通过温度微变化“欺骗”触觉，让手指在平滑的屏幕上也能有“凸凹键盘感”

2022 年 3 月 10 日 大数据文摘

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作者：Mickey

对于文字工作者或者游戏玩家来说，一台有键盘/操作手柄的笔记本电脑或台式机，一定比一台只有屏幕的iPad更实用。其核心原因就是，凸起的键盘手感更好，带来了打字速度的显著提升，也让游戏的操作感更加流畅，这或许耶是多数程序员愿意花大价钱买台机械键盘的原因。

不过，只有屏幕的iPad等产品显然携带起来更方便。那么，有没有什么办法让键盘的手感在屏幕上被感知到呢？

近日，德克萨斯A&M大学J. Mike Walker '66 机械工程系的研究人员就想出了一种新颖的方法，通过屏幕的温度变化，来欺骗用户的触觉，让手指有不同的摩擦感。也就是说，可以让触摸屏上的手指不只感受到平面，而有了“凸凹不平”的感觉。

这片论文最近发表在《科学机器人》杂志上的一篇论文中。

利用温度变化，改变手指对摩擦力的感知

目前，物理按钮和控件仍然是用户与设备交互的主要方式。不过，随着折叠屏设备在我们的移动设备中变得更可靠、更耐用和更普遍，或许有一天，笔记本电脑将完全由触摸屏驱动，虚拟软件键盘将取代物理键。

这一可能在某种程度上可以扩展屏幕的实用性，用手指感受物理按键是肌肉记忆的重要组成部分，它使我们能够以更快的速度打字，而无需低头寻找键盘。

科学家们因此提出了一些有趣的想法，让触摸屏感觉就像组成键盘的一排物理按钮那样，包括使用微流体腔体，用油物理填充和充气等方式，在屏幕上创建用户可以感觉到的 3D 凹凸感，进行打字。之前，有研究曾使用超声波振动使触摸屏可以感知到不同的质地，或者使用静电力，增加指尖在屏幕上滑动时感觉到的摩擦量的电粘附。然而，所有这些解决方案都为触摸屏增加了相当多的复杂性，以及额外的硬件成本，制造商一直在努力将其降至最低。

与相对成熟的音频和视频人机界面相比，由于触摸的大量机械和神经物理复杂性，提供准确和身临其境的触摸感觉仍然是一个挑战。皮肤-屏幕界面之间的相对横向运动期间的触摸感觉很大程度上取决于界面摩擦，因此控制界面摩擦有可能逼真地模拟表面纹理、形状和材料成分。在德克萨斯A&M大学的这项研究中，研究者通过局部改变屏幕表面温度来显示手指摩擦的大调制。

实验表明，随着表面温度从 23°C 升高到 42°C，手指摩擦可增加约 50%，这归因于人体皮肤的粘弹性和湿度水平的温度依赖性。而假设使用者只是轻敲或快速滑动手势触碰屏幕，这样的屏幕温度变化对于用户来说是察觉不到的。

我们距离“键盘自由”还有多远？

据研究者表示，这种调节手指摩擦力的方法在游戏、虚拟和增强现实以及触摸屏人机交互方面具有潜在应用。