MX2012009483A

MX2012009483A - Aparato tactil y tecnicas para cuantificar la capacidad del mismo.

Info

Publication number: MX2012009483A
Application number: MX2012009483A
Authority: MX
Inventors: Silmon James Biggs; Roger Hitchcock
Original assignee: Bayer Ip Gmbh
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-09-12
Also published as: CN102859469A; US20130002587A1; EP2537080A2; CA2789673A1; WO2011102898A3; WO2011102898A2; JP2013519961A; KR20130004294A; SG183308A1; BR112012020482A2; TW201203009A

Abstract

Un procedimiento implementado por ordenador de cuantificación de la capacidad de un sistema táctil. El sistema táctil comprende un activador. El ordenador comprende un procesador, una memoria y una interfaz de entrada / salida para recibir y transmitir información a y desde el procesador. El ordenador proporciona un entorno para simular la mecánica del sistema táctil, determinar las prestaciones del sistema táctil y determinar una sensación de usuario producida por el sistema táctil en respuesta a una entrada al sistema táctil. De acuerdo al procedimiento implementado por ordenador, un comando de entrada es recibido por un módulo de sistema mecánico que simula un sistema táctil, donde el comando de entrada representa una presión de entrada aplicada al sistema táctil. El módulo de sistema mecánico produce un desplazamiento en respuesta al comando de entrada. El desplazamiento es recibido por un módulo de percepción de intensidad. El módulo de percepción de intensidad asigna el desplazamiento a una sensación experimentada por un usuario y se produce la sensación experimentada por el usuario en respuesta al comando de entrada.

Description

APARATO TÁCTIL Y TÉCNICAS PARA CUANTIFICAR LA CAPACIDAD DEL MISMO CAMPO DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la presente revelación se refiere, en general, a un aparato táctil y a técnicas para cuantificar la capacidad del aparato táctil. Más específicamente, la presente revelación se refiere a un aparato táctil segmentado y a una técnica implementada por ordenador para determinar las prestaciones del aparato táctil.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los Músculos Artificiales Poliméricos Electroactivos (EPAM™) basados en elastómeros dieléctricos tienen el ancho de banda y la densidad de energía requeridos para hacer visores táctiles que tengan capacidad de reacción y sean compactos. Tales elastómeros dieléctricos basados en EPAM™ pueden configurarse en módulos táctiles delgados, de alta fidelidad, para su uso en equipos móviles manuales, a fin de proporcionar un breve "clic" táctil que confirme la pulsación de la tecla, y los efectos de "bajos" de estado estable que realzan los juegos y la música. El diseño de módulos táctiles con tales capacidades puede mejorarse modelizando el sistema físico en un ordenador para habilitar la predicción del comportamiento del sistema a partir de un conjunto de parámetros y condiciones iniciales. La salida del modelo puede ser pasada a través de una función de transferencia para convertir la vibración en una estimación de la intensidad de la sensación táctil que sería experimentada por un usuario. Los modelos convencionales de ordenador, sin embargo, no predicen adecuadamente el comportamiento de un sistema físico configurado en módulos táctiles delgados, de alta fidelidad, para su uso en equipos móviles manuales, a fin de proporciona un breve "clic" táctil que confirme la pulsación de una tecla, y un efecto de "bajos" de estado estable que realce las actividades de juegos y de música.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, se proporciona un procedimiento, implementado por ordenador, de cuantificación de la capacidad de un sistema táctil. El sistema táctil comprende un activador. El ordenador comprende un procesador, una memoria y una interfaz de entrada / salida para recibir y transmitir información a y desde el procesador. El ordenador proporciona un entorno para simular la mecánica del sistema táctil, determinar las prestaciones del sistema táctil y determinar una sensación del usuario, producida por el sistema táctil en respuesta a una entrada al sistema táctil. El procedimiento implementado por ordenador comprende recibir un comando de entrada por parte de un módulo de sistema mecánico que simula un sistema táctil, en donde el comando de entrada representa un voltaje de entrada aplicado al sistema táctil; producir un desplazamiento por el módulo de sistema mecánico en respuesta al comando de entrada; recibir el desplazamiento por parte de un módulo de percepción de intensidad; correlacionar el desplazamiento con una sensación experimentada por un usuario por parte del módulo de percepción de intensidad; y producir la sensación experimentada por el usuario en respuesta al comando de entrada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La presente invención se describirá ahora con fines de ilustración, y no de limitación, conjuntamente con las figuras, en las cuales: la FIG. 1 muestra una vista en corte de un sistema táctil; la FIG. 2A muestra un diagrama de un sistema para cuantificar las prestaciones de un módulo táctil que proporciona una capacidad adecuada para los juegos o la música y aplicaciones invocadas por un "clic"; la FIG. 2B muestra un diagrama en bloques funcionales del sistema mostrado en la FIG. 2A; la FIG. 3A muestra un modelo de sistema mecánico del sistema mecánico activador mostrado en las FIGS. 2A-B; la FIG. 3B muestra un modelo de prestaciones de un activador; la FIG. 4A muestra un aspecto de un sistema de etapas de flexión para medir la impedancia dactilar; la FIG. 4B muestra una representación gráfica de datos obtenidos usando el sistema de etapas de flexión de la FIG. 4A, con y sin un ajuste de 1N de contacto dactilar (puntos) con un modelo de segundo orden (líneas); la FIG. 5A muestra una representación gráfica de parámetros de salto del mejor ajuste para las puntas de los dedos de seis individuos; la FIG. 5B muestra una representación gráfica de los parámetros de amortiguación del mejor ajuste para las puntas de los dedos de seis individuos; la FIG. 6A muestra una vista elevada que muestra una configuración de prueba para medir la impedancia de la palma; la FIG. 6B muestra una representación gráfica de la velocidad de salto y la amortiguación de las palmas de los usuarios en múltiples asimientos; la FIG. 7A muestra un aspecto de un activador segmentado configurado en una geometría de formación de barras; la FIG. 7B muestra una vista lateral del activador segmentado mostrado en la FIG. 7A, que ilustra un aspecto de una disposición eléctrica de las fases con respecto a los elementos de montura y de barras del activador; la FIG. 7C muestra una vista lateral que ilustra el acoplamiento mecánico de la montura con un plano trasero y las barras con una placa de salida; la FIG. 7D muestra un electrodo segmentado con una huella de siete segmentos; la FIG. 7E muestra un electrodo segmentado con una huella de seis segmentos; la FIG. 7F muestra un electrodo segmentado con una huella de cinco segmentos; la FIG. 7G muestra un electrodo segmentado con una huella de cuatro segmentos; la FIG. 8A muestra una representación gráfica de la energía de tensión con respecto al desplazamiento de un activador simétrico calculado para el elemento dieléctrico a un lado del activador, donde la energía de tensión, en Joules (J), se muestra a lo largo del eje vertical y el desplazamiento en metros (m) se muestra a lo largo del eje horizontal; la FIG. 8B muestra una representación gráfica de las fuerzas elásticas con respecto al desplazamiento de un activador simétrico calculado, donde la fuerza en Newtons (N) se muestra a lo largo del eje vertical y el desplazamiento en metros (m) se muestra a lo largo del eje horizontal; la FIG. 8C muestra una representación gráfica del voltaje con respecto al desplazamiento de un activador simétrico, donde el Voltaje (V) se muestra a lo largo del eje vertical y el desplazamiento, x, en metros (m) se muestra a lo largo del eje horizontal; la FIG. 9 muestra una representación gráfica del nivel de sensación predicho a partir del desplazamiento y la frecuencia; la FIG. 10A muestra una representación gráfica de la amplitud de estado estable predicha asociada a la segmentación de la huella en (n) regiones, donde n = 1...10 (círculos) para la palma; la FIG. 10B muestra una representación gráfica de la amplitud de estado estable predicha asociada a la segmentación de la huella en (n) regiones, donde n = 1...10 (círculos) para la punta del dedo; la FIG. 10C muestra una representación gráfica de sensaciones de estado estable para la palma; la FIG. 10D muestra una representación gráfica de sensaciones de estado estable para la punta del dedo; la FIG. 11A muestra una representación gráfica de la amplitud de pulsación predicha que un módulo candidato podría brindar en servicio para la palma y la punta del dedo; la FIG. 1 1 B muestra una representación gráfica de la sensación de pulsación predicha que un módulo candidato podría brindar en servicio para la palma y la punta del dedo; la FIG. 12 muestra una representación gráfica de la respuesta de estado estable del módulo con una masa de prueba medida en el extremo superior del banco, lo modelizado (línea) con respecto a lo medido (puntos) la FIG. 13 muestra una representación gráfica de datos de pulsación observados para dos usuarios (puntos) y predicciones del modelo para un usuario medio (líneas); la FIG. 14A muestra una representación gráfica de la amplitud con respecto a la frecuencia para diversas tecnologías táctiles competidoras; la FIG. 14B muestra una representación gráfica del nivel de sensación estimado con respecto a la frecuencia, para diversas tecnologías táctiles competidoras; y la FIG. 15 muestra un ejemplo para implementar diversos aspectos del procedimiento implementado por ordenador para cuantificar la capacidad de un aparato táctil.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente revelación proporciona diversos aspectos de los Músculos Artificiales Poliméricos Electroactivos (EPAM) basados en elastomeros dieléctricos que tienen el ancho de banda y la densidad de energía requeridos para hacer visores táctiles que tengan capacidad de reacción y sean compactos.

Los ejemplos de dispositivos Poliméricos Electroactivos (EAP) y sus aplicaciones se describen en las Patentes Estadounidenses con números 7.394.282; 7.378.783; 7.368.862; 7.362.032; 7.320.457; 7.259.503; 7.233.097; 7.224.106; 7.211.937; 7.199.501 ; 7.166.953; 7.064.472; 7.062.055; 7.052.594; 7.049.732; 7.034.432; 6.940.221 ; 6.911.764; 6.891.317; 6.882.086; 6.876.135; 6.812.624; 6.809.462; 6.806.621 ; 6.781.284; 6.768.246; 6.707.236; 6.664.718; 6.628.040; 6.586.859; 6.583.533; 6.545.384; 6.543.110; 6.376.971 y 6.343.129; y en las Solicitudes Publicadas de Patentes Estadounidenses con números 2009/0001855; 2009/0154053; 2008/0180875; 2008/0157631 ; 2008/0116764; 2008/0022517; 2007/0230222; 2007/0200468; 2007/0200467; 2007/0200466; 2007/0200457; 2007/0200454; 2007/0200453; 2007/0170822; 2006/0238079; 2006/0208610; 2006/0208609; y 2005/0157893, y en la solicitud de patente estadounidense N° 12/358.142 registrada el 22 de enero de 2009; la solicitud PCT N° PCT/US09/63307; y en el documento WO 2009/067708, cuyas extensiones totales se incorporan al presente documento por referencia.

