北京时间11月18日消息，中国触摸屏网讯， 在使用者应用端，触控式的人机介面确实造成相关应用的大改变，但实际的装置应用中，尤其是面板尺寸相对较小的行动装置设计，若能在操作机制与新兴的加速度计进行整合，让装置本身的加速度感应也能参与人机介面开发，将可创造行动装置更多应用乐趣... 在触控技术大量导入行动装置的同时，也出现一个常见的问题，即行动装置本身的萤幕配置就相对小巧，能在画面中置入的相关控制元素也相对有限，当消费性电子产品的操作应用出现不敷使用的状况时，除了搭配实体机械式控制按键外，还有哪些人机介面的技术可以搭配使用？加速度计在MEMS微机电技术持续成熟的现况下，消费性电子产品搭配触控操作以外的人机介面技术应用主流。 

    本文来自：http://www.51touch.com/touchscreen/news/dynamic/201011/18-8285.html

 

    微机电系统(MEMS)在消费用品等级的惯性测量单元(IMU)元件，已有整合多轴运动感测、处理的技术，目前主流元件可以做到6轴或是更多、更精细的动作感测，这可提供多数设备用户另一种操作人机械面选择，尤其是针对手持式消费性电子产品开发的PND导航器与相关控制作业，提供一种更简单、直觉式的使用者介面设计。

    3维空间测量 辅助人机介面设计

    MEMS的整合应用，可以从游戏机产业大致了解重要的发展脉络，例如，3大游戏机品牌(Microsoft、Sony、Nintend)均针对最新的运动侦测人机介面，进行相关控制器与游戏软体的研发与应用，以Nintend来说，在其Wii MotionPlus配件即提供内含6轴运动感测机制的应用方案，而游戏软体开发商亦可在游戏中整合6轴运动处理的运动感测机制，实现萤幕游戏控制之于控制器的运动感测，达到接近1:1的动作追踪与对应游戏控制需求。

    除游戏产业尝试利用多轴动作感测去达到全新的应用体验外，Apple所发展的iOS Device系列产品，如iPhone、iPod Touch、iPad等，也尝试整合3轴加速度感应器开发更多行动装置的游戏娱乐新尝试。例如，早在iOS 3.0版即已导入3轴感测的SDK开发资源，以目前相关MEMS元件可以轻易达成6轴的感测应用，将可让软体开发者得以利用更高精确度、快速反应与高准确度的量测能力，去感测装置于3D立体空间的绝对位置，以因应未来更精细的游戏或是辅助操作应用。

    MEMS的陀螺仪感测关键技术

    能让装置可具备「运动」侦测处理能力的关键，就在于传统用于量测绝对旋转速率应用，根据根据柯氏加速度(Coriolis acceleration)理论，为在旋转参考座标系中，所出现的加速度状况将和旋转的速度呈正比关系，因此可藉由振动中的陀螺仪于1个结构中的2个共振模间所产生的能量数值进行柯氏加速度的感测目的，借此测得角速度数值。而作为振动调谐音叉陀螺仪设计中，通常必须包含1对振幅相等且方向对应相反的模组，当陀螺仪旋转时，此时柯氏力会引起与之旋转角速度成正比之正交振动力。

    若要判定一个好的陀螺仪设计，可以观察其应具备较高的柯氏加速度，同时在侦测的条件下，需得到较低的机械噪音与干扰，此外，晶片所尝试放大的些微变化量倍数，必须以较高的灵敏度来降低输出数值的噪讯影响。为校正加速度计可能产生的旋转误差，部分元件厂会采取整合磁力计，去改善陀螺仪的感测表现。

    陀螺仪搭配加速度计提供更完美的动作感测

    为满足终端用户对于运动感测的功能应用需求，基本上必须采行3轴旋转运动搭配3轴直线运动的装置资讯，去重现装置于空间的真实动作。但一般误解手持系统想具备运动处理与侦测功能，只需导入陀螺仪或加速度计就能达成设计目的，即在陀螺仪或加速度间择一选用即可？但事实是想准确描述装置的旋转与线性动态，装置开发者必须藉由加速度整合陀螺仪的设计方案，才能兼具应用需求！若单纯应用陀螺仪方案，会适用在需快速反应与高解析度的旋转检测用途，若单纯以加速度计方案，则必须搭配固定重力参考座标系，但却必须忽略可能的旋转运动，或是接受旋转运动的侦测精度较差的结果。

    整合产品设计需考量的重要因素

    其实，在追踪倾斜与旋转运动用途方面，加速度计的设计于设备不运动时，可提供更准确的加速度测量结果，但若有搭配陀螺仪，则可善用陀螺仪在动态时更精密的运动量测效果，提供高精度的量测数据，实现准确的旋转测量应用。但在实际设计方案中，选择元件仍需考量合适的运动感测处理方案，例如侦测范围、反应的灵敏度、噪讯补偿性能、交叉轴向的灵敏程度，与温/湿度环境问题，甚至是机械性的加速度震动对产品可能造成的影响。

    ◎计时精确度要求/频率相容性

    陀螺仪角度数据，其实是由采样频率搭配所量测的角速度测量结果换算取得，此时同步计时的精确度将影响陀螺仪角度测量的精密度。另外，工程师必须确认陀螺仪的驱动元件在感测时不会与装置的其它元件频率干扰，以便减少感测器输出的失真发生。基本上作业在5kHz以下、对声音敏感的陀螺仪，是不能用于电视、收音机、警报器或有音讯的讯号源附近，整合设计时需考虑各种可能的干扰因素，才不致于牺牲该有的量测精度。

    ◎滤波方面的线路设计要求

    实际的运动处理应用方案中，必须搭配滤波的功能设计，去减低杂讯或误动作的影响。滤波技术可分成类比与数位2大方面，在类比讯号方面，由类比/数位转换器(ADC)滤波器或电阻/电容RC电路即可完成滤波设计；在数位讯号方面，可于ADC之后利用数位讯号处理器进行改善。

    ◎同步处理运动数据设计

    在可携式的消费性电子装置中，通常内建多种运动感测器已成一股趋势！工程师在开发时必须确保各个感测器所取得的侦测数据，均是在收集时即确保为同步进行处理，这在一些采行多感测元件的设计方案中，是个相当困难的工作，但若改用整合型的MEMS元件方案，即可避免同步处理产生的讯号递延误差，同时采集多种感测器的侦测数据，实现更高的精确度。