteknologi, med en MChem i Kemi og nanoteknologi og M.Sc. forskning inden for Kemiteknik.

    citater