Nadanie dotykowi znaczącej rzeczywistości: budowanie silników haptycznych nowej generacji dla inteligentnych pierścieni, kokpitów i rozszerzonej rzeczywistości (AR/VR)

1. Wprowadzenie
2. Trendy rynkowe i wąskie gardła techniczne
3. Głębokie nurkowanie
4. Głębokie nurkowanie dwa
5.Czujnik BestarWartość na poziomie systemu
6.Wnioski

Wstęp
Interakcja człowiek-maszyna dynamicznie się zmienia. Przez wiele lat ekrany i głośniki wyznaczały trendy. Wzrok i dźwięk przekazywały niemal wszystkie informacje. Teraz dotyk wysuwa się na pierwszy plan. Tę zmianę często nazywa się interakcją dotykowo-przestrzenną i staje się ona kluczowym elementem projektowania produktów.
Zmiana nie polega tylko na dodaniu większej ilości wibracji. Chodzi o lepsze wibracje. Poprzednia technologia haptycznego sprzężenia zwrotnego dawała użytkownikom jeden prosty dźwięk jako sygnał ostrzegawczy. Nowa haptyczna sprzężenie zwrotne ma na celu zapewnienie czegoś bliższego rzeczywistym doznaniom fizycznym. Inżynierowie mówią teraz o „odczuciu” zamiast po prostu o „wibracji”. Oznacza to dokładniejsze wyczucie czasu, większą precyzję siły i reakcje, które odpowiadają dokładnemu momentowi dotknięcia lub kliknięcia.
Technologia piezoelektryczna leży u podstaw tego rozwiązania. Odchodzi ona od haptyki jako pojedynczego elementu wibracyjnego, a staje się kompletnym systemem. System ten łączy w sobie siłownik, układ sterujący, bibliotekę przebiegów falowych oraz pełną warstwę obsługi użytkownika. Razem te cztery elementy tworzą to, co w branży nazywa się obecnie silnikiem haptycznym wysokiej rozdzielczości, czyli HD Haptic Engine.

Trendy rynkowe i wąskie gardła techniczne
Dane dotyczące trendów wyszukiwania pokazują rosnące zainteresowanie wysoką jakością Sprzężenie zwrotne dotykowe w urządzeniach noszonych, samochodach i produktach rzeczywistości wirtualnej. To zainteresowanie wskazuje na realne ograniczenia starszych technologii.
Tradycyjne silniki ERM i LRA mają trzy główne wady. Po pierwsze, reagują powoli. Występuje zauważalne opóźnienie między sygnałem a odczuciem na skórze. Po drugie, zajmują zbyt dużo miejsca. To utrudnia ich montaż w cienkich lub małych produktach. Po trzecie, generują tylko jeden rodzaj fali. Pojedynczy silnik nie jest w stanie wytworzyć różnych odczuć dla różnych czynności. Nie jest w stanie odtworzyć tekstury szorstkiego materiału. Nie jest w stanie zapewnić wyraźnego, pewnego wrażenia po naciśnięciu przycisku.
Nowe urządzenia potrzebują więcej, niż mogą dać stare silniki.
W inteligentnych kokpitach kierowcy muszą naciskać płaską powierzchnię bez patrzenia na nią. System musi natychmiast i wyraźnie potwierdzić naciśnięcie, w przeciwnym razie bezpieczeństwo może ucierpieć.
W przypadku urządzeń noszonych, takich jak inteligentne pierścienie i opaski, miejsca jest znacznie mniej. Część dotykowa musi być zaprojektowana tak, aby zmieściła się w niezwykle kompaktowej obudowie. Jednocześnie powiadomienia muszą być dyskretne i nie przeszkadzać innym ani nie być głośne dla osób w pobliżu użytkownika.
W systemach AR i VR ważna jest synchronizacja świata wirtualnego i fizycznego ciała. Opóźnienie między wirtualnym dotykiem a rzeczywistym odczuciem natychmiast niweluje immersję.
Wymagania te popychają rynek w stronę rozwiązań piezoelektrycznych.

