三种主流触觉震动反馈技术及其优缺点介绍

触觉反馈技术（Haptics）是指通过力度、振动等皮肤感觉反馈传递信息的技术，对于这一技术，相信大家都不太陌生，因为它已经在智能手机、平板、可穿戴设备、VR/AR等行业广泛应用。

图 iPhone home键触觉反馈系统

而在车载领域，随着汽车智能化发展，座舱内的传统物理按键逐渐被触控显示屏及智能表面替代，触觉反馈技术可提高驾驶安全性及体验感，已经被宝马、奔驰、奥迪、保时捷、凯迪拉克、吉利、长安等国内外车企应用于汽车中控、车门、方向盘、操控杆、座椅、空调面板、踏板等座舱内各个领域。

例如，奔驰全新的交互系统——MBUX Hyperscreen的大尺寸三联屏下配有12个传感器，手指在接触到屏幕中的特定点时，便会在玻璃面屏上触发有形的振动。

三种主流触觉震动反馈技术及其优缺点介绍

图奔驰MBUX Hyperscreen

三种常见的触觉反馈技术

典型的触觉技术系统是几个子模块的组合，即：带电容式按钮的触觉界面、处理器、驱动电路和执行器。

触觉技术系统的输入可以是触摸，即按下触摸屏上的电容式按钮，这用作发送到触摸屏控制器的输入或触发信号。设备中的传感器感知施加的力的变化、输入角度的变化并将信息发送到处理器。

该信息被进一步处理，生成一个可以是模拟或数字波形的波形，作为驱动电路的输入，并将特定指令提供给致动器以生成产生振动的模式，来自致动器的反馈返回到触摸屏设备作为力反馈，用户因此虚拟地感觉到这种力反馈。

三种主流触觉震动反馈技术及其优缺点介绍

图典型的触觉技术系统

常见的触觉震动执行器主要有三种，偏心电机（ERM），线性马达（LRA）和陶瓷马达（Piezo）。

1. 偏心电机（ERM）

偏心电机（Eccentric Rotary Mass，ERM）的工作原理类似于直流电机。在偏心电机的中央有一个偏心转子，当偏心电机旋转时，偏心转子会产生一个离心力，这种离心力使偏心电机发生微小的位移，从而产生震动，人们感受到的这种震动反馈就称为触觉反馈。

图偏心电机，来源于Boréas Technologies

偏心电机的震动依靠旋转产生，启停需要时间，因此震动加速度相对较小，响应速度慢，噪声较大，同时全方位的震动缺乏指向性，无法完成复杂的震动效果，且能耗相对较高。

特点如下：

advantage:驱动简单，成本较低。

缺点：响应速度慢，震动强度弱，震动体验感觉不细腻，功耗大。

2. 线性马达（LRA）

线性马达触觉震动器主要是一个由弹簧，质量块和线圈组成的弹簧系统。弹簧将线圈悬浮在线性马达内部，当线圈中有电流流过时，线圈会产生磁场。线圈和带有磁性的质量块相连，当流过线圈的电流改变时，磁场的方向和强弱也会改变，质量块就会在变化的磁场中上下移动，这种运动被人们感知就会产生触觉效果。

图线性马达，来源于Boréas Technologies

线性马达的震动依靠磁性质量块的上下运动，因而线性马达只会在垂直方向产生震动，不会在其他方向产生能量的浪费，这一运动的方向优势有助于节省功耗。

特点如下：

advantage:响应速度快，震动强度大，震动体验感觉细腻，功耗低，声学噪声小。

缺点：谐振频率的细微偏移会噪声震动强度的大幅下降，减弱震动效果。

3. piezo 压电陶瓷

压电陶瓷触觉震动器是采用压电陶瓷材料制成。当有电压加在压电陶瓷上时，压电陶瓷材料会迅速的产生形变，压电陶瓷震动器的震动即来源于形变。压电陶瓷材料使压电陶瓷震动器成为了一种高精度的触觉震动器，意为响应速度更快，震动控制更精确。它可以接受更宽的驱动电压频率，声学噪声更小，震动强度和震动体验感觉比偏心电机和线性马达更强，更真实。

三种主流触觉震动反馈技术及其优缺点介绍

图当电压施加在压电陶瓷上时产生的形变来源TDK

压电陶瓷震动器有单层和多层之分。压电陶瓷震动器是容性负载，因而单层和多层压电陶瓷对驱动电压的要求不同。通常单层压电陶瓷震动器需要更高的电压，而多层压电陶瓷震动器只需较低的电压，但是却需要更大的驱动电流。

压电陶瓷马达的震动是由压电陶瓷马达材料的形变引起的，因而它的震动强度也只产生在单一方向。同时，由于这种震动器的震动强度更强，响应速度更快，这些优点也有助于节省功耗。

特点如下：

advantage:响应速度更快，驱动频带宽，震动强度大，震动体验感觉细腻真实，声学噪声小，功耗低。

缺点：需要高电压驱动。

下面，通过表格方式更加简介的来总结一下偏心电机，线性马达和压电陶瓷震动器各自的优缺点：

	偏心电机	线性马达	单层压电陶瓷	多层压电陶瓷
综合评价	好	很好	最好	最好
震动加速度（G）	~1G	~1-2G	~3-5G	~3-5G
声学噪声	大	中等	安静	安静
响应时间	~50ms	~30ms	0.5ms	0.5ms
功耗	高	低	更低	更低
高精度触觉震动器	否	否	是	是
价格	较低	低	中等	高

