Công nghệ Haptic không chỉ là một hình thức độc đáo của cơ điện tử, mà còn bao gồm các yếu tố cơ học, điện và tính toán. Với cảm biến và bộ điều khiển phức tạp, nó mang lại cho người dùng một trải nghiệm tương tác với máy móc mạnh mẽ hơn so với các hệ thống truyền thống hiện tại. Haptic cung cấp cho người dùng các gợi ý từ hình ảnh và âm thanh từ máy tính cũng như trải nghiệm giác quan như chạm, áp lực, trọng lượng, cảm giác và nhiệt độ. Điều này tạo ra một kết nối chặt chẽ, hữu hình hơn với thiết bị của chúng ta, nâng cao sự tương tác với ứng dụng lên một cấp độ hấp dẫn hơn.
Các ứng dụng của công nghệ Haptic
Trong lĩnh vực Y tế
Trong lĩnh vực y tế, việc cho phép bác sĩ cảm nhận những gì một bàn tay robot chạm vào, ví dụ, giúp tăng cường sự kiểm soát và an toàn. Các kỹ thuật phẫu thuật như phẫu thuật cộng đồng sử dụng công nghệ Haptic cho phép bác sĩ thực hiện các cắt nhỏ hơn, giúp bệnh nhân hồi phục nhanh chóng hơn. Sử dụng các bộ điều khiển từ xa kết hợp với video, một bác sĩ có thể thực hiện các phẫu thuật tinh tế với độ chính xác cao hơn bao giờ hết. Force feedback trở nên quan trọng khi bác sĩ cần biết mức lực mà một chiếc dao mổ áp dụng.
Trong lĩnh vực Game
Trong các ứng dụng game, thay vì sử dụng cần điều khiển và nhấp vào bàn phím, công nghệ Haptic cung cấp phản hồi ảo cho người dùng, giúp chống lại lực điều khiển và cho phép người chơi cảm nhận cảm giác của các cấu trúc và hiện tượng vật lý khác nhau. Được sử dụng trong các ứng dụng game hiện nay là các micromotor, bộ kích thích piezo, truyền chất lỏng và áp suất không khí để tương tác vật lý với người dùng. Sự phát triển với các công nghệ Haptic này khác biệt so với việc phát triển các thiết kế máy móc truyền thống.
Trong thiết bị người tiêu dùng
Đối với các ứng dụng yêu cầu quy trình chụp và xử lý chuyển động phức tạp, các thiết kế Haptic ngày càng triển khai các Đơn Vị Đo Trong Lực (IMUs). IMUs bao gồm cảm biến gia tốc + giro + cảm biến từ tính. Các cảm biến tích hợp cao cấp này có thể được tùy chỉnh cho nhiều ứng dụng hiệu suất cao, bao gồm các thiết bị đeo, thiết bị đeo đầu, điện thoại thông minh, máy ảnh, drone và tai nghe ảo/ảo thực/ảo hình (AR/VR/MR). Với các thuật toán phần mềm sẵn có, IMUs tạo nên một hệ thống cảm biến thông minh mạnh mẽ có thể dễ dàng tính toán hướng, vị trí và vận tốc, được sử dụng cho việc theo dõi vị trí và phát hiện hoạt động/gestures với độ chính xác và độ trễ thấp.
Các kỹ thuật thiết kế Haptic
Với nhiều ứng dụng đa dạng của công nghệ Haptic, nhiều kỹ thuật thiết kế đang xuất hiện mà kỹ sư tiếp tục hoàn thiện và phát triển.
Sử dụng kỹ thuật Microfluidic
Một số thiết kế Haptic sử dụng kỹ thuật microfluidic bơi cung cấp chất lỏng vào và ra khỏi một mảng các phòng và cũng thích hợp để tạo cảm giác trên da. Trong hầu hết các trường hợp, bơi cơ sở trên micromotors, các bơm microvalves và ống dẫn. May mắn thay, công nghệ điều khiển motor đã chín chắn, và nhiều bộ phát triển điều khiển motor sẵn có để giúp kích thích các kỹ thuật microfluidic này.
Thiết kế bằng Op-Amp và vi điều khiển Microcontroller
Micromotors không tiêu thụ nhiều dòng điện và thường có thể được cấp nguồn bằng Op-Amps để điều khiển motor theo cả hai chiều. Trong các ứng dụng nơi Op-Amps một mình không đủ để điều khiển micromotors, vi điều khiển với khả năng điều khiển motor như trình điều khiển dòng lớn, điều chế độ rộng xung (PWM), nhiều bộ đếm và thậm chí là đầu ra tương tự có thể được sử dụng để điều khiển nhiều motor, bơm hoặc van điều khiển.
Xử lý tín hiệu kỹ thuật số
Bộ xử lý tín hiệu (DSP) là rất hữu ích trong việc điều khiển micromotors và giám sát cường độ dòng điện đối điện, có thể được sử dụng để đo lường sức đề kháng với áp lực được khẳng định kỹ thuật số. Các bo mạch phát triển ví dụ bao gồm một phần xử lý và một mảng bảng ghi công suất, nếu cần. Thiết kế Haptic sử dụng DSP mang lại tiềm năng lớn trong việc tạo ra trải nghiệm hấp dẫn cho trò chơi, phim, âm nhạc và nhiều hơn nữa.
Công nghệ Haptic siêu âm
Còn một thiết kế công nghệ Haptic thông minh sử dụng sóng siêu âm từ một mảng siêu âm hợp nhất để tạo ra một lực được cảm nhận. Loại công nghệ Haptic siêu âm này tạo ra trải nghiệm cảm giác giữa không khí bằng cách sử dụng sóng siêu âm tập trung, giúp người ta trải nghiệm phản hồi Haptic không cần tiếp xúc vật lý với thiết bị. Mặc dù ban đầu được sử dụng để tạo ra phản hồi giác quan, như cảm giác nhấn một nút ảo, nhưng ứng dụng của nó đang mở rộng để kích thích và ảnh hưởng đến diện tích cơ thể lớn hơn.
Kết
Thiết kế Haptic là một lĩnh vực tương đối mới, nhưng có các công cụ phát triển và hướng dẫn cho các kỹ sư. Khi các sản phẩm Haptic xuất hiện, thêm nhiều bộ phận phát triển và ghi chú ứng dụng sẽ xuất hiện. Trong khi y tế, công nghiệp, kiểm soát robot và sửa chữa từ xa có thể đang phát triển ứng dụng quan trọng của công nghệ Haptic, ngành công nghiệp game sẽ đẩy nhanh và xa hơn. Các ứng dụng có sẵn rộng rãi sẽ thúc đẩy công nghệ Haptic để tạo ra các ứng dụng chuyên sâu dễ thiết kế, tạo ra cơ hội cho các đổi mới và sử dụng trong tương lai.