當(dāng)前手機(jī)/手表/手環(huán)等電子產(chǎn)品基本都有振動(dòng)功能，振動(dòng)是透過驅(qū)動(dòng)小型馬達(dá)（或其他類型的發(fā)振裝置）來(lái)實(shí)現(xiàn)，振動(dòng)除了用來(lái)通知給使用者（輸出），使用者也可以反壓反觸回饋成為操控（輸入）。

不過，目前每一型款的智能裝置，其振動(dòng)設(shè)計(jì)都是個(gè)別客制打造而成，包括要配置幾個(gè)馬達(dá)、馬達(dá)安放的位置、設(shè)計(jì)上的反復(fù)驗(yàn)證微調(diào)等，只要換另一型款就無(wú)法沿用，需重新再來(lái)。

對(duì)此，Google Research提供一個(gè)共通的振動(dòng)觸控平臺(tái)，期許能降低個(gè)別客制開發(fā)的心力，此稱為VHP（Vibrotactile Haptics Platform），并開放發(fā)布在GitHub上。

Google VHP平臺(tái)電路板正面與反面

VHP技術(shù)剖析

VHP既然要用于智慧手機(jī)/手表/手環(huán)自然要很嬌小省電，目前初估有3～25小時(shí)的電池使用時(shí)間，且為了適合穿戴式設(shè)計(jì)而實(shí)行軟板（flex）連接器。VHP可操控12組驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，可同時(shí)各自獨(dú)立操控驅(qū)動(dòng)。

VHP平臺(tái)上的主控芯片是Nordic公司的nRF52系列藍(lán)牙收發(fā)器芯片，芯片用12個(gè)脈波寬度調(diào)變（PWM）輸出接腳來(lái)各自控制振動(dòng)馬達(dá)，而后nRF也接受各種輸入，包含模擬麥克風(fēng)、脈波密度調(diào)變（PDM）麥克風(fēng)、USB接口、BLE藍(lán)牙接口、串行接口、加速度傳感器等。

Google VHP平臺(tái)電路示意圖

前面提到使用者是可以反壓反觸來(lái)達(dá)到輸入效果，主要是反壓反觸時(shí)馬達(dá)的電流會(huì)改變，量測(cè)電流的改變即可知道反壓反觸的程度。不過，回饋的通道不是12組個(gè)別對(duì)應(yīng)，而是透過24:2的多任務(wù)器，運(yùn)用輪流切換的方式，回饋到nRF52芯片上的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換（ADC）輸入接腳上。

之所以不量測(cè)電壓改變而是量測(cè)電流改變，開發(fā)者說明主要是為了能同時(shí)振動(dòng)輸出與反觸輸入，以及設(shè)計(jì)上可以減少電路板使用面積。開發(fā)者也試圖用量測(cè)電流的方式來(lái)判別裝入的振動(dòng)器類型，透過輸出不同的掃描頻率然后量測(cè)其電流，就可以知道裝配的是線性諧振致動(dòng)器（LRA）、線性磁性桿（LMR）或音圈振動(dòng)器（Voice Coil），這個(gè)判別運(yùn)用上了機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的支持向量機(jī)（SVM）分類演算技術(shù)。

Google VHD透過轉(zhuǎn)接器連接3種不同的發(fā)振裝置

不同的發(fā)振裝置因應(yīng)掃描頻率而有不同的電流變化

除了判別不同的振動(dòng)器外，開發(fā)者也先行測(cè)試驗(yàn)證了手表或手環(huán)在有無(wú)配戴時(shí)的電流特性，讓穿戴裝置知道自己是否已被配戴上，甚至可以偵測(cè)到配戴的松緊度。另外，整個(gè)平臺(tái)的韌體程序是一套具有移攜性的C/C++函式庫(kù)，可以在Arduino生態(tài)系統(tǒng)中使用（創(chuàng)客的好消息）。

以250Hz頻率驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，致動(dòng)器被按壓時(shí)波形明顯改變

透過感測(cè)電流變化就知道有無(wú)被配戴

有了觸感回饋能力后，VHP可以發(fā)展各種應(yīng)用，例如協(xié)助讀唇，聽障者雖然可看對(duì)方的唇形來(lái)了解所說的話語(yǔ)，但有些話語(yǔ)不容易精準(zhǔn)判別，例如英文念pin（針）與min（分鐘）在唇形上是很相像的。

雖然唇形相像，但念pin的時(shí)候，手腕可以量測(cè)到比較多的觸感（講者比較發(fā)力的緣故），反之min較少，如此就可透過其他方式告知聽障者目前念的是pin還是min。

發(fā)展?jié)摿?/p>

協(xié)助讀唇只是應(yīng)用之一，平臺(tái)提出者也列舉其他可能的應(yīng)用，例如在智能手機(jī)上配置多個(gè)振動(dòng)器，而不是現(xiàn)有1、2個(gè)而已，透過更細(xì)膩的發(fā)振與回壓，可以讓手機(jī)游戲更有趣，或在影音播放時(shí)有更方便、細(xì)膩的互動(dòng)操控。

也可以用在心理學(xué)的實(shí)驗(yàn)上，配戴上手環(huán)以便量測(cè)不同情境、不同問題時(shí)的反應(yīng)；或者可以進(jìn)行不同的輸出轉(zhuǎn)換表達(dá)，例如把視覺轉(zhuǎn)換成觸覺、把磁場(chǎng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成觸覺等；或者是量測(cè)按壓松緊度等。

值得一提的是，開發(fā)者認(rèn)為偵測(cè)電流回饋是VHP平臺(tái)的獨(dú)有特色，此一回饋設(shè)計(jì)也稱為負(fù)載傳感器（load sensor，圖2紅框部分）。

最后平臺(tái)發(fā)起者也希望更多人給予他們建議，或提供更多應(yīng)用（特別稱為On-body application）的可能發(fā)想，讓平臺(tái)更具潛力與發(fā)展價(jià)值。

審核編輯：湯梓紅