如何在觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計中集成觸覺反饋功能

1、如何在觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計中集成觸覺反饋功能由于具有操作直觀、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。這種轉(zhuǎn)變帶來諸多好處，也解決了許多人機(jī)界面(HMI)問題，但是由于缺乏用戶使用機(jī)械按鈕所具有的觸覺反饋體驗(yàn)，觸摸屏也引發(fā)了其它一些HMI方面的問題。最簡單的解決方案是在觸摸屏接口增加觸覺反饋功能，從而同時提供觸摸屏和鍵盤的最佳特性。 觸摸屏 vs.鍵盤        目前觸摸屏已經(jīng)侵吞了不少的鍵盤市場份額。工業(yè)市場調(diào)研公司Venture Development統(tǒng)計報告顯示，2006年觸摸屏市場份額在2005年53.8%

2、的基礎(chǔ)上增長2.5%，鍵盤市場則下降3.6%至26.2%。        實(shí)際上無需看統(tǒng)計數(shù)據(jù)也能親身體驗(yàn)到觸摸屏市場的增長。它們無處不在：汽車、娛樂場所、消費(fèi)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。   &n bsp;    僅對移動電話市場而言，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(jī)產(chǎn)品都

3、使用了價格相當(dāng)于鍵盤的大觸摸屏。不過，也有不少觀察人士認(rèn)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(jī)械開關(guān)向數(shù)字控制轉(zhuǎn)換發(fā)展的進(jìn)程。目前人們對使用觸覺感應(yīng)設(shè)備的需求非常強(qiáng)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(fèi)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

4、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，并能為用戶操作提供直覺確認(rèn)。        除了能夠解決現(xiàn)有觸摸屏缺少觸覺確認(rèn)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(biāo)經(jīng)常模糊不清； 3)當(dāng)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(jìn)行確認(rèn)或指導(dǎo)。 圖1：帶觸覺反饋功能觸摸屏的三星SCH-W559。 圖2：當(dāng)用戶觸摸圖形按鈕時，觸覺反饋系

5、統(tǒng)可根據(jù)預(yù)編程的觸覺效果驅(qū)動執(zhí)行機(jī)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(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、動態(tài)和確認(rèn)的信息。      

6、60;  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(xiàng)研究表明，用戶很需要HMI中的觸覺反饋功能，因?yàn)樗兄谔岣呤褂眯阅?，并使用戶獲得更多可控的感覺。 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(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)可能類似于移動電話中使用的小型振動電機(jī)。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(jī)構(gòu)。 圖3： 觸

7、覺反饋系統(tǒng)原理框圖。        當(dāng)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(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的移動可形成圖形按鈕移動的感覺，從而讓用戶體驗(yàn)到按下/松開機(jī)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(qiáng)化觸覺效果，最終形成富有吸引力的多種感覺體驗(yàn)。        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(jī)械按鈕的上下鍵； 2）菜單項(xiàng)目可以通過編程提供光脈沖感應(yīng)或后座

8、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)振動幅度； 4）滾屏顯示可以在每個項(xiàng)目顯示時提供一個脈沖，并提供特殊振動來指示到達(dá)第一個或最后一個項(xiàng)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。 圖4：觸覺反饋技術(shù)可方便地集成進(jìn)各種產(chǎn)品設(shè)計中。        觸覺反饋系統(tǒng)架構(gòu)包括：(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以是振動電

9、機(jī)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(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(jī)構(gòu)，經(jīng)過優(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，因而可將觸覺反饋技術(shù)集成進(jìn)各種產(chǎn)品設(shè)計中。此外，一些觸摸

10、屏可能還需要承載架來實(shí)現(xiàn)機(jī)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(yùn)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   &#

11、160;    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(shí)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 Windows ActiveX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(jìn)主程序的樣例代碼和詳細(xì)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(dú)特的觸覺提示，觸覺反饋

12、可用來改進(jìn)HMI性能。準(zhǔn)確的提示有助于通知用戶作出正確的選擇，或警告用戶沒有達(dá)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(jìn)行選擇，從而實(shí)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(jī)械感覺，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)識到其價值。 2）全球定位/導(dǎo)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(rèn)型觸覺響應(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(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感受，觸覺反饋可以用來增強(qiáng)自診斷設(shè)備的陪護(hù)感覺。 5）測試與測量設(shè)備。觸覺提示可以提高準(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(zhǔn)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