小型化触觉反馈器、小型化触觉反馈设备制造技术

公开了一种小型化触觉反馈器及小型化触觉反馈设备，该触觉反馈器包括：反馈部件，所述反馈部件包括：开孔；反馈臂，所述反馈臂朝向所述开孔内部延伸；支撑部件，所述支撑部件联接至所述反馈部件；电场生成部件，所述电场生成部件设置在所述支撑部件上，被配置为接收交流电控制信号，且基于所述交流电控制信号在所述反馈臂处产生交变电场；其中，所述反馈臂被配置为响应于所述交变电场，进行往复运动，以提供触觉反馈；且其中，所述小型化触觉反馈器的最大长度尺寸小于或等于15mm；所述反馈臂的中心角在0

【技术实现步骤摘要】
小型化触觉反馈器、小型化触觉反馈设备


[0001]本公开涉及智能控制领域，更具体地涉及一种小型化触觉反馈器及小型化触觉反馈设备。

技术介绍

[0002]随着智能控制在民用和商用领域的广泛应用，虚拟现实(Virtual Reality，VR)、增强现实(Augmented Reality,AR)在民用和商用等多个领域起到日益重要的作用，因此触觉反馈，特别是小型化触觉反馈器也面临着更高的要求。
[0003]目前在触觉反馈中，通常通过在人体目标部位(例如指尖)设置的触觉反馈器(也称触觉执行器)来根据特定的控制信号，将相应的触觉反馈(例如振动)传递至人体。然而，当前的触觉反馈器外轮廓尺寸较大，具体地，一方面，现有的圆形触觉反馈器的直径例如通常在18mm及以上，无法在人体指尖处提供具有较高分辨率的触觉反馈；另一方面，该触觉反馈器的厚度较大，例如在3mm及以上，当佩戴或设置与人体相应部位时，将导致用户的人机交互体验不佳。
[0004]因此，需要一种在实现良好触觉反馈的前提下，具有较高触觉反馈的分辨率及精确度，具有较小的轮廓尺寸，使得用户具有良好人机交互体验的小型反馈器。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本公开提供了一种小型化触觉反馈器、小型化触觉反馈设备。利用本公开提供的小型化触觉反馈器，可以在提供良好触觉反馈的基础上，有效提高触觉反馈的分辨率及精确度，且该触觉反馈器具有较小的轮廓尺寸，使得用户具有良好人机交互体验的小型反馈器。
[0006]根据本公开的一方面，提出了一种小型化触觉反馈器，包括：反馈部件，所述反馈部件包括：开孔；反馈臂，所述反馈臂朝向所述开孔内部延伸；支撑部件，所述支撑部件联接至所述反馈部件；电场生成部件，所述电场生成部件设置在所述支撑部件上，被配置为接收交流电控制信号，且基于所述交流电控制信号在所述反馈臂处产生交变电场；其中，所述反馈臂被配置为响应于所述交变电场，进行往复运动，以提供触觉反馈；且其中，所述小型化触觉反馈器的最大长度尺寸小于或等于15mm；所述反馈臂的中心角在0
°
至80
°
的范围内，所述反馈部件的厚度在10μm至800μm的范围内，所述交流电控制信号的信号频率在100Hz至300Hz的范围内。
[0007]在一些实施例中，所述小型化触觉反馈器的最大长度尺寸在3mm至10mm的范围内。
[0008]在一些实施例中，所述小型化触觉反馈器的最大长度尺寸为5mm。
[0009]在一些实施例中，所述反馈部件的厚度在20μm至100μm的范围内，且所述小型化触觉反馈器的厚度在1mm至2mm的范围内。
[0010]在一些实施例中，所述反馈部件的厚度为40μm，且所述小型化触觉反馈器的厚度为1.45mm。
[0011]在一些实施例中，所述反馈部件为薄膜材料。
[0012]在一些实施例中，所述小型化触觉反馈器的共振频率处于100Hz至300Hz的范围内，且所述交流电控制信号的信号频率与所述小型化触觉反馈器的共振频率相同。
