如何在觸摸屏人機界面設(shè)計中集成觸覺反饋功能？從以前的鍵盤操作發(fā)展到現(xiàn)在觸摸屏功能，智能便利的功能逐步取代了繁瑣不便的操作。據(jù)工業(yè)市場調(diào)查統(tǒng)計報告顯示，2006年觸摸屏市場份額在2005年53.8的基礎(chǔ)上增長2.5，鍵盤市場則下降3.6至26.2。實際上無需看統(tǒng)計數(shù)據(jù)也能親身體驗到觸摸屏市場的增長。

  它們無處不在：汽車、娛樂場所、消費類電子、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、移動電話、POS系統(tǒng)以及提供從銀行到售票等業(yè)務(wù)的自助服務(wù)亭。僅對移動電話市場而言，全球調(diào)研和咨詢公司StrategyAnalytics就認為，到2012年將有40%的移動電話會采用某種形式的觸覺感應(yīng)技術(shù)， 而目前只有3%。包括蘋果iPhone在內(nèi)的許多最新手機產(chǎn)品都使用了價格相當于鍵盤的大觸摸屏。不過，也有不少觀察人士認為與鍵盤相比，觸摸屏還存在不便之處，即缺少觸覺反饋。由于沒有反饋，用戶無法感知按鍵并確定已完成了該動作。

　　在一些應(yīng)用中，缺乏觸覺反饋引起的問題足以阻止機械開關(guān)向數(shù)字控制轉(zhuǎn)換發(fā)展的進程。目前人們對使用觸覺感應(yīng)設(shè)備的需求非常強烈，設(shè)計人員也需要很好地了解觸覺反饋技術(shù)給HMI帶來的價值。目前觸覺感應(yīng)技術(shù)已在消費類電子產(chǎn)品中引發(fā)一場革命，三星公司新推的SCH-W559就是一個很好的例子。但這種手機有別于其它大屏幕產(chǎn)品。SCH-W559所采用的技術(shù)能使虛擬屏幕按鍵具有真實、自然的感覺，并能為用戶操作提供直覺確認。

　　除了能夠解決現(xiàn)有觸摸屏缺少觸覺確認的問題，觸覺反饋還有助于解決以下一些HMI問題：
　　1)在陽光直接照射下，難以看清圖形變化；
　　2)在用戶觸摸屏幕期間，目標經(jīng)常模糊不清；
　　3)當在做其它重要事情時，比如開車或問診病人，用戶不可能一直盯著屏幕看。

　　在周圍環(huán)境嘈雜或需要安靜的環(huán)境時，用戶也不能依賴聲音提示進行確認或指導。帶觸覺反饋功能觸摸屏的三星SCH-W559.當用戶觸摸圖形按鈕時，觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)編程的觸覺效果驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。除了有助于解決這些問題外，一些研究報告指出，HMI中的觸覺反饋能夠提供重要的功能。它可以提供效率、誤碼率及用戶滿意度方面的量化效應(yīng)。而且將觸覺反饋與音視頻結(jié)合起來還能為這些領(lǐng)域提供額外的優(yōu)勢。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大量信息可通過觸摸傳送，而不僅是簡單的提示。事實上，觸摸信道可能非常適合于提供特殊類型的信息，例如私有、直接、動態(tài)和確認的信息。觸摸可提供支持外圍或潛意識通信的高效二級信道，而讓其它感覺更好地專注于主要任務(wù)。多項研究表明，用戶很需要HMI中的觸覺反饋功能，因為它有助于提高使用性能，并使用戶獲得更多可控的感覺。

　　觸覺反饋觸摸屏工作原理

　　觸覺反饋技術(shù)可以用于便攜式或固定設(shè)備的觸摸屏。不同的產(chǎn)品設(shè)計可能采用不同的元件，但基本架構(gòu)是相同的，都是利用觸覺反饋技術(shù)對一個或多個執(zhí)行機構(gòu)(電機)施加高速控制。在小型設(shè)備中，執(zhí)行機構(gòu)可能類似于移動電話中使用的小型振動電機。對于大型設(shè)備可以采用針對各種觸摸屏尺寸和重量優(yōu)化過的執(zhí)行機構(gòu)。當用戶按下某個圖形按鈕時，觸覺反饋系統(tǒng)根據(jù)預(yù)存的觸覺效果(振動)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)的移動可形成圖形按鈕移動的感覺，從而讓用戶體驗到按下/松開機械按鈕那樣的感覺。系統(tǒng)還可以用聲音和顯示變化來同步強化觸覺效果，最終形成富有吸引力的多種感覺體驗。

　　通過改變觸覺效果的頻率、波形、幅度和持續(xù)時間可以獲得各種響應(yīng)，從而支持各種HMI性能：

  （1）圖形按鈕可模擬人們熟悉的機械按鈕的上下鍵；

  （2）菜單項目可以通過編程提供光脈沖感應(yīng)或后座力確認響應(yīng)；

  （3）控制電路可根據(jù)電機或風扇的速度、音量、光強度或其它參數(shù)調(diào)節(jié)振動幅度；

  （4）滾屏顯示可以在每個項目顯示時提供一個脈沖，并提供特殊振動來指示到達第一個或最后一個項目。

　　集成觸覺反饋技術(shù)

