觸覺反饋技術：逼真震動體驗的改革者

如果您使用觸摸屏手機，那么您一定有機會感受到觸覺反饋（Haptics）技術的魔力,它讓游戲機、觸摸屏設備和移動電子產品的用戶體驗上升到一個全新的水平。

人們?yōu)槭裁磿o一種如此“酷”的功能性技術取一個如此怪異的名稱呢？就字面而言，讓我很是費解。“Haptics”這個詞來自希臘語“πτω”，意思是“我盯著看，我觸摸。”基本上，具備觸覺功能的系統(tǒng)通過觸覺震動來實現操作反饋。希臘人發(fā)明這個詞以后使用的并不多，直到現代觸覺技術廣泛應用于各行各業(yè)中才賦予了它新的含義。航空領域首先應用了這種技術，它讓飛行員能夠在飛機發(fā)動機熄火時“感覺”到操縱桿的模擬震動。在老式飛機上，這種震動是真實出現的，但控制系統(tǒng)改進以后飛機會檢測到這種震動，然后強制反饋給系統(tǒng)。

這幾年，觸覺系統(tǒng)已擴展到仿真和電子產品領域。一些讓用戶可以感受和感覺遙遠（或者虛擬）環(huán)境中事物的設備，已經廣泛應用于挖掘、建筑設計、教育甚至是遠程醫(yī)療。在更加個人的層面上，觸覺反饋技術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程序，因此當您的汽車將要駛出公路，或者您在《Halo grudge match》（Xbox 游戲）中受傷時，觸覺反饋技術都會提醒您。

這種技術對您何其重要我們不再累述，讓我們談談它的工作原理吧！基本上來說，在今天的市場上共有 2 種觸覺傳感技術：守舊派和新興派。但是，這兩派本質上都是基于馬達的。每種拓撲結構都有其自己的優(yōu)缺點和獨特的功能。我們現在來深入研究每種拓撲。

偏轉質量 (ERM)--守舊派
偏轉質量是市場上最老也是最成熟的觸覺反饋技術。回想您童年時代的所有具備震動功能的設備，這種震動大多是由 ERM 實現的。如圖 1 所示，ERM 包含有一個偏心旋轉質量，它旋轉時形成一個全方向的震動，震動傳遍整個設備，例如，您的手機處于靜音或者震動模式時便利用震動提醒您。

圖 1 偏轉質量 (ERM) 觸覺傳動器結構圖

不幸的是，由于 ERM 的結構問題，形成復雜波形的能力有限。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，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間時ERM便成為相對較慢的一種選擇。但是，這種技術的優(yōu)點是，由于它已存在相當長一段時間，是目前可以使用的幾種高成本效益方案之一。

線性共振傳動器 (LRA)--新興派

新一代觸覺反饋技術是線性共振傳動器，它已得到許多新型手持設備廠商的廣泛采用。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，如圖 2 所示。磁鐵受到控制，以線性方式移動，最終達到共振頻率。這種以共振頻率工作的方式，讓驅動器可以在更低功耗條件下運行，功耗比 ERM 平均低 30%；但是，會受限于這一頻率。

LRA 驅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計問題，因為彈簧常數會因損耗、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，就不用擔心性能問題了。）

圖 2 線性共振傳動器 (LRA) 觸覺傳動器

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行調整。發(fā)出該信號的作用是增加額外的自由度和獨特的波形，而這些是使用 ERM無法達到的。關于響應時間，LRA 也要勝過 ERM，因為它們可以在一秒鐘內輸入多個字母的操作提供按鍵確認反饋，從而讓其成為手機短信或者任何輸入應用的理想選擇。