智能家庭衛士產品設計研究

嘉興南湖學院 王駿 楊曉燕（通信作者）

隨著社會的不斷進步與發展，人們對健康問題的關注有了空前的提高，近年來環境與衛生安全問題事件的突發性和對社會經濟帶來的破壞性影響，讓人們認識到了健康的重要性。例如，戴口罩、勤洗手、非接觸式溝通已成為人們的習慣[1]。生活中為了避免細菌和病毒的入侵，在公共場合人們需要增強自我防護和控制社交距離，但家庭內的環境是否健康是容易被忽略的。病毒和細菌都可能存留在衣物上傳播和擴散，帶回家中很容易通過空氣發生家庭內部的傳播現象。因此，如何降低和處理家庭內部細菌及有害氣體的傳播變得十分重要。文章基于智能化的角度對家用空氣凈化器進行再設計，牢抓家庭消毒這一重要環節，以期為人們創造一個健康安全的家居環境。

1 智能家庭衛士產品概述

智能家庭衛士產品，即以智能家居系統為依托的一種智能家居產品，涵蓋家庭安防、影音娛樂、老幼關愛等多方面功能。旨在提升人們家庭生活的幸福感、安全感。目前市面上針對家庭安防的家庭衛士產品，如智能門鎖、智能攝像頭等都已成熟穩定。但針對維護家庭成員健康的家庭衛士產品還寥寥可數。面對當前國內外的衛生安全問題，家作為守護人們健康安全的最后一道防線。如果不能對它進行持續高效的防護，病毒、有害氣體等很有可能會造成持續污染。因此，對智能家庭健康衛士產品的研究迫在眉睫。

2 智能家庭衛士產品設計的現狀

2.1 國內智能家庭衛士設計的現狀

目前，針對國內的衛生安全問題，設計師們對于家庭健康防護產品的研發絲毫沒有松懈。市面上具有消毒功能的產品主要有紫外線消毒、空氣消毒器、電解水消毒機等，這些產品具有消殺范圍廣、消毒速度快等特點[2]。但多數產品由于功能累贅導致場景多而分散，用戶體驗復雜。一款智能的家庭衛士產品需要讓用戶使用舒心、方便，同時要著重考慮產品功能的整合及產品的通用性設計。如圖1 這款Goalkeeper 智能衣架，集殺菌消毒、熱風烘干、定時等功能于一體。針對可能存在于衣物中的細菌及病毒進行消殺，將可能存在的傳染風險最大程度地阻隔在玄關處。如今，人們的大部分外出時間都會佩戴口罩，即便在專家聲明空曠的室外可以摘下口罩自由呼吸時，人們依舊不敢松懈[3]。大量口罩的使用同樣會帶來回收及再次利用的思考。如圖2 這款口罩智能伴侶Mask Care，針對口罩的回收、口罩正確佩戴及口罩有效佩戴時長三個問題進行設計。

圖1 Goalkeeper 智能衣架

圖2 口罩智能伴侶Mask Care

從以上國內智能產品來看，家庭健康防護產品大多數僅停留在概念階段，這些產品針對消費者的需求，深化產品功能，點對點解決問題。然而，其適用范圍相對有限，解決問題能力相對薄弱。例如，凈化消毒類的防護產品，消費市場集中在針對公共區域消殺的智能產品。同時，國內的智能家居廠商還應針對生態閉環及智能產品安全等領域加強協商構思。據相關機構預測，到2025 年，全球將有超過630 億臺物聯網設備投入使用，智能家居的場景和應用會滲透到人們生活的方方面面[4]。基于這樣廣泛的應用場景，用戶對于智能家居產品的訴求不僅是價格、功能，還有如何能夠串聯生活的各個領域，形成應用閉環。現在的智能家居產品基本還是各自為戰的狀態，各個廠家都在全力打造自己的生態系統。對于產品的兼容性、穩定性及可擴展性都是很大的考驗。因此，國內智能家居產業要不斷完善，根據具體要求制定科學、合理地設計標準。產品設計師在設計時也應著重考慮產品的適用性，真正從消費者的角度出發使產品具有實用性與安全性[5]。

2.2 國外智能家庭衛士設計的現狀

目前，許多國外知名大型企業也在深入研究健康防護產品，圖3 為DYSON 公司設計的S+，該產品結合了手機消毒器和干手器，旨在幫助人們養成消毒手機的良好習慣。圖4 為Caldo，這款熨斗不僅能通過蒸汽凈化衣物消除褶皺，還能在幾秒鐘內滅菌消毒、除塵除螨。在自動檢測衣物織物的類型后對應的蒸汽溫度也會有所不同。此外，Caldo 還提供了與不同香水品牌合作生產的香水盒，人們把自己喜歡的香水噴到衣服上。目前，國外對健康防護產品的研究主要集中在個人和公共場所防護用品的創新設計上，但對家庭環境中的健康保護沒有引起足夠的重視，家庭防護產品的開發也稍顯不足。

