CN208092657U - 一种触觉反馈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种触觉反馈装置，包括：固定件、支撑件和振动组件；所述振动组件包括导杆、振子、第一弹性件、第二弹性件和第一记忆合金线。本实用新型实现同步产生振动反馈，提高振动响应速率。

Description

一种触觉反馈装置

技术领域

本实用新型涉及触觉反馈技术领域，具体涉及一种触觉反馈装置。

背景技术

触觉反馈是通过作用力或振动等一系列动作为用户再现触感的技术，即对电子设备上相应的手势或触觉予以反馈。借助触觉反馈技术，电子设备制造商能够在其设备上为特定的互动体验创造与众不同的个性化触觉反馈，从而为用户提供更具价值且更为逼真的独特体验。

现阶段的触觉反馈装置中实现执行器振动的成熟技术主要包括偏心转子马达(ERM)和线性谐振执行器(LRA)，偏心转子马达以偏心锤转动的离心力来实现执行器的振动；线性谐振执行器为典型的线性谐振的弹簧振子系统，利用电磁力驱动振子在直线方向上做往复运动实现执行器的振动。然而，两者都是利用电磁感应原理，通过线圈通电产生电磁力作为主要驱动力，由于基于电磁感应原理制成的触觉反馈装置中存在磁滞现象，使得触觉反馈装置在触觉反馈振动产生过程中有明显的延迟感，并且由于此类触觉反馈装置中的线圈与被驱动元件之间的气隙大，造成能量转化效率低，从而导致触觉反馈装置的振动反馈性能不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种触觉反馈装置，以实现同步产生振动反馈，从而提高振动响应速率。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种触觉反馈装置，包括：固定件、支撑件和振动组件；所述振动组件包括导杆、振子、第一弹性件、第二弹性件和第一记忆合金线，所述导杆穿过所述振子，且所述导杆的一端连接在所述固定件上，所述导杆的另一端连接在所述支撑件上；所述第一弹性件套设在所述导杆的一端上，且所述第一弹性件的一端抵靠在所述振子的一端面上，所述第一弹性件的另一端抵靠在所述固定件上；所述第二弹性件套设在所述导杆的另一端上，且所述第二弹性件的一端抵靠在所述振子的另一端面上，所述第二弹性件的另一端抵靠在所述支撑件上；所述第一记忆合金线绕设在所述支撑件上，且所述第一记忆合金线的一端连接在所述固定件上，所述第一记忆合金线的另一端连接在所述振子上。

进一步地，所述第一记忆合金线为2条，且一条所述第一记忆合金线平行设置于另一条所述第一记忆合金线的正上方；一条所述第一记忆合金线的一端连接在所述振子的一侧上，另一端连接在所述固定件的一侧上；另一条所述第一记忆合金线的一端连接在所述振子的另一侧上，另一端连接在所述固定件的另一侧上。

优选地，所述第一记忆合金线的形状为U型。

进一步地，所述触觉反馈装置还包括卡扣组件，所述卡扣组件包括：弹性卡扣和第二记忆合金线；所述弹性卡扣连接在所述支撑件上，所述第二记忆合金线绕过所述弹性卡扣，且所述第二记忆合金线的一端与所述弹性卡扣的一侧连接，所述第二记忆合金线的另一端与所述弹性卡扣的另一侧连接；

在所述振子沿靠近所述支撑件的方向移动至预设位置时，所述第二记忆合金线收缩，以使所述弹性卡扣锁紧所述振子。

进一步地，所述弹性卡扣包括本体、第一弹性臂和第二弹性臂，所述第一弹性臂的一端连接在所述本体的一端上，所述第二弹性臂的另一端连接在所述本体的另一端上，所述振子上设有第一凸起部；

