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EMBEDDED 82 • NOVEMBRE • 2021 24 IN TEMPO REALE | HAPTICS GUI Fig. 3 – Attuatore aptico a film polimerico piezoelettrico di KEMET passa attraverso una bobina dà origine a un campo ma- gnetico costante, una corrente alternata (AC) ha l’effetto di far alternare anche il campo magnetico creato dalla bobina mobile. Quando la corrente alternata passa attra- verso la bobina, il campo magnetico esercita una forza variabile sul magnete, facendolo muovere su e giù. Que- sto movimento meccanico viene trasmesso alla molla. Ciò, a sua volta, esercita una forza sulla molla, creando un senso di vibrazione a una frequenza prestabilita (ana- logamente a come funziona un altoparlante, ma al po- sto della bobina che genera onde sonore alle frequenze audio, viene utilizzata una molla per creare vibrazioni a frequenze di risonanza percettibili al tatto). Gli attua- tori LRA sono considerati più durevoli dei componenti ERM, i cui motori hanno maggiori probabilità di subire usura meccanica. Attuatori piezoelettrici EMP L’ultima generazione di componenti aptici, come gli attuatori sottili di Kemet , è resa possibile dai polimeri piezoelettrici (Fig. 3). Questi dispositivi sono costituiti da un unico film di polimero elettromeccanico (EMP), di appena 150 micron di spessore, e creano anch’essi una sensazione tattile, tuttavia con alcune importanti diffe- renze. Diversamente dai componenti ERM e LRA, que- sti sottili attuatori possono essere utilizzati per ottenere le consistenze specifiche di un materiale ed esperienze tattili familiari all’utente, ad esempio la sensazione di clic dei tasti una pulsantiera o di una tastiera. Durante lo spegnimento, le molecole all’interno del film polimerico sono allineate casualmente. Quando viene applicata l’a- limentazione, la struttura molecolare cambia, provocan- do l’allungamento del film, il quale dà così origine a un effetto piezoelettrico. Collegando l’attuatore ad un corpo fisso si ottiene una vibrazione aptica in un piano diverso rispetto a quello di allungamento del film. Le vibrazioni si verificano su un’ampia gamma di frequenze, migliorando così l’espe- rienza dell’utente: le basse frequenze offrono sensazioni ricche e piacevoli, mentre le frequenze più alte fornisco- no sfumature più dettagliate. Combinando le frequenze, si creano sensazioni tattili innovative di una naturalezza spettacolare. Quando sono incorporati direttamente nel- la superficie di un prodotto (non facendo vibrare l’intero oggetto), gli attuatori KEMET si comportano come una membrana tattile, e danno luogo a una sensazione tattile molto più localizzata e distinguibile, che è più gradevole per la fisiologia del tatto umano rispetto alle vibrazioni meno complesse create con altri metodi. Applicazioni della tecnologia aptica e considerazioni di progetto La possibilità offerta agli utenti di provare la sensazio- ne di toccare diversi materiali e consistenze, rende gli attuatori aptici piezoelettrici ideali per creare interfac- ce uomo-macchina (HMI) AR intuitive, le quali offrono agli utenti la sensazione di toccare controlli industriali che non esistono fisicamente. Un altro vantaggio prin- cipale di questa tecnologia è il tempo di risposta rapido (a ritardo zero). Ciò è importante per fornire esperienze audiovisive immersive in ambienti VR come i giochi per computer e la simulazione per la formazione in campo medicale. Quando si integrano gli attuatori piezoelettrici in un dispositivo indossabile, occorre considerare alcune ca- ratteristiche del materiale dell’indumento. La presenza di strati sottili aiuta a migliorare la risposta tattile ma, se tali strati sono eccessivamente sottili, gli attuatori potrebbero diventare visibili, e si produrrebbe inoltre un’eccessiva usura con una riduzione della durata del prodotto. Al contrario, gli strati più spessi nascondono l’attuatore e sono più durevoli, ma riducono la sensa- zione tattile nel complesso. È inoltre importante che gli attuatori aptici siano protetti dall’acqua, che potrebbe portare a un cortocircuito elettrico, danneggiando po- tenzialmente il dispositivo stesso o l’utente. La tecnologia aptica si è evoluta dalle sensazioni ele- mentari di vibrazione fornite dai componenti ERM e LRA all’esperienza utente molto più ricca, localizzata ma coinvolgente resa possibile dagli attuatori piezoelet- trici basati su film EMP. Questi componenti sono ideali per completare il ricco assortimento di esperienze au- diovisive prodotte oggi dalle ultime tecnologie AR/VR utilizzate nelle applicazioni di gioco, industriali e di for- mazione medicale.