En un aspecto, la presente revelación proporciona módulos táctiles delgados, de alta fidelidad, para su uso en equipos móviles manuales. Los módulos proporcionan el breve "clic" táctil que confirma la pulsación de la tecla, y los efectos de "bajos" de estado estable que realzan los juegos y la música. En otro aspecto, la presente revelación proporciona técnicas implementadas por ordenador para modelizar el sistema táctil físico a fin de permitir la predicción del comportamiento del sistema táctil a partir de un conjunto de parámetros y condiciones iniciales. El modelo del sistema táctil físico está compuesto por un activador, un equipo manual y un usuario. La salida del sistema físico se pasa a través de una función de transferencia para convertir la vibración en una estimación de la intensidad de la sensación táctil experimentada por el usuario. Un modelo de la impedancia de la punta del dedo con respecto a la fuerza de pulsación de botones se calibra en datos, como lo es la impedancia de la palma que sostiene un equipo manual. Se obtiene y se calibra un modelo basado en energía de las prestaciones del activador y se afina la geometría del activador para unas buenas prestaciones táctiles.

En un aspecto, la presente revelación se orienta hacia módulos táctiles de altas prestaciones configurados para su uso en equipos móviles manuales. El potencial de los activadores elastomeros dieléctricos ha sido explorado para otros tipos de visores táctiles, por ejemplo, Braille, según lo descrito por Lee, S., Jung, K., Koo, J., Lee, S., Choi, H., Jeon, J., Nam, J. y Choi, H. en "Braille Display Device Using Soft Actuator" ["Dispositivo visor Braille que usa activador suave"], Proceedings of SPIE 5385, 368-379 (2004), y visores portátiles, según lo descrito por Bolzmacher, C, Biggs, J., Srinivasan, M. en "Flexible Dielectric Elastomer Actuators For Wearable Human-Machine Interfaces" ["Activadores elastomeros dieléctricos flexibles para interfaces portátiles hombre-máquina"], Proc. SPIE 6168, 27-38 (2006). El ancho de banda y la densidad de energía de los elastómeros dieléctricos hacen de ellos una tecnología atractiva para los equipos móviles de datos.

La FIG. 1 es una vista recortada de un sistema táctil. El sistema táctil se describe ahora con referencia al módulo táctil 100. El activador desliza una placa 102 de salida (p. ej., una superficie deslizante) con respecto a una placa fija 104 (p. ej., una superficie fija). Las placas 102, 104 están separadas por cojinetes de acero, y tienen características que restringen el movimiento en la dirección deseada, limitan el desplazamiento y soportan pruebas de caída. Para la integración en un equipo móvil manual, la placa superior 102 está adosada a una masa inercial de la pantalla y visor táctiles. En la realización ilustrada en la FIG. 1 , la placa superior 102 del módulo táctil 100 está compuesta por una superficie deslizante que se monta sobre una masa inercial o la parte trasera de una pantalla táctil que puede moverse bidireccionalmente, según lo indicado por la flecha 106. Entre la placa 102 de salida y la placa fija 104, el módulo táctil 100 comprende al menos un electrodo 108, al menos un divisor 110 y al menos una barra 112 que se adosan a la superficie deslizante, p. ej., la placa superior 102. Los segmentos 114 de montura y divisor se adosan a la superficie fija, p. ej., la placa inferior 104. El módulo táctil 100 es representativo de los módulos táctiles desarrollados por la empresa Artificial Muscle, Inc. (AMI), de Sunnyvale, CA.

Cuantificación de la capacidad táctil de un módulo Aún con referencia a la FIG. 1 , muchas de las variables de diseño del módulo táctil 100, (p. ej., el espesor, la huella) están fijadas por las necesidades de los integradores de módulos, y otras (p. ej., el número de capas dieléctricas, el voltaje de operación) están restringidas por el coste. Dado que la geometría del activador - la asignación de huella a una estructura de soporte rígida con respecto al elemento dieléctrico activo - no tiene mucho impacto en el coste, es una manera razonable de adaptar las prestaciones del modelo táctil 100 a esta aplicación.

Para calibrar los méritos de distintas geometrías de activador, la presente revelación describe tres modelos: (1 ) la mecánica del sistema de equipo manual y usuario; (2) las prestaciones del activador y (3) la sensación del usuario. Juntos, estos tres componentes proporcionan un proceso implementado por ordenador para estimar la capacidad táctil de los diseños candidatos y para usar los datos estimados de capacidad táctil a fin de seleccionar un diseño táctil adecuado para la producción en masa. El modelo predice la capacidad para dos clases de efectos: efectos largos (juegos y música) y efectos cortos (pulsaciones de teclas). La "Capacidad" se define en el presente documento como la máxima sensación que un módulo puede producir en servicio.

La FIG. 2A es un diagrama de un sistema 200 para cuantificar las prestaciones de un modelo táctil que proporciona capacidad adecuada para juegos / música y pulsaciones. Como se muestra en la FIG. 2A, la salida del sistema 200 es la sensación (S) con respecto a la frecuencia (f) en respuesta a una entrada 202 de estado estable y una entrada transitoria 204 a un módulo 206 de sistema mecánico activador que simula el módulo táctil 100 de la FIG. 1. Funcionalmente, el módulo 206 de sistema mecánico activador representa una parte 208 de punta de dedo que aplica una presión de entrada al módulo táctil 100 o bien una parte 210 de palma que aprieta el módulo táctil 100. La aplicación del máximo voltaje al activador 100 a distintas frecuencias produce amplitudes de estado estable A(f) en el módulo 206 de sistema mecánico activador que un usuario percibirá como sensaciones S(f). Un módulo 212 de percepción de intensidad correlaciona el desplazamiento con la sensación. Estas sensaciones S(f), que dependen de la frecuencia y la amplitud, tienen intensidades que pueden expresarse en decibelios, y describen la capacidad de juegos de un diseño. La capacidad de pulsación puede describirse de manera similar. La amplitud de una respuesta transitoria x(t) a un pulso a todo voltaje se correlaciona con la sensación en decibelios. Esa sensación es el "clic" más intenso que el diseño puede producir en un único ciclo. Dado que la capacidad de juego apalanca la resonancia, puede superar la capacidad de pulsación.

La FIG. 2B es un diagrama 214 en bloques funcionales del sistema 200. La sensación S(t) es producida en respuesta a un comando V(t) de entrada de estado estable. El módulo 206 de sistema mecánico activador produce un desplazamiento x(t) en respuesta al comando de entrada V(t). El módulo 212 de percepción de intensidad correlaciona la entrada de desplazamiento x(t) con la sensación S(t).

Según este enfoque, se construye un modelo para cuantificar la capacidad del modelo táctil 100. También se describe una calibración del sistema 206 activador mecánico, en el cual funciona el módulo táctil 100, que incluye tanto la parte 208 de punta de dedo como la parte 210 de palma. Las secciones sobre las prestaciones del activador abarcan un modelo de propósito general, y un procedimiento de segmentación de activador que afina las prestaciones para equipararse al sistema 206 mecánico activador. La calibración del modelo de sensaciones para los datos publicados también se presenta. Se expone la capacidad del módulo táctil 100 con respecto la geometría del activador. También se exponen a continuación las prestaciones de módulos reales en comparación con el modelo y las mediciones de otras tecnologías.

Una aplicación de interés para este modelo es un dispositivo móvil manual, con un módulo táctil que controla una pantalla táctil lateralmente con respecto al resto de la masa del dispositivo móvil. Una inspección de un cierto número de visores y pantallas táctiles en distintos dispositivos móviles proporcionados dio como resultado un promedio de masa móvil de aproximadamente 25 gramos y una masa restante de dispositivo de aproximadamente 100 gramos. Estos valores representan una cantidad significativa de dispositivos móviles, pero podrían ser fácilmente alterados para otras clases de electrónica de consumo (es decir, sistemas GPS, sistemas de juegos).

Explicación de la mecánica del equipo manual y del usuario La FIG. 3A es un modelo 300 de sistema mecánico del módulo 206 de sistema mecánico activador mostrado en las FIGS. 2A-B. El sistema 206 mecánico activador mostrado en las FIGS. 2A-B está expandido. Los cuadros con línea discontinua indican parámetros de la punta 302 de dedo, la palma 308 y el activador 310 que se ajustaban a los datos. En servicio, el módulo táctil 100 es parte de un sistema mecánico mayor que incluye la punta 302 del dedo, la pantalla táctil 304, el estuche 306 del equipo manual y la palma 308. El modelo 300 de sistema mecánico muestra elementos conglomerados que se aproximan a este sistema y el activador dentro del mismo. La punta 302 del dedo y la palma 308 se tratan como sistemas simples (m, k, c) de masa-muelle-amortiguador. Para estimar estos parámetros, la respuesta de estado estable a la vibración de deslizamiento proximal / distal se mide en la punta 302 del dedo índice durante la pulsación de tecla, y en la palma 308 que sostiene una masa del tamaño de un equipo manual. Estas mediciones añaden datos a la creciente bibliografía sobre impedancia táctil, en particular, las tracciones tangenciales sobre la piel, donde las restricciones de espacio permiten la cita de solamente unos pocos ejemplos. Ejemplos de tales bibliografías incluyen, por ejemplo, Lundstrom, R., "Local Vibrations - Mechanical Impedance of the Human Hand's Glabrous Skin" ["Vibraciones locales - impedancia mecánica de la piel glabra de la mano humana"], Revista de biomecánica 17, 137-144 (1984); Hajian, A. Z. y Howe, R. D., "Identification of the mechanical impedance at the human finger tip" ["Identificación de la impedancia mecánica en la punta del dedo humano"], ASME Journal of Biomechanical Engineering 119(1), 109-114 (1997); e Israr, A., Choi, S. y Tan, H. Z., "Mechanical Impedance of the Hand Holding a Spherical Tool at Threshold and Suprathreshold Stimulation Levéis" ["Impedancia mecánica de la mano que sostiene una herramienta esférica en niveles de estimulación de umbral y supra-umbral"], Proceedings of the Second Joint EuroHaptics Conference and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems [Anales de la Segunda Conferencia y Simposio Conjunto EuroHaptics sobre interfaces táctiles para sistemas de entornos virtuales y teleoperadores], 55-60 (2007).

