高分辨率觸覺(jué)體驗：不一樣的感覺(jué)！

盡管大多數智能手機和平板電腦用戶(hù)都已經(jīng)體驗過(guò)觸覺(jué)技術(shù)，但是觸覺(jué)學(xué)這個(gè)術(shù)語(yǔ)本身卻很少為消費者所了解。就其基本定義而言，“觸覺(jué)學(xué)”是指觸覺(jué)反饋科學(xué)。觸覺(jué)技術(shù)最為基本的應用形式是，手機通過(guò)振動(dòng)提示用戶(hù)來(lái)電或者收件箱有一條新的短信。在這些情況下，手機利用觸覺(jué)技術(shù)，引起用戶(hù)的請注意。

約有三分之一的智能手機都使用了觸覺(jué)反饋技術(shù)，其實(shí)現的功能已不僅僅只是振動(dòng)提醒。一個(gè)常見(jiàn)例子是，當使用手機編寫(xiě)電子郵件或者發(fā)短信時(shí)，用戶(hù)會(huì )感受到細微的振動(dòng)反饋。成功按下某個(gè)按鍵后，手機就會(huì )振動(dòng)確認一次。在使用觸覺(jué)反饋的情況下，用戶(hù)很少會(huì )出現的輸入錯誤，并且操作體驗也更滿(mǎn)意。

利用觸覺(jué)技術(shù)增強用戶(hù)體驗

越來(lái)越多的移動(dòng)設備，例如：手機和平板電腦等，都在使用觸摸功能。觸摸界面是如此的簡(jiǎn)單和直觀(guān)，以至于三歲小孩也會(huì )解鎖智能手機，然后點(diǎn)擊YouTube圖標查看視頻播放列表。但是，觸摸屏存在一個(gè)嚴重的局限性：因為沒(méi)有物理或者機械反饋，無(wú)法實(shí)現用戶(hù)互動(dòng)或者提醒。設計優(yōu)秀的觸覺(jué)反饋功能，可以極大增強觸摸式移動(dòng)設備的整體用戶(hù)體驗。

觸覺(jué)技術(shù)的應用遠不止用戶(hù)提醒或者按鍵確認那么簡(jiǎn)單。標準的手勢操作，例如：滑動(dòng)解鎖、手指縮放圖片以及上下拖動(dòng)翻頁(yè)等，都可以擁有屬于自己的觸覺(jué)/感知特性。當用戶(hù)將圖片放至最大尺寸觀(guān)看時(shí)，觸覺(jué)反饋強度也會(huì )增加?？焖贊L動(dòng)操作時(shí)，觸覺(jué)反饋也會(huì )更快。如果這種情景敏感型反饋同聲音反饋相結合，所得到的用戶(hù)體驗會(huì )令人高度滿(mǎn)意，也更加直觀(guān)。

另外，觸覺(jué)反饋還帶來(lái)了另一種樂(lè )趣。許多人都使用移動(dòng)設備玩游戲。觸覺(jué)反饋技術(shù)可以極大地改善游戲體驗。例如，在第一人稱(chēng)射擊游戲中，游戲主角可以真實(shí)地感受到武器射擊帶來(lái)的震撼。用戶(hù)可以在賽車(chē)游戲中感覺(jué)到車(chē)載的碰撞和顛簸，在流行的“憤怒的小鳥(niǎo)”游戲中感受釋放彈弓繩時(shí)的彈力，在演奏游戲中真實(shí)感受吉他琴弦或者鋼琴鍵等等，諸如此類(lèi)。游戲開(kāi)發(fā)者的想象力將創(chuàng )造出無(wú)限的體驗可能性!

慣性觸覺(jué)傳動(dòng)器(ERM/LRA)

手機中的標準觸覺(jué)反饋功能，通過(guò)一個(gè)被稱(chēng)作偏心旋轉質(zhì)量傳動(dòng)器 (ERM) 的小型馬達來(lái)實(shí)現。該馬達受到電壓驅動(dòng)開(kāi)始旋轉，用戶(hù)便可感覺(jué)到振動(dòng)。觸覺(jué)反饋驅動(dòng)器芯片以差動(dòng)方式驅動(dòng)馬達，因此馬達在正電壓起作用時(shí)旋轉，而在反極性即負電壓起作用時(shí)停止。用于振動(dòng)提醒時(shí)，這種方法十分有效。但是，當把ERM用于其他觸覺(jué)反饋應用時(shí)，例如：游戲等，設備電池電量迅速下降。