Głębokie nurkowanie: Anatomia piezoelektrycznego silnika dotykowego
Współczesny silnik haptyczny piezoelektryczny zbudowany jest z czterech współpracujących ze sobą części.
Siłownik piezoelektryczny. To jego główna część. Opiera się na odwrotnym efekcie piezoelektrycznym. Ceramika zmienia kształt natychmiast po przyłożeniu napięcia, poruszając się nieznacznie. Poruszająca się ceramika zmienia kształt niemal natychmiast po podaniu napięcia. Czas rozruchu wynosi
Sterownik wysokonapięciowy. Ceramika piezoelektryczna wymaga wyższego napięcia niż typowy silnik LRA. Układ sterownika bezpiecznie zarządza tym napięciem. Dobra konstrukcja sterownika pozwala również na odzyskiwanie energii podczas rozładowywania. Dzięki temu całkowite zużycie energii jest niskie, co ma ogromne znaczenie w przypadku urządzeń przenośnych i małych urządzeń zasilanych bateryjnie.
Synteza arbitralnych przebiegów. To właśnie tutaj powstaje „odczucie”. Kontrolując częstotliwość, amplitudę i timing, system może tworzyć wiele różnych wzorców dotyku. Może symulować lekkie stuknięcie. Może symulować mocne naciśnięcie. Może symulować wrażenie obracającego się koła zębatego lub fakturę szorstkiej powierzchni. Ta biblioteka wzorców jest czasami nazywana językiem haptycznym, ponieważ każdy przebieg wysyła użytkownikowi inny, wyraźny komunikat.
Adaptacja konstrukcyjna. Siłownik i sterownik powinny być zaprojektowane tak, aby pasowały do ​​produktu, a nie produkt do siłownika i sterownika. Elementy piezoelektryczne mogą być cienkie i można je kształtować tak, aby pasowały do ​​zakrzywionej lub bardzo cienkiej obudowy. Są one przydatne w projektowaniu nowoczesnych urządzeń przemysłowych, które stają się coraz cieńsze i mniejsze.

Głębokie zanurzenie drugie: Wdrażanie w wielu scenariuszach
Technologia piezoelektryczna działa już w wielu typach produktów.
Inteligentne pierścienie i urządzenia noszone. Przestrzeń wewnątrz pierścionka lub cienkiej opaski mierzy się w milimetrach. Siłowniki piezoelektryczne mogą zapewnić wyraźne potwierdzenie gestem lub ciche powiadomienie bez zwiększania grubości produktu. Użytkownicy otrzymują pewny, dyskretny sygnał na nadgarstku lub palcu.
Kokpity i emblematy samochodowe. Samochody zastępują fizyczne przyciski płaskimi powierzchniami dotykowymi, panelami dotykowymi, a nawet świecącymi emblematami. Kierowcy nadal muszą wiedzieć, bez patrzenia, że ​​naciśnięcie zostało zarejestrowane. Piezoelektryczne silniki haptyczne zapewniają natychmiastowe i jednoznaczne potwierdzenie, co przyczynia się do bezpieczniejszej jazdy.
Przestrzenne przetwarzanie danych i AR/VR. Wirtualne przyciski i obiekty wymagają rzeczywistej wagi i oporu, aby wydawać się wiarygodne. Siłowniki piezoelektryczne mogą dodać wrażenie tłumienia i faktury, wzmacniając wrażenie obecności w wirtualnej przestrzeni.

Wartość systemu Bestarsensor: obniżanie bariery integracji dla producentów OEM
Wielu producentów może dostarczyć pojedynczy element piezoelektryczny. Zbudowanie w pełni działającego systemu haptycznego to zupełnie inne wyzwanie. Wymaga to zaprojektowania ceramiki, elektroniki sterownika, oprogramowania do przetwarzania sygnałów oraz przetestowania w rzeczywistych warunkach produktowych.
Czujnik Bestar oferuje to jako jeden, kompletny pakiet. Firma nie ogranicza się do samego elementu ceramicznego. Czujnik Bestar dostarcza siłownik piezoelektryczny, układ sterujący sterownika, bibliotekę przebiegów falowych oraz walidację na poziomie scenariusza dla każdej aplikacji klienta. To kompleksowe podejście obniża barierę integracji dla producentów OEM. Zespoły produktowe nie muszą korzystać z usług czterech różnych dostawców i zarządzać czterema różnymi grupami ryzyka technicznego. Mogą współpracować z jednym partnerem, który rozumie, jak wszystkie cztery elementy ze sobą współpracują.
Przyspieszenie czasu rozwoju dzięki wsparciu na poziomie systemu. Zmniejsza to również ryzyko niedopasowania komponentów, ponieważ są one optymalizowane razem od samego początku.

Wnioski: Każdy dotyk przekazuje znaczącą rzeczywistość
Haptyczne sprzężenie zwrotne nie jest już tylko drobnym dodatkiem dodawanym na końcu procesu projektowania produktu. Staje się kluczowym narzędziem interakcji, stanowiącym obok wzroku i dźwięku podstawowy kanał informacji.
Technologia piezoelektryczna jest siłą napędową tej zmiany. Wysoka prędkość, dokładność i elastyczna kontrola tego kształtu fali pozwalają na tworzenie systemów haptycznych, które są cieńsze, inteligentniejsze i znacznie bardziej immersyjne niż poprzednie silniki wibracyjne.
Czujnik Bestar Kontynuujemy rozwój technologii piezoelektrycznych silników haptycznych. Cel jest prosty i jasny. Każda wibracja powinna nieść przesłanie. Każdy dotyk powinien być odczuwalny jako realny.