基于包容性設計理念智能導盲眼鏡設計與探究

姚佩岐 盧宇銘

摘要：制定適合視障人士行為習慣的產品，并提出有關盲人群體的產品設計策略，建立產品、人和環境三者之間良好的互動關系。 分析視障群體的需求層次，明確觸覺體驗在產品應用上的重要性，并在包容性設計理念的引領下，運用感官代償方法來研究與實踐，從而給出避障措施改善視障者出行體驗。基于用戶需求得出具體導盲方案，制作出三維模型、應用效果、伴護系統方案。針對性地提出有關盲人助行產品的解決方案，以觸覺、聽覺提高產品交互效率，為弱勢群體思考的人性化設計提供一些借鑒與參考。

關鍵詞：人機交互；導盲眼鏡；導盲導向；無障礙設計；包容性設計；視障人士

中圖分類號：TH77 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）01-0008-04

Abstract：Develop products suitable for the behavior and habits of the visually impaired，and put forward product design strategies for the blind，and establish a good interactive relationship among products，people and the environment. The needs of visually impaired people are analyzed，the importance of tactile experience in product application is clarified，and the sensory compensation method is used to research and practice under the guidance of inclusive design concept，so as to give obstacle avoidance measures to improve the travel experience of visually impaired people. Based on user requirements，the specific guide scheme is obtained，and the 3D model，application effect and companion system scheme are made. This paper proposes targeted solutions for walking AIDS for the blind，improves product interaction efficiency with touch and hearing，and provides some reference for the humanized design of thinking for vulnerable groups.

Keywords：The human-computer interaction；Guide glasses；Guide blind guide；Barrier free design；Inclusive Design；Visually impaired

據世衛組織調查報告中顯示，在全球的2.8億多的視力殘障患者中（包括盲和低視力），在中國約有8000多萬。另據中國殘疾人聯合會統計，全世界有15%的殘疾人群，而中國現在有1700萬以上的殘疾人，而且每年都有450，000多個，而且還在不斷增加。在這些國家中，盲人的人數超過了700萬，占到了全球的18%。由于視覺障礙造成的生活、飲食、生活、交通等方面的不便，造成了嚴重的安全隱患。盲人的衣食住行，尤其是交通出行一直以來成為國家和政府高度重視的社會問題，因此，安全保障成為一項不容忽視的民生問題。如何使視障者更好、更高質量地生活也就成為了一個重要的社會性問題。然而在現實生活中，作為設計工作者的我們往往會忽視“以人為本”的設計原則，忽視特殊群體的需求，而大部分設計都致力于時尚潮流前沿的探究，太多的生活用品設計只給了普通人提供便利，目前，市面上為特殊人群設計的產品大多沒有考慮到使用者心理的需求，它們大多與正常人使用的產品相差較大，但是對于特殊人群來說，他們內心渴望平等，并不想要與普通人有所差異。在科技不斷發達、智能電子產品不斷涌現的時代中，設計出可以解決實際問題的產品。針對性地提出助行產品的解決方案，為此類設計提供一些借鑒與參考，給視障群體也能帶來一份福音。

在調研時，著重以盲人能否安全出行展開調研。例如：人們對于盲道的認知情況、盲道被無意占用的情況、出行過程中不安全因素等進行探究。對于視障人群而言，交通狀況的好壞直接影響到出行的效率，由于部分人對于盲道缺乏認識，在盲人出行時，盲道中斷、被車輛占用等情況時有發生。還有無法辨別紅綠燈、公交車號碼以及無法辨別男女廁所等問題也造成了他們的不便。盲人外出時對于周邊環境的考察全靠自己身體的觸碰。由于上述狀況的出現，大部分盲人是拒絕外出的，出門的次數大多不超過5次，甚至不超過兩次，安全得不到保障，出行效率又極低，他們更愿意選擇待在家中而不愿意出行。就目前的環境來說，沒有給盲人提供很完善的基礎設施，一條安全暢通的路對于他們來說是一種奢侈。