ERM存在慣性，需要過(guò)驅動(dòng)才能更快速地旋轉。啟動(dòng)時(shí)間是指馬達達到90%額定加速度所需的時(shí)間，其范圍通常為50到100 ms。馬達制動(dòng)或者停止的時(shí)間范圍類(lèi)似。觸發(fā)一個(gè)非常簡(jiǎn)單的觸覺(jué)反饋事件(例如：點(diǎn)擊)，耗時(shí)約100到200 ms。如果應用要求重復觸覺(jué)反饋事件，則馬達型觸覺(jué)反饋的延遲便不那么理想。

ERM的另一個(gè)方面是旋轉馬達產(chǎn)生的嗡嗡聲，即人耳可以聽(tīng)見(jiàn)的噪聲。如果觸覺(jué)反饋與聲音反饋結合使用，可以部分緩解這個(gè)問(wèn)題。但是，在安靜的會(huì )議室里，如果有人在發(fā)短信，則所有人都能聽(tīng)到這種噪聲。另外，ERM的觸覺(jué)反饋效果會(huì )因用戶(hù)操作而變得不明顯。振動(dòng)頻率和振幅，與單控制電壓有關(guān)。

另一種慣性傳動(dòng)器即線(xiàn)性共振傳動(dòng)器(LRA)，用于一些智能手機中，實(shí)現觸覺(jué)反饋和振動(dòng)提醒。相比ERM，LRA的機械結構不同。它包含一個(gè)安裝在彈簧上的質(zhì)量塊，以線(xiàn)性運動(dòng)方式振動(dòng)。LRA必須在窄共振頻率下受到驅動(dòng)。另外，它的啟動(dòng)時(shí)間稍好于ERM。

根據不同的制造廠(chǎng)商，啟動(dòng)時(shí)間范圍為40到60 ms(圖1)，相比ERM的啟動(dòng)時(shí)間(50到100ms)要好一些。通過(guò)對共振載波振幅進(jìn)行調制，可以產(chǎn)生各種不同的觸覺(jué)反饋效果。

圖 1 LRA 的典型啟動(dòng)時(shí)間為 40 到 60ms

高分辨率觸覺(jué)反饋

高清 (HD) 電視比標清電視的分辨率更高，因此能夠提供更加銳麗和清晰的畫(huà)面。同樣，相比慣性傳動(dòng)器的嗡嗡振動(dòng)，高分辨率觸覺(jué)反饋也可以讓用戶(hù)感受到更明顯的振動(dòng)效果。壓電 (piezo) 或者陶瓷式觸覺(jué)反饋傳動(dòng)器用于實(shí)現HD觸覺(jué)反饋，提供與ERM/LRA不一樣的美好體驗。

壓電式傳動(dòng)器

當在壓電式傳動(dòng)器兩端施加差動(dòng)電壓時(shí)，它會(huì )彎曲變形，從而產(chǎn)生振動(dòng)。壓電式傳動(dòng)器需要高壓才能變形。根據不同的制造廠(chǎng)商，電壓可以為50到150VPP。電壓更高時(shí)，要求壓電層數減少;因此，電壓為150VPP時(shí)，壓電式傳動(dòng)器約有4層，而電壓為50VPP時(shí)，則可能有16到24層。更高電壓時(shí)，由于層數減少，壓電式傳動(dòng)器的電容更小。換句話(huà)說(shuō)，驅動(dòng)低電容觸覺(jué)反饋傳動(dòng)器所需的電流更小。

壓電傳動(dòng)器使用圓盤(pán)或者矩形條的形式，也被稱(chēng)作彎曲器。壓電盤(pán)垂直變形，可用于Z軸振動(dòng)。壓電彎曲器可直接安裝在一塊“漂浮”式觸摸屏上，以實(shí)現屏幕振動(dòng)(圖2a)。壓電彎曲器還可以貼裝到一個(gè)小型模塊中，而該模塊又可以安裝到設備的外殼或者PCB上，從而實(shí)現整個(gè)設備振動(dòng)(圖2b)。壓電模塊之所以流行，是因為它的機械集成很簡(jiǎn)單。

圖 2 壓電式傳動(dòng)器的形狀系數

是什么讓壓電式傳動(dòng)器擁有高分辨率?

四大因素讓壓電式傳動(dòng)器區別于慣性傳動(dòng)器：

1、 啟動(dòng)更快：由于其固有機械屬性，壓電式傳動(dòng)器的啟動(dòng)時(shí)間非常短—一般小于15ms，比ERM快3到4倍。相比ERM，總體觸覺(jué)反饋事件持續時(shí)間縮短70ms。圖3對此進(jìn)行了詳細的描述。

2、 帶寬更高：壓電式傳動(dòng)器的更高帶寬(參見(jiàn)圖4)，可提供更細膩的觸覺(jué)反饋組合，實(shí)現更多的效果。

3、 噪聲更低：與ERM不同，壓電式傳動(dòng)器沒(méi)有旋轉質(zhì)量產(chǎn)生的機械噪聲。