如何在触摸屏人机界面设计中集成触觉反馈功能(néng)？从以前的键盘操作发展到现在触摸屏功能(néng)，智能(néng)便利的功能(néng)逐步取代了繁琐不便的操作。据工业市场调查统计报告显示，2006年触摸屏市场份额在2005年53.8的基础上增長(cháng)2.5，键盘市场则下降3.6至26.2。实际上无需看统计数据也能(néng)亲身體(tǐ)验到触摸屏市场的增長(cháng)。

  它们无处不在：汽車(chē)、娱乐场所、消费类電(diàn)子、工业控制、医疗设备、移动電(diàn)话、POS系统以及提供从银行到售票等业務(wù)的自助服務(wù)亭。仅对移动電(diàn)话市场而言，全球调研和咨询公司StrategyAnalytics就认為(wèi)，到2012年将有(yǒu)40%的移动電(diàn)话会采用(yòng)某种形式的触觉感应技术， 而目前只有(yǒu)3%。包括苹果iPhone在内的许多(duō)最新(xīn)手机产品都使用(yòng)了价格相当于键盘的大触摸屏。不过，也有(yǒu)不少观察人士认為(wèi)与键盘相比，触摸屏还存在不便之处，即缺少触觉反馈。由于没有(yǒu)反馈，用(yòng)户无法感知按键并确定已完成了该动作。

　　在一些应用(yòng)中，缺乏触觉反馈引起的问题足以阻止机械开关向数字控制转换发展的进程。目前人们对使用(yòng)触觉感应设备的需求非常强烈，设计人员也需要很(hěn)好地了解触觉反馈技术给HMI带来的价值。目前触觉感应技术已在消费类電(diàn)子产品中引发一场革命，三星公司新(xīn)推的SCH-W559就是一个很(hěn)好的例子。但这种手机有(yǒu)别于其它大屏幕产品。SCH-W559所采用(yòng)的技术能(néng)使虚拟屏幕按键具有(yǒu)真实、自然的感觉，并能(néng)為(wèi)用(yòng)户操作提供直觉确认。

　　除了能(néng)够解决现有(yǒu)触摸屏缺少触觉确认的问题，触觉反馈还有(yǒu)助于解决以下一些HMI问题：
　　1)在阳光直接照射下，难以看清图形变化；
　　2)在用(yòng)户触摸屏幕期间，目标经常模糊不清；
　　3)当在做其它重要事情时，比如开車(chē)或问诊病人，用(yòng)户不可(kě)能(néng)一直盯着屏幕看。

　　在周围环境嘈杂或需要安静的环境时，用(yòng)户也不能(néng)依赖声音提示进行确认或指导。带触觉反馈功能(néng)触摸屏的三星SCH-W559.当用(yòng)户触摸图形按钮时，触觉反馈系统可(kě)根据预编程的触觉效果驱动执行机构。除了有(yǒu)助于解决这些问题外，一些研究报告指出，HMI中的触觉反馈能(néng)够提供重要的功能(néng)。它可(kě)以提供效率、误码率及用(yòng)户满意度方面的量化效应。而且将触觉反馈与音视频结合起来还能(néng)為(wèi)这些领域提供额外的优势。调查发现，大量信息可(kě)通过触摸传送，而不仅是简单的提示。事实上，触摸信道可(kě)能(néng)非常适合于提供特殊类型的信息，例如私有(yǒu)、直接、动态和确认的信息。触摸可(kě)提供支持外围或潜意识通信的高效二级信道，而让其它感觉更好地专注于主要任務(wù)。多(duō)项研究表明，用(yòng)户很(hěn)需要HMI中的触觉反馈功能(néng)，因為(wèi)它有(yǒu)助于提高使用(yòng)性能(néng)，并使用(yòng)户获得更多(duō)可(kě)控的感觉。

　　触觉反馈触摸屏工作原理(lǐ)

　　触觉反馈技术可(kě)以用(yòng)于便携式或固定设备的触摸屏。不同的产品设计可(kě)能(néng)采用(yòng)不同的元件，但基本架构是相同的，都是利用(yòng)触觉反馈技术对一个或多(duō)个执行机构(電(diàn)机)施加高速控制。在小(xiǎo)型设备中，执行机构可(kě)能(néng)类似于移动電(diàn)话中使用(yòng)的小(xiǎo)型振动電(diàn)机。对于大型设备可(kě)以采用(yòng)针对各种触摸屏尺寸和重量优化过的执行机构。当用(yòng)户按下某个图形按钮时，触觉反馈系统根据预存的触觉效果(振动)驱动执行机构。执行机构的移动可(kě)形成图形按钮移动的感觉，从而让用(yòng)户體(tǐ)验到按下/松开机械按钮那样的感觉。系统还可(kě)以用(yòng)声音和显示变化来同步强化触觉效果，最终形成富有(yǒu)吸引力的多(duō)种感觉體(tǐ)验。

　　通过改变触觉效果的频率、波形、幅度和持续时间可(kě)以获得各种响应，从而支持各种HMI性能(néng)：

  （1）图形按钮可(kě)模拟人们熟悉的机械按钮的上下键；

  （2）菜单项目可(kě)以通过编程提供光脉冲感应或后座力确认响应；

  （3）控制電(diàn)路可(kě)根据電(diàn)机或风扇的速度、音量、光强度或其它参数调节振动幅度；

  （4）滚屏显示可(kě)以在每个项目显示时提供一个脉冲，并提供特殊振动来指示到达第一个或最后一个项目。

　　集成触觉反馈技术

　　触觉反馈技术可(kě)应用(yòng)于各种尺寸的触摸屏和数字开关控制面板。该技术已经成功用(yòng)在许多(duō)产品设计中，整个亚洲、欧洲和美國(guó)市场上业已售出数百万采用(yòng)这种技术的设备。

