D3.06.1Mid-air ultrasonic haptics设计研究
超声可在空中产生可感触觉
别名: ultrasonic haptics · mid-air haptics · acoustic radiation pressure
概念解释
超声触觉利用聚焦声波在皮肤上产生压力，因此可以在不接触任何物体的情况下让手感觉到一个「点」。它把反馈放到了空中，使手势与无接触交互也能获得触觉回应。
机制
多个超声换能器发出的声波在空间中聚焦，焦点处的声辐射压随调制信号变化，被皮肤感受为微弱振动。通过快速移动焦点并配合振幅调制，可以描出虚拟形状或产生脉冲。可行性依赖两个条件：焦点处的能量密度足够高，且手恰好位于焦点区域内。这些条件也直接带来限制——焦点之外几乎没有可感强度，且不同手部姿态下皮肤朝向不同，感受差异很大。
怎么研究
可测量可感强度分布：在焦点周围的空间网格上测量用户能察觉振动的区域与强度，得到有效工作体积。变量包括焦点位置、调制频率、换能器阵列参数与手部姿态。因变量包括检测阈值、可感强度评分与定位正确率。研究需报告距离与角度，因为感受强度对二者高度敏感。
边界
超声触觉目前的可感强度远低于接触式反馈，因此适合表达轻触、轮廓与提示，不适合需要明确力量感的场景。有效工作空间有限，用户手部必须留在指定区域内，离开即失去反馈。环境噪声与设备功耗也是实际部署约束，且长时间高强度超声暴露的安全边界需要遵守。
怎么落地
- 把中间触觉用于轻提示与轮廓勾勒，不要寄望它表达力量或阻力。
- 在界面中给出有效区域提示，让用户知道手部需要停留在哪里。
- 为离开有效区域的情况准备退路，例如改用屏幕提示而不是静默失效。
- 验证方式：在目标设备的有效体积内测量可感区域与强度分布，确认常见手部姿态下反馈确实存在，并标出需要提示的边界。