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來源：互聯網

手柄是一種常見的電子游戲機部件，常見的手柄主要由兩側搖桿、十字鍵、功能鍵以及肩鍵等部分構成。

大多數手柄采用的是家用游戲機式的手柄設計，主要分為左側方向鍵和右側功能鍵，還可以根據其他需求在別的部位添加更多的功能鍵，以滿足不同的功能需要。手柄主要是通過各個按鍵與內部的印刷電路板連接，將機械運動轉換為電信號，從而實現信息的傳遞。手柄已經被運用到多個領域當中，除了常用的游戲行業，還有醫療、軍事、人工智能開發等。

隨著智能設備的使用越來越普遍，消費者對于游戲手柄的需求在不斷增長，手柄行業規模也在日益壯大。根據市場調研在線網發布的2023-2029年中國藍牙移動游戲手柄行業經營模式分析報告顯示，2018年中國游戲手柄行業規模增至35.3億元。據調研機構恒州誠思（YH）研究統計，2022年全球游戲手柄的市場規模約為330億元。

發展歷程

誕生

在上世紀60年代，科學家在做實驗的期間創造了一些娛樂消遣方式。麻省理工學院鐵路模型技術俱樂部的史蒂夫·羅素，在DEC PDP-1小型機上開發了一款名叫《太空大戰》的小游戲，為了能更好地操控游戲，科學家利用手邊剩余的材料制造出了一個小設備，于是第一個手柄誕生了。

初期

在發展早期，游戲機領域并沒有那么廣泛，每一款機器也只能特定地玩一款游戲。直到1977年，雅達利2600問世了。不同于以往的游戲機，雅達利2600可以通過改變卡帶來運行不同的游戲，不用再依賴于盒式錄音磁帶、軟盤等存儲介質。雅達利2600有一個控制桿和一個按鍵，手柄更像街機控制器，更便于操作《打磚塊》《太空侵略者》這些游戲。

發展

任天堂紅白機

但是隨著時間推移，游戲商家發現雅達利2600更適用于街機類游戲，并不適合其他游戲的操作。于是在1983年，又一個手柄誕生了，它就是任天堂紅白機——Famicom。在大小上，Famicom更加小巧便攜。在造型上，它的外觀有很大改變，從之前的搖桿換成了十字鍵，右側還配有AB按鍵，這一形態幾乎適用于當時所有的游戲。而現在的手柄造型，絕大多數也是在它的基礎上設計的。

功能鍵與類比搖桿

之后，任天堂在1991年推出的sfc.exe上做了些改變，在之前右側AB按鍵的基礎上，又增加了XY按鍵，并且在手柄上方還多了兩個肩鍵。肩鍵的設計是利用上了食指，能更復雜地操控游戲。但是在造型外觀上并不是很完美，長期使用容易產生疲勞感。于是在1996年，任天堂發布了Nintendo64，其外觀形似三叉戟，還配有十字鍵、AB鍵、XY鍵和左右肩鍵，甚至在背面還多加了一個扳機鍵。與此同時，任天堂還推出了類比搖桿，它能夠模擬360度的方向控制，同時還配有推程設置。

至今

隨著技術的不斷推進，VR在游戲行業中逐漸火熱起來。其實，這種技術在以前就已經出現過，只是有些小眾。1995年，任天堂發布了一款名為Virtual BOY LONDON的設備，它的銷量僅不到80萬，所以這個發明是業界里公認的失敗機器。盡管如此，Virtual Boy的手柄依舊是一次對裸眼3D的嘗試。目前，手柄在外觀形態上基本趨于穩定，但是在按鍵布局上主要分為Xbox和PS這兩大陣營。

Xbox手柄

Xbox創始人共有4位，即Ted Hase、Ed Fries、Kevin Bachus和Otto Berkes，此外，初代Xbox之父為Seamus Blackley。初代于2001年11月推出，全球銷量超過了2400萬臺，其采用了非對稱搖桿架構，外觀上有著一上一下的左右搖桿，但這款手柄同時還擁有體型笨重的缺點，基于這個缺點，微軟又推出了輕量版手柄。之后，微軟又提出“主機+PC”概念，從而推出Xinput。又過了一段時間，Xbox手柄加入了力回饋和震動技術，同時在一些細節上，也有著許多考究，比如搖桿位置、扳機手感以及整體風格上。

微軟的Xbox手柄在制作上精度越來越高，在外觀設計上還擁有各種定制的手柄。之后，微軟在2006年推出XBox360手柄，這個手柄有兩個鍵，分別是rs鍵和ls鍵，這兩個按鍵有多種功能，比如在賽車游戲中可以當作油門使用，而在射擊游戲中又可以當作扳機鍵。除此之外，XBox360手柄的按鍵彈性也很有力度。之后在2013年，微軟推出了Xbox的新系列Xbox One，它與之前Xbox 360的手柄相比并沒有很大的區別。

PlayStation手柄

索尼電子游戲業務創始人為久夛良木健，同時他也是PlayStation之父。1997年，索尼推出了DualShock手柄，最初的DualShock是作為初代PlayStation游戲機的配件發售，到后來，新版本PlayStation游戲機將DualShock控制器作為標配控制器進行發售。DualShock手柄擁有震動功能，可以根據游戲具體情況進行震動。此外，它還有兩個能輸出模擬信號的搖桿，以及L3/R3按鈕。

索尼的PS2手柄DualShock于2000年發布，延續了PS1的對稱式搖桿設計，并且在第一人稱射擊游戲中被玩家熟知。2013年，索尼與微軟的Xbox One同期發布了PS4，但是DualShock4的外觀與之前相比并沒有很大改動。而之后出現的DualSense手柄是PS5主機的無線游戲手柄，其在外觀手感以及震動體驗上都有所改進。2022年3月底時，Dual Sense在英國電影和電視藝術學院獎（英國電影和電視藝術學院）的投票中位居首位。

原理及結構

基本原理

手柄的基本原理是將機械運動轉化為電信號。玩家在玩游戲時通過操作按鍵的方式發起信號，而這個信號就是機械運動引發的，隨后這個信號傳遞到內部的印刷電路板中，在此部位可以實現機械運動轉化為電信號的過程，之后這個電信號傳遞到了輸出設備中，從而完成了整個運作。同理，一些手柄中配有的電動馬達也是這個工作原理，只是將其反過來，把電信號轉化為機械運動，進而實現馬達的震動。

主要結構

手柄從外觀來看主要分為外部結構和內部結構，一般來說，手柄的外部配有十字方向鍵、類比搖桿以及其他功能按鍵。而內部裝有一個印刷電路板、多個墊片、電池模塊和其他功能模塊。有的手柄還會在內部配有電動馬達，增加玩家游戲手感，還有些手柄會在方向鍵外面套一個小方向盤。

外部結構

十字方向鍵

提到十字鍵就不得不提一個人，那就是“十字鍵之父”橫井軍平，是他確定了掌機的雛形，誕生于1983年的任天堂紅白機就是出自他手。當年的任天堂因為預算不足，最大程度地壓縮了紅白機的經費，以至于將搖桿換成了費用較低的十字鍵。除此之外，這款紅白機還沿用了于1980年上市的同廠掌機Game&Watch，而Game&Watch也是橫井軍平的發明。十字鍵的發明讓玩家的游戲體驗提升，便攜、簡單、耐用便成了其代言詞，相對于搖桿來說，十字鍵更不利于損壞，再加上掌機本身扁平小巧的外形，使得搖桿更加突兀，十字鍵因此就誕生了。其實除了游戲機，在其他產品上也能看見十字鍵的存在，比如電視機、DVD遙控器、汽車音響等。

類比搖桿

在最開始的街機機臺時代，商家發明了手柄元件之一的搖桿，雖然搖桿只能實現上、下、左、右、左上、右上、左下、右下八個方向的操作，但足以滿足當時2D游戲的空間移動需求。隨著科技的發展，游戲也進入了3D時代，與此同時一個難題擺在各廠家面前，那就是以往的搖桿不能滿足3D游戲的需求，雖然畫面呈現的是3D，但本質還是2D游戲，于是就在此時，任天堂推出了一個新概念類比搖桿，它可以實現360度的方向操控，并且還增加了推程設置，不僅在方向上更加靈活，還可以通過推搖桿的力度輕重來下達不同的指令。自此，玩家就可以利用類比搖桿來控制游戲中角色視角以及攝像頭鏡頭方向。

搖桿的內部分為兩個開槽的轉軸，一個是橫向的，一個是縱向的，橫向開槽的轉軸只能做縱向運動，而縱向的與前者相反，這就實現了兩個方向的轉動。兩個轉軸還分別連接到電位器上，這樣手柄就能從此部位測定阻值大小，進而可以確定搖桿位置。

扳機鍵

絕大部分手柄上裝有扳機鍵，其工作原理大致分為兩種，其中一種與滑動變阻器有關。在工程應用中有一個裝置叫電位器，扳機鍵通過連桿連接于電位器上，當扳機鍵被按動時，電位器上的電阻也會隨之改變。另外一種則采用了霍爾傳感器，將磁鐵與板機連在一起，在磁鐵的電路板上配有能夠感應霍爾電壓的傳感器，這就實現了信號之間的傳遞，板機的運動轉化為磁場大小，再轉變為電壓信號，最終被手柄所感知。

小方向鍵

市面上，有些手柄會在其方向鍵外部套一個小方向盤，它可以實現與汽車方向盤相似的作用。比如在賽車游戲中，如果使用一般的方向鍵，就只能做到要么不按要么一下按到底，但是使用小方向盤就可以做到一點一點地轉動，也就是說可以控制操作弧度的大小，因此這種設計在賽車類游戲中很實用。

內部結構

印刷電路板

印刷電路板是手柄的中樞結構，是芯片和電子元件進行信息轉換和數據處理的重要部位，手柄的其他部位比如扳機鍵、搖桿都會直接連接在電路板上，完成信息的傳遞與轉化。

墊片

墊片位于手柄按鍵的下方，當玩家按下按鍵后，墊片會提供舒適的按鍵手感，松開后便立馬回彈。

電動馬達

手柄中常配有的電動馬達一般是老式的做旋轉運動的馬達，其主體是一個電機，并且電機的轉子連接于一個配重塊，這個配重塊通常是半圓柱形，形成了一種不對稱的結構。當配重塊轉動時，轉子會給配重塊施加一個向心的拉力，而配重塊會對轉子施加一個反作用力。因此在不斷地轉動中，轉子與配重塊之間的相互作用力會通過外殼傳導到玩家的手上，從而讓玩家感受到不同方向的力，這就是震動感的來源。

產品分類

按傳輸速度與功能分類

模擬手柄

模擬手柄是指以聲卡上的MIDI/游戲接口作為接口的手柄，它利用了其電路板上的四個按點進行方向控制，在此基礎上再設計四個按點用來充當手柄開火的裝置。這類手柄按其功能健數的多少可分為兩鍵手柄（有兩個功能鍵，之后以此類推）、四鍵手柄、六鍵手柄和八鍵手柄。這種手柄對于現在游戲來說按鍵不夠用，而且對游戲的支持也很有限。

數字可編程手柄

這種手柄可以說是“Windows時代的手柄”，它是在Windows誕生之后衍生的，其充分利用微軟的DirectX技術，從而實現手柄的“可編輯”。玩家可以通過設置程序來實現手柄按鍵與電腦按鍵之間的相互聯系，當手柄上的按鍵按下，其在鍵盤上對應的按鍵也隨之按下。因此這種手柄可以完全取代鍵盤，玩家只需將手柄上的功能鍵改變設置，就可以完成游戲在鍵盤上對應的不同功能鍵設置。凡是可以用鍵盤操控的游戲都可以用這類手柄控制，這其中也包括只能用鍵盤不能用可編程手柄的游戲。除此之外，數字可編程手柄還可以通過自帶的按鍵切換成普通手柄。

按連接方式分類

有線手柄

MIDI接口手柄

20世紀80年代末，新加坡的公司推出了一款聲霸卡，與此同時，還推出了第一款使用MIDI接口的游戲手柄，其名為GamePad。從此以后，這種手柄便大范圍地普及。MIDI接口手柄采用了聲卡的15針插頭，相對之前來說可以接收和發送更多的信號。但是Windows系統只能識別兩軸四鍵的手柄，如果想使用多個按鍵的手柄就要安裝相應的驅動程序。MIDI接口手柄的優點就是范圍廣泛，凡是有聲卡的計算機基本上都可以使用這種手柄。

USB接口手柄

USB接口手柄擁有安裝方便、傳輸速度快、支持熱插拔等優點，而MIDI接口手柄卻存在著數量不足、傳輸速度慢、信號精度差等缺點，因此USB接口手柄便誕生了。

并口手柄

playstation改制手柄的接口就是并口接口，一般市場上最大眾化的手柄都是仿冒這款手柄，因此它們的接口也都是并口接口。這種手柄一般在于小型作坊生產，雖然質量低、手感差，但其價格低廉，以及使用并口的手柄還能做成雙打手柄，所以被眾多模擬器游戲愛好者所喜愛。

無線手柄

無線手柄在連接方式上，主要包括藍牙技術與2.4G無線技術兩種。

藍牙技術

藍牙技術最初是由電信巨頭愛立信研發出來的，其名稱來自于一個丹麥國王Harald Bluetooth的綽號。藍牙無線技術在許多領域上都能看到，同時也是移動設備上使用最廣泛的無線連接技術。從耳機，鼠標到平板、電腦，甚至有許多共享單車的開鎖功能也需要這種技術。藍牙擁有多個版本，如4.0（2010年6月30日推出）、4.1（2013年12月推出）、4.2版本（2014年12月推出）、5.0（2016年提出）等，其中藍牙5.0傳輸速度是4.2LE版本的兩倍，上限為24Mbps，而有效工作距離是4.2LE版本的四倍（理論值），距離可達300米。除此之外，采用藍牙5.0版本的游戲手柄還具有功耗低的優點。

4G無線技術

2.4G無線連接技術是一種短距離無線傳播技術，市面上有些游戲手柄便采用了這個技術且具有許多優點，例如可雙向傳播、抗干擾性強、傳輸距離遠（短距離無線技術范圍）、耗電少。2.4G無線連接技術的頻率范圍在2.400～2.527GHz之間，這也是藍牙和（非5G）Wi-Fi的工作頻段。

行業規模

中國

手柄行業的規模正在不斷上漲，根據市場調研在線網發布的2023-2029年中國藍牙移動游戲手柄行業經營模式分析，2014年中國游戲手柄行業規模達到了14.8億元，在2015年達到18.6億元，之后于2016年大幅上漲，達到了25.4億元，趁此趨勢，在之后的2017年、2018年繼續上漲，分別達到了28.2億元、35.3億元。

2021年新年前后，因疫情影響，許多地方采取“就地過年”政策，在防控疫情的同時，也促使了“悅己消費”的增長，這其中就包括游戲手柄市場。據京東集團數據，北京地區游戲手柄成交額同比去年農歷同期增長了107%。之后在同一年的雙十一活動中，知名外設廠商北通蟬聯天貓、京東雙平臺的游戲手柄類銷冠，同比增長了52.52%。其中，北通貓妖的誘惑與初音未來限定版銷售突破100萬，北通宙斯精英手柄占據精英手柄品類第一位，還有北通阿修羅2也獲得端游手柄類目第一。在2023年晚8點，京東開啟了618活動，其中游戲手柄在28小時內的成交量超過十萬。