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  如何在觸摸屏人機界面設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)療設備、移動電話、POS系統(tǒng)以及提供從銀行到售票等業(yè)務的自助服務亭。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技術， 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。

　　在一些應用中，缺乏觸覺反饋引起的問題足以阻止機械開關向數(shù)字控制轉換發(fā)展的進程。目前人們對使用觸覺感應設備的需求非常強烈，設計人員也需要很好地了解觸覺反饋技術給HMI帶來的價值。目前觸覺感應技術已在消費類電子產(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)預編程的觸覺效果驅動執(zhí)行機構。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。而且將觸覺反饋與音視頻結合起來還能為這些領域提供額外的優(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。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

　　觸覺反饋技術可以用于便攜式或固定設備的觸摸屏。不同的產(chǎn)品設計可能采用不同的元件，但基本架構是相同的，都是利用觸覺反饋技術對一個或多個執(zhí)行機構(電機)施加高速控制。在小型設備中，執(zhí)行機構可能類似于移動電話中使用的小型振動電機。對于大型設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。當用戶按下某個圖形按鈕時，觸覺反饋系統(tǒng)根據(jù)預存的觸覺效果(振動)驅動執(zhí)行機構。執(zhí)行機構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，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或后座力確認響應；

  （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

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

　　觸覺反饋系統(tǒng)架構包括：

  (1)執(zhí)行機構，可以是振動電機或更大型的用戶定制設計器件；

  (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

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

　　設計具有觸覺反饋功能的HMI

　　在使用帶觸覺反饋功能的設備時，如果沒有感覺到響應， 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。

　　觸覺反饋技術的應用場合包括以下方面：

　　1）大型和小型家用設備。尤其對于常用設備，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從傳統(tǒng)到現(xiàn)代先進電子控制的轉變，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，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)療診斷設備。在醫(yī)療設備中，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備的陪護感覺。

　　5）測試與測量設備。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，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）自動服務終端和信息站。自動服務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，增加自助服務功能的使用率。

　　8）游戲設備、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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