4
Enabling Mobile Haptic Design: Piezoelectric Actuator Technology Properties in Hand Held Devices 40 1-4244-0761-3/06/$20.00 ©2006 IEEE

[IEEE 2006 IEEE International Workshop on Haptic Audio Visual Environments and Their Applications - Ottawa, Ont. (2006.11.4-2006.11.5)] 2006 IEEE International Workshop on Haptic Audio

  • Upload
    jani

  • View
    217

  • Download
    4

Embed Size (px)

Citation preview

��������������� ���� ���������������

��� ����������������������� ���� ����������� ����� ��� !�����"#$����%������

Enabling Mobile Haptic Design: Piezoelectric Actuator Technology Properties in

Hand Held Devices

&����'�� ���� (���)*���**$����+�������!�� �� &,�,-�."�/ 0����"#$�1��2+�3&

�%� ��� � ��������� ���� � ��� ���������� �� ����

� � ����� �������� ��� ������� ��� ���� ���� ���

�������� ������� ����������� �� ��� ��� � ���

������� ��� ���� ������������� ������� �����������

��������� ������������������������ � � ��� ��������

����������������������� ��������� ���������������

������� ������ � ��� � ����������� ������ � ���� ����

� �������� ���� ����� ��� ���������� �� ���� �����

��� �������� ��������� �������� ��� � ��� �������

������� � ��� ��� �� ������� ��� ������ ����� ���

������� ����� ��� �� ����

������� ������������ �����������

�,� �$4+�53!4��$

)�%��������������������6 ������������������� ���,

� �� ���� ��� �� � ��������� ����� ��� 7 �8 ������ ���6�

�� ������ ��9� �� � ��� ���������6, 4��� ����� �� ����

�� ��8���� ��� �������6 �������� ���6�� ��� ��� �8 ������:�

���8����;0�6,<=��� ������� �����8������ ��8�������6�

�����������6,

������������ ��������������� ����� �� ���� ����������������������������������������������� ���� ������������

