[发明专利]基于振动和压膜效应的数字按键触觉渲染方法及装置

说明书

本发明提供一种基于振动和压膜效应的数字按键触觉渲染方法及装置，属于触摸反馈技术领域。采用多马达数字按键反馈装置，以及多马达数字按键渲染方法，包括实时获取用户按下压力F的大小，将其传送至核心处理器，根据渲染算法确定提供反馈的马达，并施加不同的驱动信号；在用户施加压力的过程中分别提供摩擦力反馈和振动反馈，使其产生一种类似物理按键按下过程的感觉。本发明利用压电陶瓷片马达在高频振动下产生的空气压膜效应，结合刚性表面柔顺性触觉错觉方法，将压膜效应产生的摩擦力和用颗粒振动模拟的在物体发生形变过程中，由于克服摩擦而产生力的感觉结合起来，增强数字按键按下过程的摩擦感知。

技术领域

本发明涉及触摸反馈技术领域，特别是一种基于振动和压膜效应的数字按键触觉渲染方法及装置。

背景技术

触摸屏因具有用户操作界面更加便捷，交互区域面积更大，交互过程更加直观等优点而大力发展。目前，在移动终端，手持设备，以及电器设备等多个领域应用广泛。但是触摸屏界面上的主要控件，数字按键由于缺乏真实的触觉反馈，使得用户在交互过程中的操作效率和操作准确率不高，且必须有视觉的参与。并且当前随着AR、VR的发展，对触觉反馈的需求日益增大，解决三维空间中的界面交互时数字按键的触觉反馈也是一项亟待解决的问题。

目前大多是对于触摸屏上数字按键触觉反馈方法的研究，主要集中在使其具有点击的感觉，或者是给予一定的，单一的振动反馈。而对按钮按下的整个过程，数字按键的真实感渲染，以及法向上触觉反馈的研究较少，且大多是基于一种单一效果，比如振动，或者压膜效应的反馈。一些触觉反馈装置主要在于通过更改触摸屏上数字按键的产生方式，以及触摸屏上数字按键的硬件结构来提升用户体验或者是提升触摸屏的性能。而应用于三维空间，或者是提供数字按键触觉反馈装置方面的研究还很匮乏。因此，开发出具有真实感的数字按键触觉反馈渲染方法及其反馈装置是十分必要的。

目前已经有了一些数字按键触觉反馈方法及触觉反馈装置。

2013年中国专利“基于触摸屏的物理按键模拟方法及装置”CN103620542B中公开了一种基于触摸屏的物理按键模拟方法及装置，它通过获取手指与触摸屏交互过程中的接触面积，将获取到的接触面积值与设定好的面积阈值对比，来判断当前接触面积下的触摸类型对应的物理按键事件，以此来触发事件。

2015年中国专利“电子设备的触摸屏上的数字按键的物理存在的装置”CN104850256A中公开了一种提供电子设备的触摸屏上的数字按键的物理存在的装置，其中利用装置的双层结构特点，在要产生按钮时，映射至屏幕上该按钮位置处相应的x,y坐标膨胀，利用装置顶层小的透明状物的矩阵是按钮位置处的体积发生变化，从而使显示器的表面产生凸起，产生触摸的感觉。2015年中国专利“一种基于玻璃电容式触摸屏上3D按键的涂层结构”CN204605364U中公开了一种基于玻璃电容式触摸屏上3D按键的涂层结构，其中利用涂层的结构特性，通过在数字按键区域形成3D立体效果来增加按键的视觉效应。2017年中国专利“一种3D按键触摸屏以及电子设备”CN107122088A中公开了一种3D按键触摸屏以及电子设备，其中通过获取3D按键处的压力变化来驱动触控执行单元执行不同的指令，且3D表面为浮雕结构，使得触摸屏在原有的平面触摸的基础上，能够感知到垂直位置的触摸信息。

2017年中国专利“一种车载多媒体触摸屏按键装置”CN207099514U中公开了一种车载多媒体触摸屏按键装置，实现了车载多媒体触摸屏按键装置通过设有复位弹簧，在使用后可以自行复位反弹，以提高使用寿命及装置实用性。

2013年论文“Haptic Feedback Design for a Virtual ButtonAlong Force-Displacement Curves”提出了基于力-位移曲线的数字按键渲染方法，该方法将物理按键的力-位移曲线进行划分，根据按下物理按键过程中各部分的特性选择不同的驱动信号，从而实现对按键按下整个过程的模拟。