觸覺(jué)反饋技術(shù):給你最真實(shí)的觸覺(jué)感受

如果您使用觸摸屏手機，那么您一定有機會(huì )感受到觸覺(jué)反饋（Haptics）技術(shù)的魔力，它讓游戲機、觸摸屏設備和移動(dòng)電子產(chǎn)品的用戶(hù)體驗上升到一個(gè)全新的水平。

人們?yōu)槭裁磿?huì )給一種如此“酷”的功能性技術(shù)取一個(gè)如此怪異的名稱(chēng)呢？就字面而言，讓我很是費解?！癏aptics”這個(gè)詞來(lái)自希臘語(yǔ)“?πτω”，意思是“我盯著(zhù)看，我觸摸?！被旧?，具備觸覺(jué)功能的系統通過(guò)觸覺(jué)震動(dòng)來(lái)實(shí)現操作反饋。希臘人發(fā)明這個(gè)詞以后使用的并不多，直到現代觸覺(jué)技術(shù)廣泛應用于各行各業(yè)中才賦予了它新的含義。航空領(lǐng)域首先應用了這種技術(shù)，它讓飛行員能夠在飛機發(fā)動(dòng)機熄火時(shí)“感覺(jué)”到操縱桿的模擬震動(dòng)。在老式飛機上，這種震動(dòng)是真實(shí)出現的，但控制系統改進(jìn)以后飛機會(huì )檢測到這種震動(dòng)，然后強制反饋給系統。

這幾年，觸覺(jué)系統已擴展到仿真和電子產(chǎn)品領(lǐng)域。一些讓用戶(hù)可以感受和感覺(jué)遙遠（或者虛擬）環(huán)境中事物的設備，已經(jīng)廣泛應用于挖掘、建筑設計、教育甚至是遠程醫療。在更加個(gè)人的層面上，觸覺(jué)反饋技術(shù)可以讓您在安靜地觀(guān)看電影的同時(shí)，被提醒還有會(huì )議要參加，或者被提醒收到了彩票中獎短信，而您的鄰座對此全然不知。在游戲世界，由于您的控制器集成了嵌入式傳動(dòng)器并在游戲中編入了相應程序，因此當您的汽車(chē)將要駛出公路，或者您在《Halo grudge match》（Xbox 游戲）中受傷時(shí)，觸覺(jué)反饋技術(shù)都會(huì )提醒您。

這種技術(shù)對您何其重要我們不再累述，讓我們談?wù)勊墓ぷ髟戆?！基本上?lái)說(shuō)，在今天的市場(chǎng)上共有 2 種觸覺(jué)傳感技術(shù)：守舊派和新興派。但是，這兩派本質(zhì)上都是基于馬達的。每種拓撲結構都有其自己的優(yōu)缺點(diǎn)和獨特的功能。我們現在來(lái)深入研究每種拓撲。

偏轉質(zhì)量 （ERM）--守舊派

偏轉質(zhì)量是市場(chǎng)上最老也是最成熟的觸覺(jué)反饋技術(shù)?；叵肽陼r(shí)代的所有具備震動(dòng)功能的設備，這種震動(dòng)大多是由 ERM 實(shí)現的。如圖 1 所示，ERM 包含有一個(gè)偏心旋轉質(zhì)量，它旋轉時(shí)形成一個(gè)全方向的震動(dòng)，震動(dòng)傳遍整個(gè)設備，例如，您的手機處于靜音或者震動(dòng)模式時(shí)便利用震動(dòng)提醒您。

圖 1 偏轉質(zhì)量 （ERM） 觸覺(jué)傳動(dòng)器結構圖

不幸的是，由于 ERM 的結構問(wèn)題，形成復雜波形的能力有限。每個(gè)波的頻率和振幅一起耦合至輸入控制電壓，讓您僅能使用一個(gè)變量來(lái)產(chǎn)生不同的震動(dòng)效果。一般而言，您僅能得到不同的脈沖或者速度組合，其與莫爾斯電碼差不多。相比更新的技術(shù)，喚醒馬達讓其工作隨后再停止的這種方法存在一定的局限性。當要求速度和響應時(shí)間時(shí)ERM便成為相對較慢的一種選擇。但是，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，由于它已存在相當長(cháng)一段時(shí)間，是目前可以使用的幾種高成本效益方案之一。

線(xiàn)性共振傳動(dòng)器 （LRA）--新興派

新一代觸覺(jué)反饋技術(shù)是線(xiàn)性共振傳動(dòng)器，它已得到許多新型手持設備廠(chǎng)商的廣泛采用。LRA 基本上就是一個(gè)連接彈簧的磁鐵，被一個(gè)線(xiàn)圈環(huán)繞，放置于一個(gè)盒形外殼內，如圖 2 所示。磁鐵受到控制，以線(xiàn)性方式移動(dòng)，最終達到共振頻率。這種以共振頻率工作的方式，讓驅動(dòng)器可以在更低功耗條件下運行，功耗比 ERM 平均低 30%；但是，會(huì )受限于這一頻率。

LRA 驅動(dòng)頻率移至該共振頻帶以外時(shí)，效率和性能都會(huì )大大降低。這就成為一個(gè)需要解決的設計問(wèn)題，因為彈簧常數會(huì )因損耗、溫度波動(dòng)或者其他環(huán)境因素變化而改變，比如LRA 器件是否被卡住等（如果沒(méi)有，就不用擔心性能問(wèn)題了。）

圖 2 線(xiàn)性共振傳動(dòng)器 （LRA） 觸覺(jué)傳動(dòng)器

盡管在頻率方面沒(méi)有了靈活性，但是仍然可以對輸入信號的振幅進(jìn)行調整。發(fā)出該信號的作用是增