可穿戴設備革命的到來

彭軍，李津

(天津工業大學紡織學院，天津 300387)

1 引言

可穿戴設備是指能夠穿戴在人體作為一種輔助工具的智能電子設備。智能可穿戴設備的發展具有平民化、小型化、集成化和便攜時尚等特點[1]。隨著科學技術的飛速發展,在日常生活、健康監測、運動監測，交通通信和社交娛樂領域發揮了重要作用,為人們的生活提供了更多的便利和智能化的服務[2]。

2 可穿戴設備的關鍵器件

2.1 芯片。芯片是可穿戴是設備重要組成部件之一，根據芯片的不同功能進行分類，芯片可分為主控芯片和其它芯片。可穿戴設備內置主控芯片包括MCU、藍牙、RF、GPS、SoC等，其它芯片包括Wi-Fi、NFC等，不同的可穿戴設備將采用不同的芯片組合。可穿戴設備根據是否具有無線通訊可分為兩大類，具有無線通信功能的可穿戴設備芯片，如，智能手機，采用SoC芯片解決方案，由于考慮到功耗及續航能力，大多數可穿戴設備不具有無線通訊功能，而是通過Wi-Fi或藍牙與智能設備和網絡連接。

2.2 傳感器。傳感器是可穿戴設備的另一核心部件，也是必不可少的器件之一。可穿戴設備產品面向的用戶不同，使用的目的不同，內置的傳感器也不同。傳感器根據可穿戴設備的功能可以分為運動傳感器、生物傳感器、環境傳感器、加速度計、陀螺儀、電子羅盤、心率傳感器等。可穿戴設備將環境傳感器和生物傳感器集成到一起，這是未來的一種發展趨勢。未來的傳感器更加小型化、集成化，同時，MEMS技術會得到更加廣泛的應用，與MCU配合的整體低功耗方案代替傳統的簡單疊加模式。

2.3 柔性元件。可穿戴設備的產品形態與人體體型相關，且佩戴時間長，對產品的舒適度要求很高，貼近人體的外形設計，較高的柔軟特性，因而可穿戴產品需要柔性元件的支持。柔性電路板是用柔性的絕緣材料制成的印刷電路板，它具有許多硬性印刷電路板所不具備的優點，它可以自由彎曲、卷繞、折疊、可以在三維空間隨意移動及伸縮，散熱性能好，同時，它可以縮小電子產品的體積、實現高密度、小型化、元件裝置與導線一體化。隨著柔性電路板的快速發展，加快了可穿戴設備的商用進程。

2.4 電池。低功耗是可穿戴設備產品的第一要素，近年來，傳統的電池技術發展緩慢，可穿戴產品使用的是鋰電池，可穿戴產品由于體積小、內置的電池容量小、因此不能支持長時間續航。在已經成熟的電池技術中，聚合物鋰離子電池具有小型化、薄型化、輕量化的特點、可以按照客戶要求訂制，但，其通用性差，成本高。跟液態鋰離子電池相比，聚合物鋰離子電子更輕，而且可以將其設計至一系列廣泛應用中。在未來，聚合物鋰離子電池將廣泛的應用到可穿戴產品當中。

3 可穿戴設備的產品

3.1 智能手環。智能手環是一種戴在手腕處，通過各種傳感器來檢測心率、脈搏、以獲取用戶在進行運動、睡眠或飲食時的身體數據的手環。2011年jawbone公司推出第一款智能手環Jawbone UP，Jawbone UP可以追蹤睡眠、運動、飲食狀況，并與智能手機App相連接，當時的售價約為850元.2011年秋天，Fibit也發布了智能手環FIbit Flex，這兩家公司軒起了可穿戴智能產品的熱潮。2014年7月，小米推出了79元超低價平民手環，打響了小米正式進入可穿戴設備市場的第一槍。在當時，79元的小米手環，不僅拉開智能手環市場價格戰的序幕，也大大推動了智能手環大眾化進程，讓更多消費者可以買的起。

3.2 智能手表。智能手表是一種內置智能操作系統，具有上網、短信提醒、手機來電、音樂等功能，并且可以內置各種感應器的手表形態的智能產品。1985年，卡西歐推出了casio databank CD-40,這是最早一批能夠儲存數字信息的智能手表。2012年，索尼推出了智能手表smart watch。2013年，三星推出了Galaxy Gear智能手表，2015年蘋果推出了apple watch。雖然智能手表外觀設計充滿科技感，卻無法滿足廣大消費者對手表類產品的需求。未來的智能手表在外觀上將更多的吸收傳統手表的設計元素，讓智能手表本身看起來更像一塊手表，而不是戴在手上的一塊顯示屏。

3.3 智能眼鏡。智能眼鏡是一種在智能操作系統上，具有地圖，社交，拍照，攝影，上網，語音交互等功能的智能產品。1981年steve mann設計了第一款連接音響設備來播放多媒體視頻的頭盔式顯示器。2013年谷歌向部分用戶推出測試版谷歌眼鏡，正式開始了智能眼鏡的新時代，在谷歌公司推出谷歌眼鏡之前，人們從未見過這種多功能智能眼鏡，這是一款劃時代的革命性產品，它不僅通過智能語音交互功能，在操作上解放了用戶雙手，而且其虛擬顯示屏為用戶帶來前所未有的視覺體驗。

3.4 智能服飾。智能服裝的快速發展，人們將智能服裝用于人體的健康監測與疾病預防。東大大學與聯想研發發布“穿戴式智能心電衣”這件“穿戴式智能心電衣”類似日常生活中穿的緊身衣、T恤，通過衣服里面的干性電極，起到實時監控預警的目的。，目前，“穿戴式智能心電衣”，對心血管疾病患者進行身體數據的采集和分析。不過，相較于當前的技術，穿戴式智能心電衣設計更為人性化、也更為便捷，患者穿上智能心電衣這樣的裝備，不用去醫院就能了解到自己的健康狀況。

4 結語

隨著科學技術的快速進步，可穿戴設備得到了前所未有的快速發展，同時，可穿戴設備也迎來了智能革命的時代，并且朝著功能多樣化與智能化的方向發展。這不僅僅是人類服裝史上的一次革命性改變，也是人類歷史上又一次福音的到來。