電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）觸覺(jué)感應(yīng)功能在各種智能設(shè)備中都十分常見(jiàn)，這種反饋增強(qiáng)了人機(jī)交互的“互動(dòng)感”，讓使用者在和機(jī)械設(shè)備、智能終端的交互中實(shí)現(xiàn)了更具操控感的體驗(yàn)。

實(shí)現(xiàn)這種觸感的技術(shù)手段很多，通過(guò)偏轉(zhuǎn)質(zhì)量馬達(dá)（ERM）或者線(xiàn)性共振傳動(dòng)器（LRA）都可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)反饋效果。這兩種技術(shù)手段都是馬達(dá)型技術(shù)，而壓電觸覺(jué)則使用壓電驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)壓電振動(dòng)元件變形并產(chǎn)生觸覺(jué)反饋，擁有極短的啟停響應(yīng)時(shí)間和更高的效率，是一種新興技術(shù)。

壓電觸覺(jué)的無(wú)限可能

任何技術(shù)手段，都需要觸覺(jué)驅(qū)動(dòng)發(fā)送模擬或數(shù)字輸入信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)器放大信號(hào)或從構(gòu)件中調(diào)用波形，并輸出到傳動(dòng)器以產(chǎn)生振動(dòng)效果。達(dá)到峰值頻率的快慢，觸覺(jué)驅(qū)動(dòng)可以覆蓋的頻率范圍，對(duì)最終的觸覺(jué)反饋效果影響甚大。

擁有極短的啟停響應(yīng)時(shí)間和更高的效率讓壓電式的觸覺(jué)反饋更精準(zhǔn)而且更清晰。壓電器件內(nèi)置的波形存儲(chǔ)器，能夠以最小的延遲保存并讀取波形，同時(shí)通過(guò)高級(jí)波形合成器，以最少的存儲(chǔ)空間構(gòu)建復(fù)雜觸覺(jué)波形，這種高清的觸覺(jué)反饋也是其他技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)的。這種硬件加速的觸覺(jué)處理減少了整個(gè)觸覺(jué)系統(tǒng)的工作量，能夠?qū)⒂|覺(jué)回放啟動(dòng)時(shí)間做得更快。

同時(shí)，觸覺(jué)驅(qū)動(dòng)的帶寬不大就很難創(chuàng)建不同的觸覺(jué)效果，壓電觸覺(jué)的無(wú)限頻率范圍是ERM和LRA無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，無(wú)限的頻率范圍意味著提供各種觸覺(jué)效果的可能性。

實(shí)現(xiàn)壓電觸覺(jué)的振動(dòng)元件

想要實(shí)現(xiàn)無(wú)限可能的觸覺(jué)反饋，驅(qū)動(dòng)頻帶寬、響應(yīng)速度快的疊層壓電振動(dòng)片無(wú)疑是不可或缺的。這些壓電振動(dòng)元件受力后產(chǎn)生“壓電效應(yīng)”，也就是受力后產(chǎn)生電荷。同時(shí)壓電振動(dòng)元件具有受力被施加外部電壓后伸縮振動(dòng)的“逆壓電效應(yīng)”特點(diǎn)。壓電振動(dòng)元件這種獨(dú)特的特性，根據(jù)施加的力兼顧了兩種正逆效應(yīng)。

以超聲波頻率驅(qū)動(dòng)疊層壓電振動(dòng)片，會(huì)在面板表面激起駐波，通過(guò)改變駐波的振幅、頻率、相位再現(xiàn)各種觸感。以往的偏心轉(zhuǎn)子馬達(dá)或者線(xiàn)性諧振動(dòng)片頻率想要達(dá)到500Hz非常困難，響應(yīng)時(shí)間縮短到接近1ms完全不可能。

而壓電振動(dòng)元件在材料和積層技術(shù)的加持下，已經(jīng)可以做到全頻域和1ms以?xún)?nèi)的響應(yīng)能力。多層陶瓷電容器、多層陶瓷電感器是被動(dòng)元件中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，同理，這種多層技術(shù)可以讓疊層壓電振動(dòng)元件的多層構(gòu)造得以達(dá)到最優(yōu)化。

材料和積層技術(shù)自然是實(shí)現(xiàn)最優(yōu)振動(dòng)的兩大關(guān)鍵技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，壓電振動(dòng)元件的材料需要具有盡可能低的介電常數(shù)和盡可能高的機(jī)電耦合系數(shù)，同時(shí)在積層技術(shù)上盡可能在構(gòu)造上展現(xiàn)細(xì)膩和高品質(zhì)的觸感。

壓電振動(dòng)元件在高頻帶和快響應(yīng)速度上有著不可替代的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，目前來(lái)看缺點(diǎn)在于需要貼附在面板上，相對(duì)繁瑣，而且成本相比其他兩種傳統(tǒng)方案會(huì)略高一些。

目前車(chē)載類(lèi)應(yīng)用是比較契合壓電振動(dòng)發(fā)展的方向，車(chē)內(nèi)開(kāi)關(guān)類(lèi)部件正在向平板化和接觸式傳感器化發(fā)展。就需重視安全性的汽車(chē)內(nèi)部而言，在操作開(kāi)關(guān)時(shí)提供反饋的必要性是毋庸置疑的。后視鏡控制面板、方向盤(pán)控制面板、中控臺(tái)控制面板、觸摸板這些駕駛艙內(nèi)的設(shè)備，都可以使用壓電振動(dòng)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)及時(shí)的反饋。

小結(jié)

近乎瞬時(shí)反應(yīng)且沒(méi)有頻率限制的壓電觸覺(jué)反饋更是為未來(lái)各種各樣的觸覺(jué)效果實(shí)現(xiàn)提供了無(wú)限的可能。尤其是現(xiàn)在的各種智能終端、HMI系統(tǒng)都需要實(shí)現(xiàn)高壓快速響應(yīng)，壓電式技術(shù)在此類(lèi)應(yīng)用里更受歡迎。