圖3 戴森S+

圖4 Caldo 熨斗

3 智能家庭衛士產品設計原則

3.1 智能化原則

目前市面上的大部分手機、智能電視、智能音箱，以及各種智能家電，一般都有語音助手功能，用戶可以通過語音助手下達指令，打開想要用的App、查找導航路線、詢問天氣等等。然而，不少用戶在使用這些產品時會發現，不少“聊天”內容呆板無趣，而且對于一些固定問題的回答永遠一致。此外，在通過語音助手下達其他指令時，不少產品反應緩慢遲鈍，有時還會因為口音問題發生識別錯誤。智能家庭衛士要做到更加地智能化，減少用戶操作提高體驗，通過不斷地迭代更新才能更好地為消費者服務。

3.2 功能性原則

產品功能作為設計產品的基礎，可以將產品的價值有效地體現出來[8]。智能家庭衛士主打空氣凈化及物品消毒功能，二者功能相近，可將兩種功能進行整合。但是功能的整合并不是隨意地添加，產品功能的合理性是設計的重點，不同消費者對于產品功能提出的要求是不相同的，在整合智能家庭衛士產品功能的過程中，需重點考慮不同年齡和性別使用對象的特征。

3.3 安全性原則

智能家庭衛士的安全設計包括網絡安全及操作安全[9]。從網絡安全來看，包括數據安全、應用安全等多個方面。隨著網絡安全技術的不斷完善，智能家居安全的重點逐漸從網絡安全向數據安全防護轉變。智能家庭衛士網絡安全應遵循智能家居系統間數據共享的最小化原則，以及智能家居數據共享知情、同意和授權等原則。它將減輕用戶、廠商和社會的安全擔憂，數據安全措施還將減少智能家居的數據安全隱患。從操作安全來看，智能家庭衛士消毒全過程應做到無殘留無死角，機器本身應做到定時自我凈化，保障每次消毒的安全性。

4 智能家庭衛士產品設計實踐

4.1 設計理念

“小YI”智能家庭衛士秉承“以人為本，綠色智能”的設計理念。針對當前國內外環境問題及衛生安全事件引發的疾病傳播問題，公眾的焦慮心理致使他們過度關心自己和家人的健康狀況。因此，在設計時應著重考慮人的因素，從心理及生理兩方面考慮，對產品外觀功能等進行充分構思，旨在滿足家中不同年齡使用人群的習慣。同時作為綠色智能家居產品，“小YI”智能家庭衛士通過對不同功能的整合，實現“一機多用”，在增加空間利用率的同時也避免了購買多個相同功能產品帶來的能耗及環境問題。將時代發展趨勢充分體現出來，滿足社會的可持續發展要求，有效減少目前社會發展所面臨的生態環境負擔，減少能源的消耗問題，避免各種資源浪費問題的產生。

4.2 設計思路

4.2.1 功能設計

1）復合式過濾網。空氣健康問題已經威脅到人們的日常生活。因此，智能家庭衛士是把對家庭空氣的凈化作為產品最重要的功能。為了對付更難阻擋的有害物質采用復合式過濾網，第一層采用初效過濾網，主要過濾毛發、絮狀物等；第二層采用HEPA 濾網材料，用于次級過濾與凈化，HEPA 濾網采用PP（聚丙烯）高效濾紙、PET 濾紙、PP 和PET 復合高效濾紙，以及玻纖高效濾紙可以高效過濾煙霧、灰塵、寵物皮屑、PM2.5 顆粒等對人體有害的微粒。H13 等級的HEPA 對于0.3 微米大小顆粒的過濾精度可達99.97%，以達到凈化的效果；第三層采用負離子凈化技術，與傳統空氣凈化器不相同，除了去除空氣中的灰塵、甲醛等有害物質，還能采用凈離子群空中除菌的原理，通過等離子放電，產生并釋放空氣中、自然界中發現的相同的正離子和負離子，這些離子作用于霉菌和病毒表面，形成了具有高氧化強度的OH 基團。為了分解蛋白質，立即從表面蛋白質中除去氫（H）。OH 的基礎是氫（H）與氧（O）相互作用形成蒸氣，然后釋放到大氣中[10]。

2）物品消毒。智能家庭衛士需要對家庭的水杯、碗筷、寵物玩具等日用品進行消毒。使用時應考慮消毒操作的簡便性，安全性。因此選用紫外線消毒，紫外線消毒具有操作簡單、無化學殘留、不會使微生物產生抗性等優勢[11]。