在所述振子沿靠近所述支撑件的方向移动至预设位置时，所述第二记忆合金线收缩，以使所述第一弹性臂和所述第二弹性臂夹紧所述第一凸起部。

进一步地，所述支撑件上设有第二凸起部，所述第一弹性臂和所述第二弹性臂夹紧在所述第二凸起部上。

优选地，所述第二记忆合金线的形状为U型；相应地，所述弹性卡扣的形状也为U型。

进一步地，所述触觉反馈装置还包括壳体，所述固定件、所述支撑件和所述振动组件均设于所述壳体内；

所述壳体的顶部上设有第一磁体，所述壳体的底部上设有第二磁体，所述振子上设有第三磁体，所述第三磁体分别与所述第一磁体和所述第二磁体吸合。

进一步地，所述壳体包括下壳体和可拆卸连接在所述下壳上的上盖，所述第一磁体设于所述上盖上，所述第二磁体设于所述下壳体的底部上。

优选地，所述第一磁体、所述第二磁体和所述第三磁体均为2个。

相比于现有技术，本实用新型的一种触觉反馈装置的有益效果在于：所述触觉反馈装置通过使所述导杆的一端穿过所述振子并与所述固定件连接，并使所述导杆的另一端与所述支撑件连接，同时在所述导杆的两端套设第一弹性件和第二弹性件，以使所述振子能够在所述导杆上往复振动；此外，通过将所述第一记忆合金线绕设在所述支撑件上，并使所述第一记忆合金线的一端连接在所述固定件上，所述第一记忆合金线的另一端连接在所述振子上，从而使得在所述第一记忆合金线收缩时，所述第一记忆合金线会牵引所述振子在所述导杆上沿靠近所述支撑件的方向移动并压缩所述第二弹性件至预设位置，以实现势能储能；另外，在所述振子到达预设位置后，使所述第一记忆合金线舒张，以使所述振子在所述第二弹性件的作用力下往复振动，从而实现所述振子在提前蓄能的情况下快速起振，以提高所述触觉反馈装置的振动响应速率，实现同步产生振动反馈。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种触觉反馈装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种触觉反馈装置的爆炸图；

图3是本实用新型实施例提供的一种触觉反馈装置的振动组件的俯视图；

图4是本实用新型实施例提供的一种触觉反馈装置的振动组件的正视图；

图5是本实用新型实施例提供的一种触觉反馈装置的卡扣组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1和图2，是本实用新型实施例提供的一种触觉反馈装置的结构示意和爆炸图；该触觉反馈装置包括：固定件10、支撑件20和振动组件30；所述振动组件包括导杆301、振子302、第一弹性件303、第二弹性件304和第一记忆合金线305，所述导杆301穿过所述振子302，且所述导杆301的一端连接在所述固定件10上，所述导杆301的另一端连接在所述支撑件20上；所述第一弹性件303套设在所述导杆301的一端上，且所述第一弹性件303的一端抵靠在所述振子302的一端面上，所述第一弹性件303的另一端抵靠在所述固定件 10上；所述第二弹性件304套设在所述导杆301的另一端上，且所述第二弹性件304的一端抵靠在所述振子302的另一端面上，所述第二弹性件304的另一端抵靠在所述支撑件20上；所述第一记忆合金线305绕设在所述支撑件20上，且所述第一记忆合金线305的一端连接在所述固定件10上，所述第一记忆合金线305的另一端连接在所述振子302上。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的触觉反馈装置，通过对所述第一记忆合金线305供电或断电使所述第一记忆合金线305收缩或舒张；首先对第一记忆合金线305供电使其收缩以牵引所述振子302在所述导杆301上沿靠近所述支撑件20的方向移动并压缩所述第二弹性件304，使所述振子302到达预设位置后，实现势能储能。通过停止对所述第一记忆合金线305供电使其舒张，从而控制所述振子302在所述第二弹性件304的作用力下，沿靠近所述固定件 10的方向移动并压缩所述第一弹性件303后，在所述轨道301上往复振动提供振动反馈，由于所述触觉反馈装置以记忆合金线驱动振子代替传统的电磁线圈绕组，避免磁滞现象从而实现所述振子在提前蓄能的情况下快速起振，提高所述触觉反馈装置的振动响应速率。

