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立体触感技术有望成为今后触控技术发展方向

导读: 如果大家都熟悉大多数手机的基本静音模式——触觉的原始形式(试着在你的衣服口袋中感受手机的振动),可别忽略了显示器端也有更多值得期待的触觉新功能。

  如果大家都熟悉大多数手机的基本静音模式——触觉的原始形式(试着在你的衣服口袋中感受手机的振动),可别忽略了显示器端也有更多值得期待的触觉新功能。

  从实验室到新创公司,一场为屏幕上所显示的任何对象添加实体触感与纹理结构的竞赛即将展开。从带有‘按压’感觉的简易键盘到3D形状与结构的复杂渲染,无论是具有实体存在或看似平坦的表面,都是这一新兴应用的范围。

  在日前于法国凡尔赛举行的欧洲触觉会议(EuroHaptics 2014),包括各种与人类触觉感知有关的实验研究成果、有形的触觉接口、动力反馈编码机制以及一系列创新的致动器与触觉装置展示,成为与会者热切讨论的话题。

  在任何感测信息得以有效地善加利用触觉接口以前,应该先明白人类如何感知触觉,以及我们对世界的看法和经验如何影响个人区分功能与物体的能力。根据许多基础研究的深入探讨可知,仅具有单一触控功能的触觉装置存在某些限制,而结合触控、视觉与声音的多功能触觉装置,则提供了更好的感知想象。这就如同我们大多数人自然体验现实世界对象的方式一样,具有多感知的接口能够提供更好的想象,以及让用户更易于操纵虚拟对象。

  几家研究机构介绍了开发机械式可重配置触觉接口的计划,这些接口都带有能够突出于屏幕表面的活塞和致动器(Actuator)。因为这些设计建置的体积通常都比较大,而且不透明,因而无法整合于智能手机和平板中,但研究人员们认为它可作为增强型桌面键盘。

  日本庆应大学的研究人员设计出一款MEMS触感显示器,可用来产生虚拟的表面结构。这种小型化的原型产品在一个存在0.48mm直径小孔的钛面板下方布置着大位移的MEMS致动器。

  每个大位移MEMS内有一个压电致动器,透过填充着无法压缩聚合物流体的腔体推动塑料活塞上下移动,当活塞向上运动时推动可变形的乳胶薄膜产生突起触感。

  在致动时,液压放大机制挤压流体,使得小型乳胶薄膜能够透过面板的小孔向上突起。为了能以手指触觉神经末梢有效进行辨识区别,触点之间间隔约几毫米,突起运动频率为几赫兹时可突出100μm,当频率高达200Hz时突出就只有几μm了。

  透过控制位移、振动频率和致动器驱动图案,研究人员阐述了各种不同的触摸感觉,可仿真多种表面结构,如木头、聚氨酯泡沫和砂纸等。

  美国密歇根大学(University of Michigan)的研究人员详细介绍一种触觉显示器原型。这种显示器利用气体力学驱动一个7×8数组、直径为1.2mm、间距为2.5mm的插栓,可为视觉受损的用户提供具有清晰方向感的触觉编码信息(例如盲人用的点字和触感图形)。

  你可以说它是触感显示器的“蒸汽庞克”,其中的受压空气透过小型管路流动时将可滑行的插栓向上顶起(垂直行程为0.75mm)。在向上顶起时,插栓将推动很薄的弹性薄膜,使其突出于面板外。这种系统的刷新率相当低,还不到2Hz,因此非常适合盲人点字阅读应用,但无法仿真纹理结构和‘点击’感。

  在法国原子能署(CEA)的感知与环境接口实验室,研究人员采用另类活塞设计,开发出一种有趣的突起触感显示器。

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