物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能語音交互燈具設(shè)計

王宇 陳駿

摘要：設(shè)計出適合物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的智能語音交互燈具，為用戶提供更多可供選擇的智能語音產(chǎn)品。以用戶體驗(yàn)為基礎(chǔ)，將“智能化”的概念引入燈具設(shè)計中，應(yīng)用Arduino及傳感器進(jìn)行研發(fā)，探討燈具交互設(shè)計所關(guān)注的內(nèi)容、形式、行為三部分內(nèi)容。得出物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能語音交互燈具的設(shè)計方案，提出在不同使用場景下交互設(shè)計的新思路。智能語音交互燈具設(shè)計通過語音交互技術(shù)的引入給物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的產(chǎn)品設(shè)計帶來巨大的意義和價值。

關(guān)鍵詞：燈具設(shè)計 語音交互 用戶體驗(yàn) 物聯(lián)網(wǎng) Arduino

中圖分類號：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2019）01-0011-03

Abstract： It design the intelligent voice interactive lighting which provides users with more choice of intelligent voice products in Internet of things environment. It is based on the theory of user experience.The Arduino and sensor are used for design and development.And discusses three parts focused by the lighting interaction design which include behavior design， content design， form design. It is concluded that the design plan of intelligent voice lighting design in the internet of things environment.This paper presents a new idea of interactive design to intelligent voice interaction lighting in different usage scenarios. It will bring great significance and valuable to product design in the Internet of things environment by introducing of voice interaction.

Keywords： Lighting design Voice interaction User experience The Internet of things Arduino

引言

智能家居是一個龐大的家居生態(tài)系統(tǒng)，是在物聯(lián)網(wǎng)的影響之下物聯(lián)化的表現(xiàn)，而智能家居時代是物聯(lián)網(wǎng)走進(jìn)家庭的時代。物聯(lián)網(wǎng)讓用戶通過各種產(chǎn)品來控制家用設(shè)備，在不同的情景下使多個設(shè)備構(gòu)成聯(lián)動，經(jīng)過產(chǎn)品的“智能化”判別，給用戶帶來最高水平的高效、方便、舒適與安全。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，產(chǎn)品設(shè)計更關(guān)注智能化所帶來的用戶體驗(yàn)的優(yōu)化。從燈具智能化、用戶需求、交互設(shè)計等方面出發(fā)，對物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計研究，從而設(shè)計出應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能語音交互燈具，為用戶提供良好的產(chǎn)品用戶體驗(yàn)和智能家居體驗(yàn)。

一、物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能化產(chǎn)品分析

（一）物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下發(fā)展現(xiàn)狀及分析

智能家居已經(jīng)悄然興起，人工智能（Artificial Intelligence）逐步走進(jìn)人們的視線，而語音識別技術(shù)作為人工智能的重要組成部分，也逐漸成熟化，并應(yīng)用于產(chǎn)品當(dāng)中，產(chǎn)品的語音交互是未來物聯(lián)網(wǎng)的主要發(fā)展趨勢。

物聯(lián)網(wǎng)是指把所有物品通過射頻識別（RFID）、無線數(shù)據(jù)通信等信息傳感技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，組成具有智能化識別和管理功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1]。智能產(chǎn)品的表現(xiàn)形式也不再局限于單一的實(shí)體產(chǎn)品、軟件產(chǎn)品或者互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，集成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)性智能產(chǎn)品也將更好地為人服務(wù)[2]。

目前，各大互聯(lián)網(wǎng)及電商平臺普遍嗅到智能語音交互的藍(lán)海，并以迅速研發(fā)了較為成熟的智能音響作為物聯(lián)網(wǎng)語音交互的入口。但從物聯(lián)網(wǎng)家居環(huán)境的產(chǎn)品布局及用戶需求上來看，物聯(lián)網(wǎng)的語音入口應(yīng)以模塊化的形式廣泛存在于各種家居產(chǎn)品中，形成根植于多樣產(chǎn)品中的語音交互入口。在未來，智能語音產(chǎn)品會作為物聯(lián)網(wǎng)最大的入口，在一個較大的智能家居環(huán)境中，產(chǎn)品可通過智能化的空間感知能力，根據(jù)用戶的朝向、位置等維度進(jìn)行智能判別，主動喚醒最適合的語音交互產(chǎn)品進(jìn)行應(yīng)答（如圖1），完成產(chǎn)品的自主思考，優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的用戶體驗(yàn)。