盲道、盲文公交站牌等建設都凸顯了城市的溫情，衡量著城市的溫度。通過調查研究發現，在許多城市的盲道建設、維護都比較落后，盲道鋪設不合理的現象導致盲人出行困難加倍，更嚴重的是盲道出現隨意被占用和毀壞的情況，導致盲人出行都要“小心翼翼，步步驚心”，給他們造成了一定的心理負擔和安全隱患。日常出行中導盲犬起到了重要引領作用，但社會對于導盲犬的包容度還存在很大問題，時常會有拒載導盲犬的情況發生，有些公共場所禁止導盲犬入內。除此之外，我國的盲人數量極為龐大，但是專業的導盲犬卻是少之又少，這兩者互為矛盾。每只導盲犬的培訓是以一年左右為一個周期，要求極高，并不是每只導盲犬都能夠順利畢業，大部分都被淘汰了。隨著導盲犬年齡的增長，盲人朋友們也需要不斷更換導盲犬去磨合，這是在短期內難以解決的事情。

（一）包容性設計因素在助盲產品中的運用

在很多時候我們都會以自我主觀判斷解決很多問題，在提出設計策略時總會下意識地將很多特殊場景、特殊人群排除在外，而當我們意識到這一類特殊群體后只是在原有的舊方案上進行補充，久而久之，大部分設計師就不會去深究特殊場景以及特殊人群的心理和生理需求了。包容性設計就充分關注到這一點，意識到了人群的多樣性，通過產品的功能上深入研究來倡導平衡，消除隔閡。在產品設計上，包容性有一個非常關鍵的理念就是倡導設計師培養自己的同理心，深入思考不同人群的痛點及交互行為并且提出更本質的設計方案。常見的運用方法：采取高對比度的顏色模式、采取音效方式的設計、考慮容錯機制（針對特殊群體的誤操作）、依賴顏色區分信息、確保足夠大的可點擊區域等。

（二）視障用戶需求的交互行為研究

交互行為是指用戶和產品在互動系統中的行為，首先是用戶在使用該產品時的行為，例如操控、選擇、信息輸入等。然后是產品行為，例如圖文、語音、位置跟蹤等來對用戶的操作進行反饋和對周邊環境的感知。總之，交互行為上的主客體既可以是產品也可以是用戶，它們是可以相互變換的。在交互行為設計研究中，我們也要了解用戶的需求，分析用戶行為習慣。因此，在設計前期做大量的用戶調研是非常有必要的，例如發布問卷調查、采訪、觀察法等，保持一定的客觀性，探討用戶需求與交互行為之間的關系。針對視障人群來說，生理安全是其對于產品而言最大的需求，交互行為則體現在使用該產品消除障礙的過程，常人的交互行為首先是從視覺上開始，而對于視障人士而言觸覺聽覺就成了最主要的交互行為，那么在材料的碰撞上以及對于個人隱私的保護等要求就更高。

（三）觸覺代償在設計上的應用

作為基本感官體驗的觸覺成為設計師表達情感的最佳手段，因為觸覺具有無法代替的真實感和親和感，觸感刺激越少，用戶體驗也就越少。對于盲人往往通過觸摸事物激發觸覺小體來獲取信息，在生活中盲文的觸感體驗是他們獲取信息的重要模式。根據調查研究人們在使用某件商品時有4個動作。1.把握動作（開啟、移動、搖動）；2.支持動作（撐、托）；3.加壓動作（擠、壓）；4.觸摸動作（感知、探索）。因此，設計師往往要根據其用戶群體設計出符合仿生學、人體工程學等原理的設計。比如在產品設計中的觸覺體驗有長按、推動、滑動、點擊等，在平面設計中能借助物體的材質感、紋理以及觸摸手段來增加觸覺語言并將這種體驗感傳遞給大腦。因此在設計過程中應充分考慮到人與產品之間的觸感交互模式，在盲人操作產品時可考慮觸發震動進行結果反饋。