La FIG. 3B ilustra un modelo 312 de prestaciones del activador 310. La fuerza (F) y la velocidad de salto (fo) del activador dependen de la geometría (primeros nueve parámetros), el módulo de corte (G), y las propiedades eléctricas. Una variable geométrica, n (círculo de línea discontinua), representa una variable que puede variar durante la simulación, por ejemplo. El activador 310 puede ser tratado como una fuente de fuerza de manera parecida a un muelle y amortiguador. El agregado de un amortiguador adicional, éste cuadrático (F = -c^v2), puede mejorar la calibración para las prestaciones medidas. La geometría del activador 310 determina la fuerza bloqueada y la velocidad de salto pasiva. Un modelo neo-Hookeano describe la mecánica del elemento dieléctrico sometido a pre-estiramiento (p) con un parámetro libre, el módulo de corte (G), que fue calibrado para pruebas de fatiga / esfuerzo de tensión. Un modelo de energía produce una expresión compacta para la fuerza como función del desplazamiento y voltaje del activador. La segmentación del activador en (/?) secciones permite a los diseñadores equilibrar el trabajo mecánico disponible entre el recorrido libre largo y la fuerza elevada bloqueada, y también ajusfar la frecuencia resonante del sistema global para que coincida con las necesidades de los módulos táctiles.

Modelo Dactilar La FIG. 4A ilustra un aspecto de un sistema 400 de etapas de flexión para medir la impedancia dactilar. Dado que la interacción de pantalla táctil usualmente implica al dedo índice 402, se escoge para la calibración. La dirección de prueba fue el deslizamiento proximal / distal, según lo indicado por la flecha 404, según los individuos pulsaban una superficie 406 con tres fuerzas distintas, de {0,5, 1 ,0, 2,0} N, usando el dedo índice 402. Los individuos eran todos adultos e incluían a cinco hombres y una mujer en total.

En un aspecto, el dedo índice 402 puede ser tratado como un único sistema resonante de masa / muelle / amortiguador. El montaje de la prueba comprende una etapa 408 sobre las flexiones 410, conectadas con un calibre 412 de fuerza estática . en la dirección vertical (p. ej., Mecmesin, AFG 2,5N MK4). Una fuente 414 de fuerza dinámica con monitorización de desplazamiento se acopla a la etapa 408 en la dirección horizontal (p. ej., Aurora Scientific, Modelo 305B). En un aspecto, solamente la variación normal, durante el uso del equipo manual, tiene interés, y no es necesario hacer ningún intento para controlar la inclinación de la punta 416 del dedo índice 402. En otros aspectos, la inclinación de la punta 416 del dedo índice 402 puede ser controlada. Durante el proceso de prueba, los individuos simplemente necesitan fingir que están pulsando una pantalla táctil. En un aspecto, la respuesta visual desde la lectura 418 del calibre 412 de fuerza estática puede usarse para mantener la fuerza del dedo dentro del 10 % del nivel deseado mientras la fuente de fuerza dinámica controla la etapa tangencialmente con una onda sinusoidal de amplitud de 0,1 N barrida desde 10 Hz a 250 Hz en alrededor de 30 segundos. Los datos dinámicos pueden ser registrados para cada prueba.

La etapa 408 puede controlarse con y sin cargas dactilares, de modo que la masa, la velocidad de salto y la amortiguación puedan ajustarse a datos tanto cargados como no cargados. De acuerdo a tal enfoque, la masa, la velocidad de salto y la amortiguación de la etapa 408 pueden restarse de los parámetros estimados durante la condición cargada, dejando solamente la contribución del dedo 402.

La FIG. 4B es una representación gráfica 420 de datos obtenidos usando el sistema de etapa de flexión de la FIG. 4A, con y sin contacto dactilar de 1 (puntos) ajustado a un modelo de segundo orden (líneas). La amplitud en milímetros (mm) se muestra a lo largo del eje vertical y la frecuencia en Hercios (Hz) se muestra a lo largo del eje horizontal.

La FIG. 5A es una representación gráfica 500 de parámetros de salto del mejor ajuste para las puntas de los dedos de seis individuos. La velocidad efectiva de salto (ki) en N/m se muestra a lo largo del eje vertical y la fuerza de pulsación en N se muestra a lo largo del eje horizontal. La FIG. 5B es una representación gráfica 510 de parámetros de amortiguación del mejor ajuste para las puntas de los dedos de seis individuos. El coeficiente efectivo de amortiguación (c?) en N/(m/s) se muestra a lo largo del eje vertical y la fuerza de pulsación en N se muestra a lo largo del eje horizontal. Según se muestra en las FIGS. 5A-B, los valores medios están englobados por líneas que marcan +/- una desviación estándar. Después de la recogida de datos, puede usarse un resolutor para estimar la velocidad de salto y una amortiguación en cada una de las tres fuerzas táctiles, y para cada uno de los seis individuos de la prueba. La masa aparente de la punta del dedo está dentro del ruido, y es demasiado pequeña para estimar de acuerdo al proceso descrito. La variación entre los individuos es evidente en la velocidad de salto y el coeficiente de amortiguación. En promedio, el pulsar con más fuerza aumentó tanto la velocidad de salto como la amortiguación.

La TABLA 1 a continuación proporciona valores de puntas de dedo con respecto a la fuerza de pulsación. Los valores proporcionados en la TABLA 1 son valores medios + una desviación estándar.

TABLA 1 Modelo de la Palma La FIG. 6A es una vista alzada que muestra una configuración 600 de prueba para medir la impedancia de la palma 604. Los procedimientos de la FIG. 6B usados para la palma 604 son similares a los usados para la punta del dedo. En un aspecto, de acuerdo al presente procedimiento de prueba, los individuos sostienen un dispositivo móvil 602 de 100 gramos (44 x 86 x 21 mm) en la palma 604 de la mano. Nuevamente, debido a que solamente es de interés la variabilidad normal en el servicio, en un aspecto, los asimientos de los individuos no tienen que ser normalizados. En otros aspectos, sin embargo, los asimientos de los individuos pueden normalizarse. En un aspecto, a los individuos de la prueba puede pedirse simplemente que finjan que están por pulsar una tecla sobre una pantalla táctil. El dispositivo móvil 602 puede sostenerse de múltiples maneras. El dispositivo móvil 602 puede sostenerse según se muestra en la FIG. 6A o bien puede colocarse sobre la palma 604. El dispositivo móvil 602 está adosado a una fuente 606 de fuerza dinámica y los barridos de frecuencia se aplican como antes. Solamente se estiman la velocidad de salto y la amortiguación para las distintas palmas 604 de los individuos, ya que la masa efectiva de la palma es pequeña en comparación con el objeto de la prueba. Para obtener una sensación de variación entre individuos, los individuos pueden volver a asir el dispositivo móvil 602 para uno o más intentos adicionales.

La FIG. 6B es una representación gráfica 610 de la velocidad de salto y la amortiguación de las palmas de los usuarios en múltiples asimientos. En particular, la representación gráfica 610 de las palmas de los usuarios sosteniendo un equipo móvil manual de 100 gramos y parámetros ODE de 2o orden. La amortiguación efectiva (c2) en N/(m/s) se muestra a lo largo del eje vertical y la velocidad efectiva de salto (/ 2) en N/m se muestra a lo largo del eje horizontal. Los valores medios están englobados por barras que muestran una desviación estándar. Para la palma 604, la velocidad media de salto k2 es 5244 ± 1399 N/m, y el coeficiente medio de amortiguación c? fue de 19,0 ± 6,4 N/(m/s).

Restricciones del diseño del activador En general, un activador polimérico electroactivo tiene un número significativo de variables independientes. Sin embargo, cuando los requisitos externos influyen en el intervalo de estas variables independientes, muchas de las variables se convierten en definidas y a los diseñadores les quedan solamente unos pocos parámetros ajustables. El reto es ajustar estos pocos parámetros para crear un diseño que sea tanto funcional como económico.

El voltaje es una restricción crítica del diseño para activadores poliméricos electroactivos. Las investigaciones de laboratorio de los activadores poliméricos electroactivos han requerido voltajes significativos para funcionar, habitualmente entre 2 y 5 kilovoltios. Los dispositivos móviles manuales están restringidos en espacio y requieren electrónica compacta. En consecuencia, la empresa AMI ha desarrollado materiales y procesos de fabricación que permiten el funcionamiento con 1 kV. Se han completado diseños de circuitos que satisfacen los requisitos de volumen. Los materiales futuros pueden reducir los voltajes de operación hasta unos pocos cientos de voltios, pero para este diseño se fijó un máximo voltaje de operación de 1.000 voltios.

Otra restricción de diseño para cualquier activador es el volumen. Tanto la huella como la altura son importantes para los diseñadores de dispositivos móviles, y la minimización del volumen del activador es crítica. Sin embargo, debe adjudicarse un volumen dado y es responsabilidad de los diseñadores del activador optimizar dentro del mismo. Para este caso específico se fijó una huella de activador de 36 mm por 76 mm, y se fijó una altura de activador de 0,5 mm. Dentro de esta huella, pueden asignarse regiones a la montura rígida o al elemento dieléctrico de trabajo. Las prestaciones del activador pueden afinarse ajusfando esta asignación, y un procedimiento para hacerlo se presenta a continuación.

Procedimiento de segmentación La FIG. 7A ¡lustra un aspecto de un activador segmentado 700 configurado en una geometría de formación de barras. La segmentación del activador 700 dentro de una huella dada en (n) secciones proporciona un procedimiento para fijar la rigidez pasiva y la fuerza bloqueada del sistema. Un elastómero dieléctrico pre-estirado 702 está sujetado por un material rígido que define una montura externa 704 y una o más ventanas 706 dentro de la montura 704. Dentro de cada ventana 706 hay una barra 708 del mismo material rígido de la montura, y sobre uno de los, o ambos, lados de la barra 708 hay electrodos 710. La aplicación de una diferencia de potencial a través del elastómero dieléctrico 702 sobre un lado de la barra 708 crea presión electrostática en el elastómero, y esta presión ejerce fuerza sobre la barra 708, según lo descrito, por ejemplo, por Pelrine, R. E., Kornbluh, R. D. y Joseph, J. P., en "Electrostriction Of Polymer Dielectrics With Compliant Electrodes As A Means Of Actuation" ["Restricción eléctrica de dieléctricos poliméricos con electrodos conformes como medio de activación"], Sensores y Activadores A 64, 77-85 (1998). La fuerza sobre la barra 708 se ajusta a escala con la sección transversal efectiva del activador 700 y, por lo tanto, aumenta linealmente con el número de segmentos 712, cada uno de los cuales se suma al ancho (y¡). La velocidad pasiva de salto se ajusta a escala con n2, dado que cada segmento adicional 712 rigidiza de manera efectiva el dispositivo activador 700 dos veces, primero acortándolo en la dirección de estiramiento ( ,) y luego sumándose al ancho (y,) que resiste el desplazamiento. Tanto la velocidad de salto como la fuerza bloqueada se ajustan a escala linealmente con el número de capas dieléctricas (m).

La FIG. 7B es una vista lateral del activador segmentado 700 mostrado en la FIG. 7A que ilustra un aspecto de una disposición eléctrica de las fases con respecto a los elementos de la montura 704 y las barras 708 del activador 700. La FIG. 7C es una vista lateral que ilustra el acoplamiento mecánico de la montura 704 con un plano trasero 714 y las barras 708 con una placa 716 de salida.

