触觉技术在现代智能产品上越来越重要

2025-11-27 11:45:37 来源:编译:深圳市连接器行业协会 李亦平 作者:AJ Born

触觉技术

真实的触摸感觉是改善用户体验的关键。触觉技术通过力反馈、振动或运动,在电子设备中创造出触感体验。它通常用于游戏控制器,在汽车和工业应用中需求日益增长。触觉反馈增强了用户对设备的信心,同时缩短了完成任务所需时间。

京瓷株式会社显示事业部工程部经理 A. Iwasaki表示:“触控面板广泛应用于人机交互界面(HMI),其核心在于视觉或听觉反馈。这类交互界面常见于汽车转向开关、智能眼镜操控装置、远程医疗设备以及VR手套等产品中。随着触控开关和虚拟现实技术的普及,触觉反馈技术正持续发展。其中,远程触觉传输技术正是触觉反馈领域的典型应用。”

触控面板

触觉技术有四种主要类型:

1,转子马达(ERM)

由电机轴上设计的重量不均匀。当轴旋转时,这个不规则质量的旋转会使执行器和连接的设备震动,从而产生触感。

2,线性共振致动器(LRA)

它是一种通过谐振原理实现触觉反馈的装置,广泛应用于智能手机、游戏控制器等设备中,用于提供振动反馈效果,马达振动更精细。

3,音圈电机(VCM)

通过振动物体而非扬声器的振膜来发声。在轻量级产品可实现多种振动模式。

4,压电陶瓷

具有高频特性,能够在指尖上产生精细和多样的振动表达,并具有良好的高速响应。

京瓷公司自主研发的触感技术HAPTIVITY,能精准还原真实触感体验。据该公司介绍,该技术通过压电陶瓷振动元件,创造出沉浸式的触觉反馈。其生物力学设计的振动波形能刺激用户指尖的神经受体,当按下或释放按钮时提供物理验证,即便在没有实体按键的情况下,也能模拟出真实按键的手感。

Iwasaki解释道:“人类指尖拥有高度敏感的神经传感器,当施加适当的振动刺激时,就能产生触摸真实物体的体验。用户不仅能感受到逼真的触感,还能在操作设备时毫无不适感,体验稳定可靠。”

压电陶瓷触觉装置能制造出与机械开关触感相同的实体产品,这带来了多重优势。由于没有机械部件,不会磨损现象,将多个机械开关集成到压电陶瓷开关中可显著降低故障率。虽然按钮开关的布局灵活性受限,但其纤薄特性却是一大亮点。通过采用压电元件,机械部件得以省去。这项技术为制造超薄智能表面开辟了新可能,这是以往难以企及的。

Iwasaki表示:“京瓷公司成功运用IMSE技术将高性能多层压电陶瓷器件封装在树脂中,最终实现了超薄轻量的触觉人机界面HAPTIVITY 。”

这种触觉解决方案的用户体验强化了客户对高端产品质量的感知,而低故障率提供了长期的成本优势。

京瓷公司的HAPTIVITY

京瓷公司的HAPTIVITY

京瓷公司的HAPTIVITY是一项使用压电陶瓷来检测压力的专利技术。同时,压电陶瓷会给指尖施加适当的振动,可以模拟机械按钮开关的操作。

汽车应用中的触觉反馈系统可以替代机械开关,但在此过程中驾驶员必须保持熟悉的触觉反馈,从而确保操作成功。这不仅需要在操作者接触表面施加振动,更需当压力超过特定阈值时产生独特反馈,类似于按机械按钮的触感体验。要实现这一目标,需要配备压力测量组件,最好能与压电执行器分离设计。

触觉反馈系统

对于汽车市场,京瓷的HAPTIVITY改进了早期基于磁性解决方案的触觉反馈系统。这些系统有反应慢和功能有限等缺点。

压电陶瓷元件横截面示意图

压电陶瓷元件横截面示意图

压电陶瓷元件横截面示意图。京瓷公司的HAPTIVITY技术在控制器检测到压力阈值被突破后,会向执行器压电元件施加30V的单次正弦半波电压。根据压电效应原理,压电材料会发生形变。通过精密机械装置,这种压电收缩会转化为横向位移,并将该位移传递至触控表面。

压电陶瓷执行器

压电陶瓷执行器

压电陶瓷执行器。京瓷公司的执行器/触觉模块(如上图所示)长约6厘米。它通过螺丝牢固地安装在设备上,最好安装在背面。安装位置不一定需要位于设备的中心。

随着越来越多的控制器依赖于触摸屏,触觉反馈正成为HMI中精度和可靠性的一个越来越重要的元素。

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