触感执行器及触感模拟接触层结构的制作方法

1.本实用新型涉及触感执行器及触感模拟接触层结构，属于触感模拟的技术领域。


背景技术：

2.vr是指虚拟现实技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
3.虚拟现实需要拥有沉浸式体验，即提供参与者完全沉浸的体验，使用户有一种置身于虚拟世界之中的感觉。目前沉浸式体检运用头盔式、手套式、盔甲式的显示器和传感器等虚拟设备使人的视觉、听觉、触觉及一切感觉沉浸在虚拟世界的计算机系统中，或者利用多个大型投影产生一个房间，观众处于其中而有一个身临其境的感觉。
4.沉浸式系统是一种成熟的高度沉浸式虚拟现实系统，它把高分辨率的立体投影技术、三维计算机图形技术和音响技术等有机地结合在一起，产生一个完全沉浸式的虚拟环境。在该系统中，3d环境中的任何物体，都可以感受参与者操作，并实施产生相应变化。
5.而为了增加沉浸式体验，会存在触感模拟，即利用触感执行器进行接触感觉的模拟反馈，从而增加虚拟现实的沉浸式体验效果。
6.现有技术中，触感模拟主要通过触感执行器来实现，一般采用气囊气压或小电机马达等触感元件，此类触感元件存在体积大重量大的缺陷，对搭载空间要求非常高，且分布密度不足，模拟效果较差。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是解决上述现有技术的不足，针对传统气囊气压或小电机马达等触感元件存在体积大不易搭载及效果差的问题，提出触感执行器及触感模拟接触层结构。
8.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
9.触感执行器，用于设置在虚拟设备中，包括具备导电热效应伸展形变的记忆合金弹簧，所述记忆合金弹簧的两个自由端分别与供电源相导接，所述虚拟设备具备用于与所述记忆合金弹簧相隔热抵接的隔热层。
10.优选地，所述记忆合金弹簧包括锥形弹簧主体，所述锥形弹簧主体的窄口端与所述隔热层相连。
11.优选地，所述记忆合金弹簧包括两个锥形弹簧主体，两个所述锥形弹簧主体的窄口端相连。
12.优选地，所述记忆合金弹簧顶部的自由端具备朝向所述记忆合金弹簧底部延伸的延伸体，所述延伸体与所述记忆合金弹簧底部的自由端相分隔。
13.本实用新型还揭示了触感模拟接触层结构，包括基层和亲肤接触层，所述亲肤接触层朝向所述基层的一侧设有所述隔热层，所述基层朝向亲肤接触层的一侧设有柔性电路
板层，
14.所述隔热层与所述柔性电路板层之间设有若干所述记忆合金弹簧，任意所述记忆合金弹簧与所述柔性电路板层相导通连接，所述柔性电路板层连接所述供电源。
15.优选地，所述亲肤接触层与所述隔热层之间设有织物强化层。
16.优选地，所述隔热层为设置在所述织物强化层上的气凝胶隔热膜。
17.优选地，所述亲肤接触层为具备透气网孔间隙的透气亲肤接触层。
18.优选地，所述基层上设有用于搭载所述柔性电路板层的硅胶防滑布层。
19.本实用新型的有益效果主要体现在：
20.1.能代替传统气囊触感器和电机触感器，满足密集触点分布需求，占用空间极小，易于实现虚拟设备搭载，有助于虚拟设备小型化微型化。
21.2.满足不同触感反馈力和不同触感反馈速度的模拟需求，使得模拟响应更细腻丰富，具备故障率低、成本低、易于内置搭载等特点。
22.3.采用触感模拟接触层结构的设计简洁巧妙，提供较优地接触体验，具备较高地经济价值，适于推广应用。
附图说明
23.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
24.图1是本实用新型触感执行器的实施例一结构示意图。
25.图2是本实用新型触感执行器的实施例二结构示意图。
26.图3是本实用新型触感模拟接触层结构的结构示意图。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。
28.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.本实用新型提供了触感执行器，如图1和图2所示，用于设置在虚拟设备中，该虚拟设备至少包括虚拟头盔、虚拟手套、虚拟盔甲、虚拟鞋子、虚拟腰带、虚拟关节套。