4�� ��� ��� �� �� ���������6�� ������ 7 8�� ��������6

��������� ��� �� ����� ������� �� ���� ��� ><? ��� � ��

���������7 %���8����� ���� ���� �8 �� ���� ������ ���

����%���>� @?,4����� 7�����8����%������������6� ����

�� ��� ������6 �� ������ �� ���� %� � ��7 %� ���������7

����%��� ��� � �� � ���6�7 ���7��6 ���������� ���

�� ���� ��� �� �� ���, 4���6� ����6��� ��� ��� ��� �� �8

������� 8�� ��%��� ������� 7 � �� ��� ����7 ����.�� ��6

��� ���� � �������� ����� �� ����� � �8 ��%��� ��� ��� ��

������, 4��� �� ��� %� � ���� �8 ���%���6 �������6��� ��

��%������������������� �����6 ����� ��������� ������

�� ���� ����� ����� �. �8��%������6�,

A���� ���������%��� �����9���� ��� � �������%�� ���

�� ��� � ���9� ��� 8�� ��� �� ��������� ��� >" #?, +���� �

���� ���� �����%��� ��� 8�� ��� �� ��������� ��� ��� � �

����6� %� �� ��� �� 8���%��� ����6� �� � ��� � ���6�7

���� ������ �8���� �� ��������%����� �������������,

2�������7 ���� ��� � �� �8 ���� ���� � �� �������� ��6

�� �� �� ���� ���� �� ��%��� �������, 4�� ��%��� 7 ��B�����

�� ��������� �� ��������������� ��� �%������ ���9����

��9� �� � ��6� ���������� ����%��� 7, ���� ��� ����67

������� ��� �� ��B�����, �� ��� ���� ��B������� � ��

�������67���������� 8����� ����������� ������6���

�������6�,� �������� ���� �� ������ ������� ��� �6�� ���

� ������:� ��������� �� ���7 � 8��8��� ��B������� �� %7

��%��� 7 %� ���� ����B������� �� %7��� ���� ���8>�?,

�� ��� ����� �� ������%� ������ ��� �8 �� ���9����� ���

�� �� ������ ���8����� ��8���%�������%����������,4���

���� ��� �������� ������ �� ��� ��6��8���� �7 ��������

�����%��� ��� 8�� ��� �� ����6� �������� � �.�� ��6 �� �� ��

�������6���, ����� ��� ��� ��� �������6�� 8�� ����� ���

��� ����������6��� ���8���������8 ��� �������67���

��%������ �. ������������,

��,��)&'�)�$4�4��$&+�$!�&'�A�0

&��C��'�!4+�!�!43�4�+A0�+)�-�'�

��&4�!3A�+�$4�+0�!�A

�� ��� �� ��B������� � 8�� ��%��� ��� ��� ���8�������

8�6���� �8 ��� �� �� �� ��� ��� %� �� ��� ��7 ������� ��

8�6�����8���� D�����8������������ 7������� ��������� ��

���������� �88������7, 4�� 8����� 8�6��� ������%�� ��

����%��� 7 ����8������B�� ��7�� ����6�8��B����7���6��

��������� ��9�,��6�������8���� ��8�6�������B��������

� ������ �������������������%������%����������,

4���� ��� ��� ����� �8 �� �� �� ���� ���� ���8�����6

�������� � �.�� ��6 �� �� �� ���� ���� %���� ��

���� ����6�� ��� >/ E? %� ���9����� ��� �� �� ��� �88�� ��

%�� ������ �� � ������ � ���� ���������� ��� ����6�

����� ��������� ��� 7 ��������8���8�� ���8 ���� �� ��

���� ���,

4�� ���6� �8 ���9����� ��� �� �� ��� 8�� ��%��� ��� ��

�� ��8�������%����� �������%74�������>F?���&��7���

><�? ��� ���� ���� ��������� �� ���� ��� 8�� ��� ���

������%�� �� � � %���8� � 8�� ���� �� ��8���� ><<? 4�� 8���

�� ��� ���� ������ %7 ���9����� ��� �� �� ��� ��� %���

401-4244-0761-3/06/$20.00 ©2006 IEEE

������7 �� ������� %7 A��7 ><�? %� %���� ���6� � ��6�

��������%��������� ������ ��6 ��8���7���6�%������ ���

�� �����%����������8��������,

0������ ��6 �����6�%�����9����� ����� �� ������ ��� ��

�������� 7����88����� ������������ �6�� ���><@? ���%���

�������%��7����%������� �������������6���������,4��

������ ��%������ ������������������� ����0�6����,

0�� ����������������%��� 7�������������������%����

����� ������� �� �� �� �� ��������� �� ������8��� � ��

�. ����, 4�� %�� ����� �� �� �� �� ������ ><"? ��� ��

������� � ��� ����������� �� ��.������6���������8�. ��

������6��6���������� ����������><#?,

���������������������� ��� ��������� ����� ������������� ���������������������� �����!���� ���������������������� ����� ������������� ����������������� ������"���������� ��� ������������������������������� ��������������������!���������������� �������� ���� �� ���!��

�� � �� ������ ���6�� �� 8�� ��7�� %������� �� ��� ��

���8������� ������6 �� � ������ � ���������� �� �����

������ ������������6���� �����������������><�?,

0���� ���9��6 �����9����� ����� �� �����8������� � ��

������ �� �� � �88���� �8 �� �� �� �� ;��= ������ %�

�� ���� �� � �� � �88���� �8 �� �� �� �� �7� �� ;��= ></?,

4���� �� ��� �88���������������������������� ������8

���� �� ���������� ��� �6�� ��� ����������������,

4�� �� �� �� �7� �� �������� 8��� �� ��7����� ��� �8

������ ��8������ ��������%G�� �� ������� ��8���%7 ��

���� ������6 ��������,4�������� ����8 ��8�������� ��

�� ������� ����������������6��8 ����������� ��7���

������8����,4���� ����� �������������%���%7��88�������

�8 ������:��� ���� ������ �����6��8 ���������%������

%������8���� ������ �� ������6�><@?,

���,� !��+�!4�+�A4�!A�0A4�)3'�-H&��C�

�!43�4�+)�!��$�!A

�� � ��������%���� �� ������ ��� �����������%��� 7 �

���� ���� ����7��7�����8����������������� ��� ������

� ���� �� ��8��� �� � ���� ����7 ���6� �7������� ���6�, 4��

���� ��� 8��� ��� �8 ���6�� ����� ��� %� ��� ������ %7 ��

������ 8�� � �����9����� ����� �� ����� �������������

����� ���%7 ��������6��� �6� ><�?, ��0�6���@ ���� ���

�.����� ������ �����%�� � ���� � �� � ��� �������67, 4��

7����� ���6��8����� ���� �� 8���8��������� ��� � 8��

�������:� �8 ������� ���, 0�� ���� ��� 8��� ���� ��� %�

�� ���� 7������78��������<�� �<���,

0����������8�����8���6�������� ����%�� ����� ����

�����68��B��������� �<��9���6����%����� ��,

������� #� $� ����� ��� ������� ������ �� ���� �%� ���"�� ��� ����

��������,

4�� ����67 ��B����� 8�� ��� �� � ����� ������ ��� ;8����

���� ����� ���= �� � �� ����� �� �� ���6� �� �� ��� ��

��6� �� � ��������� � ������ ��8��� � ����� �%��������

�� ���� �� ����� � �� ������ � ���8��� �8 �� ������ %7

�����8�������� ����8����� ��,4����������� ���� ���8��

��%��� ������� ����� ��� ����� ��� ��6� ���6� , 4��

��6�� ����8 ������� ��� ������ ���������� �8 ������

��� ��%� ����� �������� ��� ���� ���%� ������� %� ��

������������� ��7,

4�� � ��� �� ���� ��� �� ���� ��6 �����B����� 8��

8���%��� ����6� �� �� ���9����� ��� �� �� �� �������� ����

����� ����� �� �� ��6, 4��� �� ������ �� ������ �����

���6��� ��8����� �� �����8������� ����������8��B����7

������� �� �� �� �� � �88���� ����������6 ��������� %�

�������� �����������6������ ���,4������%��� ���� ����6�8

���� ��� �� ���� ����8��� ����������� �����%7 ����6 ��

��%�� ���8��B����7�8 ��8���%���������><E?,

�� ���6� �������� ����8 ����� ����������� �������

������� � ���� �� �� ��� ��������� � �� ���������%�� �

���� �. �� � ����6� ����� ��� ��� �� � ����� ����

������ ��7,4����������%������� �����9����� ����������� �

���� �������6��������������6� ��������������� ��������

��� ��� �� � ����� �� ��� 8�� ������������ ����� ���

��������������� ������><F?,

��,� ��&4�!5�A�2$!��''�$2�A0�+)�-�'�

��&4�!3A�+�$4�+0�!�A

���� �����9����� ��� �������67���%��� ��8������8��

��%��� ��� �� ����6� �� 8�������6 ����6� �������6� �� �

������ ��� ��� �� �����%��� ��� ��� ���� � ���� ��� �8 ���

������������������ 8������ ��6��� ������� �� �����8����

�������B������� ��������8������6�����:� ��� ���%� �����

6���������%������ �����������,����8 ���������6����

� �.���� �88����� �7 �� ������ 7 �8 �� ������ ��� ������� 7

�8 �����9��� �� ������ ���,A���� ��������� ����������

8���%���� �����������7�� ��������������,� ����� �8���

������6 %� ��� ���� ����6 ���66��6 � �, �� � ��� �����6

������ ���� ��� ��� ������ ��� �� ��� ����� � �����, 4��

�������6� �� � �������� ��� �8 ���� � ����� �� ����

41

������ ����B������� ��������������� ���� ���8���� �� ���

�����.��������,

4���� ��� ���7 ����� � ������ ���� ��� �8 ������ ����

�� ���� ��� �� ��%��� ��� �. ����� �� 8������� �� �

������ ��� 8�� �88�� ��� ��� �� ��� ��� ������ 8���%���

����6�,

��� �8 �� ������ ���� ��� �8 ��%��� ������ ���6� �� ��

������� ��88���� 7����8 ������6 �������� �������: ����,

4��� 7�� ������� �� �� ������ ������ ��� �����:

��7�����67 ��� �������� ���8������� ��� ���� ���� ����

���8�����6, �� 0�6��� " �� 8��� ��� ������ 7��� ���

������ ��, 4�� ��88������ 8�� ��� ��� ����6� �� ���� 7�� ��

�� ������ ��� ���� 8������� ��� ���� ��� �8 ��7�����

������ ��� %� ���� �� ������ ��� ����, ���� �� �����

��������� �������� ������7���� �� ���� ����8�������

��88���� �7%� ���� 7����8����� ���><F?,�� � ���������

�� �������6� �� � ������ ��� ��� ��� �� ��88������� ��

� ����� ���� ��� ��� �� �� �� �� ���� 7 ��� � �� ��88����

������6��� ��6��8������ 8�������� ��������� ��� ������

%� ������ ������� �� ���� �������6�,

�������&�'����������%������������������ ������!������������������

A ���6�7 ���7��6 ����������6� �8 �� ���6� �8 ��%���

������� �� � ���� � �������6�, 3����� �����6 �� �88�� �8

����� 8��� ��%��� � ����� �� ������ ��� �� �.��� ��

8���%��� �8 �� ���� �� ������, 0�� �.����� ���� �� ����

�.��� ��� ���6��8���%���8���������6 ����� ���%� ��

�� ����7 ���������� �������� � �� ����� ����������6�I

���������������������� �� ��������� ��� �6��8 ������

��� ��� �8 �� ��7 ���7 ����� �� ���� ��6 �� � ��%���

������,

4����� ���6�7���7��6��� �. �8���6��� ��������� ���

���%7 ��������,A����� ����� ��8���%��� �%��� ����

���7�� ����8 ���� ���� ��� �������������6��� ���%� ���

%� ���� ��������6 � ������� ��� �� ��� �� ���� ���

���8�����I 0�� �.����� ������ ���66��6 �8 �� �%G�� ��

6������������ �� ��8���8�����88���� ��������6 ����9����

%���6������8�����66���%G�� I

3� ��� ��7 6��� 8�� ��� �� ��� ��� ������ ����6� �����

%� � ������� �� �� ���� ��� %� ���� ������ ��� �� ����

����� �� ������ �� %� ���� �7 ���� ��� ��������6 �

� ���6�7���7��6�� ���� ������ �. ,

�,�!�$!'3A��$A

&��9����� ��� �� �� �� ���� ��� �������� � �������

8�������� 8�� ��� �� ��� ��� ������ ����6� �� ��%���

�������, � �.����� �� �����%��� 7 �8 �� ��� �� � ����� ���

������%�����������8������ ���� ������6���������

��.�� ��6�� �� ������ ��������%����������,0���88�� ���

����6� �������� � ���� ��B����� ������ �����6 �� ��

�����%��� ��������� ��� �����8��� �������� ������������

�������� ���� �������%������ �. ,

�!1$��'�52)�$4A

4����� �������������� �� �������6�������� ��� ����%7

(����� 4������� ��� ����� �� ��� �8 ��%��� ������ ���6�

4�������������6�� �8���7���������6��,

+�0�+�$!�A

><?� ),',)�'��6���� (,&,�������� 2,A,A���� �� J4��������� ���

���������� �D��� ������ ��5���6��8�� ���� ���A7� ��� ���)A!