如图3和4所示，是本实用新型实施例提供的一种触觉反馈装置的振动组件的俯视图和正视图。

进一步地，所述第一记忆合金线305为2条，且一条所述第一记忆合金线 305平行设置于另一条所述第一记忆合金线305的正上方；一条所述第一记忆合金线305的一端连接在所述振子302的一侧上，另一端连接在所述固定件10的一侧上；另一条所述第一记忆合金线305的一端连接在所述振子302的另一侧上，另一端连接在所述固定件10的另一侧上。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的触觉反馈装置，采用两条所述第一记忆合金线305以实现当所述第一记忆合金线305通电收缩时，牵引所述振子,302在所述导杆301上沿靠近所述支撑件20的方向上移动，具体地，两条所述第一记忆合金线305的一端分别与所述振子302的侧面连接，两根所述第一记忆合金线305的另一端与所述固定件10连接，并且一条所述第一记忆合金线 305平行设置于另一条所述第一记忆合金线305的正上方。通过设置两条材质尺寸相同的所述第一记忆合金线305在收缩时同步牵引所述振子302，能够更快速平稳的牵动所述振子302进行移动，所述固定件10的两侧与两条所述第一记忆合金线305的连接之处还设有凹槽，所述振子302的两个侧面上均具有两道凹槽，收纳外露的所述第一记忆合金线305，减少所述振子302在移动过程中所述第一记忆合金线305与所述振子302的摩擦阻力；所述固定件10两侧上的凹槽使得两条所述第一记忆合金线305的另一端与所述固定件10的连接更为方便。

优选地，所述第一记忆合金线305的形状为U型。

进一步地，所述触觉反馈装置还包括卡扣组件40，所述卡扣组件包括：弹性卡扣401和第二记忆合金线402；所述弹性卡扣401连接在所述支撑件20上，所述第二记忆合金线402绕过所述弹性卡扣401，且所述第二记忆合金线402的一端与所述弹性卡扣401的一侧连接，所述第二记忆合金线402的另一端与所述弹性卡扣401的另一侧连接；

在所述振子302沿靠近所述支撑件20的方向移动至预设位置时，所述第二记忆合金线402收缩，以使所述弹性卡扣401锁紧所述振子302。

如图5所示，是本实用新型实施例提供的一种触觉反馈装置的卡扣组件的结构示意图。当所述触觉反馈装置处于待机时，通过对所述第一记忆合金线305 进行供电控制所述第一记忆合金线305收缩，牵引所述振子302沿靠近所述支撑件20的方向移动并压缩所述第二弹性件304，直到所述振子302到达预设位置，此时，连接在所述支撑件20上的所述弹性卡扣401锁紧所述振子302将所述振子302固定于预设位置上，之后停止对所述第一记忆合金线305供电使所述第一记忆合金线305舒张，实现通过所述振子302压缩所述第二弹性件304，完成势能储能过程，从而实现在所述触觉反馈装置提供振动反馈之前提前蓄能。

进一步地，所述弹性卡扣401包括本体411、第一弹性臂421和第二弹性臂 431，所述第一弹性臂421的一端连接在所述本体411的一端上，所述第二弹性臂431的另一端连接在所述本体411的另一端上，所述振子302上设有第一凸起部312；

在所述振子302沿靠近所述支撑件20的方向移动至预设位置时，所述第二记忆合金线402收缩，以使所述第一弹性臂421和所述第二弹性臂431夹紧所述第一凸起部312。通过在所述振子302上设置所述第一凸起部312，使得当所述振子到达预设位置时，通过所述第一弹性臂421和所述第二弹性臂431夹紧所述第一凸起部312，实现所述弹性卡扣401将所述振子302锁紧。

