• By Liam Critchley,M.Sc.Apr16 2018

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    触覚センサーは今しばらくの間存在しており、さまざまな形で来ています。 使用される触覚技術の種類にかかわらず、それらはすべて、力、振動、および動きの組み合わせを使用して触覚を再現するという同様の原則を回避します。 この記事では、触覚センサー全体とその仕組みを見ていきます。

    触覚センサーは、ユーザーに力、振動、動きの感覚を組み合わせて触覚を再現します。 触覚技術は大幅に成長しており、自動車からゲームコンソールコントローラ、スマートフォンに至るまで、あらゆる分野で使用されています。 触覚センサーの生産と実装は、2022年までに128億ドルの産業になると考えられています。

    触覚センサには、偏心回転質量振動(ERMV)モータ、線形共振アクチュエータ(LRAs)、ピエゾ触覚センサの三つの主要なタイプがあります。

    触覚センサーの仕組み

    触覚センサーには一般的な原則がありますが、この記事では、異なるタイプのセンサー間の動作上の違いのいくつかを強調します。 力、振動、および動きの組み合わせを使用することは別として、触覚技術は、ユーザーの動きを操作し、単純な振動アラートを超えて行くために力のフィードバックループを使用しています。 触覚センサの基本原理は、応答を駆動する電流を発生させて振動を発生させることです。 これがどのように起こるかは、異なる技術が異なる場所です。

    しかし、すべての触覚センサーが動作するためにタッチを必要とするわけではありません。 これらは非接触触覚として知られており、超音波や濃縮エアポケットなどの技術を使用して、ユーザーの周りにインタラクティブな3D空間を作成しま その後、ユーザーはデバイスに物理的に触れることなく、デバイスの周りのスペースと対話します。

    ここでは、最も一般的な三つのタイプをもう少し詳しく見てみましょう。 彼らはすべて同じ基本原則に基づいて動作しますが、彼らが働き、動作する方法は大きく異なります。

    ERMVs

    ERMVsはDCモータと同様に動作します。 ERMVは、電流から磁場を発生させることによって動作します。 磁場は、回転点からの中心外バイアスを使用して、円内の物体を駆動する。 回転質量に加えられる磁力は、モータが前方および後方の動きを生じさせ、横方向の振動を生じる不均一な求心力を生成する。 Ermvによって生成される振動の強度は、多くの場合、デバイスに供給される電流に依存します。 駆動回路が単純であり、低コストが必要であり、触覚分解能が最優先ではない場合、ERMVは触覚センサとして選択されることが多い。

    LRAs

    LRAsは、磁場と電流の両方を使用して、単一の軸に沿って振動する力を作り出します。 Ermvと比較して、LRAはDCの代わりにAC電圧を使用します。 この電流は、移動する質量に押し付けられたボイスコイルを駆動します。 移動する質量はばねに取り付けられ、ボイスコイルがばねの同じ周波数で共振すると磁場が発生します。 この磁場は、人間が感じることができる力でアクチュエータを振動させる。 LRASはAC入力を変えることによって容易に調節することができるがアクチュエーターは共振周波数で常に運転されなければならない。 LRAsは、スタート/ストップタイミングが重要な場合、回路がドライバチップを実装できる場合、または振動振幅を独立して調整する必要がある場合に最

    ピエゾハプティクス

    ピエゾハプティックセンサは、ピエゾ効果の原理に基づいて振動を発生させます。 ピエゾ効果は、材料が機械的に応力を受けたときに電流を発生させるよく知られた現象です。 曲がることおよび変形のようなさまざまな圧力の下で、piezo触覚センサーは振動を発生させます。 ピエゾ触覚センサは、より広い範囲の周波数と振幅で振動するため、慣性ベースのセンサよりも正確です。 ピエゾ触覚センサは、単一の方向に閉じ込められているLRAsやErmvとは異なり、複数の方向に振動します。 ピエゾ触覚センサの動作には高い電圧が必要ですが、電流の消費は他の触覚センサよりも優れています。 ピエゾ触覚センサは、アクチュエータを統合するために広いスペースが利用可能である場合、周波数と振幅を独立して調整する必要がある場合、または回路がドライバチップを実装して波形を生成することができる場合によく使用されます。

    アプリケーション

    触覚技術は触覚を再現するために使用されるため、アプリケーションが広く普及しています。 これまでのアプリケーションには、機械やデバイスのリモートコントロール(telerobotics)、スマートフォンのタッチスクリーン、Sat Navまたは他のタッチスクリーン技術、ゲームコンソールコントローラ、フライトおよび医療シミュレータ、バーチャルリアリティシステムにおける振動パック、自動車内の多機能タッチスクリーンダッシュボードなどがあります。

    出典とさらなる読書

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    Liam Critchley

    Liam Critchleyは化学とナノテクノロジーを専門とする作家とジャーナリストであり、化学とナノテクノロジーのMChemとM.Sc化学工学の研究。

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