[发明专利]多功能触觉致动器

说明书

具有多种功能致动模式的多功能触觉致动器(1)包括致动装置(2)和至少一个可移动储能器(3)。致动装置(2)提供和/或促进储能器(3)沿着和/或围绕多个致动轴线的移动。储能器(3)用于提供电荷以驱动致动装置(2)，并且存储致动装置(2)产生的电荷。第一功能致动模式包括通过从储能器(3)向致动装置(2)提供电荷来产生机械振动，其中电荷产生储能器(3)的移动。第二功能致动模式包括通过储能器(3)的机械振动产生电荷，其中振动在致动装置(2)中产生电荷，并且电荷存储在储能器(3)中。该方案提供了一种致动器，其组件可以用于若干种不同的致动模式，例如提供触觉反馈和获取能量，从而减少每种模式对独立组件的需求。

技术领域

本公开涉及一种具有多种功能致动模式的触觉致动器。

背景技术

随着计算机向着小型化发展，预计越来越多的特色将被纳入更小的封装中。如移动和可穿戴设备、智能服装及其配件等消费品通常可以包括振动器，用于产生触觉信息，例如常规的(警告)和条件式(方向性、数值的和节奏性的等)提示。例如，手机和手腕可穿戴设备(如智能手表和跟踪器)具有嵌入式振动器，用于在与用户接触时产生触觉反馈信号。

存在不同类型的振动产生致动器，例如具有偏心旋转质量(eccentric rotatingmass，ERM)的小型DC电机和具有测震或防震质量的音圈电机(voice-coil motor，VCM)，这些都是长期以来最流行、最稳健并且最有效的技术。

显然，为了高效起见，如ERM和VCM等致动器或触觉激励器应该能够产生施加到测震质量上的高加速度，其中所述测震质量通常在机械谐振频率下在单方向上具有有限位移。

ERM振动电机主要产生谐波振动，并且将力矢量分布在与电机轴轴线正交的平面的两个正交方向之间。这通常使其效率低于单向(线性和/或谐振)触觉致动器。

在VCM电机中，可移动体附着在振动基板上，并且利用各种物理力和现象或“智能材料”来回驱动。许多此类致动器及与其交互的设备都具有自身的谐振频率，因此，以最有效和最高效的方式优化VCM设备的致动，来最佳地和动态地确定和控制驱动信号以产生触觉效果是非常重要的。然而，这种类型的致动器通常功能有限，因为他们在较窄的频率带宽(仅在谐振频率+/–10Hz左右有效)下产生振动信号。此外，VCM不能在宽泛的振荡频率范围内产生高度不对称的振动信号。另外，一些致动器消耗大量功率，并且其应用由于其大小和质量而受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的触觉致动器。上述及其它目的通过独立权利要求的特征来实现。进一步的实施形式在从属权利要求、具体说明和附图中显而易见。

根据第一方面，提供了一种具有多种功能致动模式的多功能触觉致动器。触觉致动器包括致动装置和至少一个可移动储能器，其中致动装置提供和/或促进储能器沿着和/或围绕多个致动轴线的移动；储能器用于提供电荷以驱动致动装置，并且存储致动装置产生的电荷；第一功能致动模式包括通过从储能器向致动装置提供电荷来产生机械振动，其中电荷产生储能器的移动；以及第二功能致动模式包括通过储能器的机械振动产生电荷，其中振动在致动装置中产生电荷，并且电荷存储在储能器中。

该方案提供了一种致动器，其组件可以用于若干种不同的致动模式，从而减少每种模式对独立组件的需求。致动器具有简单的配置和结构，能够以低成本生产，并且能够产生比线性谐振致动器和/或惯性质量偏心电机更大的可再充电能量和更大的力。此外，不再需要为致动器的测震质量分配额外的空间。此外，减轻了致动器和/或安装在其中的设备的重量。

在第一方面的一种可能的实现方式中，振动在低于30Hz且优选低于20Hz的频率下产生。基于人类的敏感性，这有助于提高视动任务和跟踪中的振动频率。