3）口罩消毒器。環境問題使人們對于口罩的使用更加頻繁。但在前期的調研中卻發現，大多數被調查者口罩更換頻率較低，他們一般一只口罩會用2—5 天（如圖5）。每次使用口罩的時間不超過30 分鐘。大多數為去食堂就餐或超市購物時使用，使用后口罩選擇丟棄或閑置。如果將口罩丟棄會產生浪費，不丟棄情況下如果不對口罩進行消毒，其附著的細菌很有可能會對家庭環境造成污染。所以智能家庭衛士在設計時擁有口罩消毒模塊，支持無線充電，利用UVC 紫外線消毒燈管和通風系統保證口罩的清潔干燥，保證再次佩戴的舒適性。

圖5 口罩更換頻率

4.2.2 材質設計

作為守護家庭健康的防護產品，智能家庭衛士與使用者接觸較多，因此在外部材料的選擇中，應把防磕碰、無毒健康放在首位。外部材料以ABS 塑料為主，ABS 塑料具有良好的化學穩定性和電性能，可以確保產品的安全性，同時ABS 塑料還具有極好的染色性，能夠很快著色且色彩選擇多樣，從而滿足產品對于色彩搭配的需求。機身表面經過鍍鉻和染色處理，具有高抗沖擊性、高耐熱性、阻燃性、增強性、半透明性等。外殼及塑料部件應采用注塑成型工藝，相比其他成型工藝，注塑工藝能將尺寸度控制得更高，同時生產效率更高。其他內部小零件根據材料特性、需求的不同采用特定的工藝完成。

4.2.3 色彩設計

室內產品一般采用淺色系平衡室內環境與產品之間的溫度感，令用戶產生溫暖感與親近感。顏色設計中機身主體應為白色，基礎藍為輔助色。從色彩上的選擇來說選用明度高的色彩表現“清爽”這一主題，以單色調顏色突出簡約，特別是白色，既潔凈又平和，也具有一種安靜的氛圍。藍色也能給人帶來和平與安寧的歸屬感。

4.2.4 造型設計

追求簡單是人的本性，簡單實用自然過渡為新的時代主題。考慮到家中老年人，小孩等特殊群體，在設計時需要考慮他們操作的安全性及便利性。機身設計采用曲線和圓角相結合的形式增加了產品的親和力，同時也增加了產品的精致感，符合家庭使用環境和使用人群的定義，同時偏向于幾何化的造型設計在視覺上讓用戶更加熟悉，降低了人們的操作難度和學習成本。

4.3 設計呈現

根據前期對功能材質等要素的分析，進行智能家居產品的創新設計。首先運用草圖的方式分析產品的結構與輪廓，然后用三維建模軟件Rhino7 進行 3D 建模，最后用渲染軟件KeyShot10 做模型渲染并得出最終方案效果及使用場景展示。“小YI”智能家庭衛士整體高度為772 mm，長度為460 mm，寬度為360 mm。近800 mm 的高度使得用戶在站立狀態下方便操作，滿足基本的人機交互需求。如圖6 為 “小YI”智能家庭衛士的數字建模，產品的主要功能是給室內空氣和常用物品進行消毒，主要包括三個模塊：空氣凈化模塊、物品消毒模塊、口罩消毒模塊。考慮到使用環境及老人和小孩等特殊使用人群，所以消毒的過程必須是無毒無害無殘留，因此采用紫外線消毒。這是一款集空氣凈化器、消毒柜、口罩消毒器為一體的智能家居產品，將多個功能整合為一體（如圖7），減少多個產品同時操作的煩瑣，做到清潔消毒一站式服務。

圖6 “小YI”智能家庭衛士適用場景圖

圖7 “小YI”智能家庭衛士功能介紹

5 總結

隨著人們對于環境及衛生安全的重視，在日常居家生活中，如何保障家庭環境安全便成為了一大難題。特別是當前時代背景下，國內外衛生安全問題的不斷發生，人們的健康防護意識也在不斷增強。得益于現代科技的發展，各種智能產品正為人們分擔解憂，為解決家庭的防護需求，智能家庭衛士產品應運而生。文章通過對當前國內外智能家庭衛士產品的調研，了解到當前人們對智能家庭衛士功能的需求，以及當前智能家庭衛士的優缺點。從智能化、功能性、安全性三個方面提出智能家庭衛士產品設計的原則。通過對設計材料、加工工藝及人機工程學的細致分析，以用戶的實際需求出發，融入人工智能進行創新設計，以期為智能家居產品設計提供新的思路。