[0013]在一些实施例中，所述反馈臂设置有磁性振动部件接合部，磁性振动部件固定在所述反馈臂的所述磁性振动部件接合部中；所述支撑部件设置有与所述开孔相对应的延伸腔；且其中，所述磁性振动部件被配置为响应于所述交变电场在所述延伸腔的至少一部分中进行往复运动，以向用户提供触觉反馈。
[0014]在一些实施例中，所述磁性振动部件的中心点与所述磁性振动部件接合部的中心点重合，所述磁性振动部件接合部的中心点与所述反馈部件的中心点重合，且所述反馈臂的中心角为60
°
，且所述交流电控制信号的信号频率为200Hz。
[0015]在一些实施例中，所述小型化触觉反馈器为圆环状触觉反馈器，且其中：所述反馈部件为圆环状薄膜，且所述反馈臂为朝向所述圆环状薄膜的中空区域延伸的薄膜臂，所述薄膜臂的一侧可操作地与目标对象相接触，所述薄膜臂的另一侧设置有磁性振动部件接合部，磁性振动部件固定在所述反馈臂的所述磁性振动部件接合部中；所述支撑部件为筒状支撑部件，所述筒状支撑部件的内壁限定延伸腔；所述电场生成部件为圆环状电场生成部件，且设置在所述筒状支撑部件远离所述圆环状薄膜的端部处；且其中，所述小型化触觉反馈器的最大长度尺寸为所述圆环状触觉反馈器的外直径。
[0016]在一些实施例中，所述圆环状电场生成部件的外直径、所述筒状支撑部件的外直径与所述圆环状薄膜的外直径相同；所述圆环状薄膜所具有的第一圆环宽度与所述筒状支撑部件所具有的第二圆环宽度相同；所述圆环状电场生成部件所具有的第三圆环宽度大于或等于所述第一圆环宽度。
[0017]根据本公开的另一方面，提出了一种小型化触觉反馈设备，包括：触觉执行层，其包括：基底，所述基底由柔性材料制造；触觉反馈阵列，所述触觉反馈阵列包括如前所述的多个小型化触觉反馈器，所述触觉反馈阵列设置在所述基底内，以提供触觉反馈；控制模块，所述控制模块电连接至所述触觉反馈阵列中的所述多个小型化触觉反馈器，以向所述多个小型化触觉反馈器中的至少一部分提供交流电控制信号；以及界面层，其由柔性材料制造，且设置在所述触觉执行层上且覆盖所述触觉执行层。
[0018]在一些实施例中，所述控制模块包括：控制器；数模转换器，所述数模转换器连接至所述控制器，且其中，所述数模转换器包括多个转换通道，所述多个转换通道与所述多个小型化触觉反馈器一一对应；其中，所述控制器被配置为接收用户的输入控制信息，并基于所述输入控制信息，控制所述数模转换器中相应的转换通道输出交流驱动信号；多个电流放大器，所述多个电流放大器与所述数模转换器的多个转换通道相对应且连接至数模转换器相对应的转换通道，所述多个电流放大器中的每一个被配置为对相应的转换通道的交流驱动信号进行放大，以生成目标交流电控制信号。
[0019]在一些实施例中，所述输入控制信息包括：目标小型化触觉反馈器的标识数据，目标小型化触觉反馈器的目标频率值及目标电流值。
[0020]在一些实施例中，所述基于所述输入控制信息，控制所述数模转换器中相应的转换通道输出交流驱动信号包括：基于所述目标小型化触觉反馈器的标识数据，确定与所述目标小型化触觉反馈器相对应的数模转换器的目标转换通道；基于所述目标小型化触觉反
馈器的目标频率值，确定所述目标转换通道所输出的交流驱动信号的目标翻转状态，生成翻转状态控制信号；基于所述目标小型化触觉反馈器的目标电流值，确定所述目标转换通道所输出的交流驱动信号的目标电平值，生成目标电压控制信号；基于所述翻转状态控制信号及目标电压控制信号，控制所述数模转换器中相应的转换通道输出交流驱动信号。