30.该触感执行器包括具备导电热效应伸展形变的记忆合金弹簧1，记忆合金弹簧1的两个自由端2分别与供电源3相导接，虚拟设备具备用于与记忆合金弹簧相隔热抵接的隔热层4。
31.具体地实现过程及原理说明：
32.虚拟设备为穿戴类服饰设备，其存在与人体相接触的接触部位，而该隔热层4即位
于接触部位与记忆合金弹簧1之间。
33.对导电热效应伸展进行说明，记忆合金弹簧1随温度变化，产生晶粒相变和逆相变，进而使得金属形态和强度产生变化，即在导热状态下其会产生伸展形变，其属于现有技术。本案即利用记忆合金弹簧1的热效应从而产生弹性方向上的线性形变量，起到模拟触感的需求。
34.具体实现过程中，通过供电源3进行记忆合金弹簧1的供电，其产生导电热效应从而形变，满足供电驱动需求，同时，采用动态调节直流电的电压和电流调节，能模拟不同的触感反馈力度和速度，起到模拟丰富需求。
35.此类记忆合金弹簧1的最小直径仅为3mm，厚度可以小于0.5mm，能在有限接触面上密集分布，提供多触点组合模拟，占用空间极小，满足虚拟设备搭载需求。
36.记忆合金弹簧1通过加载不同大小的直流电流和电压来表现不同的力值和反应速度。比如选择一个记忆合金弹簧样品：其在1.2a/0.8v的小电流加载下在2秒内达到元件的相变温度，在2mm高度下产生1n的反馈力；而该样品在2a/1.2v的大电流加载下只需要不到0.3秒达到元件的相变温度，在2mm高度下产生1.3n的反馈力。
37.实施例一如图1所示，记忆合金弹簧1包括锥形弹簧主体10，锥形弹簧主体的窄口端11与隔热层相连。
38.具体地说明，参照图1所示，该记忆合金弹簧1呈螺旋变径结构，形成锥形弹簧主体10，其在常态下呈较小地丘状体，在导电热效应状态下，其窄口端11会对隔热层4产生压迫从而产生模拟触感。
39.锥形弹簧主体10的结构能满足一定窄口端11导向需求，同时其基底搭载可靠稳定。
40.实施例二如图2所示，记忆合金弹簧1包括两个锥形弹簧主体10，两个锥形弹簧主体的窄口端相连。
41.采用该结构能满足记忆合金弹簧1的搭载稳定性，同时提供较大面积的触点施力，满足触感压力感受需求。
42.在一个具体实施例中，记忆合金弹簧顶部的自由端具备朝向记忆合金弹簧底部延伸的延伸体20，延伸体20与记忆合金弹簧底部的自由端相分隔。
43.即采用记忆合金弹簧的两个导电端同侧设计，易于实现导通配合配接需求，同时两个自由端相分隔错位，不会出现相互接触，维持导通控制稳定需求。
44.本案提出了一种触感模拟接触层结构，如图3所示，包括基层5和亲肤接触层6，亲肤接触层朝向基层的一侧设有隔热层4，基层5朝向亲肤接触层的一侧设有柔性电路板层7。
45.隔热层与柔性电路板层之间设有若干记忆合金弹簧，任意记忆合金弹簧与柔性电路板层相导通连接，柔性电路板层连接供电源。
46.即通过柔性电路板层7实现若干记忆合金弹簧的搭载，满足接触面整体构造需求，提供多触点的接触面模拟，导通配接可靠稳定，易于密集化搭载分布。
47.在一个具体实施例中，亲肤接触层6与隔热层4之间设有织物强化层8。隔热层为设置在织物强化层上的气凝胶隔热膜。
48.该织物强化层8用于复合气凝胶隔热膜，易于隔热层制造，而亲肤接触层6即用于亲肤接触保护，其为具备透气网孔间隙的透气亲肤接触层，提供透气舒适性。
49.在一个具体实施例中，基层5上设有用于搭载柔性电路板层的硅胶防滑布层50，该硅胶防滑布层50用于柔性电路板层7的搭载限位，有效防止其产生松脱偏移，提高了柔性电路板层7的牢固性和稳定性。
50.通过以上描述可以发现，本实用新型触感执行器及触感模拟接触层结构，能代替传统气囊触感器和电机触感器，满足密集触点分布需求，占用空间极小，易于实现虚拟设备搭载，有助于虚拟设备小型化微型化。满足不同触感反馈力和不同触感反馈速度的模拟需求，使得模拟响应更细腻丰富，具备故障率低、成本低、易于内置搭载等特点。采用触感模拟接触层结构的设计简洁巧妙，提供较优地接触体验，具备较高地经济价值，适于推广应用。
51.术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
52.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。