进一步地，所述支撑件20上设有第二凸起部201，所述第一弹性臂421和所述第二弹性臂431夹紧在所述第二凸起部201上。

当应用场景例如在触摸屏设备使用过程中单次点击屏幕，需要所述触觉反馈装置提供振动反馈即执行一次振动时，则电子设备向所述触觉反馈装置发送外部单步振动指令；当所述触觉反馈装置接收到单步振动指令后，由于在所述触觉反馈装置待机时已经提前完成储能工作，通过对所述第二记忆合金线402 进行供电控制所述第二记忆合金线402收缩，使得所述弹性卡扣401的第一弹性臂421和所述第二弹性臂431被所述第二记忆合金线402拉伸，导致所述弹性卡扣401开口张开，将在待机状态下被锁紧的所述振子302释放，并且在所述振子302被释放后通过停止对所述第一记忆合金线305的供电控制所述第一记忆合金线305舒张，使得所述弹性卡扣401开口恢复原来的状态，从而使得所述振子302在被压缩的所述第二弹性件304的作用力下，远离所述支撑件20 在所述导杆301上沿靠近所述固定件10的方向上移动，并压缩所述第一弹性件 303，实现所述振子302的单步振动完成所述触觉反馈装置的单次振动反馈；再通过所述第一弹性件303的反作用力，推动所述振子302再次回到预设位置，由于此时所述弹性卡扣401的开口已恢复为原来的状态，使得连接在所述支撑件20上的所述弹性卡扣401的第一弹性臂421和第二弹性臂431夹紧所述振子302的第一凸起部312，从而锁紧所述振子302将所述振子302再次固定于预设位置上。通过所述振子302和所述弹性卡扣401的相互配合，实现为所述振子 302下一次起振提前蓄能的过程，极大缩短了所述触觉反馈装置的能量消耗，同时提高所述触觉反馈装置的振动响应速率，同步产生振动反馈。

当应用场景例如移动设备收到呼叫需进行连续振动提醒，需要所述触觉反馈装置提供振动反馈即执行连续振动时，则电子设备向所述触觉反馈装置发送外部多步振动指令；当所述触觉反馈装置接收到多步振动指令后，由于在所述触觉反馈装置待机时已经提前完成储能工作，通过对所述第二记忆合金线402 进行供电控制其收缩，使得所述弹性卡扣401开口被所述第二记忆合金线402 拉伸，导致所述弹性卡扣401开口张开，将在待机状态下被锁紧的所述振子302 释放；并且在所述振子302被释放后，通过根据所述触觉反馈装置预设的步频时间即所述振子302完成一个完整振动所用的时间，振动频率优选为170-150Hz 即步频时间优选为6毫秒，以预设时序对所述第一记忆合金线305进行通断电，为所述振子302进行往复振动提供能量，以实现所述触觉反馈装置的多步振动为装有所述装置的电子设备提供连续振动反馈。

在此期间，通过对所述第二记忆合金线402持续供电保持所述弹性卡扣401 开口张开，直至所述触觉反馈装置完成所需的触觉反馈时，停止对所述第二记忆合金线402的供电控制所述控制线舒张，使得所述弹性卡扣401开口恢复原来的状态，从而使得所述振子302在被压缩的所述第二弹性件304的作用力下，远离所述支撑件20在所述导杆301上沿靠近所述固定件10的方向上移动，并压缩所述第一弹性件303，再通过所述第一弹性件303的反作用力，推动所述振子302再次回到预设位置，并且所述第一记忆合金线305以预设时序收缩和舒张为所述振子302在所述导杆301上做往复多次振动时提供推动力，避免因能量消耗而使所述振子302停止振动，使得所述振子302完成所述触觉反馈装置接收到的多步振动指令所要求的多步振动。当所述触觉反馈装置完成所需的触觉反馈时，由于此时所述弹性卡扣401的开口已恢复为原来的状态，使得连接于所述支撑件20上的所述弹性卡扣401锁紧所述振子302将所述振子302再次固定于预设位置上，通过所述振子302和所述弹性卡扣401的相互配合，实现为所述振子302下一次起振提前蓄能的过程，极大缩短了所述触觉反馈装置的能量消耗，同时提高所述触觉反馈装置的振动响应速率。