（二）物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能語音交互燈具需求分析

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐漸成熟，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的產(chǎn)品越來越豐富，從智能音響到全自動掃地機(jī)器人再到智能電飯煲，都在慢慢豐富物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的產(chǎn)品。目前，世界上的智能化發(fā)展趨勢是往強(qiáng)人工智能的方向前進(jìn)，智能的人機(jī)交互通常有兩種途徑來實(shí)現(xiàn)，一個是界面交互，一個是語音交互[3]。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，語音交互在技術(shù)上已經(jīng)不斷成熟，且逐步進(jìn)入到人們的生活中，進(jìn)入到了智能家居環(huán)境中，以產(chǎn)品的智能化極大地優(yōu)化用戶體驗(yàn)。

從使用場景方面來說，物聯(lián)網(wǎng)下的智能產(chǎn)品可以處于智能家居環(huán)境中的任何角落。但在功能分明的智能家居環(huán)境中，適合作為物聯(lián)網(wǎng)語音入口的智能產(chǎn)品卻是有選擇性的。選擇符合用戶語音交互心理的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計，且產(chǎn)品可應(yīng)用的環(huán)境較為廣泛，才是符合經(jīng)濟(jì)性原則的選擇。相對于其他產(chǎn)品，燈具適用于絕大多數(shù)家居環(huán)境。從用戶習(xí)慣上來看，燈具語音交互的學(xué)習(xí)成本較低，更符合用戶心理。

從用戶需求方面來說，只有把用戶需要的給到用戶，才是產(chǎn)品用戶體驗(yàn)的起點(diǎn)，離開了用戶需求，一切用戶體驗(yàn)的改良也就毫無意義。現(xiàn)代主義燈具設(shè)計強(qiáng)調(diào)燈具的照明功能，為人們提供明亮的工作、學(xué)習(xí)、生活環(huán)境，滿足了人們對舒適、健康生活的需求[4]。從電燈被發(fā)明開始，人們對于更便捷的開關(guān)燈的方式的探索就從未停止，拉、按、提、滑等機(jī)械開關(guān)方式被發(fā)明，聲控、光控、紅外感應(yīng)等感應(yīng)開關(guān)的方式也走進(jìn)人們的生活。但真正能滿足用戶細(xì)微處用戶體驗(yàn)的燈具一直都在設(shè)計的進(jìn)程中，而智能語音交互燈具的設(shè)計也正是滿足這種用戶需求中的一小步，讓用戶以更加輕松的方式完成照明需求，甚至是燈具以無感的方式為用戶自動開啟，提醒關(guān)心用戶，滿足用戶情感化需求。

從交互體驗(yàn)方面來說，語音交互簡單、便捷，也因?yàn)檎Z音交互的引入，讓燈具設(shè)計在其他交互方面有更多的可能性。有趣的、有感情交互體驗(yàn)是良好用戶體驗(yàn)的加分項，智能化的引入不但讓產(chǎn)品本身擁有了更多交互上的可能，也讓物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中物與物的交互創(chuàng)新?lián)碛懈嗟目赡苄?，豐富產(chǎn)品內(nèi)容，從而給用戶帶來良好的用戶體驗(yàn)。

二、智能語音交互燈具的設(shè)計與用戶體驗(yàn)

