智能導(dǎo)盲穿戴設(shè)備的現(xiàn)狀分析及設(shè)計(jì)定位

楊永福，周嘉暉

（1.廣西大學(xué)行健文理學(xué)院，廣西 南寧 530005；2.中國南方航空公司廣西分公司，廣西 南寧 530005）

智能導(dǎo)盲穿戴設(shè)備的現(xiàn)狀分析及設(shè)計(jì)定位

楊永福1，周嘉暉2

（1.廣西大學(xué)行健文理學(xué)院，廣西 南寧 530005；2.中國南方航空公司廣西分公司，廣西 南寧 530005）

根據(jù)聯(lián)合國和世界衛(wèi)生組織公布的數(shù)據(jù)，目前全世界盲人約400～450萬。傳統(tǒng)導(dǎo)盲設(shè)施功能相對(duì)單一，導(dǎo)盲犬的發(fā)展在某些領(lǐng)域受到限制。在科技高速發(fā)展的今天，可穿戴設(shè)備導(dǎo)盲無疑是幫助盲人有效的辦法。通過分析現(xiàn)有的穿戴設(shè)備現(xiàn)狀，提出導(dǎo)盲類產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計(jì)定位，為解決盲人出行的導(dǎo)盲穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

盲人；導(dǎo)盲；穿戴設(shè)備；設(shè)計(jì)

盲人的主要缺陷是失去視覺，其他身體機(jī)能與常人無異。但現(xiàn)有的大多數(shù)日常使用的設(shè)備都是為正常人而設(shè)計(jì)。隨著科技發(fā)展的日新月異，越來越多的技術(shù)可以支持設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展，針對(duì)弱勢群體的設(shè)計(jì)趨勢越來越明顯。盲人雖然失去視覺，但其聽覺和觸覺卻變得更加靈敏，這也是為盲人設(shè)計(jì)產(chǎn)品的基本原則和主要切入點(diǎn)。

1 智能穿戴設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r

2016年，全球可穿戴設(shè)備零售市場規(guī)模達(dá)11400 萬臺(tái)，北美、西歐和日韓等發(fā)達(dá)市場占據(jù)了全球市場份額的65%。為了提升企業(yè)的競爭優(yōu)勢，三星、谷歌等世界知名公司早已率先吹響了號(hào)角?，F(xiàn)有的智能穿戴設(shè)備技術(shù)主要以三星等傳統(tǒng)通信企業(yè)為代表的可穿戴設(shè)備技術(shù)、以耐克等傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)娛樂企業(yè)為代表的可穿戴設(shè)備技術(shù)、以谷歌眼鏡為代表的可穿戴設(shè)備技術(shù)和以移動(dòng)醫(yī)療為主的可穿戴設(shè)備技術(shù)為主。智能穿戴設(shè)備隨著科技的發(fā)展和研發(fā)企業(yè)的增多，其功能更豐富，服務(wù)范圍更廣，產(chǎn)鏈業(yè)也更完整，出現(xiàn)了多樣化的發(fā)展趨勢。

2 智能穿戴設(shè)備現(xiàn)狀分析

2.1 國內(nèi)智能穿戴設(shè)備的現(xiàn)狀

在全球智能穿戴設(shè)備市場風(fēng)起云涌的同時(shí)，中國國內(nèi)市場也順勢而起。國內(nèi)企業(yè)紛紛試水智能穿戴領(lǐng)域，在已開發(fā)的智能手環(huán)、智能手表基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新產(chǎn)品的差異化來細(xì)分市場，以滿足用戶的個(gè)性化需求。2016年，中國智能穿戴市場保持著穩(wěn)步發(fā)展態(tài)勢，中國可穿戴設(shè)備市場份額占全球的22%。由于智能手環(huán)由于入門門檻低，主推計(jì)步、震動(dòng)提醒、睡眠提醒、卡路里等功能，近兩年來發(fā)展迅速，但從國內(nèi)競爭環(huán)境來看，國內(nèi)智能手環(huán)產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，整體設(shè)計(jì)較為粗糙，整體出貨量雖在不斷提升，但從個(gè)體廠商來看，出貨量并不大。另外，智能手環(huán)賴以生存的APP建立支撐的商業(yè)模式不夠清晰。

從產(chǎn)品數(shù)量來看，隨著廠商數(shù)量的增加，智能手環(huán)產(chǎn)品數(shù)量也隨之水漲船高。2016年第一季度，市售智能手環(huán)產(chǎn)品數(shù)量在10～12款之間，6月達(dá)到25款，年底躍升至50款，增長速度非?？?。

