由于具有操作直觀、軟件靈活以及節(jié)省體積與成本等優(yōu)點(diǎn)，觸摸屏正在逐漸替代鍵盤(pán)。這種轉(zhuǎn)變帶來(lái)諸多好處，也解決了許多人機(jī)界面(HMI)問(wèn)題，但是由于缺乏用戶使用機(jī)械按鈕所具有的觸覺(jué)反饋體驗(yàn)，觸摸屏也引發(fā)了其它一些HMI方面的問(wèn)題。最簡(jiǎn)單的解決方案是在觸摸屏接口增加觸覺(jué)反饋功能，從而同時(shí)提供觸摸屏和鍵盤(pán)的最佳特性。
觸摸屏 vs.鍵盤(pán)
目前觸摸屏已經(jīng)侵吞了不少的鍵盤(pán)市場(chǎng)份額。工業(yè)市場(chǎng)調(diào)研公司Venture Development統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，2006年觸摸屏市場(chǎng)份額在2005年53.8%的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)2.5%，鍵盤(pán)市場(chǎng)則下降3.6%至26.2%。
實(shí)際上無(wú)需看統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也能親身體驗(yàn)到觸摸屏市場(chǎng)的增長(zhǎng)。它們無(wú)處不在：汽車(chē)、娛樂(lè)場(chǎng)所、消費(fèi)類電子、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、移動(dòng)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(duì)移動(dòng)電話市場(chǎng)而言，全球調(diào)研和咨詢公司Strategy Analytics就認(rèn)為，到2012年將有40%的移動(dòng)電話會(huì)采用某種形式的觸覺(jué)感應(yīng)技術(shù)，而目前只有3%。包括蘋(píng)果iPhone在內(nèi)的許多最新手機(jī)產(chǎn)品都使用了價(jià)格相當(dāng)于鍵盤(pán)的大觸摸屏。不過(guò)，也有不少觀察人士認(rèn)為與鍵盤(pán)相比，觸摸屏還存在不便之處，即缺少觸覺(jué)反饋。由于沒(méi)有反饋，用戶無(wú)法感知按鍵并確定“已完成了該動(dòng)作”。
在一些應(yīng)用中，缺乏觸覺(jué)反饋引起的問(wèn)題足以阻止機(jī)械開(kāi)關(guān)向數(shù)字控制轉(zhuǎn)換發(fā)展的進(jìn)程。目前人們對(duì)使用觸覺(jué)感應(yīng)設(shè)備的需求非常強(qiáng)烈，設(shè)計(jì)人員也需要很好地了解觸覺(jué)反饋技術(shù)給HMI帶來(lái)的價(jià)值。
目前觸覺(jué)感應(yīng)技術(shù)已在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中引發(fā)一場(chǎng)革命，三星公司新推的SCH-W559就是一個(gè)很好的例子。但這種手機(jī)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(shí)、自然的感覺(jué)，并能為用戶操作提供直覺(jué)確認(rèn)。
除了能夠解決現(xiàn)有觸摸屏缺少觸覺(jué)確認(rèn)的問(wèn)題，觸覺(jué)反饋還有助于解決以下一些HMI問(wèn)題：
1)在陽(yáng)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(biāo)經(jīng)常模糊不清;
3)當(dāng)在做其它重要事情時(shí)，比如開(kāi)車(chē)或問(wèn)診病人，用戶不可能一直盯著屏幕看;在周?chē)h(huán)境嘈雜或需要安靜的環(huán)境時(shí)，用戶也不能依賴聲音提示進(jìn)行確認(rèn)或指導(dǎo)。
除了有助于解決這些問(wèn)題外，一些研究報(bào)告指出，HMI中的觸覺(jué)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(jué)反饋與音視頻結(jié)合起來(lái)還能為這些領(lǐng)域提供額外的優(yōu)勢(shì)。
調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大量信息可通過(guò)觸摸傳送，而不僅是簡(jiǎn)單的提示。事實(shí)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(dòng)態(tài)和確認(rèn)的信息。
觸摸可提供支持外圍或潛意識(shí)通信的高效二級(jí)信道，而讓其它感覺(jué)更好地專注于主要任務(wù)。多項(xiàng)研究表明，用戶很需要HMI中的觸覺(jué)反饋功能，因?yàn)樗兄谔岣呤褂眯阅?，并使用戶獲得更多可控的感覺(jué)。
觸覺(jué)反饋觸摸屏工作原理
觸覺(jué)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(jì)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(jué)反饋技術(shù)對(duì)一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電機(jī))施加高速控制。在小型設(shè)備中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能類似于移動(dòng)電話中使用的小型振動(dòng)電機(jī)。對(duì)于大型設(shè)備可以采用針對(duì)各種觸摸屏尺寸和重量?jī)?yōu)化過(guò)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
當(dāng)用戶按下某個(gè)圖形按鈕時(shí)，觸覺(jué)反饋系統(tǒng)根據(jù)預(yù)存的觸覺(jué)“效果”(振動(dòng))驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的移動(dòng)可形成圖形按鈕移動(dòng)的感覺(jué)，從而讓用戶體驗(yàn)到按下/松開(kāi)機(jī)械按鈕那樣的感覺(jué)。系統(tǒng)還可以用聲音和顯示變化來(lái)同步強(qiáng)化觸覺(jué)效果，最終形成富有吸引力的多種感覺(jué)體驗(yàn)。
通過(guò)改變觸覺(jué)效果的頻率、波形、幅度和持續(xù)時(shí)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(jī)械按鈕的上下鍵;
2)菜單項(xiàng)目可以通過(guò)編程提供光脈沖感應(yīng)或后座力確認(rèn)響應(yīng);
3)控制電路可根據(jù)電機(jī)或風(fēng)扇的速度、音量、光強(qiáng)度或其它參數(shù)調(diào)節(jié)振動(dòng)幅度;
4)滾屏顯示可以在每個(gè)項(xiàng)目顯示時(shí)提供一個(gè)脈沖，并提供特殊振動(dòng)來(lái)指示到達(dá)第一個(gè)或最后一個(gè)項(xiàng)目。
