你将学习：
- 创建微型弹出点作为盲文读者的触觉指示表面的相关问题和可能的解决方案。
- 如何使用由火花引发的甲烷微型爆炸“弹出”的弹性体撞击系统，可能是一个可行的解决方案。
- 如何构建这样一个系统和评估作为一个小阵列，以及相关的多学科科学分析。
为视力受损的用户设计一种快速反应的触觉盲文显示器，让圆点上升，然后回到表面，这是一项电子运动挑战。其中一个问题是，一个可用的盲文显示需要大量的小点(1-3毫米直径)，非常紧密的间距(约5毫米)。整页的盲文显示(25行，每行40个单元)有6000个点，这显然不是传统的电动驱动解决方案的设置。
虽然软气动执行器最初在小分辨率舒适的触觉显示器中表现出了潜力，但它们并不实用，因为它们的控制阀比执行器本身更笨重。
其他替代方案也有局限性:在没有热管理附件(由于热传输限制)的情况下，热执行器通常需要几秒钟才能完成一个加热/冷却“工作回路”循环;当脉冲电磁系统缩小到盲点大小时，会受到低驱动力和单个驱动器之间的干扰(串扰)的影响;压电器件的大规模生产成本很高，而且需要更长的悬臂结构，这妨碍了它们密集排列的能力。
现在，康奈尔大学(Cornell University)和以色列理工学院(Technion-Israel Institute of Technology)的研究人员合作设计并测试了一种截然不同的方法。他们使用微小的电极点燃微小体积的预混甲烷和氧气，从而使一层薄薄的硅薄膜膨胀(图1)．
可控制的“爆炸”可以通过独立的通道来指向特定的点，以获得高度触感的指示(注意:这与触觉不同)。磁锁存系统为这些点提供了点火后的持久性，但它们可以简单地按下复位。
引发的痕迹
新系统的关键是一组成型的硅树脂和微流体液态金属轨迹，它们作为电极产生火花，点燃直径为5毫米、高为2毫米的硅树脂圆柱体中稀薄的甲烷-氧气燃料混合物。放热反应迅速加压气缸，置换硅胶膜高达6毫米在1毫秒以下。在这些小尺度上，壁淬火焰行为允许研究人员构建一个3 × 3阵列的圆柱体直径为3毫米，间距为4毫米(图2)．
此外，流体弹性体驱动器冷却速度快，所需燃料少，因此，尽管潜在用户可能会担心甲烷，但它们仍认为商业版本是安全的。在许多不明显的问题中，团队必须解决的是火花引发的“闪回”风险——这是大型管道中众所周知的问题。在这里，他们必须开发并安装一个1.5毫米厚的小型烧结金属盘在燃料通道的中央连接处，以防止这种情况发生。
在测试了单独的火花控制后，他们通过设置在两个小铜PCB原型板上的高压簧片继电器来解复用电压(图三、图四)，串扰和诱导踢问题。继电器切换通过Arduino Uno数字输出端口进行控制。虽然研究人员没有明确指出他们在发表的论文中使用的电压，但他们的隔离直流电源的额定电压为2千伏，250µa输出。
机电与燃烧
“拥有一种可以像真实物体一样改变形状的东西，在当下并不存在。在小的执行器，尺寸，重量和成本之间有一个权衡。这太难了，”康奈尔工程学院机械和航空航天工程项目负责人、副教授罗布·谢泼德(Rob Shepherd)说。“每个人都在尝试机电系统。所以我们说，好吧，如果我们不这样做，我们用燃烧。小体积的气体可以产生强大的输出。”
目前的系统由9个流体弹性体驱动器组成，但研究人员希望扩大其规模，最终创造出一个完整的电子触觉显示器。他们还计划将该系统转化为广泛使用的丁烷，丁烷已经在无数的袖珍打火机中使用。
这项研究得到了美国国家科学基金会(National Science Foundation)、空军科学研究办公室(Air Force Office of Science research)和斯隆基金会(Sloan Foundation)的支持。详细情况见他们的论文。”用于强大软执行器密集排列的无阀微升燃烧发表在《美国国家科学院院刊》上。虽然这篇论文需要付费，但幸运的是，它有一个开放版本在这里．
此外,一个支持信息文件一份23页的报告的链接可能比主要的论文更吸引工程师。它包含材料使用的细节，制造步骤和技术，测试安排，一个定量表，详细比较了该方法与其他方法的各种参数，以及相关的化学，流体力学和物理方程。它还包括六个短视频的链接。
