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触觉反馈在汽车领域中的应用

触觉反馈在汽车领域中的应用
2023-04-07 214



现在市面上只要在卖的车,在推销出售的时候,如果不说这车有智能座舱,你都不好意思给别人推销,哪怕仅仅只有一个纯液晶显示的中控大屏,到底什么样的座舱才算是智能座舱?


在没有出现汽车之前,你需要的仅仅是一匹马,一匹跑的飞快的马,就是纯粹的一个出现工具,现在已经出现越来越多的ADAS智能汽车,智能汽车通过搭载先进传感器、控制器、执行器等装置,运用信息通信、互联网、大数据、云计算、人工智能等新技术,具有部分或完全自动驾驶功能,由单纯交通工具逐步向智能移动空间转变的新一代汽车。

 

智能汽车由车联网、智能座舱、自动驾驶三部分组成,汽车座舱即车内驾驶和乘坐空间。智能座舱是指配备了智能化和网联化的车载产品,从而可以与人、路、车本身进行智能交互的座舱,是人车关系从工具向伙伴演进的重要纽带和关键节点。


智能座舱的主要构成和发展历史



从汽车座舱升级路径情况来看,座舱产品正处于智能时代初级阶段。60-90 年代为 机械时代,座舱产品主要包括机械式仪表盘及简单的音频播放设备,功能结构单一,基本都是物理按键形式,可提供的信息仅有车速、发动机转速、水温、油耗等基本信息;

 

 2000-2015 年为电子化时代,随着汽车电子技术的发展,座舱产品进入电子时代,装置 仍以机械仪表为主,但少数小尺寸中控液晶显示开始使用,此外也增加了导航系统、影 音等功能,为驾驶员提供较多信息,整体单车配套价值在 2000 元以内。

 

2015 年进入智能时代初级阶段,以大尺寸中控液晶屏为代表率先替代传统中控,全液晶仪表开始逐步 替代传统仪表,中控屏与仪表盘一体化设计的方案开始出现,少数车型新增 HUD 抬头 显示、流媒体后视镜等,人机交互方式多样化,智能化程度明显提升,整体单车配套价 值约为 4500 元。

但现阶段大部分座舱产品仍是分布式离散控制,即操作系统互相独立,核心技术体现为模块化、集成化设计。未来,随着高级别自动驾驶逐步应用,芯片和算法等性能增加,座舱产品将进一步升级,一芯多屏、多屏互融、立体式虚拟呈现等技术普及,核心技术体现为进一步集成智能驾驶的能力,整体单车配套价值超过 8000 元。


当前智能座舱仍处于发展初期,即电子座舱阶段,更多的是电子信息系统整合成“电子座舱域”;从第二阶段开始,软件真正体现智能座舱的功能,更多助理式功能不断添加;第三、第四阶段主要是自动驾驶普及后,智能座舱开始演变成个人的第三生活空间。



智能座舱发展经历了整体基础-细分产品-融合方案的格局变化。先是整体的电子电器架构和操作系统的出现,随后各细分产品逐渐上车,如今的趋势是各产品的整合协同。



可以看到,真正的智能座舱不是单体智能,某个零部件达到电气化和智能化,而且乘坐仓里面的电气联动化,智能化。


智能座舱的行业环境和发展趋势


自2015年起,中国政府为提高工业智能化水平,发展实施强国战略,国务院颁布《中国制造2025》等一系列促进汽车产业发展的利好政策,为汽车智能座舱行业的发展奠定基础。


在利好红利层面,政府为支持新能源汽车产业高质量发展,政府陆续颁布《新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》、《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》等政策,建立完善补贴政策,鼓励智能汽车及相关产业的发展。


主机厂、互联网、用户三个臭皮匠一起推动座舱发展


主机厂寻求品牌差异化:传统主机厂之间竞争越来越同质化,除了少数车型外,各品牌无均无法在技术上取得觉得优势,智能座舱有机会使主机厂突破现有局限性,形成产品差异化,同时拓展新业务模式开发增量市场,当然主机厂是甲方爸爸,必然逼着零部件产品进行智能化设计。


互联网科技企业发掘增量市场:传统的芯片、操作系统提供商如苹果、谷歌、微软等,在现有移动终端 市场已经趋于饱和,急需发掘规模庞大的增量市场,继PC、手机、平板电脑后,汽车将成为 下一个合适的智能终端载体。所以看到华为、大疆、滴滴、苹果、小米、百度、阿里等互联网企业这么着急下场造车。

汽车出现市场用于海量的数据,互联网企业用好这个数据,可以增加营收的同时可以完善自己的生态闭环。


消费者希望提升体验:在手机不断普及的背景下,消费者对于汽车智能化的需求不断提升,从消费者的主观角度看,汽车在维持驾驶属性之外还要加入更多智能移动空间属性。


中国汽车座舱行业的竞争主体包括国际汽车品牌、中国智能汽车新势力、中国新能源汽车自主品牌以及中国传统汽车企业。



国际汽车品牌:奥迪、特斯拉等国际主流整车厂商凭借其品牌及用户优势布局中国汽车智能座舱行业,该类型竞争者运用先进的座舱电子技术为消费者提供高效便捷信息操作和交互方式,建立品牌的差异化优势,配置智能座舱的车型多为高端豪华车型,汽车智能座舱在中端车型的渗透率较低。


