帶觸覺(jué)反饋的壓電執(zhí)行器 全新尺寸，非凡性能

Harald Kastl

壓電和保護(hù)器件事業(yè)部

壓電技術(shù)部主管

EPCOS OHG - TDK集團(tuán)成員

特別是在設(shè)備和應(yīng)用的微型化以及使用簡(jiǎn)單化要求的帶動(dòng)下，多動(dòng)能觸控屏和觸控面已經(jīng)得到了普及。盡管人機(jī)交互 （HMI） 具有眾多優(yōu)勢(shì)，但它有一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)：對(duì)用戶動(dòng)作的觸覺(jué)反饋非常有限，并且不夠強(qiáng)大。因此，此類人機(jī)交互常常操作復(fù)雜，而且容易發(fā)生輸入錯(cuò)誤，甚至還存在安全風(fēng)險(xiǎn)，比如，在汽車上使用時(shí)。因?yàn)榇祟惾藱C(jī)互動(dòng)觸覺(jué)反饋不足或缺失，駕駛員不得不留意它們，從而無(wú)法顧及路面交通。

無(wú)與倫比的加速度、力和響應(yīng)性

創(chuàng)新型TDK集團(tuán)帶觸覺(jué)反饋的壓電執(zhí)行器在加速度、力和響應(yīng)性方面具有無(wú)可匹敵的性能，因此其觸覺(jué)反饋質(zhì)量前所未有。該緊湊且強(qiáng)勁的執(zhí)行器配備集成傳感功能，可通過(guò)結(jié)合各種各樣的人類觸角敏感性大大地增強(qiáng)人機(jī)交互的傳感體驗(yàn)。雖然除了實(shí)際的觸角執(zhí)行器外，常規(guī)的觸覺(jué)系統(tǒng)需要獨(dú)立的觸覺(jué)傳感器，但帶觸覺(jué)反饋的執(zhí)行器利用直接的壓電效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電壓或電荷到外部電極，并且可由驅(qū)動(dòng)檢測(cè)得到。憑借電壓或電荷對(duì)施加力的高線性度，一施加規(guī)定程度的力，執(zhí)行器就通過(guò)觸覺(jué)反饋?zhàn)鞒鲰憫?yīng)。

結(jié)構(gòu)緊湊且功能強(qiáng)大的壓電技術(shù)

帶觸覺(jué)反饋的新執(zhí)行器的基礎(chǔ)是帶高性價(jià)比銅內(nèi)電極的多層壓電板。正是憑借多層壓電板技術(shù)，新型執(zhí)行器能通過(guò)相對(duì)較低≤120 V的電壓驅(qū)動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)，壓電板僅沿z軸略微擴(kuò)張，并在因定量的壓電效應(yīng)作用下沿x軸和y軸收縮。該類型元件在壓板兩側(cè)采用镲片作為操作桿，以在z軸上將收縮量擴(kuò)大到15倍。初期，我們僅提供位移量高達(dá)100 μm的5N 型和位移量≥200 μm以上的20N型兩種類型。此外，這兩種執(zhí)行器還具備12.7 mm x 12.7 mm x 1.6 mm 和 26 mm x 26 mm x 2.4 mm的緊湊尺寸，且能產(chǎn)生高達(dá)5 N 和 20 N的力。

與偏心旋轉(zhuǎn)電機(jī)執(zhí)行器 （ERM） 和線性諧振執(zhí)行器 （LRA） 等常規(guī)電磁制動(dòng)器相比，帶觸覺(jué)反饋的壓電執(zhí)行器具有最佳的加速度和力，最大的插入高度和最短的響應(yīng)時(shí)間。這是一款一體化獨(dú)立元件，帶集成傳感功能：5N型實(shí)現(xiàn)了5.0 g的加速度，上升時(shí)間為2 ms，而20N型具有15.0 g的加速度，上升時(shí)間僅為1 ms。對(duì)比而言，傳統(tǒng)的LRA僅提供1.7 g的加速度，上升時(shí)間為25 ms。

無(wú)與倫比的觸覺(jué)反饋質(zhì)量，適合多種應(yīng)用

有別于傳統(tǒng)的電磁執(zhí)行器，帶觸覺(jué)反饋的壓電執(zhí)行器可激發(fā)范圍為1 Hz 至1000 Hz的刺激。因此，對(duì)主要人類機(jī)械感受器的定制觸覺(jué)反饋而言，這類觸覺(jué)壓電執(zhí)行器無(wú)顯著的頻率和幅度限制。因此，該新型執(zhí)行器使設(shè)計(jì)師能夠定制地開(kāi)發(fā)用戶希望從尖端的人機(jī)交互中獲得的高清晰觸覺(jué)反饋配置文件。

帶觸覺(jué)反饋的壓電執(zhí)行器用于車輛、智能手機(jī)和平板電腦、家電、自動(dòng)取款機(jī)（ATM） 和自動(dòng)售貨機(jī) （Vending Machine）、游戲控制器、工業(yè)設(shè)備以及治療器械等。