屏上觸覺反饋技術(shù)：重新定義人機(jī)交互，帶來全新體驗

汽車智能座艙的高速發(fā)展，為觸摸屏行業(yè)帶來了新的應(yīng)用需求。

車載設(shè)備呈現(xiàn)人機(jī)交互信息內(nèi)容和電子設(shè)備數(shù)量增加，以及大屏化、多屏化等新的發(fā)展趨勢，如今大多車輛中控上搭載的屏幕，首先是用虛擬按鍵代替了絕大部分的物理按鍵，其次車內(nèi)顯示屏越來越大，但是隨之而來的弊端——超大的顯示屏?xí)谛旭傔^程中分散駕駛員的注意力，很可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，影響駕駛安全，所以車機(jī)大屏迫切需要一種快速形成肌肉記憶的操作方案實現(xiàn)“盲操”，重塑用戶體驗。

方寸之間的較量，也就由此展開。

作為人類三大感官之一的觸覺，它可應(yīng)用于整個汽車的人機(jī)交互（HMI）中，以提供一種觸覺的、擬形的設(shè)計方法，其應(yīng)用范圍非常廣，可以有效幫助駕駛員在行車過程中與視覺和聽覺形成立體互補(bǔ)。

通過觸覺反饋技術(shù)，可以加速關(guān)鍵功能按鍵肌肉記憶的形成過程，同時兼具行車安全性和駕車體驗舒適性的優(yōu)勢。

觸覺反饋器能通過作用力、振動等一系列動作為使用者再現(xiàn)觸感。這一力學(xué)刺激可被應(yīng)用于計算機(jī)模擬中的虛擬場景或者虛擬對象的輔助創(chuàng)建和控制，以及加強(qiáng)對于機(jī)械和設(shè)備的遠(yuǎn)程操控，適用于各種智能設(shè)備、家電中的觸摸面板，節(jié)省設(shè)備內(nèi)部空間，提供更豐富的振動反饋。

據(jù)悉在今年5月10日，美國圣何塞的國際顯示周（SID Display Week 2022），作為全球物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新企業(yè)的京東方科技集團(tuán)股份有限公司（BOE），推出的“車載觸覺感知交互顯示屏”，為車載交互領(lǐng)域帶來一項創(chuàng)新突破，而這一新突破，便是采用了屏上觸覺反饋技術(shù)。

▲BOE（京東方）車載觸覺感知交互顯示屏驚艷亮相 2022 SID

上圖展品（白色方向盤手柄中間的顯示設(shè)備）中，基于一塊普通的6.95英寸顯示屏，在顯示屏光滑的玻璃表面上，再現(xiàn)按鍵、旋鈕、撥盤和滑動條等不同功能的真實觸覺，并同時實現(xiàn)屏幕發(fā)聲功能，增強(qiáng)人機(jī)交互體驗。

BOE（京東方）車載觸覺感知交互顯示屏，內(nèi)置鳴笛、座椅調(diào)節(jié)和電話救援三個操作界面，用戶觸碰不同虛擬按鍵時，可體驗到各異的觸覺感受。除了常規(guī)的振動以外，用戶還可感知到條狀紋理、按鈕邊緣的凹凸、旋鈕換擋時的卡頓等，同時屏幕本身還可發(fā)出不同的提示音，多模態(tài)信息反饋幫助駕駛員在開車過程中實現(xiàn)“盲操作”。

注：以上信息內(nèi)容來自BOE創(chuàng)新匯

BOE（京東方）車載觸覺感知交互顯示屏的推出，真正的核心技術(shù)是背后強(qiáng)大的算法，基于觸覺反饋執(zhí)行單元，讓用戶通過觸覺，精準(zhǔn)感知到操作效果，為汽車駕駛者和乘坐者響應(yīng)及時、逼真、安全、愉悅的汽車交互體驗。

隨著觸覺模擬技術(shù)研究的日漸深入，目前市面上出現(xiàn)了電磁式、壓電式、氣動式及電刺激式等多種激發(fā)方式的觸覺反饋執(zhí)行。

從實際使用效果以及市場反饋來看，電磁式需要復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較厚重，還有響應(yīng)時間較長等缺點；氣動式需要復(fù)雜的噴嘴陣列及氣動元件，控制難大；電刺激式主要用于游戲中痛覺等的模擬，設(shè)備龐大。

因此，在常規(guī)領(lǐng)域，輕便可靠又易于驅(qū)動的壓電式觸覺反饋元件占大多數(shù)。

壓電式觸覺反饋技術(shù)的實現(xiàn)原理：利用壓電陶瓷的正逆壓電效應(yīng)，當(dāng)對陶瓷施壓外力時，陶瓷產(chǎn)生形變，內(nèi)部的極化狀態(tài)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電荷；當(dāng)給陶瓷加載驅(qū)動電壓時，陶瓷產(chǎn)生機(jī)械形變，故引起振動。

▲驅(qū)動電路示例

市面上壓電陶瓷單元產(chǎn)品五花八門、良莠不齊，經(jīng)過多方面的調(diào)研和比較，BPH-6206S-2.0MF-HF這款壓電陶瓷脫穎而出。

BPH-6206S-2.0MF-HF依靠低電壓驅(qū)動，高可靠性、壓感適中、整體均勻振動、震感較強(qiáng)，適用于觸覺與反饋應(yīng)用場景。

基于該壓電陶瓷與基板構(gòu)成的壓電式觸覺反饋執(zhí)行器，設(shè)計輕薄，節(jié)省觸控模組的空間，滿足小封裝尺寸要求；且功耗低適用于功耗受限的移動設(shè)備，可有效節(jié)省耗電；加速度、力和響應(yīng)時間，可提供更精準(zhǔn)快速的觸覺反饋，由于可通過脈沖控制自由變化振幅和頻率，因此可應(yīng)對多樣振動形式；針對定位在特定設(shè)備區(qū)域的反饋以及可根據(jù)用戶與設(shè)備互動交流的方法按頻率改變的振動與脈沖等。

綜上所述可靠性更高、能耗更低、小體積設(shè)計的壓電陶瓷執(zhí)行器更適用于車載中控面板、車載顯示屏、觸控面板、筆記本電腦、可穿戴式設(shè)備等，更符合人們對成熟電子產(chǎn)品的期待。

從傳統(tǒng)汽車座艙中各種復(fù)雜且老式的功能性物理按鍵到現(xiàn)在作為智能汽車人機(jī)交互關(guān)鍵部件的觸摸屏，屏幕所承載的功能將越來越多，用戶對于屏幕的要求也會越來越高，可以預(yù)見的是，高性能觸摸屏除了應(yīng)用于車載移動終端，還可廣泛拓展應(yīng)用于人工智能、工控設(shè)備以及智能家居、醫(yī)用設(shè)備、航海等場景，前景十分廣闊，由此可以推斷，未來壓電陶瓷的市場一定十分可觀。

審核編輯：符乾江