[0021]在一些实施例中，基于所述目标小型化触觉反馈器的目标频率值，确定所述目标转换通道所输出的交流驱动信号的目标翻转状态，生成翻转状态控制信号包括：基于所述目标频率值及预设时间步长，确定与所述目标频率值相对应的预设时间步长的目标循环次数；获取预设时间步长的当前循环次数，并将所述当前循环次数与目标循环次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型化触觉反馈器，包括：反馈部件，所述反馈部件包括：开孔；反馈臂，所述反馈臂朝向所述开孔内部延伸；支撑部件，所述支撑部件联接至所述反馈部件；电场生成部件，所述电场生成部件设置在所述支撑部件上，被配置为接收交流电控制信号，且基于所述交流电控制信号在所述反馈臂处产生交变电场；其中，所述反馈臂被配置为响应于所述交变电场，进行往复运动，以提供触觉反馈；且其中，所述小型化触觉反馈器的最大长度尺寸小于或等于15mm；所述反馈臂的中心角在0
°
至80
°
的范围内，所述反馈部件的厚度在10μm至800μm的范围内，所述交流电控制信号的信号频率在100Hz至300Hz的范围内。2.如权利要求1所述的小型化触觉反馈器，其中，所述小型化触觉反馈器的最大长度尺寸在3mm至10mm的范围内。3.如权利要求1所述的小型化触觉反馈器，其中，所述小型化触觉反馈器的最大长度尺寸为5mm。4.如权利要求1所述的小型化触觉反馈器，其中，所述反馈部件的厚度在20μm至100μm的范围内，且所述小型化触觉反馈器的厚度在1mm至2mm的范围内。5.如权利要求1所述的小型化触觉反馈器，其中，所述反馈部件的厚度为40μm，且所述小型化触觉反馈器的厚度为1.45mm。6.如权利要求1所述的小型化触觉反馈器，其中，所述反馈部件为薄膜材料。7.如权利要求1所述的小型化触觉反馈器，其中所述小型化触觉反馈器的共振频率处于100Hz至300Hz的范围内，且所述交流电控制信号的信号频率与所述小型化触觉反馈器的共振频率相同。8.如权利要求1所述的小型化触觉反馈器，其中，所述反馈臂设置有磁性振动部件接合部，磁性振动部件固定在所述反馈臂的所述磁性振动部件接合部中；所述支撑部件设置有与所述开孔相对应的延伸腔；且其中，所述磁性振动部件被配置为响应于所述交变电场在所述延伸腔的至少一部分中进行往复运动，以向用户提供触觉反馈。9.如权利要求8所述的小型化触觉反馈器，其中，所述磁性振动部件的中心点与所述磁性振动部件接合部的中心点重合，所述磁性振动部件接合部的中心点与所述反馈部件的中心点重合，且所述反馈臂的中心角为60
°
，且所述交流电控制信号的信号频率为200Hz。10.如权利要求1所述的小型化触觉反馈器，其中，所述小型化触觉反馈器为圆环状触觉反馈器，且其中：所述反馈部件为圆环状薄膜，且所述反馈臂为朝向所述圆环状薄膜的中空区域延伸的薄膜臂，所述薄膜臂的一侧可操作地与目标对象相接触，所述薄膜臂的另一侧设置有磁性振动部件接合部，磁性振动部件固定在所述反馈臂的所述磁性振动部件接合部中；所述支撑部件为筒状支撑部件，所述筒状支撑部件的内壁限定延伸腔；所述电场生成部件为圆环状电场生成部件，且设置在所述筒状支撑部件远离所述圆环
状薄膜的端部处；且其中，所述小型化触觉反馈器的最大长度尺寸为所述圆环状触觉反馈器的外直径。11.如权利要求10所述的小型化触觉反馈器，其中，所述圆环状电场生成部件的外直径、所述筒状支撑部件的外直径与所述圆环状薄膜的外直径相同；所述圆环状薄膜所具有的第一圆环宽度与所述筒状支撑部件所具有的第二圆环宽度相同；所述圆环状电场生成部件所具有的第三圆环宽度大于或等于所述第一圆环宽度。12.一种小型化触觉反馈设备，包括：触觉执行层，其包括：基底，所述基底由柔性材料制造；触觉反馈阵列，所述触觉反馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：于欣格，李登峰，戴媛，张瑞瑞，来杰，魏磊，张正友，
申请(专利权)人：香港城市大学，
类型：发明
国别省市：