一線大廠都在用的黑科技——壓電式觸覺反饋

隨著觸覺模擬技術(shù)研究的日漸深入，市面上出現(xiàn)了電磁式、壓電式、氣動(dòng)式及電刺激式等多種激發(fā)方式的觸覺反饋執(zhí)行器。從實(shí)際使用效果以及市場(chǎng)反饋來看，電磁式需要復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較厚重，還有響應(yīng)時(shí)間較長等缺點(diǎn)；氣動(dòng)式需要復(fù)雜的噴嘴陣列及氣動(dòng)元件，控制難度大；電刺激式主要用于游戲中痛覺等的模擬，設(shè)備龐大。

因此，在常規(guī)領(lǐng)域，輕便可靠又易于驅(qū)動(dòng)的壓電式觸覺反饋元件占大多數(shù)。據(jù)了解，坐落于江蘇常州的漢得利電子股份有限公司（BeStar）是壓電陶瓷觸覺領(lǐng)域中的佼佼者。其開發(fā)的壓電觸覺（PZT Haptics）反饋元件具有輕薄節(jié)能響應(yīng)快，觸覺真實(shí)的優(yōu)點(diǎn)。

壓電式觸覺反饋元件的原理是什么呢？這就要從壓電效應(yīng)的原理說起了：壓電效應(yīng)包括正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)兩種。正壓電效應(yīng)是當(dāng)對(duì)壓電材料施以外界壓力時(shí)，材料體內(nèi)之電偶極矩會(huì)因壓縮而變短，此時(shí)壓電材料為抵抗這種變化會(huì)在材料相對(duì)的表面上產(chǎn)生等量的正負(fù)電荷，以保持原狀。這種由于形變而產(chǎn)生電極化的現(xiàn)象稱為“正壓電效應(yīng)”。正壓電效應(yīng)實(shí)質(zhì)上是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程，可用于觸摸控制，如圖所示。

逆壓電效應(yīng)是指對(duì)壓電材料施加交變電場(chǎng)引起晶體機(jī)械變形的現(xiàn)象。用逆壓電效應(yīng)制造的變送器可用于電聲和超聲工程。其實(shí)質(zhì)是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程。

漢得利電子股份有限公司（BeStar）結(jié)合正逆壓電效應(yīng)開發(fā)了壓電觸覺反饋元件。壓電觸覺反饋技術(shù)是一種利用壓電陶瓷產(chǎn)品的正逆壓電效應(yīng)，可以同時(shí)接收壓力信號(hào)和發(fā)出觸覺信號(hào)，觸控振動(dòng)二合一，適用于各種智能設(shè)備、家電中的觸摸面板，節(jié)省設(shè)備內(nèi)部空間，提供更豐富的振動(dòng)反饋。

與漢得利（BeStar）的壓電觸覺反饋元件相比，傳統(tǒng)的偏心馬達(dá)(ERM)或線性馬達(dá)(LRA)等現(xiàn)有觸覺反饋解決方案有尺寸相對(duì)較大、厚度較厚、響應(yīng)時(shí)間較長以及在智能手機(jī)或平板等電池供電設(shè)備上功耗較高等許多缺點(diǎn)。此外，無論是反饋的頻率還是強(qiáng)度，都只能在非常窄的范圍內(nèi)變化，且不具備任何傳感器功能，必須與觸摸屏結(jié)合使用。而漢得利壓電觸覺反饋元件單層壓電陶瓷元件，尺寸約為?15×0.31mm，自身形狀輕薄的同時(shí)還節(jié)省了觸控模組的空間，可在不改動(dòng)或少改動(dòng)現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上快速升級(jí)；并且15mm的直徑符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，可提供最佳的反饋。

此外，壓電觸覺反饋所需功耗低，適用于功耗受限的移動(dòng)設(shè)備，可有效節(jié)省耗電。相比需要依靠質(zhì)量進(jìn)行振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的電機(jī)馬達(dá)，自身進(jìn)行振動(dòng)的壓電陶瓷響應(yīng)時(shí)間極短，可提供為更精準(zhǔn)快速的觸覺反饋。

所用材料均符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)且達(dá)到HF要求，不含對(duì)人體有害成分。此外，若結(jié)合MCU控制輸出波形，還可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的觸覺反饋。

據(jù)了解，漢得利生產(chǎn)的壓電陶瓷元件已經(jīng)被多家一線廠商使用，產(chǎn)品包括筆記本電腦鍵盤，行車電腦等觸控設(shè)備。

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