HD触觉反馈让触控技术上升到一个新层次_技术

从触控到语音和手势控制，人机接口(HMI)持续永无止境的发展。各种推陈出新的用户接口(UI)——无论任何可能的新技术——一次又一次地证实对于影响消费者购买的决定至关重要。

没有比苹果(Apple)智能手机——iPhone更好的例子了。Apple由于推出配备创新触控屏幕(涵盖整个手机表面)的iPhone，改写了整个行动市场的竞争格局。消费者十分买账。

此外，还有一家总部位于加拿大魁北克省的12人新创公司——Boréas Technologies，正将其目标瞄准于更进一步地推动触控技术。

如果消费者只需触控设备的一小部份区域，就能感受本地的局部高分辨率(HD)体验——例如小面积振动呢？

触觉社群不断鼓吹的论调是HD触觉反馈最终将让你从屏幕上即可“体验到衬衫的质感”。

Boréas创办人兼首席执行官Simon Chaput认为，业界还需要更多时间，才能达到这样的发展。他表示，达到高度HD触觉反馈的技术将在“未来五到六年”内顺利进展——可望达到概念验证阶段。实现HD触觉反馈的关键就在于结合触控传感、触觉驱动以及基于压电技术的驱动IC。

Boréas最近推出了“用于HD触觉反馈的最低功耗压电驱动IC，”可设计于穿戴式设备以及其他电池供电的消费设备。Chaput声称，Boréas的BOS1901是“目前市场上唯一能够驱动压电致动器(actuator)并加以感知的单一IC解决方案。”

Boréas对于业界的主要贡献就在于显著降低了功耗和压电驱动IC占位面积。

哈佛大学(Harvard University)电子工程与计算机科学教授Gu-Yeon Wei告诉《EE TImes》，HD触觉反馈的机会“丰富且多样化”，从消费产品到现场应急人员以及扩增实境/虚拟现实(AR/VR)游戏玩家等。他解释说，这项新技术可以让音频和视频增加“来自触控的真实感受”。

Wei说，只需简单地按压行动设备上较小面积的硬表面，使用者就可以感受到局部振动。例如，这种进展将使得系统设计人员能够在智能手机或平板电脑上提供“虚拟按钮”或“虚拟键盘”。而如果在安装于特斯拉(Tesla)等车辆的大型显示器上，驾驶人只需以1或3根手指在屏幕上 *** 作，就可以感知到行驶路线，而不必紧盯着前方道路，他补充道。

也许更令人兴奋的是触觉能够带给游戏真正身历其境体验的承诺。Wei说：“试想一下当你游泳时穿着触觉紧身套装，感受到一只鲨鱼从旁游过，或者戴着触觉手套，在AR/VR游戏中击球的感觉。”

这项技术一开始是Chaput在Wei的实验室中最先研究的技术，后来发展成为Boréas BOS1901触觉驱动IC。在采访过程中，Wei称Chaput是“我所见过最好的工程师......聪明、有纪律，而且做事非常仔细。”

机电vs.压电

值得注意的是，建构Boréas触觉驱动器IC的CapDrive技术平台，是一种可加以扩展的专有压电驱动器架构。

Boréas的驱动IC解决方案充份利用了压电材料。透过结合压电致动器与Boréas的压电驱动IC，该新创公司认为其解决方案能够提升HD触觉反馈，大幅缩短响应时间至几毫秒，而且还能降低能耗。但这些并不适用于基于偏轴转动惯量(ERM)马达和线性谐振致动器(LRA)的传统触觉解决方案。

Boréas声称其压电解决方案是功耗最低的触觉技术

Chaput解释，ERM振动通常出现在游戏机中，如Sony PlayStaTIon和大多数智能手机。但它并未提供传感功能。LRA则定位为中档触觉解决方案。Chaput说，LRA比ERM的表现更好，但LRA解决方案尺寸“相当大”。

相形之下，压电采用薄型材料并提供非常短的响应时间。它是唯一提供整合传感功能的解决方案。小米(Xiaomi)曾经试着在扬声器上使用压电解决方案，但仍存在实施的问题。据Chaput说，该公司后来已不再使用它了。

Chaput表示，Boréas的压电驱动IC解决方案较其他解决方案的能耗更低了10倍。而相较于主要的竞争对手，其响应速度提高了6倍。Chaput说，Boréas压电驱动IC的延迟约为300微秒(us)，“这是非常短的响应延迟，感觉几乎是实时的。”

压电的致命弱点？

虽然压电触觉解决方案以低功耗著称，但其唯一的弱点就在于需要高驱动电压。Chaput说，驱动压电致动器需要50～200伏(V)电压，因而减少了压电被设计于电池供电设备的机会。相形之下，Boréas’压电驱动IC设计约在3～5.5V的范围。

事实上，Chaput表示，Boréas真正发明之处在于该公司团队“从头开始建打造该驱动器，使其具有高效的压电致动器和非常低的失真。”