Con referencia ahora a las FIGS. 7A-C, la segmentación del activador 700 determina la longitud de reposo efectivo (x,) del activador segmentado compuesto 700 en la dirección 718 de activación, y el ancho efectivo (y,) del activador segmentado compuesto 700, de acuerdo a: (xf - (2e + (n - \)d + nb)) x¡ ~ ~ y 2n y i = nm(yf - 2(e + )) (1) donde: f es la huella en la dirección x; yt es la huella en la dirección y; d es el ancho de los divisores; e es el ancho de los bordes; n es el número de segmentos; b es el ancho de las barras; a es la regresión de la barra; y m es el número de capas.

Los datos de simulación según la presente revelación se basan en d = divisores de 1 ,5 mm, b = barras de 2 mm, e = bordes de 5 mm, Xf = huella_x de 76 mm e yt = huella_y de 36 mm. Otros valores referidos al elemento dieléctrico y a la geometría incluyen, por ejemplo, el módulo G de corte, la constante dieléctrica e, el espesor no estirado z0, el número m de capas y la regresión a de la barra.

Las FIGS. 7D-G ilustran ejemplos de segmentación de la huella en n = 7, 6, 5, 4 segmentos, respectivamente. En particular, la FIG. 7D ¡lustra un electrodo segmentado 720 con una huella de siete segmentos. La FIG. 7E ilustra un electrodo segmentado 730 con una huella de seis segmentos. La FIG. 7F ilustra un electrodo segmentado 740 con una huella de cinco segmentos. La FIG. 7G ilustra un electrodo segmentado 750 con una huella de cuatro segmentos.

Modelo de energía de tensión de prestaciones de activador La siguiente descripción aún se refiere a las FIGS. 7A-C, que ilustran un aspecto de un diseño de activador segmentado 700. Para materiales dieléctricos incompresibles que pueden ser descritos con un modelo hiperelástico Neo-Hookeano, un procedimiento de equilibrio energético hace buenas predicciones de las prestaciones del activador. El material dieléctrico recibe un pre-estiramiento equibiaxial y luego se constriñe mecánicamente usando una estructura de montura 704. Junto con las propiedades del material dieléctrico, tanto la geometría pre-estiramiento como la de la montura 704 determinan las prestaciones del activador 700. Se escribe ahora un modelo de energía para explicar los efectos tanto del material como de la geometría.

La densidad de energía de tensión Neo-Hookeana depende del módulo de corte y los tres principales estiramientos en el elastómero dieléctrico: W(F) = ^[W + ( 2y +( - 3] (2) donde: G es el módulo de corte; y ??, ?2, y Á3 sor\ los estiramientos principales en el elastómero dieléctrico.

Para describir un activador específico, la densidad de energía (Joule / m3) se convierte en una energía (Joule). La multiplicación de la densidad de energía de tensión por el volumen de material capturado entre la montura 704 del activador y la barra 708 de salida da la energía elástica w almacenada en cada mitad del activador 700. La energía depende del volumen inicial y del estiramiento en el material: p ?( ) = [*. - j¾¦ *o ]¦ f¦ [fo )2 + & )2 + & )2 - 3] (3) donde (xo yo Z0) es el volumen del elemento dieléctrico; G es el módulo de corte; y ??, Á2, y Á3 son los tres estiramientos principales en el elemento dieléctrico.

Según se usa en el presente documento, el término estiramiento tiene el significado usual de longitud estirada en comparación con la longitud en reposo (I / lo). La traducción de esto en términos de desplazamiento relativo x del activador y del pre-estiramiento equibiaxial p da una energía de activador que depende del desplazamiento. Para la geometría del activador 700 en el módulo táctil mostrado en las FIGS. 7A-C, que se mueve en una distancia x desde una longitud inicial pre-estirada x¡, esto produce: (4) donde: p es el coeficiente de pre-estiramiento.

Todavía con referencia a las FIGS. 7A-C, para un activador simétrico 700, la energía elástica almacenada en cada mitad del activador es una función del desplazamiento relativo de la barra 708 de salida y puede calcularse usando la expresión (4), y puede graficarse para una geometría y módulo de corte dados, según se muestra en la FIG. 8A, por ejemplo. La energía mínima en un lado ocurre cuando el desplazamiento de la barra 708 relaja el pre-estiramiento. No es cero porque el pre-estiramiento es biaxial, y se mantiene el componente transversal. La fuerza que cada mitad del activador 700 ejerce sobre la barra de salida se obtiene diferenciando la energía almacenada w con respecto al desplazamiento x. La fuerza está dada por: (5) Las FIGS. 8A-C son representaciones gráficas de la tensión, la fuerza y el voltaje con respecto al desplazamiento de un activador simétrico, de acuerdo a la presente revelación. La FIG. 8A es una representación gráfica 800 de la energía de tensión con respecto al desplazamiento de un activador simétrico, calculada para el elemento dieléctrico en un lado del activador, donde la energía de tensión en Joules (J) se muestra a lo largo del eje vertical y el desplazamiento en metros (m) se muestra a lo largo del eje horizontal.

La FIG. 8B es una representación gráfica 810 de fuerzas elásticas calculadas con respecto al desplazamiento de un activador simétrico, donde la fuerza en Newtons (?/) se muestra a lo largo del eje vertical y el desplazamiento en metros (m) se muestra a lo largo del eje horizontal. Un gráfico de la fuerza con respecto al desplazamiento para cada mitad del activador ¡lustra esta relación. La fuerza elástica neta sobre la barra de salida es la diferencia entre las dos fuerzas sobre cada lado de la barra de salida del activador, (FELÁSTICA, a - FELÁSTICA, b)- En el caso de un activador simétrico, esta fuerza diferencial es efectivamente bastante lineal y también está graficada.

Agregar un par de electrodos conformes al elemento dieléctrico sobre uno de los lados, o ambos, de la barra, crea un activador eléctricamente controlado. La aplicación de una diferencia de potencial a través del elemento dieléctrico crea una presión electrostática dentro del elastómero. Esta presión electrostática ejerce una fuerza sobre la barra de salida que actúa en la dirección de salida deseada. La fuerza, como función del desplazamiento, debe producir trabajo suficiente para equilibrar el cambio en la energía eléctrica. Para esta geometría, ese equilibro produce: FELEC(V,x) = 0.5 . V2 ^ , donde ox (6) donde: V es voltaje; C es capacitancia; e0 es permisividad del espacio libre; e es una constante dieléctrica relativa.

La diferenciación de esta ecuación da la fuerza relativamente instantánea: 2 e? ·e, ·?, ·?2 - (?, + ?) FELEC ¦> ·*·)— v z0 · x¡ (7) .

La FIG. 8C es una representación gráfica 820 del voltaje con respecto al desplazamiento de un activador simétrico, donde el Voltaje ( V) se muestra a lo largo del eje vertical y el desplazamiento, x, en metros (m) se muestra a lo largo del eje horizontal. El voltaje añade una fuerza electrostática al equilibrio, que desplaza el equilibrio a una nueva posición. La fuerza instantánea que el elemento dieléctrico ejerce sobre las barras de salida se debe simplemente a las fuerzas elásticas sobre ambos lados, y a la fuerza electrostática (F ELÁSTICA^ - FELASTICA^ +FELEC)- Para el caso estático sin una carga externa, existe una posición de equilibrio. Sin embargo, no existe una solución de forma cerrada para este desplazamiento como función del voltaje. Existe una solución de forma cerrada para el cálculo del voltaje requerido como función del desplazamiento, y se gráfica en la FIG. 8C.

Calibración del modelo de activador para medidas dinámicas El procedimiento anterior proporciona una buena base para la rigidez y la fuerza del activador. Sin embargo, no proporciona un buen modelo para la amortiguación. Para predecir debidamente las prestaciones, deben añadirse modelos precisos de amortiguación. Los términos de amortiguación para los activadores pueden oscilar entre la pérdida lineal dependiente de la velocidad y la amortiguación viscosa no lineal dependiente de términos de velocidad de orden superior, según lo descrito por Woodson, H. H. y Melcher, J. R., en "Electromechanical Dynamics," ["Dinámica electromecánica"], John Wiley e Hijos, Nueva York, 60-88 (1969). Para este modelo, se consideraron solamente términos de amortiguación de velocidad de primero y segundo orden (FIG. 3, c3, cq3). Los términos de fricción de Coulomb fueron ignorados porque los módulos de la empresa AMI usan cojinetes de bolas que hacen que la fricción sea despreciable en comparación con las fuentes de amortiguación dependientes de la velocidad.

Se probaron algunos diseños similares de activador y los datos fueron ajustados a un modelo de activador. El término de amortiguación lineal era pequeño (menos del 10 %) en comparación con el término cuadrático de amortiguación en el intervalo de frecuencias de interés. El término cuadrático de amortiguación era aproximadamente independiente del número de segmentos, porque la magnitud total del elemento dieléctrico activado era aproximadamente constante entre las variaciones del diseño.

Función de transferencia de sensación La FIG. 9 es una representación gráfica 900 del nivel de sensación predicho a partir del desplazamiento y la frecuencia. El desplazamiento en decibelios con respecto a un pico de 1 micrón se muestra a lo largo del eje vertical y la frecuencia en Hercios se muestra a lo largo del eje horizontal. La salida de la función de transferencia se gráfica para cuatro niveles de sensación, de {?=20, -?=30, ?=40,·=50} dB, superpuestos sobre datos de Verrillo, R. T., Fraioli, A. J. y Smith, R. L., en "Sensation Magnitude Of Vibrotactile Stimuli," ("Magnitud de la sensación de estímulos vibrotáctiles"), Perception & Psychophysics 6, 366-372 (1969). Dado que no se disponía de informes específicos para puntas de dedos y específicos para palmas de la sensibilidad a las vibraciones de deslizamiento de distintas frecuencias y amplitudes, se tomaron como fiables las mediciones basadas en las vibraciones normales aplicadas a la almohadilla carnosa en la base del pulgar, adaptadas de Verillo. Se apreciará que este enfoque es preferible a un enfoque que ignore enteramente la fuerte dependencia de la frecuencia del tacto humano.

Los parámetros en una expresión de cinco términos se ajustaron a estos datos, creando una función de transferencia. La entrada a la función de transferencia es el desplazamiento mecánico de una amplitud y frecuencia dadas. La salida es una estimación de la potencia de la sensación (S) del usuario. Sobre la región de interés para visores táctiles (20 a 55 dB, 30 a 250 Hz), el ajuste coincide con los datos de sensación dentro de un 5 %. La expresión tiene la forma: S = c0 + c, (201og10(^)) + c + c 1 + c 3 (8) donde S es el nivel de sensación del usuario en decibelios, en comparación con el umbral (0,1 pm a 250 Hz), f es la frecuencia en Hercios y A es la amplitud de la vibración en micrones. Los parámetros son Co = -18, Ci = 1 ,06, c? = 0.34, C3 = -8.16E-4, c4 = -2,34E-7.

