带输入的触觉：线性谐振执行器中的背EMF实现触摸、压力和环境感知

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当今的可穿戴和移动设备通常使用独立的硬件组件进行传感和驱动。在这项工作中，我们为线性谐振执行器（LRA）开辟了新机遇，LRA 因其提供丰富触觉反馈的能力而在这类设备中无处不在。通过利用策略启用 LRA 的主动和被动传感能力，我们展示了它们作为独立输入/输出设备的优势和潜力。具体而言，我们使用背EMF电压来分类 LRA 是否被敲击、触摸，以及施加了多大的压力。背EMF传感已经集成在许多电机和 LRA 驱动器中。我们开发了一种被动的低功耗敲击传感方法，仅需 37.7 µA。此外，我们开发了主动触摸和压力传感方法，具有低功耗、安静（2 dB）且最小化振动的特点。该传感方法适用于多种类型的 LRA。我们展示了应用场景，例如手机侧边的压力感应按钮。我们还直接在现有手机的 LRA 上实现了我们的技术，以检测手机是手持状态还是放置在柔软或硬质表面上。最后，我们展示了这种方法可用于触觉设备判断 LRA 是否与皮肤良好接触。我们的方法可以为无处不在的 LRA 执行器添加丰富的传感能力，而无需额外的传感器或硬件。