8 Dec 2023

感受变化:SMA先进触觉反馈解决方案

作者:新产品总监Geoff Farmer

随着交互式技术改变了世界,设备的触觉反馈在塑造用户体验方面发挥着重要作用。在触觉和技术的交叉点上,形状记忆合金(SMA)马达正在制定新的标准,剑桥机电有限公司(CML)作为先驱者脱颖而出。在这里,我们来看看SMA对触觉反馈行业的影响。

触觉反馈马达的需求

随着用户越来越多地与虚拟实境、按键和触摸屏进行交互,这些交互的触觉维度对于完全身临其境和直观的体验变得至关重要。触觉反馈,尤其是像SMA马达等的进步,弥补了这种感觉差距,使设备能够模拟真实的触觉。无论是来自智能手机上虚拟按钮的触觉反馈,还是在VR或XR环境中与虚拟物体互动的有形感觉,触觉反馈技术都丰富了数字互动,使其更加逼真和灵敏。其实,随着数字交互成为我们日常生活中日益增长的一部分,触觉反馈已成为增强用户体验的关键要素。

触觉反馈马达技术总览

  • 音圈马达(VCM):VCM由旋转质量块和线性谐振马达组成,常见于游戏机中。它们的机制依赖于振动设备的大部分区域,由于其固有的设计和尺寸,使产生局部感觉具有挑战性。它们对旋转惯性或共振的依赖限制了它们所能产生的感觉的类型和品质。
  • 压电:压电提供各种位移,既有推力小时的大位移,也有推力大时的小位移。在提供独特功能的同时,压电也面临着一些挑战,包括集成困难、脆弱、铅含量和高电压等要求。
  • 形状记忆合金:这些马达彼此分开,在加热时利用SMA的快速收缩。从提供精确的单次回馈到高频的连续振动,紧凑而坚固的设计即使在充满挑战的环境中也能提供耐用性和多样性。

SMA触觉反馈马达:深入研究

核心机制是SMA线在加热时的晶相结构改变,从而导致收缩。这种大推力导致的收缩使得触觉反馈应用成为可能,尤其是当涉及高负载时,如人类指尖。考虑到SMA马达的极小尺寸及其对机械应力的弹性,它们保证了耐用性,特别适合空间受限的设备。SMA马达提供的优势包括:

感觉多样化

SMA触觉反馈马达具有创作各种各样触觉的能力。它们可以制作非常犀利的单次按压回馈,就像按下真的按钮一样,这是许多应用所期望的特性。除了像单次按压的回馈和多次不连续的感觉回馈外,SMA还可以用于更微妙的感觉回馈,甚至可以模仿表面的纹理。

紧凑性

SMA马达的优势之一是其紧凑的特性。它们尺寸小,通常只有几毫米,非常适合集成到空间受限的设备中,如手机和游戏机和VR耳机。这使得制造商能够在没有重新设计或明显增加尺寸的情况下将触觉反馈嵌入设备中。

Haptics

坚固耐用

SMA特别坚固。与易碎的压电不同,SMA马达可以承受各种形式的物理应力。它们对冲击、跌落和常规磨损的弹性确保了寿命,这是当今快节奏消费类电子产品市场的关键要求。

有效功耗

SMA马达只需要短时间的能量爆发就能产生所需的触觉反馈。这种高效的电力使用确保了使用SMA马达的设备不会受到电池快速耗尽的影响。

卓越的局部反馈

SMA提供多样、可调节和局部感觉的能力使其与众不同。SMA可以针对设备的特定部分提供触觉反馈,如特定的按钮,而不是晃动或振动整个设备。这不仅增强了用户体验,还为单个设备内的多点触觉反馈打开了大门。

集成简单

尽管SMA触觉反馈马达仅是设备系统的一部分,但其固有特性使其相对易于集成。其在紧凑封装中提供大推力的特性意味着设备制造商具有更大的设计灵活性。

SMA触觉反馈马达必须与传感解决方案集成,无论是使用电容传感器还是力传感器。控制系统,如CML的CM824控制芯片,可确保精准操作并实现动态触觉反馈。这些组件与算法和固件相结合,有助于从SMA马达中获得最大潜力。

不受电磁干扰

与VCM马达不同,SMA马达不会产生电磁干扰,这意味着使用SMA马达的设备不会受到电磁场引起的不必要的干扰或故障。由于无磁干扰,SMA马达在设计上更加灵活和自由,可以在紧凑的环境中放置部件。

增强用户体验

SMA马达有潜力引领触觉反馈技术的发展,从智能手机到游戏机,甚至车载。由于具有模拟真实触觉的能力,带有SMA马达的设备可以显著增强用户体验。

无论是来自虚拟按键的有形反馈,还是虚拟现实(VR)中虚拟物体的感觉, SMA都使数字交互更加身临其境和直观。理解并接受这些进步对于打造未来的设备至关重要。


关于剑桥机电(CML):剑桥机电有限公司(CML)是一家世界领先的研发公司,利用其形状记忆合金(SMA)平台整合技术,提供从机械、光学、电气、半导体到软件设计方面的系统级解决方案。采用SMA线(大小细如发丝)的马达解决方案,可以控制到光波长的精度。这些马达特别适用于生产快速和结构紧凑的轻便设计,并同时提供需要高精度和高强度的应用。

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