Implementación del modelo La velocidad de salto pasivo, referida a la (EC. 5), y la fuerza bloqueada (EC. 7) fueron calculadas en una hoja de cálculo (p. ej., Excel de Microsoft®). Los ajustes de cuadrados mínimos a las mediciones de palmas y puntas de dedos también se hicieron en Excel. La rigidez adicional del activador, debida al elemento dieléctrico entre los extremos de las barras y los bordes de la montura, fue estimada por análisis de elementos finitos, usando un entorno de simulación tal como COMSOL Multiphysics®, que es un entorno de software de simulación que facilita todas las etapas en el proceso de modelización: definición de la geometría, el entramado, la especificación de la física, la resolución y luego la visualización de los resultados. Las dinámicas de los activadores se simularon en un entorno de simulación tal como SPICE o PSPICE, usando un elemento analógico de admisión para los componentes mecánicos, donde SPICE y PSPICE son software de simulación para circuitos lógicos analógicos y digitales.

Respuesta de estado estable - Capacidad de juegos Las FIGS. 10A-D son representaciones gráficas de la amplitud y sensación predichas con respecto a la frecuencia. La FIG. 10A es una representación gráfica 1000 de la amplitud predicha de estado estable asociada a la segmentación de la huella en (n) regiones, donde n = 1...10, (círculos) para la palma. La FIG. 10B es una representación gráfica 1010 de la amplitud predicha de estado estable asociada a la segmentación de la huella en (n) regiones, donde n = 1...10, (círculos) para la punta del dedo. El diseño con seis segmentos (trazos en negrilla) fue fabricado y probado. La FIG. 10C es una representación gráfica 1020 de sensaciones de estado estable para la palma. La FIG. 10D es una representación gráfica 1030 de sensaciones de estado estable para la punta del dedo.

Con referencia ahora a las FIGS. 10A-D, el modelo predijo que la amplitud de estado estable se maximizaría segmentando el activador en dos partes (FIGS. 10A-B), pero que esta geometría no maximizaría la sensación (FIG. 10C-D).

El modelo predijo que un diseño de activador de diez segmentos produciría la máxima sensación, a 190 Hz, pero con una pérdida significativa en la sensación de baja frecuencia. Dado que la capacidad de juegos depende de aquellas frecuencias inferiores entre 50 Hz y 100 Hz, se seleccionó un diseño de seis segmentos para lograr un compromiso entre la intensidad de picos y los bajos potentes para los juegos y la música.

Respuesta transitoria - Capacidad de pulsación La FIG. 11A es una representación gráfica 1100 de la amplitud predicha de pulsación que un módulo candidato podría proporcionar, en servicio, para la palma y la punta del dedo. La amplitud en µ?t?, pp se muestra a lo largo del eje vertical y la frecuencia en Hercios (Hz) se muestra a lo largo del eje horizontal. La FIG. 1 1 B es una representación gráfica 1110 de la sensación predicha de pulsación que un módulo candidato podría proporcionar, en servicio, para la palma y la punta del dedo. La sensación en dB, donde 0 db es 1 pm a 250Hz, se muestra a lo largo del eje vertical y la frecuencia en Hercios (Hz) se muestra a lo largo del eje horizontal. Para evaluar la capacidad de pulsación ofrecida por los diseños candidatos, se simularon pulsos de voltaje completo. La duración del pulso fue un cuarto de ciclo de la frecuencia resonante, que variaba según el diseño. Los picos de desplazamiento fueron convertidos en estimaciones del nivel de sensación. Los resultados fueron similares a los del estado estable - más segmentos reducían la amplitud, pero aumentaban la sensación.

Prestaciones de módulo medidas frente a las modelizadas La FIG. 12 es una representación gráfica 1200 de respuesta de estado estable del módulo con una masa de prueba, medida en la parte superior del banco de pruebas, la modelizada (línea) con respecto a la medida (puntos). Se seleccionó un diseño de activador de seis segmentos para la producción, porque ofrecía un equilibrio razonable entre la capacidad de juegos de estado estable (FIG. 10) y la capacidad de pulsación (FIG. 11). La respuesta de estado estable del módulo activador de seis segmentos, con una masa de prueba, fue medida en el banco de pruebas (FIG. 12, puntos), y mostró buena concordancia con el modelo del sistema (FIG. 12, línea). La amplitud en el banco de pruebas superó la amplitud de simulación (FIG. 10) porque las pruebas en banco eliminaron la rigidez, la amortiguación y el movimiento relativo de la palma y la punta del dedo.

La FIG. 13 es una representación gráfica 1300 de datos de pulsación observados para dos usuarios (puntos), y predicciones del modelo para un usuario medio (líneas). El desplazamiento en micrometros (pm) se muestra a lo largo del eje vertical y el tiempo en segundos (s) se muestra a lo largo del eje horizontal. Para evaluar la aptitud del modelo para predecir la capacidad de pulsación del módulo en servicio, dos usuarios probaron una maqueta de equipo manual. Cada usuario sostuvo el "equipo manual" (una masa de prueba de alrededor de 100 gramos) como lo habían hecho durante la calibración. Montado sobre la masa de prueba, estaba un módulo táctil, y montada sobre el módulo estaba una segunda masa de alrededor de 25 gramos, asemejándose a la "pantalla". El usuario tocaba la "pantalla" con la punta de un dedo y una fuerza de pulsación de alrededor de 0,5 N, semejando una pulsación de tecla. Un pulso de voltaje fue aplicado al módulo durante 0,004 segundos (aproximadamente un cuarto de ciclo de la resonancia del sistema modelizado). El desplazamiento del "teléfono" y la "pantalla" (FIG. 13, puntos) fueron rastreados con un medidor de desplazamiento por láser (Keyence, LK-G152). Según se muestra (FIG. 13, líneas), el modelo dio una estimación razonable de la pulsación transitoria que estos dos usuarios experimentaron según tocaban la pantalla sosteniendo a la vez el estuche del teléfono en la palma. Parece que estos dos asimientos tenían menores velocidades de salto y mayores razones de amortiguación que el modelo, como apreciarán los expertos en la tecnología. El modelo estaba basado en valores medios, y las velocidades de salto y coeficientes de amortiguación individuales vanaban significativamente, incluso entre asimientos por parte del mismo individuo (FIG. 6).

Prestaciones del módulo de AMI ante diversas tecnologías táctiles competidoras La FIG. 14A es una representación gráfica 1400 de la amplitud con respecto a la frecuencia para diversas tecnologías táctiles competidoras. La amplitud en micrones (pm, pp) se muestra a lo largo del eje vertical y la frecuencia en Hercios (Hz) se muestra a lo largo del eje horizontal. La FIG. 14B es una representación gráfica 1410 del nivel de sensación estimado con respecto a la frecuencia, para diversas tecnologías táctiles competidoras. El nivel de sensación estimado (dB con respecto a 1 pm, 250Hz) se muestra a lo largo del eje vertical y la frecuencia en Hercios (Hz) se muestra a lo largo del eje horizontal. Se muestran las sensaciones estimadas en estas amplitudes y frecuencias. Con referencia a las FIGS. 14A-B, las pruebas en banco de dos activadores de AMI, controlando una masa de prueba de 20 gramos, y dos activadores comercialmente disponibles, vibrando la pantalla del equipo manual (piezo), o el estuche (LRA). Los márgenes de prestaciones de los módulos estándar y superiores de AMI están sombreados. Para poner los módulos táctiles de AMI en el contexto comercial, se midió la respuesta de estado estable de dos equipos manuales comercialmente disponibles, controlados por otras tecnologías - plegadores piezocerámicos en uno, y un activador resonante lineal (LRA) en otro. Las mediciones fueron pruebas máximas de banco, no manuales, dado que es asi como los integradores de módulos los evalúan. Para el equipo manual piezo-controlado, el desplazamiento de pantalla fue medido con el estuche fijado al banco de pruebas. El equipo controlado por LRA llegó con un protocolo de pruebas que respetamos. Para cada protocolo, el desplazamiento del estuche fue rastreado con el equipo manual reposando sobre un bloque de espuma.

Se ha presentado un modelo completo de sistema de un aspecto de un dispositivo táctil móvil. El modelo incluye muchos aspectos que se aplican, en general, a dispositivos táctiles, y que son agnósticos acerca de la tecnología de activadores. El modelo del sistema posibilita diseñar un módulo que brindará la capacidad deseada en el servicio. Se aclara el equilibrio entre la respuesta de pulsación y la respuesta de juegos de baja frecuencia. El diseñador puede diseñar lo que importa - las prestaciones del equipo manual en la mano, no solamente las prestaciones del módulo en el banco de pruebas. Ha sido un reto en el pasado pasar del "tiene buena pinta" a algo cuantificable. El análisis presentado aquí es un comienzo para resolver ese problema.

Los activadores de EPAM se pueden construir en una gran variedad de geometrías distintas que permiten al diseñador equilibrar la fuerza bloqueada y el recorrido libre. En aplicaciones donde los requisitos están bien definidos (válvulas o bombas, por ejemplo), la elección del diseñador es inmediata. En aplicaciones como las táctiles, sin embargo, no solamente la fuerza bloqueada y el recorrido libre son importantes. Otras respuestas del sistema, que incluyen la frecuencia resonante, la amortiguación y la respuesta transitoria, tienen efectos interrelacionados sobre el resultado final (es decir, la percepción del usuario), y un modelo completo del sistema es importante para ayudar a guiar el diseño del sistema.

En el caso de los módulos de la empresa AMI, la optimización del diseño produjo un sistema táctil que puede replicar las pulsaciones nítidas de teclas, los efectos intensos de juegos y la vibración para señalizar una llamada entrante que elimina la necesidad de un LRA. La transformación de la respuesta del sistema en una sensación estimada alteró significativamente la imagen del diseño, e influyó sobre las decisiones de diseño.

Las mejoras adicionales del modelo revelado podrían ser adaptadas a otras modalidades de operación, por ejemplo, la escritura con el pulgar y los sistemas multi-táctiles, y todas esas mejoras están dentro del alcance de la presente revelación y las reivindicaciones adjuntas. Además, las pantallas táctiles capacitivas y las tecnologías de percepción de fuerzas están reduciendo la magnitud requerida de la fuerza para detectar un tacto, y pueden llevar a modelos dactilares revisados.