中国智能汽车新势力:蔚来、小鹏、哪吒等中国智能汽车新势力凭借其技术优势布局中国汽车智能座舱行业,该类型竞争者较重视车型的外观造型及内饰设计。


中国新能源汽车自主品牌:以比亚迪、吉利为代表的中国新能源汽车自主品牌重视座舱的外观,该类型企业在发布的新车型中采用先进的汽车智能座舱,提升产品性价比。在软件方面,吉利、比亚迪等新能源汽车自主品牌采取基于Android系统深度开发模式,通过集成第三方的技术及应用构建其智能座舱场景。


中国传统汽车企业:以北汽、上汽为代表的中国传统汽车企业通过与互联网企业建立合作关系,利用互联网企业的优势资源,快速构建车载智能互联生态场景和体系,打造品牌专属汽车智能座舱。


触觉反馈在汽车领域中应用深化


随着智能汽车的发展,车内触屏的设计也越来越多的被应用于汽车的各个角落,而触觉反馈也给汽车界面带来了新的功能,以减少驾驶员误触而分心操控车内功能,实现盲操,重塑用户体验。是智能汽车体验的核心。



触觉是一种自然的人类感觉,它可应用于整个汽车的HMI中,以提供一种触觉的、拟形的设计方法,其应用范围非常广。


HaptX的触觉手套使用了一系列传感器和130个触觉致动器,为用户提供了完整的触觉体验,包括来自手和指尖的逼真触感。而通过VR触觉反馈方法,设计师能够感受到数字车辆的各种组件,例如握方向盘的触感,以帮助设计师实时优化设计功能。


在实车设计上,触觉反馈技术被应用于门把手、方向盘、中控、踏板、操控杆、座椅、安全带、空调面板等不同的位置,以帮助驾驶员感知平面上的按钮。


在智能座舱下,智能方向盘采用了触摸屏和智能表面的设计,但在操作后,如果方向盘无法及时给出反馈则会分散驾驶员的注意力,以导致驾驶员分心。所以,在方向盘上增加智能反馈是非常必要的。




当驾驶员使用屏幕按钮时,主要的信息娱乐触控面板使用触觉反馈,以增强用户体验,减少眼睛离开道路的时间。当然,在使用触屏的同时,结合手势、语音等多模态交互的形式,对于信息交互是非常有效的。



在智能表面被车辆广泛应用的前提下,我们在触摸车门、门饰板、天窗等位置时,通过点击出现数字和图像的变化,并向我们提供适当的触觉反馈,以告知用户操作的可行性。


奥迪的MMI触摸响应系统,在其高端汽车系列中使用带有触觉反馈的触摸屏,以增强用户体验。


大陆的触觉反馈显示器具有可触感的 3D 表面,它可以通过使用凸起的元素来找到和选定特定的功能。在 Continental 材料中采用的触摸显示屏上,3D 定义的边框用作滑块,调整音频音量和温度等常用设置。而物理突出物和触觉反馈的组合,可以帮助驾驶员通过简单的触摸来准确找到用户需要的东西,以实现快速访问。


博世在16年研发的在原型油门踏板中增加触觉反馈以在加速时与驾驶员沟通。另外,博世还与英国布里斯托尔的Ultra Haptics合作,创建了一个原型动作手势功能,以提供触觉反馈。当手漂浮在控制台上方时,驾驶员做手势,这时,超声波撞击用户的手并提供反馈,使用户感觉好像实际上是在触摸物理旋钮一样。

阿斯顿马丁全地形在中央区域配备了“黑科技”悬浮式设计的钥匙和触摸屏,可以轻松控制多媒体设备。



宝马的HoloActive 触觉界面,采用了触觉手势控制系统(传感器“看到”手,通过使用超声波技术,驾驶员可以“感觉到”控制装置),驾驶员无需触摸屏幕,只需在空中移动即可。而宝马第八代BMW iDrive则配备了带有手写功能的触控旋钮(Touch Controller)和触控显示屏。同时,宝马i 循环概念车中由3D打印的“水晶体”中控设计,便能够通过立体触控板与用户进行交流。



宝马i 循环概念车

如今,在扶手区增加触摸屏和触摸反馈的设计也是比较常见的了。比如,宝马VISION AVTR手扶区用手按压弹出的触觉感更是给人以沉浸感。



宝马VISION AVTR


通用汽车和雪佛兰推出的安全警报座椅,则可以利用座椅上的触觉反馈,为驾驶员分担碰撞和车道偏离风险。


触觉模式能够通过不同的反馈传递不同的信息,与此同时,在反馈中增加手势、语音等多模态的交互形式,以保持持续性反馈,这对于驾驶安全性和提升驾驶员体验有着深远的意义。


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