智能導盲穿戴設備的現狀分析及設計定位

楊永福，周嘉暉

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

智能導盲穿戴設備的現狀分析及設計定位

楊永福1，周嘉暉2

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

根據聯合國和世界衛生組織公布的數據，目前全世界盲人約400～450萬。傳統導盲設施功能相對單一，導盲犬的發展在某些領域受到限制。在科技高速發展的今天，可穿戴設備導盲無疑是幫助盲人有效的辦法。通過分析現有的穿戴設備現狀，提出導盲類產品開發的設計定位，為解決盲人出行的導盲穿戴設備設計提供參考依據。

盲人；導盲；穿戴設備；設計

盲人的主要缺陷是失去視覺，其他身體機能與常人無異。但現有的大多數日常使用的設備都是為正常人而設計。隨著科技發展的日新月異，越來越多的技術可以支持設計領域的發展，針對弱勢群體的設計趨勢越來越明顯。盲人雖然失去視覺，但其聽覺和觸覺卻變得更加靈敏，這也是為盲人設計產品的基本原則和主要切入點。

1 智能穿戴設備的發展狀況

2016年，全球可穿戴設備零售市場規模達11400 萬臺，北美、西歐和日韓等發達市場占據了全球市場份額的65%。為了提升企業的競爭優勢，三星、谷歌等世界知名公司早已率先吹響了號角。現有的智能穿戴設備技術主要以三星等傳統通信企業為代表的可穿戴設備技術、以耐克等傳統運動娛樂企業為代表的可穿戴設備技術、以谷歌眼鏡為代表的可穿戴設備技術和以移動醫療為主的可穿戴設備技術為主。智能穿戴設備隨著科技的發展和研發企業的增多，其功能更豐富，服務范圍更廣，產鏈業也更完整，出現了多樣化的發展趨勢。

2 智能穿戴設備現狀分析

2.1 國內智能穿戴設備的現狀

在全球智能穿戴設備市場風起云涌的同時，中國國內市場也順勢而起。國內企業紛紛試水智能穿戴領域，在已開發的智能手環、智能手表基礎上，不斷創新產品的差異化來細分市場，以滿足用戶的個性化需求。2016年，中國智能穿戴市場保持著穩步發展態勢，中國可穿戴設備市場份額占全球的22%。由于智能手環由于入門門檻低，主推計步、震動提醒、睡眠提醒、卡路里等功能，近兩年來發展迅速，但從國內競爭環境來看，國內智能手環產品同質化嚴重，整體設計較為粗糙，整體出貨量雖在不斷提升，但從個體廠商來看，出貨量并不大。另外，智能手環賴以生存的APP建立支撐的商業模式不夠清晰。

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

2.2 穿戴設備的消費人群分布

百度發布了一份可穿戴設備調研報告，此次調查自2016年6月開始，歷時3月，采樣群體為國內20～40歲人群，總人數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有消費者的狀況。

報告顯示，可穿戴設備在消費者中的滲透率已經比較高了，有40%的受訪者曾經聽說過可穿戴設備，男性青年用戶這一比例更高。對硬件創業者來說，這算一個好消息。不過，消費者對可穿戴設備的理解還比較淺，印象比較深并可能會購買的就是智能手表和手環。市面上現在的手機手環熱，可能是因也是果，買家賣家互相促成了這一現狀。

在社會上對于智能穿戴設備的認知才剛剛開始，接受度不高也在情理之中，但是智能穿戴設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備尚屬起步階段，任何嘗試都是可取的。

2.3 同類型功能設備的發展狀況

而對于殘疾人而言，智能可穿戴設備意義更為重大。通過可穿戴設備，盲人可以“聽物”、聾啞人能夠“發聲”、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。科技的意義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。科技在高速發展，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的應用，使得殘疾人士能夠擺脫殘缺帶來的不便。

3 殘疾人智能導盲穿戴設備的設計定位

根據盲人的生理和心理需求的調研情況，結合當下智能穿戴設備的技術、工藝、制造水平、發展現狀及趨勢分析，展開對殘疾人智能導盲穿戴設備的功能、現有技術支持、人機交互、造型特征及材質等方面的定位。

3.1 智能穿戴設備的功能定位

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

根據網絡調查報告得出的結果，站前廣場，因其位置的特殊性設立了比較規則的盲道。我們在某廣場南側發現，一條筆直的盲道鋪設在廣場邊，而隨著它的延伸，便會發現幾座IC卡電話亭赫然立在盲道上。同時在整個廣場四周，燈柱、廣告牌、停車場等常常會將盲道切斷。盲人生活的不便，多體現在出行方面。目前一個公交站點多條線路使用的現象十分普遍，汽車進站，如果不報線路盲人根本無法判斷，殘疾人的自我出行成了一個難以完成的問題，火車站、大型商場、公園等場所較少為盲人設特殊設備。

視覺障礙人群出行最需要的功能中，辨別障礙物、分辨方向及導航占了相當大的比重。隨著科技發展智能原件的體積越來越小，這無形中方便了我們的設計，所以我們需要設計的產品應該以分辨障礙物的大小及方向為主，引導盲人避開遮擋物，順利通過交通路段到達目的地為最終目標。

