Towards Localized Tactile Feedback on Touch Surfaces: Finite Element Analysis of a Vibrating Touch Screen Actuated by Piezo Patches

Authors : Nur Lara ALPDOĞAN, Mehmet AYYİLDİZ

Pages : 214-218

Doi:10.31590/ejosat.1014803

View : 21 | Download : 10

Publication Date : 2021-12-01

Article Type : Research Paper

Abstract :Yüzey haptik teknolojileri, parmak ve dokunmatik ekran arasında benzersiz ve ayırt edici bir etkileşim sağlayarak artırılmış bir kullanıcı deneyimi sunar. Bu çalışmada, yüzeyinde bulunan piezo yamalar aracılığıyla kullanıcıya vibrotaktil dokunsal geri bildirim gösteren bir dokunmatik ekran tasarımına odaklanılmıştır. ANSYS FEM yazılım paketini kullanarak, dokunmatik yüzeyde en yüksek deformasyonu sağlayacak ekran ve piezo yama malzemelerinin, sınır koşullarının ve piezo konfigürasyonunun etkilerini insan dokunsal algısının en hassas olacağı frekansı göz önünde bulundurarak araştırdık. Analizimizde üç farklı dokunmatik yüzey ve piezo yama malzemesi, üç farklı sınır koşulu, dört farklı piezo konumu ve üç farklı dokunmatik yüzey kalınlığı kullandık. Sonuçlar, camın sınır koşullarının ve kalınlığının dokunmatik yüzeyin ilk doğal frekansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu ve dokunmatik yüzeyin dört tarafına dört piezo yamasının sabitlenmesiyle en iyi insan dokunma algısını sağlayacak sonuçların elde edildiğini gösterdiModal analizlerde belirlenen konfigürasyon baz alınarak, dokunmatik ekranda maksimum deformasyonun başarılacağı dokunmatik ekranın geometrisini (genişlik, yükseklik, kalınlık) hesaplamak için bir tepki yüzeyi optimizasyonu çalışması gerçekleştirdik. 160 × 90 × 0.28 mm ve 190 × 110 × 0.4 mm boyutlarıyla en iyi konfigürasyonu (yaklaşık 250 Hz birinci modal frekansta maksimum toplam deformasyon) elde ettik. Gelecekte, FEM simülasyonlarının sonuçlarına bağlı olarak tahmin edilecek değişik piezo kombinasyonlarında (tahrik sırası, genliği, ve frekansı) dokunmatik yüzeylerde yerelleştirilmiş dokunsal geri bildirim oluşturacak modeller geliştireceğiz.
Keywords : Yüzey Haptiği, Vibrotaktil Dokunsal Geri Bildirim, Dokunmatik Ekran, Sonlu Elemanlar Analizi, Piezo Yamalar