（一）Arduino及傳感器的應(yīng)用

智能語音交互燈具的設(shè)計可通過Arduino和傳感器的應(yīng)用進(jìn)行研發(fā)。Arduino是較成熟的開源電子平臺原型，其主要包括硬件的電路板和程序開發(fā)環(huán)境。設(shè)計者只需在開發(fā)環(huán)境中編寫程序，將程序上傳到Arduino電路板中，程序便能執(zhí)行操作，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)定的功能[5]。Arduino能通過各種傳感器來感知環(huán)境，對用戶需求進(jìn)行判分析，進(jìn)而達(dá)到產(chǎn)品智能化。

智能是在相對于參照人腦機(jī)理的運(yùn)作模式下，對能夠進(jìn)行處理問題，能夠吸取思維與經(jīng)驗(yàn)對事物做出分析反應(yīng)的一種表現(xiàn)，我們稱之為智能?。智能是連接人的行為和產(chǎn)品反饋之間的重要因素，因?yàn)楫a(chǎn)品有了智能的概念，才對人的行為和周圍環(huán)境有了判斷、反饋，繼而減少了用戶的思考行為，優(yōu)化了用戶體驗(yàn)（如圖2）。

基于Arduino的智能語音交互燈具的硬件搭建主要包括Arduino UNO控制板、Voice Recognition中文語音識別模塊、SpeechSynthesizerBee語音合成模塊、IO傳感器擴(kuò)展版、無線W舊藍(lán)牙模塊、各種傳感器等。通過程序的調(diào)試和這些基本元件的組裝（如圖3），完成智能語音交互燈具的基本智能化，即智能判斷用戶對于燈光的需求，語音操控調(diào)整、提醒;根據(jù)天氣、節(jié)日、環(huán)境的設(shè)定，主動調(diào)整亮度、顏色等。

應(yīng)用無線WiFi+藍(lán)牙模塊，智能語音交互燈具可以接入物聯(lián)網(wǎng)，成為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的語音入口，語音控制物聯(lián)網(wǎng)中的其他產(chǎn)品，形成物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的產(chǎn)品聯(lián)動（如圖4），優(yōu)化智能家居的用戶體驗(yàn)。另外，基于Arduino的智能語音交互燈具的設(shè)計可以添加其他傳感器和硬件設(shè)備，對產(chǎn)品進(jìn)行功能上的擴(kuò)展，針對特定環(huán)境或人群豐富產(chǎn)品內(nèi)容。

（二）智能語音交互燈具的用戶體驗(yàn)設(shè)計

為適應(yīng)體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)下人們的消費(fèi)需求特點(diǎn)，越來越多的企業(yè)和國內(nèi)外學(xué)者聚焦用戶體驗(yàn)的研究。目前，對于用戶體驗(yàn)的研究主要集中在互聯(lián)網(wǎng)與手持移動終端的設(shè)計上[7]，但在很多領(lǐng)域都存在著用戶體驗(yàn)，特別是產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域。

用戶體驗(yàn)首先由Norman提出，指出成功的用戶體驗(yàn)必須做到首先在不騷擾、不使用戶厭煩的情況下滿足顧客的需求;其次，提供的產(chǎn)品要簡潔優(yōu)雅，讓顧客用得高興、愉悅地?fù)碛?另外，要能給用戶帶來額外的驚喜[8]。在未來的競爭中，面對越來越多缺乏耐心的用戶，細(xì)微體驗(yàn)上的差別便可決定產(chǎn)品的命運(yùn)。在產(chǎn)品設(shè)計中，只有充沛考慮到用戶體驗(yàn)的要素，才能設(shè)計出讓用戶滿意的產(chǎn)品。

從用戶體驗(yàn)的內(nèi)容方面來看，其主要組成部分包括用戶、產(chǎn)品和交互。智能語音交互燈具設(shè)計也是通過這三方面的綜合考慮來優(yōu)化用戶體驗(yàn)的。從用戶的角度來看，用戶體驗(yàn)具有諸多不確定因素，且主觀性很強(qiáng)。個體的差異決定了產(chǎn)品用戶體驗(yàn)的差異。只有在界定了一個相對明確的用戶群后，用戶體驗(yàn)的共性才能更好地通過設(shè)計來實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)品方面的用戶體驗(yàn)主要是工業(yè)設(shè)計層面來看，主導(dǎo)產(chǎn)品用戶體驗(yàn)的因素主要包括顏色、材質(zhì)、形態(tài)、功能等，可從整體和細(xì)節(jié)上逐一優(yōu)化，帶給用戶獨(dú)特的五感體驗(yàn)。

