Refreshable Haptic Display Using Phase-Changeable Liquid Pouch Motors

Abstract

The role of haptics as a communication medium has been increasingly emphasized across various disciplines. One typical example is the Braille system, which gained popularity among worldwide blind unions due to its intuitiveness and simplicity. As a result, multiple studies that explore different actuation methods for Refreshable Braille Displays have been introduced. However, despite the profuse amount of previous methods, developing a reliable Braille display that is easy to manufacture, low cost, low power consuming, and ultimately, portable remains an unresolved issue. This paper introduces a novel actuation method for refreshable Braille displays using phase-changeable liquid pouches attached to flexible heating elements. The displacement of the pins that form the display, is generated through controlled expansion and contraction of the pouch motors due to phase transition. Through a series of experiments, key parameters such as displacement, force, and temperature are examined. Next, we introduce the portable Braille display handle, which is highly compatible with other standard assistive devices such as the walking stick and the wheelchair, to demonstrate the proposed mechanism in a practical situation. Lastly, we propose a flexible epidermal VR device to provide haptic stimulations. This device takes full advantage of the softness of its components to deform accordingly to the target surface.|촉각은 커뮤니케이션 매체로서 다양한 분야에서 점점 더 많은 관심을 받고 있다. 그중 대표적인 예가 점자 시스템인데 직관적이고 간편한 장점으로 글로벌 블라인드 매뉴얼에서 큰 인기를 얻고 있다. 그래서 재생 가능한 디스플레이를 구동하는 방식에 대한 탐구에 많은 연구가 도입되었다. 그러나 그간 많은 방법이 있었음에도 불구하고 제조가 간편하고, 저비용, 저전력 소모, 휴대가 편이한 점자 디스플레이의 개발은 여전히 미해결된 과제로 남아 있다. 저희 연구에서는 유연한 히팅애리먼트와 상변화 액체 파우치를 결합한 새로운 구동방식으로 구동한 재생 가능한 점자 디스플레이을 소개 하였다. 디스플레이를 구성하는 핀의 위상 변화는 파우치 모터의 팽창 및 수축에 의해 생성된다. 일련의 실험을 통해 위상 변화, 힘 및 온도와 같은 주요 변수를 테스트했다. 다음으로 우리는 실제 상황에서 제안된 메커니즘을 보여주기 위해 다른 표준 보조 장치(지팡이 및 휠체어와 같은)와 매우 호환되는 휴대용 점자 디스플레이 핸들을 소개하였다. 마지막으로 촉각 자극을 제공하는 유연한 표피 VR 장치를 제안하였다. 이 장치는 구성 요소의 유연성을 최대한 활용하고 대상 표면에 따라 변형한다.