立體觸感技術(shù)有望成為今后觸控技術(shù)發(fā)展方向

如果大家都熟悉大多數(shù)手機(jī)的基本靜音模式——觸覺的原始形式(試著在你的衣服口袋中感受手機(jī)的振動)，可別忽略了顯示器端也有更多值得期待的觸覺新功能。

從實(shí)驗(yàn)室到新創(chuàng)公司，一場為屏幕上所顯示的任何對象添加實(shí)體觸感與紋理結(jié)構(gòu)的競賽即將展開。從帶有‘按壓’感覺的簡易鍵盤到3D形狀與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜渲染，無論是具有實(shí)體存在或看似平坦的表面，都是這一新興應(yīng)用的范圍。

在日前于法國凡爾賽舉行的歐洲觸覺會議(EuroHaptics 2014)，包括各種與人類觸覺感知有關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究成果、有形的觸覺接口、動力反饋編碼機(jī)制以及一系列創(chuàng)新的致動器與觸覺裝置展示，成為與會者熱切討論的話題。

在任何感測信息得以有效地善加利用觸覺接口以前，應(yīng)該先明白人類如何感知觸覺，以及我們對世界的看法和經(jīng)驗(yàn)如何影響個人區(qū)分功能與物體的能力。根據(jù)許多基礎(chǔ)研究的深入探討可知，僅具有單一觸控功能的觸覺裝置存在某些限制，而結(jié)合觸控、視覺與聲音的多功能觸覺裝置，則提供了更好的感知想象。這就如同我們大多數(shù)人自然體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)世界對象的方式一樣，具有多感知的接口能夠提供更好的想象，以及讓用戶更易于操縱虛擬對象。

幾家研究機(jī)構(gòu)介紹了開發(fā)機(jī)械式可重配置觸覺接口的計劃，這些接口都帶有能夠突出于屏幕表面的活塞和致動器(Actuator)。因?yàn)檫@些設(shè)計建置的體積通常都比較大，而且不透明，因而無法整合于智能手機(jī)和平板中，但研究人員們認(rèn)為它可作為增強(qiáng)型桌面鍵盤。

日本慶應(yīng)大學(xué)的研究人員設(shè)計出一款MEMS觸感顯示器，可用來產(chǎn)生虛擬的表面結(jié)構(gòu)。這種小型化的原型產(chǎn)品在一個存在0.48mm直徑小孔的鈦面板下方布置著大位移的MEMS致動器。

每個大位移MEMS內(nèi)有一個壓電致動器，透過填充著無法壓縮聚合物流體的腔體推動塑料活塞上下移動，當(dāng)活塞向上運(yùn)動時推動可變形的乳膠薄膜產(chǎn)生突起觸感。

在致動時，液壓放大機(jī)制擠壓流體，使得小型乳膠薄膜能夠透過面板的小孔向上突起。為了能以手指觸覺神經(jīng)末梢有效進(jìn)行辨識區(qū)別，觸點(diǎn)之間間隔約幾毫米，突起運(yùn)動頻率為幾赫茲時可突出100μm，當(dāng)頻率高達(dá)200Hz時突出就只有幾μm了。

透過控制位移、振動頻率和致動器驅(qū)動圖案，研究人員闡述了各種不同的觸摸感覺，可仿真多種表面結(jié)構(gòu)，如木頭、聚氨酯泡沫和砂紙等。

美國密歇根大學(xué)(University of Michigan)的研究人員詳細(xì)介紹一種觸覺顯示器原型。這種顯示器利用氣體力學(xué)驅(qū)動一個7×8數(shù)組、直徑為1.2mm、間距為2.5mm的插栓，可為視覺受損的用戶提供具有清晰方向感的觸覺編碼信息(例如盲人用的點(diǎn)字和觸感圖形)。

你可以說它是觸感顯示器的“蒸汽龐克”，其中的受壓空氣透過小型管路流動時將可滑行的插栓向上頂起(垂直行程為0.75mm)。在向上頂起時，插栓將推動很薄的彈性薄膜，使其突出于面板外。這種系統(tǒng)的刷新率相當(dāng)?shù)?，還不到2Hz，因此非常適合盲人點(diǎn)字閱讀應(yīng)用，但無法仿真紋理結(jié)構(gòu)和‘點(diǎn)擊’感。

在法國原子能署(CEA)的感知與環(huán)境接口實(shí)驗(yàn)室，研究人員采用另類活塞設(shè)計，開發(fā)出一種有趣的突起觸感顯示器。