通過溫度微變化“欺騙”觸覺，讓手指在平滑的屏幕上也能有“凸凹鍵盤感”

作者：Mickey 對(duì)于文字工作者或者游戲玩家來說，一臺(tái)有鍵盤/操作手柄的筆記本電腦或臺(tái)式機(jī)，一定比一臺(tái)只有屏幕的iPad更實(shí)用。其核心原因就是，凸起的鍵盤手感更好，帶來了打字速度的顯著提升，也讓游戲的操作感更加流暢，這或許耶是多數(shù)程序員愿意花大價(jià)錢買臺(tái)機(jī)械鍵盤的原因。 

不過，只有屏幕的iPad等產(chǎn)品顯然攜帶起來更方便。那么，有沒有什么辦法讓鍵盤的手感在屏幕上被感知到呢？ 近日，德克薩斯A&M大學(xué)J. Mike Walker '66 機(jī)械工程系的研究人員就想出了一種新穎的方法，通過屏幕的溫度變化，來欺騙用戶的觸覺，讓手指有不同的摩擦感。也就是說，可以讓觸摸屏上的手指不只感受到平面，而有了“凸凹不平”的感覺。 這片論文最近發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》雜志上的一篇論文中。

利用溫度變化，改變手指對(duì)摩擦力的感知

目前，物理按鈕和控件仍然是用戶與設(shè)備交互的主要方式。不過，隨著折疊屏設(shè)備在我們的移動(dòng)設(shè)備中變得更可靠、更耐用和更普遍，或許有一天，筆記本電腦將完全由觸摸屏驅(qū)動(dòng)，虛擬軟件鍵盤將取代物理鍵。
 這一可能在某種程度上可以擴(kuò)展屏幕的實(shí)用性，用手指感受物理按鍵是肌肉記憶的重要組成部分，它使我們能夠以更快的速度打字，而無需低頭尋找鍵盤。 科學(xué)家們因此提出了一些有趣的想法，讓觸摸屏感覺就像組成鍵盤的一排物理按鈕那樣，包括使用微流體腔體，用油物理填充和充氣等方式，在屏幕上創(chuàng)建用戶可以感覺到的 3D 凹凸感，進(jìn)行打字。之前，有研究曾使用超聲波振動(dòng)使觸摸屏可以感知到不同的質(zhì)地，或者使用靜電力，增加指尖在屏幕上滑動(dòng)時(shí)感覺到的摩擦量的電粘附。然而，所有這些解決方案都為觸摸屏增加了相當(dāng)多的復(fù)雜性，以及額外的硬件成本，制造商一直在努力將其降至最低。  與相對(duì)成熟的音頻和視頻人機(jī)界面相比，由于觸摸的大量機(jī)械和神經(jīng)物理復(fù)雜性，提供準(zhǔn)確和身臨其境的觸摸感覺仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。皮膚-屏幕界面之間的相對(duì)橫向運(yùn)動(dòng)期間的觸摸感覺很大程度上取決于界面摩擦，因此控制界面摩擦有可能逼真地模擬表面紋理、形狀和材料成分。在德克薩斯A&M大學(xué)的這項(xiàng)研究中，研究者通過局部改變屏幕表面溫度來顯示手指摩擦的大調(diào)制。 實(shí)驗(yàn)表明，隨著表面溫度從 23°C 升高到 42°C，手指摩擦可增加約 50%，這歸因于人體皮膚的粘彈性和濕度水平的溫度依賴性。而假設(shè)使用者只是輕敲或快速滑動(dòng)手勢(shì)觸碰屏幕，這樣的屏幕溫度變化對(duì)于用戶來說是察覺不到的。

我們距離“鍵盤自由”還有多遠(yuǎn)？

據(jù)研究者表示，這種調(diào)節(jié)手指摩擦力的方法在游戲、虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)以及觸摸屏人機(jī)交互方面具有潛在應(yīng)用。

  當(dāng)前的原型目前還無法進(jìn)行精細(xì)的溫度調(diào)整，但最終目標(biāo)是能夠操縱并快速改變觸摸屏任何區(qū)域的溫度，以便手指在其上滑動(dòng)時(shí)感覺到摩擦的變化，從而讓大腦誤以為它感覺到的是物理按鈕，例如鍵盤、播放控件，甚至是游戲的操縱桿和操作按鈕。 很顯然，我們離這個(gè)“鍵盤自由”的設(shè)想還有很長的路要走。瞬間快速加熱和冷卻觸摸屏的特定區(qū)域還是一個(gè)需要解決的巨大問題，不過，目前折疊屏設(shè)備的發(fā)展以及設(shè)備制造商銷售優(yōu)質(zhì)硬件的最新趨勢(shì)下，攜帶一塊屏幕就能快速打字和玩游戲的夢(mèng)想指日可待。 相關(guān)鏈接：

https://gizmodo.com/touchscreen-friction-temperature-texas-am-university-in-1848622614

https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abl4543