&����)�� ������A����� &��� ������� $��H��� ���<,>�?� �, H� A,�, -���� �� J������ ��� �8 ��� ������ 6����� 8�� %����

������K 3���������������� ����8���� ���A���� 7� ���@ ��,<�#

<�",>@?� �,���� (,2������ A,5,��)������� !,������ �,-��� �� J��%

-���� 4���� 5�����7 8�� �������%�� A������ ����� ���K �� J��� ��

�����!���� �� �� ���� ���K ��� �� %7 A,�, -���� �� ��� +,)����7A�� � A����6��'$!A -����� ���< ��,#���,

>"?� 4,1������G� (,'��G��� K&����� ����8���� �� ���������6����� ��

%7���%�� ����� �������%��������K ��� ���� ��8����8����� ������������� ��� 4�������� �� A7� ��� !��8, &���, ���# ��, "/<

"/�,

>#?� ',-���� 4,1������G� J0������:� �����6D����6 �� ���8����%������������ �K��!���������8,����, �!)&���� ���� ��,��"��F,

>�?� 1,A, ���� 1,), A ����7 J5������6 ��� �� ����6� 6��������� 8���

����� ��7�����6���� ��7�����7����� ��� �������6���� 8����� ����K ����!���� ��2����������������� �����" ���" ��,@@@F,

>/?� �,�,A��������� 5,)������)�0������ KA��� A ��� ����D����7������5���6�K !��%���6�3������� 7&���� ���� ��,<F#,

>E?� ( )����� J&����� ��� �8 ���� ���� ��� &��7��� �� �� ��� �� �� ��

���"!��8,&���, ���" ��,@@E@"@,>F?� (,4������� J&��9����� ��������� ��8���K �&<""F��/ ����,

><�?� �, &���7��� A, )���7��� (, +����� � K��%��� ����D����6���6

�� ����� ��8����8�����������������K 3�A4:��!��8,&���, ���� ��,#<��,

><<?� �, &���7��� ), ���%� A, )���7��� K��� �� 8���%��� 8�� ���

����� ��6D����� �������� �� �6���K !�����"!��8,&��� ���" ��,<@�F<@<�,

><�?� �, &���7��� (, +����� � A, )���7��� K4������6���D � 4�� ���

5�����78����������5������K !������!��8,&���, ���� ��,�""�"#,

><@?� ),�, 0������ K+���� �������� �� �� ���9� ��� �8 A��� A ��� ����

����� �� ���K (,�� ����6�� )� �����A7� ������� ��� ����<" ���@ ��,��/�<�,

><"?� 1, 3����� J&��9����� ��� �� �� ��� ���"D �� ������ ����6� �����L

��� ��� �������6���������� ����K �� �� ������"!��8,&���, ���" ��,@E"/,

><#?� !,$��9����� 5,-��� A,-���������������,)������� J&��9����� ���

�� �� ���DA � ��8 ���� K 4��A���������%�� ���5�6�� @@ ���< ��,��F�E�,

42

><�?� 5,', 5���� �,&, &����� J)������6 ��� �� ���� ����6� �8

���9����� ������ ������������� �� ���K (,)�������� �����)���������

� A7� ���� <FF/ ��,���M�/�,></?� �,2���6�� �� C,!������7 !,�,+�6��� JA �88����������� ��5���6�

�8�A�5���������� �����8��� ���5������D!���A ��7�8�7�������

5���������� �����8���K A��� A ��� ���� ��� �� �6�� �� A7� ��� �!����� ��,&���A&���""@ <FF# ��,<�#<<F,

><E?� +,4,������� �,(,0������ +,',A�� � JA���� ���)�6�� ����8

� ��%�� �� ���A �����K &����� ������&�7�����7����� <F�F ��,@��@/�,

><F?� +,�,!�������� �,�, !�����6� JA�����7��� &�7�����6����%���� �8

����K �� J4�� &�7�����67 �8 4����K ��� �� %7 ),�, ������ �,A���88 '����������%���������� �� '����� <FF< ��,�@��,

43