　　触觉反馈系统架构包括：

  (1)执行机构，可(kě)以是振动電(diàn)机或更大型的用(yòng)户定制设计器件；

  (2) 控制软件，可(kě)以安装在控制板上，也可(kě)以嵌入在产品的主微处理(lǐ)器中；

  (3) 触觉效果库；
  (4)用(yòng)于从主程序调用(yòng)触觉效果的程序接口。

　　执行机构

　　需要认真选择执行机构以满足性能(néng)和寿命要求。执行机构 安装和控制電(diàn)路的设计也是触觉反馈系统的一部分(fēn)。為(wèi)了驱动较大的触摸屏，可(kě)以选用(yòng)两种尺寸的执行机构，经过优化的这两种执行机构只需少量位移就能(néng)产生很(hěn)大 的动力。执行机构的类型和数量取决于触摸屏或面板的尺寸、重量和实现方法。执行机构的定位和安装方法非常灵活，因而可(kě)将触觉反馈技术集成进各种产品设计 中。此外，一些触摸屏可(kě)能(néng)还需要承载架来实现机械集成。

　　控制软件

　　对中/大屏幕系统而言，业界已开发出支持RS-232或USB通信的特殊应用(yòng)電(diàn)路板。对于USB通信，可(kě)利用(yòng)USB集線(xiàn)器方便地连接到子系统。如果采用(yòng)嵌入式方法，还提供了运行时(runtime)可(kě)执行程序。

　　触觉效果库

　　触觉效果库包含大量丰富的效果，可(kě)以清晰地分(fēn)辨出各种触摸屏控制和不同的功能(néng)。触觉反馈系统為(wèi)设计师提供了非常便利的方法来选择合适的效果，并将它们纳入HMI中。

　　程序接口

　　软件集成指南介绍了用(yòng)流線(xiàn)型API从主程序调用(yòng)触觉效 果的方法。针对某些实现可(kě)以用(yòng)软件开发套件，该套件向设计师提供了多(duō)种编程功能(néng)，包括WindowsActiveX控制、源代码形式的跨平台API以及用(yòng) 户接口通信支持。系统中还包括将触觉反馈增加进主程序的样例代码和详细的过程描述。带例程的触摸屏演示单元可(kě)用(yòng)来评估触觉反馈技术。

　　设计具有(yǒu)触觉反馈功能(néng)的HMI

　　在使用(yòng)带触觉反馈功能(néng)的设备时，如果没有(yǒu)感觉到响应， 系统不会记录用(yòng)户的选择。通过為(wèi)每种功能(néng)(如回車(chē)、开始、结束)提供独特的触觉提示，触觉反馈可(kě)用(yòng)来改进HMI性能(néng)。准确的提示有(yǒu)助于通知用(yòng)户作出正确的 选择，或警告用(yòng)户没有(yǒu)达到目的。另外，应用(yòng)程序还允许用(yòng)户针对特殊功能(néng)在多(duō)种触觉效果中进行选择，从而实现个性化功能(néng)。

　　触觉反馈技术的应用(yòng)场合包括以下方面：

　　1）大型和小(xiǎo)型家用(yòng)设备。尤其对于常用(yòng)设备，触觉反馈功能(néng)可(kě)為(wèi)人们提供熟悉的机械感觉，从而有(yǒu)助于用(yòng)户适应从传统到现代先进電(diàn)子控制的转变，并逐步认识到其价值。

　　2）全球定位/导航系统。通过迅速的触觉提示，用(yòng)户无需等待可(kě)视响应，因而可(kě)以减少查看仪器的时间，更多(duō)地注意路面状况。

　　3）遥控。确认型触觉响应可(kě)以改进小(xiǎo)型按键的可(kě)用(yòng)性，特别是在光線(xiàn)较暗的情况下。此外也可(kě)用(yòng)于替代那些干扰音乐或视频效果的声音提示。

　　4）医疗诊断设备。在医疗设备中，声音提示可(kě)能(néng)打扰或令病人不安，而触觉反馈可(kě)以提供正确无误的确认信息，从而使护士更专注于病人而不是设备。采用(yòng)最人性化的触觉感受，触觉反馈可(kě)以用(yòng)来增强自诊断设备的陪护感觉。

　　5）测试与测量设备。触觉提示可(kě)以提高准确性和工作效率，特别是在喧闹的环境中。

　　6）便携式终端。触摸提供的附加确认有(yǒu)助于用(yòng)户完成多(duō)个任務(wù)，更全面地支持便携性所带来的自由移动和各种活动能(néng)力，并且也支持更快、更准确的数据输入。

　　7）自动服務(wù)终端和信息站。自动服務(wù)过程中的触觉反馈可(kě)以向用(yòng)户提供他(tā)们的选择已经被接收、服務(wù)正在处理(lǐ)的直观确认。通过提供与用(yòng)户触摸输入相匹配的响应可(kě)以使用(yòng)户获得更好的控制感觉，从而提高用(yòng)户的满意度，增加自助服務(wù)功能(néng)的使用(yòng)率。

　　8）游戏设备、媒體(tǐ)播放器、娱乐系统。通过触觉反馈增强交互功能(néng)，从而可(kě)提供更加有(yǒu)趣、参与度更高的用(yòng)户體(tǐ)验。

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