文章整理自：TI资料《触觉震动反馈技术的功耗分析》及网络信息

汽车HMI从物理按键到触控按键的发展之路伴随着汽车智能系统的普及，但目前触控开关要做的还有很多：比如说做好反馈，防止误操作，提升驾驶安全性等。更多汽车内饰智能相关技术与趋势，欢迎加入艾邦汽车智能表面微信群交流探讨。

三种主流触觉震动反馈技术及其优缺点介绍

第三届汽车内饰智能表面高峰论坛

The 3rd Automotive Interior Smart Surface Summit Forum

2021年12月17日上海·卓越铂尔曼大酒店

（上海青浦区竹盈路340弄一号）

一、会议议题

时间	Topic	Speakers
8:45 ~ 9:00	welcome speech	Jiang Yaogui, founder of Aibang
9:00 ~ 9:30	Innovative ideas for automobile intelligent interior materials, colors and surface technologies in the new era of four modernizations	BYD HMI 专家 Jeongyoun Choi
9:30 ~ 10:00	薄膜新技术在汽车智能内饰表面的应用	麦德美乐思大中国区膜片应用经理/XMAPP亚太区经理郭丽红
10:00 ~ 10:30	茶歇
10:30 ~ 11:00	锐麒智能表面显示面板解决方案	余姚市锐麒电子技术部经理张华清
11:00 ~ 11:30	AGARAF功能薄膜在汽车智能表面的应用介绍	东山薄膜
11:30 ~ 12:00	触控，赋能车载智慧表面——库尔兹PolyIC 人机交互界面创新解决方案	库尔兹PolyIC技术专家鲍震宇
12:00 ~ 13:30	午餐
13:30 ~ 14:00	模具与表面纹理在汽车内饰中的应用	星泽激光科技总监许小惠
14:00 ~ 14:30	智能表面预处理等离子，火焰等预处理工艺介绍	东莞市晟鼎精密仪器有限公司技术专家苏辉煌
14:30 ~ 15:00	IML常显及隐藏信标的整体工艺方案介绍	麦格威
15:00 ~ 15:30	Analysis of technical solutions for virtual touch solutions in smart cockpits	东超科技 COO 巴宇澄
15:30 ~ 16:00	茶歇
16:00 ~ 16:30	Discussion on the feasibility of IME in-mold electronics on automotive smart surfaces	Tactotek APAC Representative Mika Makinen
16:30 ~ 17:00	基于MEMS的力度传感器介绍以及在汽车智能表面的应用	Qorvo 资深客户经理雷益民
17:00 ~ 17:30	ColorForm 模内上漆，独一无二的一步式工艺	克劳斯玛菲技术专家项庆朋
17:30 ~ 18:00	汽车设计师视角下的智能表面及其应用	宾尼法利纳产品设计有限公司色彩与材质经理杜毅平
18:00 ~ 18:30	碳达峰，碳中和背景下的智能内饰技术趋势	中汽数据绿色低碳研究室主任赵明楠
18:30 ~ 20:00	晚宴

Sponsoring and supporting units

1. 中央美院

2. BYD

3. 吉利汽车研究总院

4. 库尔兹

5. 东超科技

6. 宾尼法利纳产品设计有限公司

7. 克劳斯玛菲

8. Qorvo

9. 麦德尔美乐思贸易（上海）有限公司

10. 东莞市晟鼎精密仪器有限公司

11. 伊斯拉视像设备制造（上海）有限公司

12. 盱眙瑞蒙科技有限公司

13. 东山薄膜

14. 新桥联复合材料设备

15. 深圳东洋油墨有限公司

16. 星泽激光科技

17. 锐麒电子

二、Charges

Number of attendees.	1~2 people	3 people or more
12月15日前付款	2800 yuan per person	2700 yuan per person
On-site payment.	3000 yuan per person	2800 yuan per person

★费用包括会议门票、全套会议资料、午餐、茶歇等，但不包括住宿

三、报名方式

Please add on WeChat for more information and registration details.

李小姐：13265790064（同微信）

ab010@aibang.com

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王先生：15800874409（同微信）

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其他活动：

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Smart surfaces are interior surfaces that combine decorative and functional properties. In the future, every surface in the car can be a smart surface, including door trims, instrument panels, steering wheels, sunroof modules, lighting systems, etc. These surfaces have now evolved from decorative functions to mechatronic user interfaces. Smart surface technology is now in the market introduction and growth stage, with huge development potential. How to make smart surface technology better requires the joint efforts of OEMs, solution designers, parts suppliers, material companies, etc. Now Aibang has Automobile intelligent surface WeChat group, Geely, BYD, Great Wall, Changan, Dongfeng, Yanfeng, Yilan Auto Parts, Ningbo Huade, Wenzhou Jincheng, Covestro, Kurz, SCHOTT and other companies have joined. Welcome upstream and downstream of the industry chain friends join the group to discuss and seek common progress.

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三种常见的触觉反馈技术

1. 偏心电机（ERM）

2. 线性马达（LRA）

3. piezo 压电陶瓷

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