TDK PiezoHapt，實現(xiàn)比偏心馬達(dá)更細(xì)膩的振動

TDK的PiezoHapt技術(shù)是由積層壓電器件與振動板構(gòu)成的薄型振動模塊。主要采用了振動的觸覺反饋技術(shù)及觸覺反饋等。

觸覺反饋技術(shù)(Haptics)是指通過力度及振動等皮膚感覺反饋傳遞信息的技術(shù)。

TDK的 PiezoHapt執(zhí)行器是由積層壓電器件與振動板構(gòu)成的薄型振動模塊，雖然其通過低電壓驅(qū)動，但可應(yīng)對各類振動形式。與以往用于應(yīng)對設(shè)備振動的偏心馬達(dá)或線性執(zhí)行器（線性振動器）相比，本產(chǎn)品沒有安裝限制，可用于各類需要通過皮膚感覺進(jìn)行反饋的應(yīng)用。

PiezoHapt執(zhí)行器的原理與結(jié)構(gòu)

PiezoHapt執(zhí)行器是將兩面安裝有電極的陶瓷壓電器件貼合在金屬板一面的單晶結(jié)構(gòu)執(zhí)行器。向電極中施加交流電壓時，壓電器件會發(fā)生伸縮，因此會使粘接的金屬板發(fā)生彎曲。其表現(xiàn)如下圖所示。通過交互變化附加電壓，金屬板會反復(fù)發(fā)生凸起、陷下彎曲，從而產(chǎn)生振動。通過采用該單晶結(jié)構(gòu)可使整體金屬板高效振動。
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壓電器件擁有單板與積層兩種形式，但PiezoHapt執(zhí)行器的壓電器件為積層型，因此與相同厚度的單板型器件相比，可產(chǎn)生更大的位移。為此，相比需要高電壓的普通壓電式觸覺反饋技術(shù)，TDK的PiezoHapt執(zhí)行器可通過24V的低電壓將振動感覺傳遞給皮膚。

同時，由于無需使用金屬線對器件進(jìn)行焊接接合，因此無需對積層器件產(chǎn)生負(fù)荷便可提高振幅效率。

啟動速度為偏心馬達(dá)的1/25，同時可應(yīng)對多種振動形式

PiezoHapt的特性使其耗電量少于偏心馬達(dá)，可實時表現(xiàn)出細(xì)膩的振動。

偏心馬達(dá)或線性執(zhí)行器一般是用于振動器的執(zhí)行器。但是，這些產(chǎn)品都存在響應(yīng)速度慢的缺點。例如，在制造用手碰觸顯示器時能夠感受到凹凸感的設(shè)備時，其響應(yīng)速度必須比現(xiàn)有執(zhí)行器快。為此，實現(xiàn)更為先進(jìn)的觸覺反饋技術(shù)仍面臨不少課題。

TDK的PiezoHapt執(zhí)行器可通過壓電特性實現(xiàn)瞬間響應(yīng)。以下圖表為偏心馬達(dá)與PiezoHapt驅(qū)動的比較。偏心馬達(dá)啟動需0.1秒以上，而PiezoHapt執(zhí)行器的啟動速度僅為其1/25。

同時，由于PiezoHapt執(zhí)行器相比偏心馬達(dá)可通過短時間通電進(jìn)行運(yùn)行，因此耗電量較少也是其特點之一。輸入的頻率或電壓越高，耗電量也會變大，但通過優(yōu)化形成的振動可實現(xiàn)省電。

由于可通過改變驅(qū)動電壓改變PiezoHapt執(zhí)行器振幅，因此可細(xì)膩地表現(xiàn)多種振動形式。這是偏心馬達(dá)所無法實現(xiàn)的。

此外，偏心馬達(dá)很難將振動傳遞至遠(yuǎn)離安裝位置的部位，但PiezoHapt執(zhí)行器可將振動均勻傳遞至整體。利用這一特點，可將強(qiáng)烈的振動傳遞至整個顯示器或觸摸屏。除了形成均勻振動以外，其還能檢測碰觸指尖位置，并根據(jù)該位置改變振動。

驅(qū)動電壓較高是壓電式的難點所在，但TDK的PiezoHapt執(zhí)行器通過使用積層器件克服了這一難點，由此實現(xiàn)了偏心馬達(dá)所無法實現(xiàn)的功能，并且進(jìn)一步擴(kuò)大了使用振動的觸覺反饋技術(shù)的運(yùn)用可能性。

PiezoHapt主要應(yīng)用于顯示屏、穿戴式設(shè)備、車載導(dǎo)航、觸摸屏、控制器等要求通過皮膚感覺進(jìn)行反饋的各類設(shè)備。