如果大家都熟悉大多數手機的基本靜音模式——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。
從實驗室到新創公司,一場為屏幕上所顯示的任何對象添加實體觸感與紋理結構的競賽即將展開。從帶有‘按壓’感覺的簡易鍵盤到3D形狀與結構的復雜渲染,無論是具有實體存在或看似平坦的表面,都是這一新興應用的范圍。
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的實驗研究成果、有形的觸覺接口、動力反饋編碼機制以及一系列創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,應該先明白人類如何感知觸覺,以及我們對世界的看法和經驗如何影響個人區分功能與物體的能力。根據許多基礎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人自然體驗現實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。
幾家研究機構介紹了開發機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)。因為這些設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和平板中,但研究人員們認為它可作為增強型桌面鍵盤。
日本慶應大學的研究人員設計出一款MEMS觸感顯示器,可用來產生虛擬的表面結構。這種小型化的原型產品在一個存在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,當活塞向上運動時推動可變形的乳膠薄膜產生突起觸感。
在致動時,液壓放大機制擠壓流體,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末梢有效進行辨識區別,觸點之間間隔約幾毫米,突起運動頻率為幾赫茲時可突出100μm,當頻率高達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,可仿真多種表面結構,如木頭、聚氨酯泡沫和砂紙等。
美國密歇根大學(University of Michigan)的研究人員詳細介紹一種觸覺顯示器原型。這種顯示器利用氣體力學驅動一個7×8數組、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。這種系統的刷新率相當低,還不到2Hz,因此非常適合盲人點字閱讀應用,但無法仿真紋理結構和‘點擊’感。
在法國原子能署(CEA)的感知與環境接口實驗室,研究人員采用另類活塞設計,開發出一種有趣的突起觸感顯示器。
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