Las mejoras adicionales sobre la sensación del usuario también están dentro del alcance de la presente revelación y las reivindicaciones adjuntas. Aunque los aspectos revelados del modelo proporcionan un procedimiento de transformación del desplazamiento en una sensación estimada, la efectividad relativa del desplazamiento tangencial con respecto al normal también está dentro del alcance de la presente revelación y las reivindicaciones adjuntas. Las mediciones iniciales de la sensibilidad tangencial, por ejemplo, pueden ser extendidas a más frecuencias y amplitudes, según lo descrito por Israr, A., Choi, S. y Tan, H. Z., en "Mechanical Impedance of the Hand Holding a Spherical Tool at Threshold and Suprathreshold Stimulation Levéis" ["Impedancia mecánica de la mano que sostiene una herramienta esférica en niveles de estimulación de umbral y supra-umbral"], Proceedings of the Second Joint EuroHaptics Conference and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems [Anales de la Segunda Conferencia y Simposio Conjunto de EuroHaptics sobre interfaces táctiles para sistemas de entornos virtuales y teleoperadores], 55-60 (2007); por Ulrich, C. y Cruz, M., en "Haptics: Perception, Devices and Scenarios" ["Sistemas Táctiles: Percepción, Dispositivos y Escenarios"], Springer, Berlín & Heidelberg, 331-336 (2008); y por Biggs, J., y Srinivasan, M. A., en "Tangential Versus Normal Displacement Of Skin: Relative Effectiveness For Producing Tactile Sensation" ["Desplazamiento tangencial de la piel con respecto al normal: efectividad relativa para producir sensación táctil"], Proceedings 10th Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environments and Teleoperator Systems [Anales del 10° Simposio sobre interfaces táctiles para sistemas de entornos virtuales y de teleoperadores], 121-128 (2002).

También se considera que la sensibilidad a pulsos muy breves de pulsaciones (p. ej., uno a tres ciclos) está dentro del alcance de la presente especificación y las reivindicaciones adjuntas. Se considera que la contribución relativa de la palma, con respecto a la punta del dedo, a la sensación en los equipos manuales también está dentro del alcance de la presente especificación y las reivindicaciones adjuntas. La prueba de efectos táctiles específicos sobre los usuarios es una etapa adicional. El diseño para lograr la capacidad puede garantizar que el diseñador de interfaces de usuario tenga un instrumento ágil y potente sobre el cual reproducir efectos táctiles.

Las pruebas de usuarios facilitan la creación de efectos que son tan útiles como placenteros, según lo descrito en la obra de Koskinen, E., "Optimizing Tactile Feedback for Virtual Buttons in Mobile Devices, Masters Thesis" [Optimización de respuesta táctil para botones virtuales en dispositivos móviles, tesis de maestría"], Universidad de Helsinki (2008).

El módulo estándar de la empresa AMI tiene la ventaja deseada en la capacidad de juegos (intervalo entre 50 y 100 Hz) y puede brindar potentes efectos de bajos para la música. Debido a que proporcionar una mayor sensación máxima que la piezo-tecnología o el LRA, también es adecuado para la notificación silenciosa de las llamadas entrantes. El módulo estándar proporciona estas ventajas con un coste moderado. Para aplicaciones con la necesidad, y el presupuesto, de efectos táctiles extremos, la empresa AMI también hace un módulo superior con capas adicionales de capacidad dieléctrica, y capacidad adicional.

Habiendo descrito el proceso implementado por ordenador para cuantificar la capacidad de un aparato táctil en términos generales, la revelación pasa ahora a un ejemplo no limitador de un entorno de ordenador en el cual el proceso puede ser implementado. La FIG. 15 ilustra un entorno ejemplar 1510 para implementar diversos aspectos del procedimiento implementado por ordenador para cuantificar la capacidad de un aparato táctil. Un sistema 1512 de ordenador incluye un procesador 1514, una memoria 1516 de sistema y un bus 1518 de sistema. El bus 1518 de sistema acopla componentes de sistema que incluyen, pero no se limitan a, la memoria 1516 de sistema, con el procesador 1514. El procesador 1514 puede ser cualquiera de diversos procesadores disponibles. Los microprocesadores duales, y otras arquitecturas de multiprocesadores, también pueden ser empleados como el procesador 1514.

El bus 1518 del sistema puede ser uno cualquiera de varios tipos de estructura(s) de bus, que incluyen al bus de memoria o controlador de memoria, un bus periférico o un bus externo, y / o un bus local que use cualquier variedad de arquitecturas de bus disponibles, que incluyen, pero no se limitan a, el bus de 9 bits, la Arquitectura Industrial Estándar (ISA), la Arquitectura de Micro-Canal (MSA), la ISA Extendida (EISA), la Electrónica de Control Inteligente (IDE), el Bus local VESA (VLB), la Interconexión de Componentes Periféricos (PCI), el Bus Universal en Serie (USB), el Puerto de Gráficos Avanzados (AGP), el bus de la Asociación Internacional de Tarjetas de Memoria de Ordenadores Personales (PCMCIA), la Interfaz de Pequeños Sistemas de Ordenador (SCSI) u otro bus de propiedad industrial.

La memoria 1516 del sistema incluye la memoria volátil 1520 y la memoria no volátil 1522. El sistema de entrada / salida básica (BIOS), que contiene las rutinas básicas para transferir información entre elementos dentro del sistema 1512 de ordenador, tal como durante el arranque, se almacena en la memoria no volátil 1522. Por ejemplo, la memoria no volátil 1522 puede incluir memoria de sólo lectura (ROM), memoria ROM programable (PROM), memoria ROM eléctricamente programable (EPROM), memoria ROM eléctricamente borrable (EEPROM), o memoria flash. La memoria volátil 1520 incluye la memoria de acceso aleatorio (RAM), que actúa como memoria caché externa. Además, la memoria RAM está disponible en muchas formas, tales como la memoria RAM sincrónica (SRAM), la memoria RAM dinámica (DRAM), la memoria DRAM síncrona (SDRAM), la memoria SDRAM de doble velocidad de datos (DDR SDRAM), la memoria SDRAM mejorada (ESDRAM), la memoria DRAM de Synchlink (SLDRAM) y la memoria RAM directa de Rambus (DRRAM).

El sistema 1512 de ordenador también incluye medios de almacenamiento de ordenador extraíbles / no extraíbles, volátiles / no volátiles. La FIG. 15 ilustra, por ejemplo, un almacenamiento 1524 en disco. El almacenamiento 1524 en disco incluye, pero no se limita a, dispositivos tales como un controlador de disco magnético, un controlador de disco flexible, un controlador de cinta, un controlador de Jaz, un controlador de Zip, un controlador de LS-60, una tarjeta de memoria flash, o una barra de memoria. Además, el almacenamiento 1524 de disco puede incluir medios de almacenamiento, por separado o en combinación con otros medios de almacenamiento, que incluyen, pero no se limitan a, un controlador de disco óptico tal como un dispositivo de memoria ROM de disco compacto (CD-ROM), un controlador grabable de CD (Controlador CD-R), controlador regrabable de CD (Controlador CD-RW) o un controlador de memoria ROM de disco versátil digital (DVD-ROM). Para facilitar la conexión de los dispositivos 1524 de almacenamiento en disco con . el bus 1518 del sistema, se usa habitualmente una interfaz 1526 extraíble o no extraíble.

Ha de apreciarse que la FIG. 15 describe software que actúa como un intermediario entre los usuarios y los recursos básicos de ordenador descritos en un entorno operativo 1510 adecuado. Tal software incluye un sistema operativo 1528. El sistema operativo 1528, que puede estar almacenado en el almacenamiento 1524 de disco, actúa para controlar y adjudicar los recursos del sistema 1512 de ordenador.

Las aplicaciones 1530 del sistema aprovechan la gestión de recursos por parte del sistema operativo 1528 mediante los módulos 1532 de programa y los datos 1534 de programa, almacenados bien en la memoria 1516 de sistema o bien en el almacenamiento 1524 de disco. Ha de apreciarse que diversos componentes descritos en el presente documento pueden ser implementados con diversos sistemas operativos o combinaciones de sistemas operativos.

Un usuario ingresa comandos o información en el sistema 1512 de ordenador a través del dispositivo, o dispositivos, 1536 de entrada. Los dispositivos 1536 de entrada incluyen, pero no se limitan a un dispositivo de puntero tal como un ratón, una bola de rastreo, un estilete, un panel táctil, un teclado, un micrófono, una palanca de juegos, un panel de juegos, una antena satelital de plato, un escáner, una tarjeta sintonizadora de televisión, una cámara digital, una cámara de vídeo digital, una cámara de web y similares. Estos y otros dispositivos de entrada se conectan con el procesador 1514 a través del bus 1518 del sistema, mediante el puerto, o puertos, 1538 de interfaz. El puerto, o puertos, 1538 de interfaz incluye(n), por ejemplo, un puerto en serie, un puerto paralelo, un puerto de juegos y un bus universal en serie (USB). El dispositivo, o dispositivos, 1540 de salida usa(n) algunos de los mismos tipos de puertos que el dispositivo, o dispositivos, 1536 de entrada. Así, por ejemplo, un puerto de USB puede ser usado para proporcionar entrada al sistema 1512 de ordenador y para emitir información desde el sistema 1512 de ordenador a un dispositivo 1540 de salida. Un adaptador 1542 de salida se proporciona para ilustrar que hay algunos dispositivos 1540 de salida, como monitores, altavoces e impresoras, entre otros dispositivos 1540 de salida que requieren adaptadores especiales. Los adaptadores 1542 de salida incluyen, a modo de ilustración y no de limitación, tarjetas de vídeo y de sonido que proporcionan un medio de conexión entre el dispositivo 1540 de salida y el bus 1518 del sistema. Debería observarse que otros dispositivos y / o sistemas de dispositivos proporcionan capacidades tanto de entrada como de salida, tales como el ordenador, u ordenadores, remoto(s) 1544.

El sistema 1512 de ordenador puede funcionar en un entorno en red, usando conexiones lógicas con uno o más ordenadores remotos, tales como el ordenador, u ordenadores, remoto(s) 1544. El ordenador, u ordenadores, remoto(s) 1544 puede(n) ser un ordenador personal, un servidor, un encaminador (router), un PC en red, una estación de trabajo, un artefacto basado en un microprocesador, un dispositivo a la par y otro nodo común de red, y similares, y habitualmente ¡ncluye(n) muchos de, o todos, los elementos descritos con respecto al sistema 1512 de ordenador. Con fines de brevedad, solamente se ilustra un dispositivo 1546 de almacenamiento en memoria con el ordenador, u ordenadores, remoto(s) 1544. El ordenador, u ordenadores, remoto(s) 1544 está(n) lógicamente conectado(s) con el sistema 1512 de ordenador a través de una interfaz 1548 de red, y luego, físicamente conectado(s) mediante una conexión 1550 de comunicación. La interfaz 1548 de red abarca redes de comunicación tales como redes de área local (LAN) y redes de área amplia (WAN). Las tecnologías de LAN incluyen la Interfaz de Datos Distribuida de Fibra (FDDI), la Interfaz de Datos Distribuidos de Cobre (CDDI), Ethernet / IEEE 802.3, Token Ring / IEEE 802.5 y similares. Las tecnologías de WAN incluyen, pero no se limitan a, enlaces punto a punto, redes de conmutación de circuitos, como las Redes Digitales de Servicios Integrados (ISDN) y variaciones sobre las mismas, redes de conmutación de paquetes y Líneas de Abonado Digital (DSL).

