Acción de Piano Basada en Multicuerpos: Validación de una Tecla Háptica
Autores: Timmermans, Sébastien; Dehez, Bruno; Fisette, Paul
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Acción de Piano Basada en Multicuerpos: Validación de una Tecla Háptica
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Tecla de piano
Actuador lineal
Dispositivo háptico
Retroalimentación de fuerza
Modelo multibody
Retroalimentación háptica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Se propone un prototipo de tecla de piano actuado por un actuador lineal hecho a medida para mejorar el tacto de los pianos digitales al reproducir la retroalimentación de fuerza de la acción de un piano acústico. Este documento presenta el diseño y la validación del dispositivo háptico. El enfoque explota un modelo multibody para calcular la dinámica de la acción y la fuerza correspondiente sobre la tecla en tiempo real. Más específicamente, se calcula un modelo de piano de cola que incluye los cinco cuerpos de acción, su geometría y las leyes de fuerza específicas, en el dispositivo háptico. Un paso de pre-dimensionamiento junto con un análisis de Método de Elementos Finitos (FEM) produjo un actuador especialmente diseñado que satisface los requisitos de diseño, en particular la naturaleza altamente dinámica de la fuerza a transmitir. Se pueden alcanzar picos de fuerza de hasta 50 (N) en menos de 20 (ms), con bajo consumo de energía. En comparación con soluciones anteriores: (i) se preservan las características físicas de la tecla; (ii) la retroalimentación se basa en un modelo multibody en tiempo real que es fácilmente configurable e intercambiable; (iii) se desarrolla una validación experimental del actuador dentro del prototipo que demuestra su viabilidad. Los resultados confirman que la bobina de voz puede producir una retroalimentación háptica adecuada. En particular, la representación de una acción de piano de cola dentro del dispositivo muestra perfiles de fuerza háptica prometedores.
Descripción
Se propone un prototipo de tecla de piano actuado por un actuador lineal hecho a medida para mejorar el tacto de los pianos digitales al reproducir la retroalimentación de fuerza de la acción de un piano acústico. Este documento presenta el diseño y la validación del dispositivo háptico. El enfoque explota un modelo multibody para calcular la dinámica de la acción y la fuerza correspondiente sobre la tecla en tiempo real. Más específicamente, se calcula un modelo de piano de cola que incluye los cinco cuerpos de acción, su geometría y las leyes de fuerza específicas, en el dispositivo háptico. Un paso de pre-dimensionamiento junto con un análisis de Método de Elementos Finitos (FEM) produjo un actuador especialmente diseñado que satisface los requisitos de diseño, en particular la naturaleza altamente dinámica de la fuerza a transmitir. Se pueden alcanzar picos de fuerza de hasta 50 (N) en menos de 20 (ms), con bajo consumo de energía. En comparación con soluciones anteriores: (i) se preservan las características físicas de la tecla; (ii) la retroalimentación se basa en un modelo multibody en tiempo real que es fácilmente configurable e intercambiable; (iii) se desarrolla una validación experimental del actuador dentro del prototipo que demuestra su viabilidad. Los resultados confirman que la bobina de voz puede producir una retroalimentación háptica adecuada. En particular, la representación de una acción de piano de cola dentro del dispositivo muestra perfiles de fuerza háptica prometedores.