2.2 穿戴設(shè)備的消費(fèi)人群分布

百度發(fā)布了一份可穿戴設(shè)備調(diào)研報(bào)告，此次調(diào)查自2016年6月開始，歷時(shí)3月，采樣群體為國內(nèi)20～40歲人群，總?cè)藬?shù)40多人，主要采用面談和群體交流為主，從定性的角度來挖掘現(xiàn)有消費(fèi)者的狀況。

報(bào)告顯示，可穿戴設(shè)備在消費(fèi)者中的滲透率已經(jīng)比較高了，有40%的受訪者曾經(jīng)聽說過可穿戴設(shè)備，男性青年用戶這一比例更高。對(duì)硬件創(chuàng)業(yè)者來說，這算一個(gè)好消息。不過，消費(fèi)者對(duì)可穿戴設(shè)備的理解還比較淺，印象比較深并可能會(huì)購買的就是智能手表和手環(huán)。市面上現(xiàn)在的手機(jī)手環(huán)熱，可能是因也是果，買家賣家互相促成了這一現(xiàn)狀。

在社會(huì)上對(duì)于智能穿戴設(shè)備的認(rèn)知才剛剛開始，接受度不高也在情理之中，但是智能穿戴設(shè)備的前景可以說是一片光明的，特別是在障礙人士的幫助設(shè)備尚屬起步階段，任何嘗試都是可取的。

2.3 同類型功能設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r

而對(duì)于殘疾人而言，智能可穿戴設(shè)備意義更為重大。通過可穿戴設(shè)備，盲人可以“聽物”、聾啞人能夠“發(fā)聲”、癱瘓人群可以站立行走，他們有望能夠過上和正常人一樣的生活?？萍嫉囊饬x最終是為了改善人們的生活，使生命變得更加美好和有意義?？萍荚诟咚侔l(fā)展，殘疾人也得以享受這份成果。國外一些可以公司紛紛開始研究相關(guān)的應(yīng)用，使得殘疾人士能夠擺脫殘缺帶來的不便。

3 殘疾人智能導(dǎo)盲穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)定位

根據(jù)盲人的生理和心理需求的調(diào)研情況，結(jié)合當(dāng)下智能穿戴設(shè)備的技術(shù)、工藝、制造水平、發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析，展開對(duì)殘疾人智能導(dǎo)盲穿戴設(shè)備的功能、現(xiàn)有技術(shù)支持、人機(jī)交互、造型特征及材質(zhì)等方面的定位。

3.1 智能穿戴設(shè)備的功能定位

由于盲人無法或難以掌握自身在環(huán)境中的相對(duì)位置，使其無法按正常預(yù)定的目標(biāo)高效行動(dòng)。盲人的行動(dòng)受限制，使其無法像正常人一樣用眼睛去看書學(xué)習(xí)，難以參與正常的社交場合，大大降低了他們的生活質(zhì)量。如何安全、正常行走，是盲人在生活中亟需解決的最大問題。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查報(bào)告得出的結(jié)果，站前廣場，因其位置的特殊性設(shè)立了比較規(guī)則的盲道。我們在某廣場南側(cè)發(fā)現(xiàn)，一條筆直的盲道鋪設(shè)在廣場邊，而隨著它的延伸，便會(huì)發(fā)現(xiàn)幾座IC卡電話亭赫然立在盲道上。同時(shí)在整個(gè)廣場四周，燈柱、廣告牌、停車場等常常會(huì)將盲道切斷。盲人生活的不便，多體現(xiàn)在出行方面。目前一個(gè)公交站點(diǎn)多條線路使用的現(xiàn)象十分普遍，汽車進(jìn)站，如果不報(bào)線路盲人根本無法判斷，殘疾人的自我出行成了一個(gè)難以完成的問題，火車站、大型商場、公園等場所較少為盲人設(shè)特殊設(shè)備。

視覺障礙人群出行最需要的功能中，辨別障礙物、分辨方向及導(dǎo)航占了相當(dāng)大的比重。隨著科技發(fā)展智能原件的體積越來越小，這無形中方便了我們的設(shè)計(jì)，所以我們需要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)該以分辨障礙物的大小及方向?yàn)橹?，引?dǎo)盲人避開遮擋物，順利通過交通路段到達(dá)目的地為最終目標(biāo)。

