Наливающиеся жидкостью бугорки придадут тактильности тачскринам

Швейцарские инженеры разработали гибкий гаптический интерфейс PopTouch, с помощью которого можно превратить любой тачскрин или поверхность в устройство ввода с физическими кнопками, положение и количество которых может динамически меняться, например, повторяя положение элементов виртуального интерфейса. Устройство представляет собой многослойную пленку с матрицей из тактильных гидравлических бугорков. В неактивном состоянии верхняя часть каждого сегмента остается практически плоской, а при включении верхняя часть выступает над поверхностью, образуя куполообразный бугор высотой 1,5 миллиметра, который и выступает в роли кнопки. Статья с описанием разработки опубликована в журнале Advanced Materials.

В современных электронных устройствах зачастую используется сенсорное управление, которое фактически уже заменило физические кнопки и переключатели. Во многом это связано с удобством и гибкостью экранных интерфейсов — на них можно разместить гораздо больше функций, которые можно легко дополнять и изменять уже после выпуска устройства. Однако у такого способа взаимодействия с гаджетами есть и существенный недостаток — отсутствие тактильной обратной связи: пользователь не может почувствовать, попал ли он пальцем в кнопку или насколько он сдвинул слайдер, не глядя при этом на экран.

И если при использовании смартфонов это не имеет большого значения, то в автомобилях необходимость взаимодействовать с сенсорными панелями управления может влиять на безопасность вождения, так как водитель вынужден отвлекаться от дороги, чтобы посмотреть на экран. К примеру, исследование, проведенное шведским изданием Vi Bilägare, установило, что водители тратят существенно больше времени на выбор радиостанции или управление климат-контролем, когда делают это с помощью сенсорного экрана вместо механических кнопок и ручек.

Чтобы решить эту проблему инженеры под руководством Герберта Ши (Herbert Shea) из Федеральной политехнической школы Лозанны разработали технологию гаптического интерфейса под названием PopTouch. С ее помощью можно превратить любой тачскрин или поверхность в устройство ввода с физическими кнопками. Устройство представляет собой тонкую пленку, состоящую из нескольких слоев полимерных материалов суммарной толщиной 500 микрометров. На пленке находится матрица из динамически генерируемых кнопок, или тактильных бугорков — круглых капсул диаметром 10 миллиметров, заполненных диэлектрической жидкостью.

Внутри неактивной кнопки жидкость находится в полости, образуемой двумя электродами и дополнительным диэлектрическим слоем. Однако при подаче напряжения 1200 вольт электроды смыкаются, притягиваясь друг к другу. Объем полости уменьшается и жидкость выдавливается наверх, растягивая эластичную мембрану и образуя на поверхности бугор высотой полтора миллиметра, который играет роль кнопки. При этом конфигурация массива кнопок на поверхности может меняться, подстраиваясь под положение элементов текущего виртуального интерфейса. Благодаря этому можно создавать динамические элементы интерфейса, например, слайдеры — кнопки будут последовательно активироваться и деактивироваться вслед за движением пальца пользователя.

Из-за особой геометрической формы верхнего электрода нажатие на кнопку, перекачивающее жидкость обратно в пространство между слоями, происходит с переменным усилием, которое может достигать четырех ньютонов, и имеет характерную точку срабатывания, когда сопротивление нажатию резко падает. Благодаря этому ощущения от взаимодействия тактильным гидравлическим бугорком напоминают щелчок механической кнопки.

Инженеры создали две разновидности устройства. Прозрачная версия пропускает 75 процентов света и может устанавливаться поверх сенсорных экранов, не препятствуя взаимодействию с ними. В качестве демонстрации инженеры использовали прозрачный PopTouch для управления функциями смартфона, изменяя уровень громкости динамиков с помощью экранных кнопок. Вторая версия устройства выполнена из непрозрачных материалов и имеет свой собственный сенсорный слой из пьезоэлектрического материала, расположенного над каждой кнопкой. Благодаря чему может использоваться самостоятельно на любой поверхности, превращая ее в устройство ввода с динамически появляющимися кнопками.

Другой вариант гаптического покрытия предложили инженеры из Берлинского и Орхусского университетов. Чтобы дать пользователю возможность почувствовать на ощупь элементы интерфейса на сенсорном экране, они добавили к нему накладку из гидрогеля, который затвердевает при нагревании до 32 градусов Цельсия. С его помощью инженеры сформировали кнопки, слайдеры для прокрутки и джойстик для видеоигр.