集成觸覺(jué)反饋技術(shù)
觸覺(jué)反饋技術(shù)可應(yīng)用于各種尺寸的觸摸屏和數(shù)字開(kāi)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(jì)中，整個(gè)亞洲、歐洲和美國(guó)市場(chǎng)上業(yè)已售出數(shù)百萬(wàn)采用這種技術(shù)的設(shè)備。
觸覺(jué)反饋系統(tǒng)架構(gòu)包括：
(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以是振動(dòng)電機(jī)或更大型的用戶定制設(shè)計(jì)器件;
(2)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(jué)效果庫(kù);
(4)用于從主程序調(diào)用觸覺(jué)效果的程序接口。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)
需要認(rèn)真選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)以滿足性能和壽命要求。執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝和控制電路的設(shè)計(jì)也是觸覺(jué)反饋系統(tǒng)的一部分。為了驅(qū)動(dòng)較大的觸摸屏，可以選用兩種尺寸的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化的這兩種執(zhí)行機(jī)構(gòu)只需少量位移就能產(chǎn)生很大的動(dòng)力。執(zhí)行機(jī)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(shí)現(xiàn)方法。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位和安裝方法非常靈活，因而可將觸覺(jué)反饋技術(shù)集成進(jìn)各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。此外，一些觸摸屏可能還需要承載架來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械集成。
控制軟件
對(duì)中/大屏幕系統(tǒng)而言，業(yè)界已開(kāi)發(fā)出支持RS-232或USB通信的特殊應(yīng)用電路板。對(duì)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(yùn)行時(shí)(runtime)可執(zhí)行程序。
觸覺(jué)效果庫(kù)
觸覺(jué)效果庫(kù)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(jué)反饋系統(tǒng)為設(shè)計(jì)師提供了非常便利的方法來(lái)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(jué)效果的方法。針對(duì)某些實(shí)現(xiàn)可以用軟件開(kāi)發(fā)套件，該套件向設(shè)計(jì)師提供了多種編程功能，包括 Windows ActiveX控制、源代碼形式的跨平臺(tái)API以及用戶接口通信支持。系統(tǒng)中還包括將觸覺(jué)反饋增加進(jìn)主程序的樣例代碼和詳細(xì)的過(guò)程描述。帶例程的觸摸屏演示單元可用來(lái)評(píng)估觸覺(jué)反饋技術(shù)。
設(shè)計(jì)具有觸覺(jué)反饋功能的HMI
在使用帶觸覺(jué)反饋功能的設(shè)備時(shí)，如果沒(méi)有感覺(jué)到響應(yīng)，系統(tǒng)不會(huì)記錄用戶的選擇。通過(guò)為每種功能(如回車(chē)、開(kāi)始、結(jié)束)提供獨(dú)特的觸覺(jué)提示，觸覺(jué)反饋可用來(lái)改進(jìn)HMI性能。準(zhǔn)確的提示有助于通知用戶作出正確的選擇，或警告用戶沒(méi)有達(dá)到目的。另外，應(yīng)用程序還允許用戶針對(duì)特殊功能在多種觸覺(jué)效果中進(jìn)行選擇，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化功能。
觸覺(jué)反饋技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合包括以下方面：
1)大型和小型家用設(shè)備。尤其對(duì)于常用設(shè)備，觸覺(jué)反饋功能可為人們提供熟悉的機(jī)械感覺(jué)，從而有助于用戶適應(yīng)從傳統(tǒng)到現(xiàn)代先進(jìn)電子控制的轉(zhuǎn)變，并逐步認(rèn)識(shí)到其價(jià)值。
2)全球定位/導(dǎo)航系統(tǒng)。通過(guò)迅速的觸覺(jué)提示，用戶無(wú)需等待可視響應(yīng)，因而可以減少查看儀器的時(shí)間，更多地注意路面狀況。
3)遙控。確認(rèn)型觸覺(jué)響應(yīng)可以改進(jìn)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(lè)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(jué)反饋可以提供正確無(wú)誤的確認(rèn)信息，從而使護(hù)士更專注于病人而不是設(shè)備。采用最人性化的觸覺(jué)感受，觸覺(jué)反饋可以用來(lái)增強(qiáng)自診斷設(shè)備的陪護(hù)感覺(jué)。
5)測(cè)試與測(cè)量設(shè)備。觸覺(jué)提示可以提高準(zhǔn)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(rèn)有助于用戶完成多個(gè)任務(wù)，更全面地支持便攜性所帶來(lái)的自由移動(dòng)和各種活動(dòng)能力，并且也支持更快、更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)輸入。
7)自動(dòng)服務(wù)終端和信息站。自動(dòng)服務(wù)過(guò)程中的觸覺(jué)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(rèn)。通過(guò)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(jué)，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(lè)系統(tǒng)。通過(guò)觸覺(jué)反饋增強(qiáng)交互功能，從而可提供更加有趣、參與度更高的用戶體驗(yàn)。
盡管帶觸覺(jué)反饋的觸摸屏剛剛開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)，但在改善HMI性能以及向用戶提供更直觀、更吸引人和更滿意的用戶體驗(yàn)方面，該產(chǎn)品已經(jīng)顯示出良好的發(fā)展前景。