La(s) conexión(es) 1550 de comunicación se refiere(n) al hardware / software empleado para conectar la interfaz 1548 de red con el bus 1518. Si bien la conexión 1550 de comunicación se muestra por claridad ilustrativa dentro del sistema 1512 de ordenador, también puede ser externa al sistema 1512 de ordenador. El hardware / software necesario para la conexión con la interfaz 1548 de red incluye, solamente con fines ejemplares, tecnologías internas y externas tales como módems que incluyen módems ordinarios de nivel telefónico, módems de cables y módems de DSL, adaptadores de ISDN y tarjetas de Ethernet.

Según se usan en el presente documento, los términos "componente", "sistema" y similares también pueden referirse a una entidad vinculada con un ordenador, ya sea hardware, una combinación de hardware y software, software, o software en ejecución, además de dispositivos electromecánicos. Por ejemplo, un componente puede ser, pero no está limitado a ser, un proceso ejecutándose en un procesador, un procesador, un objeto, un objeto ejecutable, una hebra de ejecución, un programa y / o un ordenador. A modo de ilustración, tanto una aplicación ejecutándose en un ordenador como el ordenador puede ser un componente. Uno o más componentes puede(n) residir dentro de un proceso y / o hebra de ejecución, y un componente puede estar localizado en un ordenador y / o distribuido entre dos o más ordenadores. La palabra "ejemplar" se usa en el presente documento para significar "que sirve como ejemplo, caso o ilustración". Cualquier aspecto o diseño descrito en el presente documento como "ejemplar" no ha de interpretarse necesariamente como preferido o ventajoso con respecto a otros aspectos o diseños.

Los diversos elementos funcionales ilustrativos, bloques lógicos, módulos de programa y circuitos descritos con relación a los aspectos revelados en el presente documento pueden ser implementados o realizados con un procesador de propósito general, un Procesador de Señales Digitales (DSP), un Circuito Integrado Específico de la Aplicación (ASIC), una Formación de Compuertas Programables en el Terreno (FPGA) u otro dispositivo lógico programable, compuerta discreta o lógica de transistores, componentes de hardware discretos o cualquier combinación de los mismos diseñada para realizar las funciones descritas en el presente documento. Un procesador de propósito general puede ser un microprocesador pero, como alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o máquina de estados convencional. El procesador puede ser parte de un sistema de ordenador que también tiene un puerto de interfaz de usuario que se comunica con una interfaz de usuario, y que recibe comandos ingresados por un usuario, tiene al menos una memoria (p. ej., un controlador de disco rígido u otro almacenamiento comparable, y una memoria de acceso aleatorio) que almacena información electrónica que incluye un programa que funciona bajo control del procesador, y con comunicación mediante el puerto de interfaz de usuario, y una salida de vídeo que produce su salida mediante cualquier clase de formato de salida de vídeo.

Las funciones de los diversos elementos funcionales, bloques lógicos, módulos de programa y elementos de circuitos descritos con relación a los aspectos revelados en el presente documento pueden ser realizadas mediante el uso de hardware dedicado, así como hardware capaz de ejecutar software en asociación con el software adecuado. Cuando son proporcionadas por un procesador, las funciones pueden ser proporcionadas por un único procesador dedicado, por un único procesador compartido, o por una pluralidad de procesadores individuales, algunos de los cuales pueden ser compartidos. Además, el uso explícito del término "procesador" o "controlador" no debería ser interpretado como refiriéndose exclusivamente a hardware capaz de ejecutar software, y puede incluir implícitamente, sin limitación, hardware de DSP, memoria de sólo lectura (ROM) para almacenar software, memoria de acceso aleatorio (RAM) y almacenamiento no volátil. También puede incluirse otro hardware, convencional y / o personalizado. De manera similar, cualquier conmutador mostrado en las figuras es conceptual solamente. Su función puede ser llevada a cabo mediante el funcionamiento de lógica de programa, mediante lógica dedicada, mediante la interacción del control de programa y la lógica dedicada, o incluso manualmente, siendo seleccionable la técnica específica por parte del implementador, según se entienda más específicamente a partir del contexto.

Los diversos elementos funcionales, bloques lógicos, módulos de programa y elementos de circuitos descritos con relación a los aspectos revelados en el presente documento pueden comprender una unidad de procesamiento para ejecutar instrucciones de programa de software para proporcionar operaciones de cálculo y de procesamiento para el ordenador y el controlador industrial. Aunque la unidad de procesamiento puede incluir una única arquitectura de procesador, puede apreciarse que puede haber cualquier arquitectura de procesador adecuada y / o cualquier número adecuado de procesadores, de acuerdo a los aspectos descritos. En un aspecto, la unidad de procesamiento puede implementarse usando un único procesador integrado.

Las funciones de los diversos elementos funcionales, bloques lógicos, módulos de programa y elementos de circuitos descritos con relación a los aspectos revelados en el presente documento pueden ser implementadas en el contexto general de instrucciones ejecutables por ordenador, tal como software, módulos de control, lógica y / o módulos lógicos ejecutados por la unidad de procesamiento. En general, el software, los módulos de control, la lógica y / o los módulos lógicos incluyen cualquier elemento de software dispuesto para realizar operaciones específicas. El software, los módulos de control, la lógica y / o los módulos lógicos pueden incluir rutinas, programas, objetos, componentes, estructuras de datos y similares, que realizan tareas específicas o implementan tipos específicos de datos abstractos. Una implementación del software, los módulos de control, la lógica y / o los módulos lógicos y las técnicas puede almacenarse en y / o ser transmitidos mediante alguna forma de medios legibles por ordenador. A este respecto, los medios legibles por ordenador pueden ser cualquier medio disponible o medios que pueden usarse para almacenar información, y accesibles por parte de un dispositivo informático. Algunos aspectos también pueden ser puestos en práctica en entornos informáticos distribuidos, donde las operaciones son realizadas por uno o más dispositivos de procesamiento remotos que están enlazados mediante una red de comunicaciones. En un entorno informático distribuido, el software, los módulos de control, la lógica y / o los módulos lógicos pueden ser ubicados en medios de almacenamiento de ordenador tanto locales como remotos, incluso dispositivos de almacenamiento de memoria.

Adicionalmente, ha de apreciarse que los aspectos descritos en el presente documento ilustran implementaciones a modo de ejemplo, y que los elementos funcionales, los bloques lógicos, los módulos de programa y los elementos de circuitos pueden ser implementados en varias otras formas que sean coherentes con los aspectos descritos. Además, las operaciones realizadas por tales elementos funcionales, bloques lógicos, módulos de programa y elementos de circuitos pueden ser combinados y / o separados para una implementación dada, y pueden ser realizados por un número mayor o un número menor de componentes o módulos de programa. Como será evidente a los expertos en la tecnología tras leer la presente revelación, cada uno de los aspectos individuales descritos e ilustrados en el presente documento tiene componentes y características discretas que pueden ser inmediatamente separados de, o combinados con, las características de cualquiera de los otros varios aspectos, sin apartarse del alcance de la presente revelación. Cualquier procedimiento expuesto puede ser llevado a cabo en el orden de los sucesos expuestos, o en cualquier otro orden que sea lógicamente posible.

Es digno de mención que cualquier referencia a "un aspecto" significa que un rasgo, estructura o característica específica descrita con relación al aspecto está incluida en al menos un aspecto. Las apariciones de la frase "en un aspecto" en la especificación no están necesariamente refiriéndose todas al mismo aspecto.

A menos que se afirme específicamente lo contrario, puede apreciarse que los términos tales como "procesamiento", "informática", "cálculo", "determinación", o similares, se refieren a la acción y / o los procesos de un ordenador o sistema informático, o un dispositivo similar de cálculo electrónico, tal como un procesador de propósito general, un DSP, un ASIC, una FPGA u otro dispositivo lógico programable, compuerta discreta o lógica de transistores, componentes de hardware discretos, o cualquier combinación de los mismos diseñada para realizar las funciones descritas en el presente documento, que manipulen y / o transformen los datos representados como cantidades físicas (p. ej., electrónicas) dentro de registros y / o memorias en otros datos similarmente representados como cantidades físicas dentro de las memorias, registros u otro almacenamiento de información, dispositivos de transmisión o visualización de ese tipo.

Es digno de mención que algunos aspectos pueden ser descritos usando la expresión "acoplado" y "conectado" junto con sus derivados. Estos términos no están concebidos como sinónimos entre sí. Por ejemplo, algunos aspectos pueden ser descritos usando los términos "conectado" y / o "acoplado", para indicar que dos o más elementos están en contacto físico o eléctrico directo entre sí. El término "acoplado", sin embargo, también puede significar que dos o más elementos no están en contacto directo entre sí, pero sin embargo cooperan o interactúan entre sí. Con respecto a elementos de software, por ejemplo, el término "acoplado" puede referirse a interfaces, interfaces de mensajes, la interfaz de programas de aplicación (API), el intercambio de mensajes, y así sucesivamente.

Se apreciará que los expertos en la tecnología podrán idear diversas disposiciones que, aunque no explícitamente descritas o mostradas en el presente documento, realizan los principios de la presente revelación y están incluidas dentro del alcance de los mismos. Además, todos los ejemplos y el lenguaje condicional expuesto en el presente documento están principalmente concebidos para asistir al lector en la comprensión de los principios descritos en la presente revelación y de los conceptos proporcionados para fomentar la tecnología, y han de interpretarse como que no tienen limitaciones para tales ejemplos y condiciones específicamente expuestos. Además, todas las afirmaciones en el presente documento que expongan principios y aspectos, así como ejemplos específicos de los mismos, están concebidos para abarcar los equivalentes tanto estructurales como funcionales de los mismos. Adicionalmente, se pretende que tales equivalentes incluyan tanto los equivalentes actualmente conocidos como los equivalentes desarrollados en el futuro, es decir, cualquier elemento desarrollado que realice la misma función, independientemente de la estructura. El alcance de la presente revelación, por lo tanto, no está concebido para limitarse a los aspectos ejemplares y los aspectos mostrados y descritos en el presente documento. En cambio, el alcance de la presente revelación está realizado por las reivindicaciones adjuntas.

