-
-
手机阅读
触摸屏系统中的触觉反馈功能 |
| 作为用户输入设备的触摸屏正在快速普及。从某些需求（如苹果公司的iPhone）可以看出，一个出众的用户接口将带来极具竞争力的市场优势。不过对其他应用而言，还需要克服其他一些问题，如安全方面的问题、娱乐分心问题或者其他可用性问题。 来自工业、商业以及消费类等所有市场领域的用户都在不断追求更好的人机接口。目前，触摸激活接口方面的最新技术是触觉反馈，它可以向用户提供立即和正确无误的确认。该功能被用来改善用户性能和满意度。此外，产品设计师通过提供直观的触觉提示可以将功能复杂度降到最低。本文将讨论如何为产品的触摸激活接口添加触觉反馈（触觉技术）。 目前现状 能够提供触觉的触摸接口系统依赖于执行器产生触感。执行器和控制技术的发展使得目前的执行器能够支持各种从很小到很大的触摸面板和触摸屏上的触摸反馈，产品范围覆盖了从手机到宽屏触摸监视器等各种产品。另外，支持触觉系统所需的处理器负荷相当小，触摸输入技术事实上已经非常普及，机电解决方案也都是现成的。 工作原理 对用于触摸激活控制的触觉技术的通常解释是，按键或开关的全程动作必须完全复制才最有效。但实际上，人类手指的感知灵敏性并不这样低。大量的研究发现，如果结合适当的加速度，人类手指的神经元可以检测非常小的运动。在1.5g以上的加速度条件下，仅有0.1mm的运动就能被人类感知为确认响应。 不过，1.5g这个最低水平的加速度，还不足以产生最佳的触觉效果。通过产生一个加速度和一个具有较强刺激的位移可以产生更有效的触觉效果。通过本文所示的“相图（phase portraits）”可以看到这些加速度和位移。在成功地将触觉技术通过电子机械方式集成进触觉接口器件后可以产生相图。 解决方案 触觉反馈系统架构中通常包括：（1）执行器，可以是直流电磁型，或者是体积较大、必须正确安装到触摸屏中的定制器件，（2）触觉控制软件，可以安装在一个控制板上，或嵌入到产品的主处理器中，（3）一个触觉效果库，（4）一个从主程序调用触觉效果的可编程接口。上述几部分中任何一个的错误实现都会导致整个设计的失败。 执行机制 最好的方法是使用为产生触觉效果专门设计的执行器，因为重新改变一个通用电机和螺线管的用途极具挑战性。为触觉应用设计的执行器将来自控制器的触觉信号转换成特定相图所描述的机械运动。很明显，除了提供一个好的动态响应外，所选的执行器需要满足严格的功率、效率和可靠性指标。 在手机中常用的两种执行器也非常适用于小型触摸平面产品（对角线长度在7英寸以下）。它们分别是偏心旋转块电机（ERM） （照片中所示）和线性谐振执行器（LRA），其中有个块状物在两个磁极之间振动。屏幕较大的产品，如那些从7英寸到36英寸带触摸接口的产品，就需要较大的执行器。Immersion A100 和A300就是这样两种产品。  图1：A300执行器的位移和时间关系  图2：A300执行器的加速度与时间关系  图3：A300中加速度与位移的关系（相图）  图4：ERM电机利用一个偏心块来为小型设备提供触觉效果。照片中显示的是Sanyo公司的微型直流电机  图5：A100触觉执行器  图6：A300触觉执行器  图7：执行器的正确定位和安装将使运动能够有效地传递到用户的指尖上 应该对所有执行器进行优化，以便在位移很小的同时能产生较大的力，还要仔细选择这些执行器来满足性能和寿命方面的要求。设计所要求的执行器的类型和数量取决于触摸屏或面板的体积、重量和实现方案。 |