觸覺反饋技術(shù)：逼真震動體驗的改革者

如果您使用觸摸屏手機(jī)，那么您一定有機(jī)會感受到觸覺反饋（Haptics）技術(shù)的魔力,它讓游戲機(jī)、觸摸屏設(shè)備和移動電子產(chǎn)品的用戶體驗上升到一個全新的水平。
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人們?yōu)槭裁磿o一種如此“酷”的功能性技術(shù)取一個如此怪異的名稱呢？就字面而言，讓我很是費(fèi)解。“Haptics”這個詞來自希臘語“?πτω”，意思是“我盯著看，我觸摸?！被旧希邆溆|覺功能的系統(tǒng)通過觸覺震動來實現(xiàn)操作反饋。希臘人發(fā)明這個詞以后使用的并不多，直到現(xiàn)代觸覺技術(shù)廣泛應(yīng)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(yīng)用了這種技術(shù)，它讓飛行員能夠在飛機(jī)發(fā)動機(jī)熄火時“感覺”到操縱桿的模擬震動。在老式飛機(jī)上，這種震動是真實出現(xiàn)的，但控制系統(tǒng)改進(jìn)以后飛機(jī)會檢測到這種震動，然后強(qiáng)制反饋給系統(tǒng)。
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這幾年，觸覺系統(tǒng)已擴(kuò)展到仿真和電子產(chǎn)品領(lǐng)域。一些讓用戶可以感受和感覺遙遠(yuǎn)（或者虛擬）環(huán)境中事物的設(shè)備，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于挖掘、建筑設(shè)計、教育甚至是遠(yuǎn)程醫(yī)療。在更加個人的層面上，觸覺反饋技術(shù)可以讓您在安靜地觀看電影的同時，被提醒還有會議要參加，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器并在游戲中編入了相應(yīng)程序，因此當(dāng)您的汽車將要駛出公路，或者您在《Halo grudge match》（Xbox 游戲）中受傷時，觸覺反饋技術(shù)都會提醒您。
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這種技術(shù)對您何其重要我們不再累述，讓我們談?wù)勊?a target="_blank">工作原理吧！基本上來說，在今天的市場上共有 2 種觸覺傳感技術(shù)：守舊派和新興派。但是，這兩派本質(zhì)上都是基于馬達(dá)的。每種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都有其自己的優(yōu)缺點(diǎn)和獨(dú)特的功能。我們現(xiàn)在來深入研究每種拓?fù)洹?br /> ?
偏轉(zhuǎn)質(zhì)量 (ERM)--守舊派
偏轉(zhuǎn)質(zhì)量是市場上最老也是最成熟的觸覺反饋技術(shù)?；叵肽陼r代的所有具備震動功能的設(shè)備，這種震動大多是由 ERM 實現(xiàn)的。如圖 1 所示，ERM 包含有一個偏心旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，它旋轉(zhuǎn)時形成一個全方向的震動，震動傳遍整個設(shè)備，例如，您的手機(jī)處于靜音或者震動模式時便利用震動提醒您。
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圖 1 偏轉(zhuǎn)質(zhì)量 (ERM) 觸覺傳動器結(jié)構(gòu)圖
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不幸的是，由于 ERM 的結(jié)構(gòu)問題，形成復(fù)雜波形的能力有限。每個波的頻率和振幅一起耦合至輸入控制電壓，讓您僅能使用一個變量來產(chǎn)生不同的震動效果。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(dá)讓其工作隨后再停止的這種方法存在一定的局限性。當(dāng)要求速度和響應(yīng)時間時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(dāng)長一段時間，是目前可以使用的幾種高成本效益方案之一。
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線性共振傳動器 (LRA)--新興派
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新一代觸覺反饋技術(shù)是線性共振傳動器，它已得到許多新型手持設(shè)備廠商的廣泛采用。LRA 基本上就是一個連接彈簧的磁鐵，被一個線圈環(huán)繞，放置于一個盒形外殼內(nèi)，如圖 2 所示。磁鐵受到控制，以線性方式移動，最終達(dá)到共振頻率。這種以共振頻率工作的方式，讓驅(qū)動器可以在更低功耗條件下運(yùn)行，功耗比 ERM 平均低 30%；但是，會受限于這一頻率。
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LRA 驅(qū)動頻率移至該共振頻帶以外時，效率和性能都會大大降低。這就成為一個需要解決的設(shè)計問題，因為彈簧常數(shù)會因損耗、溫度波動或者其他環(huán)境因素變化而改變，比如LRA 器件是否被卡住等（如果沒有，就不用擔(dān)心性能問題了。）
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圖 2 線性共振傳動器 (LRA) 觸覺傳動器
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盡管在頻率方面沒有了靈活性，但是仍然可以對輸入信號的振幅進(jìn)行調(diào)整。發(fā)出該信號的作用是增加額外的自由度和獨(dú)特的波形，而這些是使用 ERM無法達(dá)到的。關(guān)于響應(yīng)時間，LRA 也要勝過 ERM，因為它們可以在一秒鐘內(nèi)輸入多個字母的操作提供按鍵確認(rèn)反饋，從而讓其成為手機(jī)短信或者任何輸入應(yīng)用的理想選擇。
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我們已經(jīng)介紹了觸覺傳動器的新舊兩派，但仍然還有另一種傳動器我們沒有涉及。這種傳動器并非為馬達(dá)型，它擁有驚人的響應(yīng)時間，很高的能效，并擁有比 ERM 和 LRA 都要小得多的體積。這款理想的新型器件被稱為壓電傳動器。
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