3.2 智能穿戴設(shè)備的現(xiàn)有技術(shù)支持及定位

智能導(dǎo)盲中需要辨別障礙物大小和位置，首選傳感器的應(yīng)用。

（1）超聲波傳感器：是指運(yùn)用超聲波的特性研制而成的傳感器，其主要技術(shù)特點(diǎn)是具有波長短、頻率高、繞射現(xiàn)象小，尤其是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特性。超聲波對(duì)固體、液體的穿透力強(qiáng)，特別是在不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到分界面或雜質(zhì)會(huì)產(chǎn)生顯著反射而形成反射成回波，碰到活動(dòng)的物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。超聲波傳感技術(shù)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)實(shí)踐。

（2）紅外探測傳感器：紅外線技術(shù)主要運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域的測速系統(tǒng)中，很多產(chǎn)品已使用紅外線技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛測速、探測等研究。在應(yīng)用紅外線測量速度時(shí)，最難解決的問題是受強(qiáng)太陽光等含有紅外線的光源干擾。針對(duì)此問題，有專家提出一種紅外線測速傳感器的設(shè)計(jì)方案，該方案能夠?yàn)槎帱c(diǎn)測量即時(shí)速度和階段加速度提供技術(shù)支持，可應(yīng)用于生產(chǎn)線下料的速度稱量和道路測速等工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中需要測量速度的環(huán)節(jié)。眾所周知，紅外技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科技、工農(nóng)業(yè)科技和國防科技等領(lǐng)域。

經(jīng)過對(duì)比兩種傳感器，結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際過需要，采用紅外探測傳感器作為產(chǎn)品的“眼睛”通過搜索及跟蹤，為視覺障礙人士分辨障礙物，再通過藍(lán)牙連接形成反饋語音及震動(dòng)給予使用者，使得他們可以避開危險(xiǎn)的障礙物。

（3）無線充電模塊：為了使視覺障礙人士減少使用上的不方便，在充電接口上可以采取無線充電座來實(shí)現(xiàn)插口的最少使用量。通過電感耦合技術(shù)將充電基站和設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線連接充電的功能。

現(xiàn)階段無線充電技術(shù)主要有以下三種技術(shù)。一是目前最常見的無線電力傳輸技術(shù)——電磁感應(yīng)技術(shù)，其原理是通過發(fā)射端和接收端的線圈相互感應(yīng)產(chǎn)生電流，從而實(shí)現(xiàn)電力傳輸；二是目前正在研究中的無線電力傳輸技術(shù)——電磁共振技術(shù)，其原理是將能量發(fā)送和接收裝置調(diào)整到相同的頻率或者特定的頻率上實(shí)現(xiàn)共振，從而在它們之間實(shí)現(xiàn)能量的彼此交換；三是技術(shù)相對(duì)成熟的無線電力傳輸技術(shù)——無線電波技術(shù)，其原理是利用微型高效接收電路捕捉從障礙物反射回來的無線電波，然后將之轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的直流電。而導(dǎo)盲智能穿戴設(shè)備需要的是第三種充電方式，通過充電模板的盡量貼近，使得無線電波可以為產(chǎn)品充電。

（4）導(dǎo)航模塊：在分辨障礙物的同時(shí)，要正確到達(dá)目的地就需要導(dǎo)航模塊的支持，使用衛(wèi)星定位形成語音提示傳輸給視覺障礙人士。手機(jī)導(dǎo)航通過GPS模塊、GSM通信模塊、導(dǎo)航軟件相互分工、配合來實(shí)現(xiàn)。GPS模塊主要完成對(duì)GPS衛(wèi)星的搜索、跟蹤和定位等采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；導(dǎo)航軟件地圖功能將GPS模塊得到位置信息，不停地刷新電子地圖，從而使我們在地圖上的位置不停地運(yùn)動(dòng)變化，并根據(jù)用戶需要運(yùn)用導(dǎo)航軟件的路徑引導(dǎo)計(jì)算功能，計(jì)算出一條通往指定地點(diǎn)的路線。GSM通信模塊主要完成智能穿戴設(shè)備的通訊功能，并根據(jù)導(dǎo)航軟件對(duì)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并上傳至指定的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，完成一次導(dǎo)航。

3.3 人機(jī)交互定位

APP云端設(shè)置路線及對(duì)設(shè)備的維護(hù)。隨著智能手機(jī)的迅速發(fā)展，智能穿戴設(shè)備一開始就是依賴于智能手機(jī)終端，視覺障礙人群在使用設(shè)備時(shí)還是需要一些健全人士的幫助。通過智能手機(jī)軟件幫助盲人使用智能穿戴設(shè)備，遠(yuǎn)程為盲人出行保駕護(hù)航。在智能軟件人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)中，我們需要考慮到用戶的實(shí)際需要、順序、顏色和一致性。