优选地，所述第二记忆合金线402的形状为U型；相应地，所述弹性卡扣 401的形状也为U型。

需要说明的是，本实用新型实施例提供一种触觉反馈装置，采用记忆合金线驱动所述振子302，通过对记忆合金线通电施加电流使得记忆合金线发热后因热收缩；当停止对记忆合金线进行供电后无电流通过所述记忆合金线，使得记忆合金线冷却后舒张，从而实现通过对第一记忆合金线305和第二记忆合金线 402通断电控制第一记忆合金线305和第二记忆合金线402的收缩或舒张。由于记忆合金线极短的响应频率和优良的力学性能，大幅度缩短所述振子的起振响应时间和提供更大的起振加速度；并且由于记忆合金线电流和线性变化关系，使得所述触觉反馈装置中的振子302的振动频率与振幅能够通过改变供电的大小实现精确控制，从而提高所述触觉反馈装置的振动反馈性能。通过第一记忆合金线305和第二记忆合金线402进行驱动的所述触觉反馈装置，无需采用线圈加磁以及依靠共振就能够获得最大的振幅，使得所述触觉反馈装置避免了磁滞现象造成的不良影响。

进一步地，所述触觉反馈装置还包括壳体50，所述固定件10、所述支撑件 20和所述振动组件30均设于所述壳体50内；

所述壳体50的顶部上设有第一磁体60，所述壳体50的底部上设有第二磁体70，所述振子302上设有第三磁体80，所述第三磁体80分别与所述第一磁体60和所述第二磁体70吸合。

进一步地，所述壳体50包括下壳体502和可拆卸连接在所述下壳上的上盖 501，所述第一磁体60设于所述上盖501上，所述第二磁体70设于所述下壳体 502的底部上。

优选地，所述第一磁体60、所述第二磁体70和所述第三磁体80均为2个。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的一种触觉反馈装置，所述振子302 上还设有空腔用于容纳所述第三磁体80，并且对应于所述第三磁体80所在的位置，在所述壳体50的上盖501设有所述第一磁体60和下壳体502设有所述第二磁体70，使得所述振子302在所述导杆301上进行往复振动的过程中，通过所述第三磁体80与设于所述振子302振动过程中途径路线上的第一磁体60和第二磁体70吸合实现所述振子302在振动过程中的径向力平衡，避免所述振子 302在所述导杆301上快速移动时出现径向扭转造成能量损耗，减少所述触觉反馈装置的能量损耗。

如图4所示，是本实用新型实施例提供的一种触觉反馈装置的总装结构示意图；需要说明的是，所述壳体50优选硬铝合金(6061)材料构成，所述壳体 50包括下壳体502和可拆卸连接在所述下壳上的上盖501，将所述触觉反馈装置内部的部件封闭其中起保护作用，所述触觉反馈装置外观为长方体结构。所述第一弹性件303和第二弹性件304优选为弹簧钢(65Mn)构成的弹簧；所述振子302优选为由钨铜合金(WCu)材料制成的质量块；所述导杆301优选不锈钢材料制成；所述第一合金线305和所述第二记忆合金线402优选线径为150 微米的记忆合金线；所述弹性卡扣401优选为弹簧钢片构成；所述支撑件20优选为特氟龙(C₂F₄)材料制成；所述第一磁体、第二磁体和第三磁体组均优选钕铁硼(N42)材料制成。