交互是用戶體驗(yàn)的重要組層部分，用戶體驗(yàn)在某種程度上是交互的延伸，是研究產(chǎn)品如何與外界發(fā)生聯(lián)系并產(chǎn)生作用的，更生動更有趣的交互是優(yōu)化用戶體驗(yàn)的重要因素，同時，可用性和易用性是交互設(shè)計的基本要素。交互不單單是產(chǎn)品與人的互動行為，也是產(chǎn)品與環(huán)境的信息交換，以用戶為中心的縝密思索是產(chǎn)品設(shè)計的重要部分。

簡而言之，智能語音交互燈具要做到良好的用戶體驗(yàn)需要同時關(guān)注這三個部分內(nèi)容的相互關(guān)系（如圖5），做到滿足用戶需求，超出用戶預(yù)期并給用戶帶來驚喜，讓用戶感知到用戶體驗(yàn)的設(shè)計，在細(xì)爺處讓用戶感動。

三、物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能語音交互燈具設(shè)計

傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計下的燈具設(shè)計注重產(chǎn)品的材質(zhì)、造型、功能等，但物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下燈具的設(shè)計更側(cè)重于交互。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，智能語音交互燈具不僅是產(chǎn)品本身也是交互的介質(zhì)，是物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的人與產(chǎn)品、產(chǎn)品與產(chǎn)品、產(chǎn)品與環(huán)境之間交互的關(guān)鍵因素。交互設(shè)計是指設(shè)計應(yīng)注重人和產(chǎn)品間的互動，要考慮用戶的背景、使用經(jīng)驗(yàn)以及在操作過程中的感受，從而設(shè)計符合最終用戶的產(chǎn)品[9]。交互設(shè)計的任務(wù)就是在紛擾的環(huán)境和需求下，規(guī)劃定位交互內(nèi)容，構(gòu)造交互方式，模擬分析用戶的使用行為，以用戶體驗(yàn)最佳的方式為用戶提供最好的方案。

（一）交互內(nèi)容設(shè)計

交互內(nèi)容即交互過程中所涉及的功能，包含了具體的信息，是交互設(shè)計的核心。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能語音交互燈具設(shè)計，讓燈具的創(chuàng)意得到了極大的豐富。除了對于燈光需求的智能化判斷的功能外，針對不同用戶和環(huán)境，可以增加功能件進(jìn)行交互內(nèi)容的設(shè)計。當(dāng)定位用戶群為兒童和家長時，智能語音交互燈具可以增加投影功能硬件，利用互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容平臺，實(shí)現(xiàn)“講故事+投影繪圖”的內(nèi)容模式（如圖6），為兒童和家長設(shè)計了親子互動，賦予了產(chǎn)品教育層面的意義，給用戶帶來了新的用戶體驗(yàn)。當(dāng)面對年輕群體，智能語音交互燈具可通過配置智能筆，實(shí)現(xiàn)“許愿燈”的內(nèi)容模式（如圖7），記錄下用戶的愿望，利用網(wǎng)絡(luò)儲存或分享。

交互內(nèi)容的設(shè)計廣泛的存在于產(chǎn)品中，良好體驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)歸功于大量的設(shè)計行為。通過設(shè)計規(guī)劃用戶對于智能語音交互燈具的認(rèn)知過程，預(yù)估用戶在智能語音交互燈具中可能行各種操作行為，可以針對不同用戶群和用戶場景進(jìn)行內(nèi)容創(chuàng)新。