（1）實(shí)際需要。軟件的主要使用者為視覺障礙人士身邊的健全人士，操作界面應(yīng)簡潔大方，同時(shí)可以使一部分弱視人士方便操作。

（2）順序原則。按照功能的主次，第一層菜單應(yīng)設(shè)置四大模塊包括手腳導(dǎo)航設(shè)備、語音反饋和配對(duì)設(shè)置。第二層菜單則是各個(gè)部件的功能設(shè)置。

（3）顏色選擇。近年來扁平化風(fēng)格的普及在色彩方面多以大色塊的拼接組合為主，還有各種顏色的融合也是一種趨勢。為統(tǒng)一風(fēng)格，人機(jī)界面配色不宜太豐富，可以使用2～3種顏色配合，使得界面更直觀并易于操作。

（4）一致性。一致性原則提出顏色、字體、形狀及操作的一致，每一層功能菜單的顏色、字體、形狀和操作性應(yīng)該保持最大化的一致，不宜有太大的區(qū)別，這對(duì)操作者會(huì)產(chǎn)生一些使用上的不便。

3.4 智能設(shè)備的造型特征及材質(zhì)定位

造型設(shè)計(jì)過程中借鑒通用設(shè)計(jì)的方法，盡可能的去配合使用者的使用習(xí)慣，讓視覺障礙人士不需要花太多時(shí)間學(xué)習(xí)和適應(yīng)產(chǎn)品。

由于設(shè)備需要長時(shí)間佩戴在手腕及腳腕部分，所以舒適性是優(yōu)先被考慮的，腕帶部分希望使用硅膠類材質(zhì)可以最大限度的適應(yīng)不同尺寸的手腕?？紤]到內(nèi)置設(shè)備的大小的局限，手環(huán)大小應(yīng)控制寬度在20mm左右傳感器面積盡量達(dá)到180度，最大面積的防止存在盲區(qū)。外形上參考目前主流穿戴手環(huán)的設(shè)計(jì)，遵循人機(jī)工程學(xué)原理，盡量貼合手型，增強(qiáng)舒適性。反饋方面使用藍(lán)牙耳機(jī)與感應(yīng)手環(huán)進(jìn)行無線連接，對(duì)路況進(jìn)行實(shí)時(shí)語音反饋。

由于受眾人群在視覺方面存在缺陷，為方便使用外形不必要過多設(shè)計(jì)，多以簡潔為主，按鍵部分放大使之更易操作。流線型符合使用習(xí)慣，讓產(chǎn)品適應(yīng)使用者，而不是讓使用者適應(yīng)產(chǎn)品。顏色也不需要太多變化，以簡單的黑白灰為主。

4 結(jié)語

隨著信息化時(shí)代的發(fā)展、技術(shù)的革新，智能穿戴式設(shè)備已經(jīng)逐漸從概念設(shè)計(jì)走向商用化，并逐漸成長壯大。對(duì)社會(huì)弱勢群體的關(guān)心，使得我們的社會(huì)責(zé)任感增強(qiáng)，了解到設(shè)計(jì)工作不僅讓我們的生活更美好，更可以去幫助一些有需求的群體，設(shè)計(jì)的對(duì)象不僅是大眾群體，更要為一些有特殊需要的人群服務(wù)。智能穿戴不僅是一個(gè)潮流玩物，隨著技術(shù)的成熟，應(yīng)用在更廣泛的領(lǐng)域才是智能穿戴設(shè)備的方向。

[1][美]戴維.沃倫.聲音傳導(dǎo)與盲人知覺[J].生理學(xué)，1990,12:23.

[2][美]J.M.索里C.W.特爾福德著.教育心理學(xué)第五編-特異人群心理[M].人民教育出版社，1982,10,1.

[3]智能小寶.除了谷歌眼鏡,殘疾人市場還有哪些可穿戴設(shè)備.人工智能中文資訊平臺(tái).http://www.ailab.cn/rfid/ smartdevice/2014123022184_2.html.

TP242

A

1671-0711（2017）03（上）-0147-03

資金項(xiàng)目：2016自治區(qū)級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)-廣西大學(xué)行健文理學(xué)院-設(shè)計(jì)類專業(yè)群創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)基金資助項(xiàng)目。