　　觸覺反饋技術(shù)可應(yīng)用于各種尺寸的觸摸屏和數(shù)字開關(guān)控制面板。該技術(shù)已經(jīng)成功用在許多產(chǎn)品設(shè)計中，整個亞洲、歐洲和美國市場上業(yè)已售出數(shù)百萬采用這種技術(shù)的設(shè)備。

　　觸覺反饋系統(tǒng)架構(gòu)包括：

  (1)執(zhí)行機構(gòu)，可以是振動電機或更大型的用戶定制設(shè)計器件；

  (2) 控制軟件，可以安裝在控制板上，也可以嵌入在產(chǎn)品的主微處理器中；

  (3) 觸覺效果庫；
  (4)用于從主程序調(diào)用觸覺效果的程序接口。

　　執(zhí)行機構(gòu)

　　需要認真選擇執(zhí)行機構(gòu)以滿足性能和壽命要求。執(zhí)行機構(gòu) 安裝和控制電路的設(shè)計也是觸覺反饋系統(tǒng)的一部分。為了驅(qū)動較大的觸摸屏，可以選用兩種尺寸的執(zhí)行機構(gòu)，經(jīng)過優(yōu)化的這兩種執(zhí)行機構(gòu)只需少量位移就能產(chǎn)生很大 的動力。執(zhí)行機構(gòu)的類型和數(shù)量取決于觸摸屏或面板的尺寸、重量和實現(xiàn)方法。執(zhí)行機構(gòu)的定位和安裝方法非常靈活，因而可將觸覺反饋技術(shù)集成進各種產(chǎn)品設(shè)計 中。此外，一些觸摸屏可能還需要承載架來實現(xiàn)機械集成。

　　控制軟件

　　對中/大屏幕系統(tǒng)而言，業(yè)界已開發(fā)出支持RS-232或USB通信的特殊應(yīng)用電路板。對于USB通信，可利用USB集線器方便地連接到子系統(tǒng)。如果采用嵌入式方法，還提供了運行時(runtime)可執(zhí)行程序。

　　觸覺效果庫

　　觸覺效果庫包含大量豐富的效果，可以清晰地分辨出各種觸摸屏控制和不同的功能。觸覺反饋系統(tǒng)為設(shè)計師提供了非常便利的方法來選擇合適的效果，并將它們納入HMI中。

　　程序接口

　　軟件集成指南介紹了用流線型API從主程序調(diào)用觸覺效 果的方法。針對某些實現(xiàn)可以用軟件開發(fā)套件，該套件向設(shè)計師提供了多種編程功能，包括WindowsActiveX控制、源代碼形式的跨平臺API以及用 戶接口通信支持。系統(tǒng)中還包括將觸覺反饋增加進主程序的樣例代碼和詳細的過程描述。帶例程的觸摸屏演示單元可用來評估觸覺反饋技術(shù)。

　　設(shè)計具有觸覺反饋功能的HMI

　　在使用帶觸覺反饋功能的設(shè)備時，如果沒有感覺到響應(yīng)， 系統(tǒng)不會記錄用戶的選擇。通過為每種功能(如回車、開始、結(jié)束)提供獨特的觸覺提示，觸覺反饋可用來改進HMI性能。準確的提示有助于通知用戶作出正確的 選擇，或警告用戶沒有達到目的。另外，應(yīng)用程序還允許用戶針對特殊功能在多種觸覺效果中進行選擇，從而實現(xiàn)個性化功能。

　　觸覺反饋技術(shù)的應(yīng)用場合包括以下方面：

　　1）大型和小型家用設(shè)備。尤其對于常用設(shè)備，觸覺反饋功能可為人們提供熟悉的機械感覺，從而有助于用戶適應(yīng)從傳統(tǒng)到現(xiàn)代先進電子控制的轉(zhuǎn)變，并逐步認識到其價值。

　　2）全球定位/導航系統(tǒng)。通過迅速的觸覺提示，用戶無需等待可視響應(yīng)，因而可以減少查看儀器的時間，更多地注意路面狀況。

　　3）遙控。確認型觸覺響應(yīng)可以改進小型按鍵的可用性，特別是在光線較暗的情況下。此外也可用于替代那些干擾音樂或視頻效果的聲音提示。

　　4）醫(yī)療診斷設(shè)備。在醫(yī)療設(shè)備中，聲音提示可能打擾或令病人不安，而觸覺反饋可以提供正確無誤的確認信息，從而使護士更專注于病人而不是設(shè)備。采用最人性化的觸覺感受，觸覺反饋可以用來增強自診斷設(shè)備的陪護感覺。

　　5）測試與測量設(shè)備。觸覺提示可以提高準確性和工作效率，特別是在喧鬧的環(huán)境中。

　　6）便攜式終端。觸摸提供的附加確認有助于用戶完成多個任務(wù)，更全面地支持便攜性所帶來的自由移動和各種活動能力，并且也支持更快、更準確的數(shù)據(jù)輸入。

　　7）自動服務(wù)終端和信息站。自動服務(wù)過程中的觸覺反饋可以向用戶提供他們的選擇已經(jīng)被接收、服務(wù)正在處理的直觀確認。通過提供與用戶觸摸輸入相匹配的響應(yīng)可以使用戶獲得更好的控制感覺，從而提高用戶的滿意度，增加自助服務(wù)功能的使用率。

　　8）游戲設(shè)備、媒體播放器、娛樂系統(tǒng)。通過觸覺反饋增強交互功能，從而可提供更加有趣、參與度更高的用戶體驗。

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