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Development of high-power tactile display for presenting tactile sensation and directional navigation using shape memory alloy thick film

利用形状记忆合金厚膜开发用于呈现触觉和定向导航的高功率触觉显示器

基本信息

批准号：
21K14134
负责人：
徐嘉楽
金额：
$ 2.25万
依托单位：
Wakayama National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14134/
关键词：
触覚ディスプレイバイアスばね形状記憶合金 PDMS 触感 MEMS 厚膜形成

项目摘要

本研究では点字や触感などの触覚情報を人間の指先に個人差なく提示することを目指し、人工的な振動刺激を提示する高出力の触覚ディスプレイの開発に取り組んでいる。本年度はバイアスばねをSMA素子と組み合わせた場合に出力される振幅の倍増を目指し、最適なバイアスばねの剛性を得るため、膜厚を変えたPDMSバイアスばねを作製し、剛性評価を行なった。変位を300 μm程度まで与えても破断等が発生しなかったが、膜厚が80～200 μmでは負荷および除荷との間で大きなヒステリシスが生じることがわかった。膜厚10～30 μmの場合ではヒステリシスが小さい良好なバイアスばねの特性を得ることができた。SMAアクチュエータと組み合わせた場合に見込まれる発生力は約5 mN程度であり、変位は40～50 μm程度であることがわかり、人間の皮膚に十分な刺激を提示できる見通しを得た。キャップ層、フレーム層およびバイアスばね層の形成プロセスの簡易化に取り組んだ。フォトリソグラフィおよびウエットエッチングにより、Cuキャップ層およびフレーム層を精度良く形成することができ、キャップ層およびフレーム層を接合し、段付き構造を形成することができた。PDMSバイアスばね上に感光性レジストのピン層を形成し、下部のCuフレーム層と良好に接合することができたが、PDMSバイアスばね上部のピン層、キャップ層およびフレーム層とPDMSバイアスばねとのアライメントや接合手法を確立していくことが今後の課題であることが分かった。

In this study, the selection of high power touch screen development was studied based on Braille, tactile information, human visual cues, artificial vibration stimuli, etc. This year, the output of SMA is increased, the rigidity of PDMS is increased, and the thickness of PDMS is increased. The film thickness is 80~200 μm, the load is removed, and the time is large. When the film thickness is 10~30 μm, the film thickness is small and the film thickness is good. SMA is very irritating to human skin when it is about 5 mN or 40~50 μm. Simple selection and organization of the formation of the layer, the layer and the layer. The layer is formed in a fine manner. The layer is bonded and the structure is formed in a segment. PDMS photosensitive layer on the upper part, Cu layer on the lower part and good bonding. PDMS photosensitive layer on the upper part, Cu layer and PDMS photosensitive layer. Bonding method is established.