（二）交互形式設(shè)計

交互形式是交互過程實(shí)現(xiàn)的渠道，包含了界面交互和語音交互等表現(xiàn)形式。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，智能語音交互燈具的交互形式是語音交互和界面交互相結(jié)合的形式。其首要交互方式是語音交互，通過語音來控制產(chǎn)品是一種便捷、高效的交互模式，更符合產(chǎn)品易用性的原則。在產(chǎn)品的語音交互過程中，所有的語音都會映射出相應(yīng)的形象，賦予VUI（語音交互）友善、樂于助人的形象是優(yōu)化語音交互的基礎(chǔ)，逐步推進(jìn)對話，達(dá)到控制產(chǎn)品功能的目的，是用戶體驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素。

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，手機(jī)APP的引入必不可少，智能語音交互燈具的次要交互形式是界面交互。語音交互的使用是讓產(chǎn)品更加便捷高效，而人機(jī)界面的交互形式是豐富產(chǎn)品創(chuàng)意表達(dá)的一種模式。在特定的使用人群和環(huán)境下，語音交互和界面交互實(shí)現(xiàn)更多的功能。當(dāng)面對兒童和家長用戶群時，為實(shí)現(xiàn)“講故事+投影繪圖”的內(nèi)容模式，可通過便捷的語音交互選定想要聽的兒童故事，云端自動匹配繪圖本，再利用手機(jī)APP的界面交互實(shí)現(xiàn)投影繪圖的選擇（如圖8），對用戶而言，這一系列的操作是連續(xù)性的交互體驗(yàn)。

（三）交互行為設(shè)計

交互行為是交互過程實(shí)現(xiàn)的主體框架，是交互設(shè)計的具體化表現(xiàn)。在傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計中，設(shè)計以需求為準(zhǔn)則進(jìn)行創(chuàng)造，而物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能語音交互燈具的設(shè)計更注重用戶的活動行為，設(shè)計聚焦產(chǎn)品與用戶之間的信息傳遞或是情感表達(dá)。語音交互和界面交互相結(jié)合的形式讓交互行為更加簡潔，但為了營造燈具交互的愉悅感進(jìn)行了更多交互行為的設(shè)計。時間、環(huán)境和使用的過程都是影響交互行為設(shè)計的重要因素。在設(shè)計交互行為的過程中，不同的用戶群都會根據(jù)自己獨(dú)特的觀點(diǎn)進(jìn)行評判。

光的色彩不是在滿足基本照明之后的可有可無的隨意添加，而是對于營造氛圍、講述概念和故事的必不可少的要素。智能語音交互燈具針對特定用戶群，設(shè)計了與眾不同的調(diào)整燈光顏色的交互方式，為兒童群體設(shè)計了“旋轉(zhuǎn)”調(diào)整色彩和“接觸”識別色彩2種交互行為，通過物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容平臺輔助語音提示交流功能，幫助兒童學(xué)習(xí)色彩知識。交互行為的設(shè)計除了實(shí)現(xiàn)實(shí)際的功能外，還可以表達(dá)更深層面的寓意。故此，從引申義的層面設(shè)計投擲硬幣和“費(fèi)力”旋轉(zhuǎn)手柄2種燈光明度調(diào)節(jié)的交互行為，激發(fā)用戶的環(huán)保意識。通過對功能和交互行為的結(jié)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計與創(chuàng)新（如圖9）。

結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)和成熟極大豐富了家居領(lǐng)域的用戶體驗(yàn)，讓產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新有更寬闊的思路。智能語音交互燈具的設(shè)計是通過引入Arduino和傳感器的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)功能研發(fā)，使其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品智能化和語音交互的基本功能，為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的多語音入口打造更多的可能性，優(yōu)化智能家居的用戶體驗(yàn)。同時，利用物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容平臺，以用戶體驗(yàn)理論為依據(jù)進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，面對不同的使用人群對交互內(nèi)容、形式、行為進(jìn)行設(shè)計，實(shí)現(xiàn)智能燈具設(shè)計的場景化，為用戶帶來了煥然一新的產(chǎn)品體驗(yàn)，打造新的物聯(lián)網(wǎng)家居空間。

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