综上所述，本实用新型的一种触觉反馈装置的有益效果在于：

所述触觉反馈装置通过使所述导杆的一端穿过所述振子并与所述固定件连接，并使所述导杆的另一端与所述支撑件连接，同时在所述导杆的两端套设第一弹性件和第二弹性件，以使所述振子能够在所述导杆上往复振动；此外，通过将所述第一记忆合金线绕设在所述支撑件上，并使所述第一记忆合金线的一端连接在所述固定件上，所述第一记忆合金线的另一端连接在所述振子上，从而使得在所述第一记忆合金线收缩时，所述第一记忆合金线会牵引所述振子在所述导杆上沿靠近所述支撑件的方向移动并压缩所述第二弹性件至预设位置，以实现势能储能；另外，在所述振子到达预设位置后，使所述第一记忆合金线舒张，以使所述振子在所述第二弹性件的作用力下往复振动，从而实现所述振子在提前蓄能的情况下快速起振，以提高所述触觉反馈装置的振动响应速率，实现同步产生振动反馈。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种触觉反馈装置，其特征在于，包括：固定件、支撑件和振动组件；所述振动组件包括导杆、振子、第一弹性件、第二弹性件和第一记忆合金线，所述导杆穿过所述振子，且所述导杆的一端连接在所述固定件上，所述导杆的另一端连接在所述支撑件上；所述第一弹性件套设在所述导杆的一端上，且所述第一弹性件的一端抵靠在所述振子的一端面上，所述第一弹性件的另一端抵靠在所述固定件上；所述第二弹性件套设在所述导杆的另一端上，且所述第二弹性件的一端抵靠在所述振子的另一端面上，所述第二弹性件的另一端抵靠在所述支撑件上；所述第一记忆合金线绕设在所述支撑件上，且所述第一记忆合金线的一端连接在所述固定件上，所述第一记忆合金线的另一端连接在所述振子上。

2.如权利要求1所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述第一记忆合金线为2条，且一条所述第一记忆合金线平行设置于另一条所述第一记忆合金线的正上方；一条所述第一记忆合金线的一端连接在所述振子的一侧上，另一端连接在所述固定件的一侧上；另一条所述第一记忆合金线的一端连接在所述振子的另一侧上，另一端连接在所述固定件的另一侧上。

3.如权利要求1所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述第一记忆合金线的形状为U型。

4.如权利要求1-3任一项所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述触觉反馈装置还包括卡扣组件，所述卡扣组件包括：弹性卡扣和第二记忆合金线；所述弹性卡扣连接在所述支撑件上，所述第二记忆合金线绕过所述弹性卡扣，且所述第二记忆合金线的一端与所述弹性卡扣的一侧连接，所述第二记忆合金线的另一端与所述弹性卡扣的另一侧连接；

在所述振子沿靠近所述支撑件的方向移动至预设位置时，所述第二记忆合金线收缩，以使所述弹性卡扣锁紧所述振子。

5.如权利要求4所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述弹性卡扣包括本体、第一弹性臂和第二弹性臂，所述第一弹性臂的一端连接在所述本体的一端上，所述第二弹性臂的另一端连接在所述本体的另一端上，所述振子上设有第一凸起部；

在所述振子沿靠近所述支撑件的方向移动至预设位置时，所述第二记忆合金线收缩，以使所述第一弹性臂和所述第二弹性臂夹紧所述第一凸起部。

6.如权利要求5所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述支撑件上设有第二凸起部，所述第一弹性臂和所述第二弹性臂夹紧在所述第二凸起部上。

7.如权利要求4所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述第二记忆合金线的形状为U型；相应地，所述弹性卡扣的形状也为U型。

8.如权利要求1-3任一项所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述触觉反馈装置还包括壳体，所述固定件、所述支撑件和所述振动组件均设于所述壳体内；

所述壳体的顶部上设有第一磁体，所述壳体的底部上设有第二磁体，所述振子上设有第三磁体，所述第三磁体分别与所述第一磁体和所述第二磁体吸合。

9.如权利要求8所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述壳体包括下壳体和可拆卸连接在所述下壳上的上盖，所述第一磁体设于所述上盖上，所述第二磁体设于所述下壳体的底部上。

10.如权利要求8所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述第一磁体、所述第二磁体和所述第三磁体均为2个。