智能手机屏幕让您触及“事物”

西北大学研究人员开发出可提供物理反馈的手机附加设备

Tanvas

芝加哥郊外一家小型初创公司为智能手机创建了外部硬件,使用户能够感受并看到平面玻璃上的图像。例如,用户有触摸键盘按键的感觉。

这家名为 Tanvas 的公司正在销售其售价 2,000 美元的 TPad 手机,这是一款标准的摩托罗拉 Moto G,结合了触觉技术,可以在屏幕上创造触摸物理纹理和形状的错觉。“这是一种新的媒介;一种显示信息的新方式,”西北大学博士候选人、TPad 或触觉模式显示手机的两位开发者之一 Joe Mullenbach 说。

触觉界面的粗略版本已经以振动的形式出现在智能手机中,振动可以代替铃声提醒您来电或短信。“今天的一切都是音频、视觉或两者兼而有之,但人们实际上从触觉体验中获得了很多信息,”Mullenbach 说。


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TPad 看起来几乎与装在保护壳中的 Moto G 完全一样。Tanvas 的黑色硬件重 50 克,其中大部分是塑料和玻璃外壳。一块玻璃覆盖了手机屏幕,塑料外壳环绕着其余部分。触觉硬件需要的功率相对较小,大约相当于 Moto G 的扬声器以全音量播放。

该技术的工作原理是欺骗大脑去感知不存在的东西,这与电视欺骗眼睛感知运动的方式没有什么不同。外壳中的一个微小致动器使玻璃以 38.7 千赫兹的超声频率共振,这种频率是听不到或感觉不到的。Tanvas 的算法分析 Moto G 屏幕上的图像,手机计算出用户的手指在屏幕上的位置。这些数据被转化为超声波振荡,从而产生物理物体的错觉。

超声波将指尖从玻璃上排斥开。较大振幅的波会阻碍接触,使屏幕感觉光滑。较小振幅的振荡允许更多接触,因此产生更多摩擦。

例如,屏幕上可能有一条道路减速带的图像,它会传递颠簸的感觉,以警告驾驶员不要驶出车道。手指滑过减速带中的凹槽时,会感受到很小的摩擦力,并且很容易滑动到产生更大摩擦力的区域,这将感觉像是减速带中的一个凸起。

TPad 能够模拟光滑和凸起的形状、突兀的边缘和弯曲的线条。例如,硬币上的浅浮雕图像可以得到忠实的再现。扫描页面的文字和图像可能会让人感觉像是在凸起的表面上。(观看视频以更完整地了解 TPad 手机的工作原理。)

“我试过了。这是一个相当不错的主意,”巴黎 智能系统与机器人研究所 的教授 Vincent Hayward 说。不过,Hayward 并不相信 TPad 的摩擦调制技术提供的感觉对视力障碍人士有用。

“关于到底发生了什么,存在一些争议,”Hayward 说。他说,这些波浪可能导致屏幕正上方的空气像垫子一样, “缓冲你的手指”,并阻止它接触表面。

对触觉的研究可以追溯到 19 世纪 60 年代。特别是对玻璃屏幕的研究,在过去十年中开始增长。四位西北大学的研究人员在 2007 年的一篇论文 (pdf) 中描述了一种触觉模式显示器。其中两位研究人员,机械工程教授 Ed Colgate 和 Michael Peshkin,于 2010 年创立了 Tanvas。

法国里尔大学的一个法国研究团队也提出了类似的技术。Tanvas 于 6 月份收到了来自投资公司 R7 Partners 和 Peak6 以及西北大学本身的 500 万美元融资,并且正在探索一种在屏幕上提供触摸感觉的新方法,这种技术吸引而不是排斥指尖来模拟形状。

TPad 技术的工作大约在三年前开始,首先产生了平板电脑版本,然后是手机版本。Mullenbach 的团队大约在六个月前专注于商用触觉手机。他们将工作版本发送给了世界各地的 10 个研究团队,这些团队在 6 月份在西北大学举行的 世界触觉大会 上开发并展示了这款手机的新应用程序。

意大利圣安娜高等学校的研究人员创建了一个版本,使 盲人或视障人士能够通过感觉屏幕上人物的简单图像来拍摄照片。巴西里奥格兰德联邦大学的一个巴西团队使用 TPad 创建了 新的密码安全级别,使人们能够感觉到正确的组合。

Tanvas 手工组装了大约 30 部 TPad 手机。他们已经售出了 20 部,其余大部分都赠送给了其他研究人员。

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