智能可穿戴設備產品開發設計分析

王永林

摘要：我國科技化進程不斷推進，智能設備份額逐漸在可穿戴設備市場中增加，智能設備搭載智慧型芯片，能被人體攜帶或佩戴，具備不同功能，但最終目的皆是為國人創造舒適生存環境。本文從智能可穿戴設備的產品發展路徑展開分析，通過討論產品開發的相關法規和市場開發要點，探析智能可穿戴設備的設計要素，從技術層面到環保層面的不斷優化，以此提高國人生活質量。

關鍵詞：智能設備;可穿戴;電池設計

引言：可穿戴產品的使用較為廣泛，能被用戶穿在身上，或戴在身體某部位，其設計想法不同則產品的最終作用機理也不相同，比如常見的智能手表，在其使用中便可為用戶提供準確報時、GPS定位、接打電話等功能。目前，市場上出現了可穿的電子織物，說明科技發展下，可穿戴產品種類更加多元化，未來產品的設計用途將會和用戶需求掛鉤，并逐漸擁有理想使用效果。

1 智能可穿戴設備產品的發展分析

在1975年末，全球第一款可被稱作是智能可穿戴設備的手表面世，從此全球范圍內便開始了眾多可穿戴設備的智能化之旅，時到今日，可穿戴設備搭配智能化裝置而形成的智能可穿戴設備產品，種類已超千種，且每類設備下眾多品牌林立，為人類的舒適化、智能化生活提供了較大推動力。

當前市場規模來看，智能手環的普及率最高、其次是智能耳機的市場占比率較高。手環能夠檢測人體健康數據，并上傳到相應軟件上，為用戶帶來較高融入體驗感，因此市場較為成熟，另外便攜式的醫療設備和高精度測量儀器的使用也較為常見，科學家推測，未來甚至隱形眼鏡也可作為可穿戴設備之一與智能化技術相融合。總之，在智能設備中，可穿戴產品會為市場帶來較大驚喜，通過光電、生理阻抗等多種傳感器搭配使用，為用戶帶來良好體驗。圖1為某品牌智能運動服裝。

2 智能可穿戴設備產品的開發分析

2.1產品開發法規

研發者需要根據國家相應部門制定的法律法規，做好產品開發立項工作，并且應與用戶的實際采集信息作為準則，不同信息的收集需要遵循不同部門下的相應法規。比如可穿戴設備是直接內置無線芯片，可以直接連接互聯網絡的產品，就應符合工業和信息化部制定的《電信設備進網管理辦法》，必須為產品申請進網許可證[1]。如果進行可穿戴產品的研發針對用于醫療目的，除了上述規則之外，更需要考慮到它可能會被歸于“醫療器械”范疇，則其開發階段有著所有民用產品中最為嚴格和最為漫長的醫療器械審批制度。

2.2市場開發要點

以經濟市場作為智能可穿戴設備的開發要點，需要將市場需求和硬件配置作為主要參考因素。市場需求是開發一款設備的最主要方向指引，比如進行產品開發需要前期市場調研，并且采集到的一定用戶量的功能需求中，將最為緊迫的幾類需求點進行當前技術下的滿足，確保技術允許狀態下，實現較高用戶體驗。硬件配置需要從存儲器、語音交互、傳感器等技術、零件的選擇上加以參考開發，需要在其開發中滿足基本的用戶需求，并降低產品功耗。

3 智能可穿戴設備產品的設計分析

3.1降低連接功耗

智能設備在其運行過程中，主要功耗來源便是無線連接，因此降低連接能耗需要在設備連接階段進行管控，從可穿戴設備的運行因素上逐條分析。首先考慮是否選擇了最為匹配的無線系統，因為無線連接的類型不同，將會使得數據的傳輸速率、通信范圍都有所不同，這將是功耗產生的較大比例部分;其次考慮廣播或監聽的選擇，設備在待機時，僅低頻度醒來廣播發射，基本只需考慮其深度睡眠功耗。但如果設備需要長時間收聽網絡，那么控制器工作功耗就是功耗的關鍵因素[2]。

3.2待機模式設計

待機模式運行。智能設備一旦與可穿戴產品相結合，則給到用戶體驗感造成影響的一個重要因素便是待機時長，同樣待機時長也影響產品自身質量，進而將影響到產品價格、銷量，因此需要對待機模式下的設備運行做出必要的掌控。待機模式能保障電池使用狀況達到最佳，通過減少不必要的設備活動，能將電池的電流消耗降低，且兩者關系成正比，因此說明了在待機狀態下，微控制器的待機/睡眠模式將會對電池的省電能力有一定影響，在設計中需要將微控制器保持睡眠模式，喚醒狀態只有設備運作才可進行，由此保證電池壽命。

待機電流消耗。設備運行中有一種關鍵的技術驅動因素，可以實現當在待機模式下，能盡可能減少汲取電流的數值，由此增加待機能力。比如采用極低泄漏的和靜態電流的器件，以及用負載開關來斷開已關掉的子系統，以免它們從系統泄漏電流。另外應注意電路設計的細節，需避免額外電流穿過上下拉電阻，避免口線漏電到外部已關掉的子系統。

3.3電路電池設計

電路設計需要從整個可穿戴設備的大小、尺寸上進行相關設計，因為電路是設備能夠完成供應用戶需求的主要供電渠道，電路設計合理，則該設備省電能力較好，用戶相應體驗感也較滿意，因此需要對電路進行前期規劃設計。當前智能設備在其發展趨勢中，體積逐漸減小，所以電路設計應在為電池留出相應空間后，再去把傳感器、電源等零件規劃妥當，解決空間難題。圖2為未來的可穿戴設備體積預測。

電池設計有其重要參考設計因素——空間、電量。空間的考慮需要與設備電路進行協同規劃，將整個設備在盡可能體積降低模式下，為電池留出更多空間，且電路管線、器件需要規劃合理，降低線路電流損耗。電量的控制中，需要在設計運行安全角度上，盡量在體積減小的電池中提高能量密度，摩爾定律這樣評價電子元件的能效，每年將會以200%的速率去實現小型化，因此需要使用能量采集技術，將設備能源收集并轉化成電能。

結論：綜上，智能可穿戴產品在其開發中，應遵循國家法律法規制定下的開發準則，并結合市場用戶需求，將產品創新性、前瞻性開發。而產品的設計中，可發現其變化趨勢是逐漸便利、小巧，能與用戶增加交互頻率，其主要的設計要素是降低連接功耗、待機模式設計、電路電池設計。為提高智能可穿戴設備的硬件質量與軟件性能，需將產品開發、設計流程不斷優化完善，給用戶帶來更佳使用感受。

參考文獻：

[1]趙煜，孫熙勝，李滔，等.智能可穿戴設備市場與新技術發展趨勢分析[J].科技經濟導刊，2020，28（19）：16-17.

[2]陳揚劍.智能可穿戴設備產品開發設計研究[J].現代信息科技，2019，3（23）：44-45.