Los términos "un" y "el", y referentes similares usados en el contexto de la presente revelación (especialmente en el contexto de las siguientes reivindicaciones) han de ser interpretados para abarcar tanto el singular como el plural, a menos que se indique lo contrario en el presente documento o que sea claramente contradicho por el contexto. La exposición de intervalos de valores en el presente documento está meramente concebida para servir como un procedimiento de taquigrafía para referirse individualmente a cada valor por separado que caiga dentro del intervalo. A menos que se indique lo contrario en el presente documento, cada valor individual está incorporado en las especificaciones como si fuera individualmente expuesto en el presente documento. Todos los procedimientos descritos en el presente documento pueden ser realizados en cualquier orden adecuado, a menos que se indique lo contrario en el presente documento, o sea claramente contradicho de otra manera por el contexto. El uso de cualquier ejemplo, y de todos ellos, o el lenguaje ejemplar (p. ej., "tal como", "en el caso", "a modo de ejemplo") proporcionado en el presente documento está concebido meramente para iluminar mejor la invención y no plantea una limitación sobre el alcance de la invención reivindicada de otro modo. Ningún lenguaje en la especificación debería ser interpretado como que indica que cualquier elemento no reivindicado es esencial para la práctica de la invención. Se hace notar adicionalmente que las reivindicaciones pueden ser redactadas para excluir cualquier elemento optativo. Como tal, esta afirmación está concebida para servir como base antecedente para el uso de tal terminología exclusiva, tal como solamente, únicamente, y similares, con relación a la exposición de elementos de reivindicación, o el uso de una limitación negativa.

Los agrupamientos de elementos o aspectos alternativos revelados en el presente documento no han de interpretarse como limitaciones. Cada miembro de grupo puede ser mencionado y reivindicado individualmente, o en cualquier combinación con otros miembros del grupo, u otros elementos hallados en el mismo.

Se anticipa que uno o más miembros de un grupo pueden ser incluidos en, o eliminados de, un grupo por razones de conveniencia y / o patentabilidad.

Si bien ciertas características de los aspectos han sido ilustrados según lo descrito anteriormente, muchas modificaciones, sustituciones, cambios y equivalentes se les ocurrirán ahora a los expertos en la tecnología. Ha de entenderse, por lo tanto, que las reivindicaciones adjuntas están concebidas para abarcar todas las modificaciones y cambios de ese tipo que caigan dentro del alcance de los aspectos revelados y de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento implementado por ordenador de cuantificación de la capacidad de un sistema táctil, comprendiendo el sistema táctil un activador, comprendiendo el ordenador un procesador, una memoria y una interfaz de entrada / salida para recibir y transmitir información a y desde el procesador, proporcionando el ordenador un entorno para simular la mecánica del sistema táctil, determinar las prestaciones del sistema táctil y determinar una sensación de usuario producida por el sistema táctil en respuesta a una entrada al sistema táctil, dicho procedimiento caracterizado porque comprende los pasos de: recibir un comando de entrada por parte de un módulo de sistema mecánico que simula un sistema táctil, en donde el comando de entrada representa un voltaje de entrada aplicado al sistema táctil; producir un desplazamiento por parte del módulo de sistema mecánico en respuesta al comando de entrada; recibir el desplazamiento por parte de un módulo de percepción de intensidad; asignar el desplazamiento a una sensación experimentada por un usuario por parte del módulo de percepción de intensidad; y producir la sensación experimentada por el usuario en respuesta al comando de entrada.

2. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la recepción de un comando de entrada comprende recibir un voltaje de entrada de estado estable, definido por una amplitud y una frecuencia.

3. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la producción de la sensación comprende producir una sensación que depende de la frecuencia y la amplitud del voltaje de entrada de estado estable, en donde la sensación tiene una intensidad expresada en decibelios y describe una capacidad de juegos / música de un diseño de sistema táctil.

4. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la recepción de un comando de entrada comprende recibir un voltaje de entrada transitorio definido por una amplitud y una anchura de pulso.

5. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la producción de la sensación comprende producir las sensaciones que dependen de la amplitud y duración del voltaje de entrada transitorio, en donde la sensación tiene una intensidad expresada en decibelios y describe una capacidad de pulsación de un diseño de sistema táctil.

6. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende el paso de simular, por parte del módulo de sistema mecánico, la punta de un dedo que aplica una presión de entrada al sistema táctil.

7. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la simulación de la punta de un dedo que aplica una presión de entrada al sistema táctil comprende: medición de una respuesta de estado estable a la vibración de deslizamiento proximal / distal producida por la punta de un dedo durante la pulsación de una tecla; y estimación de parámetros de un modelo de punta de dedo aplicando los datos medidos de respuesta de estado estable a una aproximación del sistema de masa-muelle-amortiguador a la punta de un dedo.

8. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende el paso de simular, por parte del módulo de sistema mecánico, una palma que aprieta el sistema táctil.

9. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el paso de simular la palma que aplica una presión de apriete al sistema táctil comprende los pasos de: medir una respuesta de estado estable a la vibración de deslizamiento proximal / distal producida por una palma que aprieta el sistema táctil; y estimar parámetros de un modelo de palma, aplicando los datos de respuesta medidos de estado estable a una aproximación del sistema de masa-muelle-amortiguador a la palma.

10. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende el paso de simular, por parte del módulo de sistema mecánico, de un activador del sistema táctil como una fuente de fuerza de manera parecida a un muelle y un amortiguador.

1 1. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la simulación del activador del sistema táctil comprende la segmentación del activador, dentro de una huella predeterminada, en una pluralidad de secciones.

12. Un activador segmentado para un sistema táctil, caracterizado porque comprende: un elastómero dieléctrico pre-estirado acoplado con una montura rígida; al menos una ventana dentro de la montura rígida; al menos una barra formada dentro de la al menos una ventana; y al menos un electrodo dispuesto sobre al menos un lado de la al menos una barra; en el cual la aplicación de una diferencia de potencial a través del elemento dieléctrico sobre el al menos un lado de la al menos una barra crea presión electrostática en el elastómero dieléctrico para ejercer una fuerza sobre la al menos una barra.

13. El activador segmentado de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la barra está formada por el mismo material que la montura rígida.

14. El activador segmentado de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende una pluralidad de segmentos dispuestos dentro de una huella predeterminada, en donde (x es la huella en la dirección x e (yf) es la huella en la dirección y.

15. El activador segmentado de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la fuerza sobre la al menos una barra se ajusta a escala con una sección transversal efectiva del activador segmentado, en donde la fuerza aumenta linealmente con el número de segmentos, cada uno de los cuales se suma al ancho (y¡) en la dirección y.

16. El activador segmentado de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque una velocidad de salto pasiva del activador se ajusta a escala con el cuadrado del número de segmentos, en donde cada segmento adicional rigidiza de manera efectiva el activador, acortando primero el activador en la dirección (x,) de estiramiento y sumándose en segundo lugar al ancho (y,) que se resiste al desplazamiento.

17. El activador segmentado de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el elastómero dieléctrico pre-estirado comprende una pluralidad de capas (ni), en el cual una velocidad de salto y la fuerza bloqueada del activador segmentado se ajustan a escala linealmente con el número de capas dieléctricas (m).

18. Un procedimiento implementado por ordenador de simulación de un activador segmentado para un sistema táctil, estando el activador segmentado definido por una pluralidad de segmentos (n); un elastómero dieléctrico pre-estirado acoplado a una montura rígida, comprendiendo el elastómero dieléctrico pre-estirado una pluralidad de capas (m); al menos dos ventanas dentro de la montura rígida y un divisor situado entre dichas al menos dos ventanas; al menos una barra formada dentro de cada ventana; al menos un electrodo dispuesto sobre al menos un lado de la al menos una barra; un borde de montura; y una huella donde xf es la huella en la dirección x e y> es la huella en la dirección y; comprendiendo el ordenador un procesador, una memoria y una ¡nterfaz de entrada / salida para recibir y transmitir información a y desde el procesador, proporcionando el ordenador un entorno para simular el activador segmentado para un sistema táctil; dicho procedimiento caracterizado porque comprende los pasos de: determinar, por parte del procesador, una longitud de reposo efectiva ( ,) del activador segmentado en una dirección de activación y un ancho efectivo (y,) del activador compuesto; determinar, por parte del procesador, una densidad de energía de tensión del activador segmentado determinar, por parte del procesador, una energía elástica almacenada del electrodo segmentado como una función del desplazamiento relativo de la densidad de energía de tensión de la barra de salida; determinar, por parte del procesador, la fuerza que la mitad del activador segmentado ejerce sobre la barra de salida; y determinar, por parte del procesador, una fuerza como una función del desplazamiento para producir el trabajo suficiente para equilibrar el cambio en la energía eléctrica cuando se aplica una diferencia de potencial a través del elastómero dieléctrico para crear una presión electrostática dentro del elastómero, en donde la presión electrostática ejerce la fuerza sobre la barra que actúa en una dirección de salida deseada;

19. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque comprende el paso de: determinar la longitud de reposo efectiva (?,) del activador segmentado en una dirección de activación y del ancho efectivo (y,) del activador compuesto según las expresiones: _ (xf -(2e + (n - )d + nb)) 2n y y,=nm{yf-2(e + a)) donde: Xf es la huella en la dirección x; yf es la huella en la dirección y; d es el ancho del divisor; e es el ancho del borde de la montura; n es el número de segmentos; b es el ancho de la barra; a es la regresión de la barra; y m es el número de capas.

20. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque comprende el paso de: determinar la densidad de energía de tensión del activador segmentado, según la expresión: donde: G es el módulo de corte; y ??, ??, y Á3 Son los estiramientos principales en el elastómero dieléctrico.

21. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque comprende el paso de: determinar la energía elástica almacenada del electrodo segmentado, como una función del desplazamiento relativo de la densidad de energía de tensión de la barra, según la expresión: donde: p es el coeficiente de pre-estiramiento.

22. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque comprende el paso de: determinar la fuerza que la mitad del activador segmentado ejerce sobre la barra, según la expresión:

23. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque comprende el paso de: determinar la fuerza como una función del desplazamiento para producir el trabajo suficiente para equilibrar el cambio en la energía eléctrica cuando se aplica una diferencia de potencial a través del elastomero dieléctrico para crear una presión electrostática dentro del elastómero, en donde la presión electrostática ejerce la fuerza sobre la barra que actúa en una dirección de salida deseada, en donde la fuerza se determina según la expresión: dC{x) FELEC (V,x) = 0.5 - V: dx donde: V es el voltaje; C es la capacitancia; eG es una constante dieléctrica relativa; y e0 es la permisividad del espacio libre.

24. El procedimiento implementado por ordenador de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende el paso de: determinar la fuerza instantánea como una función del desplazamiento, según la expresión: