以單顆超音波發射器為基礎，拼接成小型發射器陣列模組，藉由調節直流電壓來控制超音波聲壓振幅，在空中產生可控制位置的超音波觸覺點，來達成非接觸式的觸覺回饋。超音波發射器陣列可以藉由對每顆發射器輸入不同相位的方波信號，以控制各超音波前緣於同一時間點到達欲建立觸覺點的位置，並在匯聚點產生建設性干涉，生成聲壓強大的聚焦點於皮膚表面上形成焦點和剪切波，讓皮膚組織發生位移，從而觸發皮下的力學感受器(mechanoreceptor)，使人體產生觸覺。

超音波觸覺回饋系統之硬體架構中，包含現場可程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)、移位暫存器、訊號放大器及超音波發射器陣列。FPGA負責進行邏輯運算並產生高頻驅動訊號，而移位暫存器負責接收控制訊號，藉由控制序列資料輸入(serial data input, DS)、移位暫存器時脈輸入(shift register clock input, SHCP)及儲存暫存器時脈輸入(storage register clock input, STCP)腳位，可以儲存8 bits的控制訊號，並且同時輸出，以實現FPGA之I/O腳位的擴展，增加控制超音波發射器的可控數量。訊號放大器負責將約5 V之控制訊號放大至20 V，以驅動超音波發射器，本系統採用高速閘極驅動器，其輸出電壓可以達到35 V，且輸出訊號之上升和下降時間小於10 ns，可以不失真地放大高頻驅動訊號。超音波發射器陣列以8乘8共64顆超音波發射器作為單位模組進行電路布局，以雙層垂直疊接及無縫橫向拼接的方式進行設計，有利於電路的修繕更新及增加布局面積，並且可依據使用情境自行規劃超音波發射器陣列的範圍大小及擺放位置，有助於導入不同場域的應用。

因為人體無法感覺到頻率數萬赫茲的連續波，為使人的皮膚可以產生觸感，需要對聚焦點位置的高頻超音波進行調變，使其成為較低頻的調幅波超音波回饋，本實驗室分別利用Amplitude Modulation (AM)與Spatio-Temporal Modulation (STM)之觸覺回饋調變模式於空間中創造單點及多點回饋，以建立不同形狀之虛擬物件的觸覺感受。