持續進化的觸覺感知，壓電振動技術迎來更廣闊的應用空間

電子發燒友網報道（文/李寧遠）基于振動的觸覺反饋，是現在很多終端設備都會配置的一種功能，可以帶給使用者更真實更具操作感的觸覺體驗，或者通過振動來進行消息通知。這一為人熟知的功能背后，其實有著不少功能元件和技術的應用。

目前觸覺反饋技術通過作用力、振動等一系列動作為使用者再現觸感。偏轉質量馬達和線性共振致動器是此前常用來實現觸覺振動的器件，而隨著壓電振動片的出現以及相關材料、積層和設計技術的提升，未來觸覺的實現或許都需要依靠這一方案來實現。

偏轉質量馬達和線性共振致動器的振動

基于偏轉質量馬達實現的振動，是歷史最悠久也被開發得足夠成熟的用來實現振動的方案。其本質是一個高頻轉動偏心質量的電機，通過電機旋轉形成擴散的振動，然后該振動傳遍整個設備。以前的手機收到消息的大振動，就是通過它實現的。

嚴格的以現在對觸覺反饋的界定來說，這種方案實現的振動很難用于觸覺反饋，而且40-80ms的響應也拖了后腿。偏轉質量馬達振動方案發展到現在仍然有應用的原因在于它足夠成熟成本足夠低。在器件小型化發展的現在，它也在小型化以適應更小型的設備，然后憑借其低成本的優勢在一些低端振動應用中發揮作用。

線性共振致動器顧名思義，其振動由一個水平方向的共振片實現的。線性共振致動器的應用意在取代偏轉質量馬達，它帶來了更快的響應（20-30ms），更小的尺寸以及更小的功耗。雖然線性共振致動器的驅動更麻煩一些，但是其驅動具有更短的滯后和上升時間，能夠提供改進的觸覺性能，相比偏轉質量馬達功率的消耗也更低。

而且線性共振致動器驅動的輸入信號的振幅和頻率彼此獨立，允許輸入具有比偏轉質量馬達更復雜的波形，這可以產生更豐富的用戶觸覺體驗。不過在頻率方面，線性共振致動器犧牲了一部分靈活性。但這并不影響很多終端尤其是手持終端選擇線性共振致動器這種方案來實現觸覺振動。

壓電觸覺振動的持續進化

壓電技術并不是一個新技術了，早在幾十年前壓電技術被用于許多能量采集應用和驅動揚聲器中。隨著材料、積層和設計的進步，尤其是多層陶瓷構造優化的越來越好的背景下，壓電技術在觸覺振動領域的應用優勢愈發獨特。

壓電器件有著壓電效應和逆壓電效應兩個特點，這兩大特點是用于產生觸覺反饋的核心。如果僅僅是振動，它能達到的效果和前面二者都沒有太大差別。關鍵在于，多層壓電振動片不僅僅可以帶來振動。

基于力反饋，多層壓電振動片能夠實現局部觸覺功能的實現，這是前面二者全局振動沒法實現的其中一個反饋效果。同時為了達到不同的觸覺效果，在技術上需要驅動的帶寬足夠大。多層壓電片驅動的帶寬是絕對領先的，可以通過改變駐波的振幅、頻率、相位再現各種“真實的觸感”。觸感是未來觸覺傳感領域著重發展的一個方向，盡可能實現多樣真實的觸覺感知，不同觸感對應不同的功能需求，這些需要更加精細的觸覺振動元件來實現。

觸覺振動效果的及時響應也是影響觸覺效果的重要參考指標。論響應速度，多層壓電振動片的響應速度是目前其他振動技術難以企及的，在材料和積層技術的加持下，多層壓電技術已經可以做到全頻域1ms以內的響應能力，有著數量級上的領先，在觸覺反饋中做到現在最及時的反饋。

當然，多層壓電也不是沒有弊端，壓電振動片必須貼附在面板上，所以可能在有些應用中使用受限。而且目前其成本還是偏高，在有些應用里綜合考慮性價比、實現效果，可能并不是考慮BOM應用的最好選擇。

小結

未來的觸覺效果，肯定是需要器件提供更多的可設計性和多功能性，壓電技術對未來的觸覺實現來說是更為契合的觸覺實現手段。隨著材料優化、疊層技術發展以及成本下探，現在應用范圍有限的壓電觸覺技術無疑將進一步擴大其發展空間。