3.2 智能穿戴設備的現有技術支持及定位

智能導盲中需要辨別障礙物大小和位置，首選傳感器的應用。

（1）超聲波傳感器：是指運用超聲波的特性研制而成的傳感器，其主要技術特點是具有波長短、頻率高、繞射現象小，尤其是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特性。超聲波對固體、液體的穿透力強，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會產生顯著反射而形成反射成回波，碰到活動的物體能產生多普勒效應。超聲波傳感技術應用在各個領域的生產實踐。

（2）紅外探測傳感器：紅外線技術主要運用在各個領域的測速系統中，很多產品已使用紅外線技術實現車輛測速、探測等研究。在應用紅外線測量速度時，最難解決的問題是受強太陽光等含有紅外線的光源干擾。針對此問題，有專家提出一種紅外線測速傳感器的設計方案，該方案能夠為多點測量即時速度和階段加速度提供技術支持，可應用于生產線下料的速度稱量和道路測速等工業生產活動中需要測量速度的環節。眾所周知，紅外技術已經廣泛應用于現代科技、工農業科技和國防科技等領域。

經過對比兩種傳感器，結合產品的實際過需要，采用紅外探測傳感器作為產品的“眼睛”通過搜索及跟蹤，為視覺障礙人士分辨障礙物，再通過藍牙連接形成反饋語音及震動給予使用者，使得他們可以避開危險的障礙物。

（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現插口的最少使用量。通過電感耦合技術將充電基站和設備實現無線連接充電的功能。

現階段無線充電技術主要有以下三種技術。一是目前最常見的無線電力傳輸技術——電磁感應技術，其原理是通過發射端和接收端的線圈相互感應產生電流，從而實現電力傳輸；二是目前正在研究中的無線電力傳輸技術——電磁共振技術，其原理是將能量發送和接收裝置調整到相同的頻率或者特定的頻率上實現共振，從而在它們之間實現能量的彼此交換；三是技術相對成熟的無線電力傳輸技術——無線電波技術，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，然后將之轉化為穩定的直流電。而導盲智能穿戴設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品充電。

（4）導航模塊：在分辨障礙物的同時，要正確到達目的地就需要導航模塊的支持，使用衛星定位形成語音提示傳輸給視覺障礙人士。手機導航通過GPS模塊、GSM通信模塊、導航軟件相互分工、配合來實現。GPS模塊主要完成對GPS衛星的搜索、跟蹤和定位等采集實時數據；導航軟件地圖功能將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動變化，并根據用戶需要運用導航軟件的路徑引導計算功能，計算出一條通往指定地點的路線。GSM通信模塊主要完成智能穿戴設備的通訊功能，并根據導航軟件對GPS數據進行處理并上傳至指定的網絡平臺，完成一次導航。

3.3 人機交互定位

APP云端設置路線及對設備的維護。隨著智能手機的迅速發展，智能穿戴設備一開始就是依賴于智能手機終端，視覺障礙人群在使用設備時還是需要一些健全人士的幫助。通過智能手機軟件幫助盲人使用智能穿戴設備，遠程為盲人出行保駕護航。在智能軟件人機交互界面的設計中，我們需要考慮到用戶的實際需要、順序、顏色和一致性。

（1）實際需要。軟件的主要使用者為視覺障礙人士身邊的健全人士，操作界面應簡潔大方，同時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，第一層菜單應設置四大模塊包括手腳導航設備、語音反饋和配對設置。第二層菜單則是各個部件的功能設置。

（3）顏色選擇。近年來扁平化風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。為統一風格，人機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、形狀和操作性應該保持最大化的一致，不宜有太大的區別，這對操作者會產生一些使用上的不便。

3.4 智能設備的造型特征及材質定位

造型設計過程中借鑒通用設計的方法，盡可能的去配合使用者的使用習慣，讓視覺障礙人士不需要花太多時間學習和適應產品。

由于設備需要長時間佩戴在手腕及腳腕部分，所以舒適性是優先被考慮的，腕帶部分希望使用硅膠類材質可以最大限度的適應不同尺寸的手腕?？紤]到內置設備的大小的局限，手環大小應控制寬度在20mm左右傳感器面積盡量達到180度，最大面積的防止存在盲區。外形上參考目前主流穿戴手環的設計，遵循人機工程學原理，盡量貼合手型，增強舒適性。反饋方面使用藍牙耳機與感應手環進行無線連接，對路況進行實時語音反饋。

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計，多以簡潔為主，按鍵部分放大使之更易操作。流線型符合使用習慣，讓產品適應使用者，而不是讓使用者適應產品。顏色也不需要太多變化，以簡單的黑白灰為主。

4 結語

隨著信息化時代的發展、技術的革新，智能穿戴式設備已經逐漸從概念設計走向商用化，并逐漸成長壯大。對社會弱勢群體的關心，使得我們的社會責任感增強，了解到設計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，設計的對象不僅是大眾群體，更要為一些有特殊需要的人群服務。智能穿戴不僅是一個潮流玩物，隨著技術的成熟，應用在更廣泛的領域才是智能穿戴設備的方向。

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

[2][美]J.M.索里C.W.特爾福德著.教育心理學第五編-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備.人工智能中文資訊平臺.http://www.ailab.cn/rfid/ smartdevice/2014123022184_2.html.

TP242

A

1671-0711（2017）03（上）-0147-03

資金項目：2016自治區級創新創業教學團隊-廣西大學行健文理學院-設計類專業群創新創業教學團隊基金資助項目。