（四）視障產品感知交互設計原則

如圖1，根據馬斯洛需求層次理論分析視障人群對于產品設計上的需求。

首先是操作安全性原則，在產品設計過程要充分考慮人機工程學，對產品的尺寸、材料、細節要做充分考量。尺寸應該滿足用戶的不同姿勢需求，材料要考慮是否綠色環保、質地柔軟，細節要考慮產品邊角圓滑，以防尖銳邊角的出現使視障用戶受傷。

其次是感官主導性原則，設計師需要充分了解對于盲人群體刺激較大的感官系統，然后以此為主導性感官作為信息傳導達到感官代償的作用。根據前期研究分析，對于盲人群體來說，聽覺和觸覺相對其他感官系統更為靈敏。因此，在設計中應該強化代償機制，以聽覺和觸覺為主，嗅覺和味覺為輔來優化產品功能，提高用戶的積極性。

再次是平等尊重性原則，對于視障群體而言，不僅要滿足產品特有的功能性，更要滿足他們的心理需求。在產品設計上應該避免特殊標簽的采用，考慮到平等尊重、以人為本的理念，在產品的材質、圖案、色彩等設計元素上應與周圍環境相融合。

產品設計的觸點通常會設置凸起的盲文，在一些電子產品上通常會有攝像頭紅外線，通過語音功能告知盲人群體方位來回饋訊息，提示語音通常具有3種類型，里面有設計者設定好的語音提示；語音提示不會受到距離的干擾；有規律的改變。在任何助盲產品中都必須具備足夠的實用性，借鑒感官代償的設計方法來指導助盲產品的設計，產品一定要做到的是能夠清晰地解決問題來減少不必要的傷害。盲人群體可以通過觸摸感知到物體的材質形態和結構，因此，產品尤其是電子智能產品對他們來說必須是簡單易操作的。

（一）導盲眼鏡系統硬件

1.定位預警模塊，通過GPS定位裝置能有效進行精準定位，配合攝像頭傳感器在智能導盲眼鏡裝有定位裝置，與現有的網絡地圖相結合精準定位，攝像頭、傳感器等能對物體進行識別并且預警，通過超聲波進行低洼檢測安全測距能夠精準測距識別路障從而使盲人朋友安全避開。

2.圖文識別模塊，智能導盲眼鏡前置高清攝像頭會通過廣角拍攝來輕松采集前方物體的相關信息，具有基于NLP進行的圖像文字識別技術，可智能判斷地面是否平坦以及感應紅綠燈，后將采集的圖像信息實時傳輸到系統中央處理器中，最后通過微型揚聲器語音播報告知盲人群體訊息。

3.語音播報模塊，智能導盲眼鏡腿設置微型揚聲器，連接中央處理器，將攝像頭傳感器所采集的信息文字等內容最終通過語音告知實時結果。運用骨傳導技術將聲音轉化為不同頻率的機械振動，通過顱骨、骨迷路、內耳淋巴液傳遞、螺旋器、聽神經、聽覺中樞來傳遞聲波，進行信息反饋，必要時采取震動預警方式緊急避障。區別于傳統聲學耳機通過骨頭直達聽覺神經，避免了對耳膜的傷害，因此保護了聽力。

4.3D視覺跟蹤模塊，精準測距前方障礙物、路況（低洼檢測等），根據人腦移動而移動，監控周圍環境的狀態，實時幫助盲人規劃路線，通過數據庫識別物體名稱和相關文字信息傳輸到處理器實時反饋。

5.紅外夜視儀，鏡樁設置紅外夜視儀來幫助盲人在黑暗環境中出行，減少因為夜色環境黑暗造成事故發生的可能性。

6.溫濕度傳感器，眼鏡設置微型溫濕度傳感器感應室內外溫度轉變電信號，使盲人朋友準確獲知天氣的實時變化。

7.5G芯片，使用者可接聽電話，可語音指令撥打電話發送信息、指令導航。

系統整體設計框圖，如圖2。

（二）AI交互伴護系統

基于上述的設計觀點，在設計上要避免不必要的元素以防誤觸，界面設置應當保持簡潔，信息布局根據其重要性排序，給予盲人最簡單的、最高效的操作反饋，從設計語言到界面布局都需要針對盲人的實際需求做適配設計。在交互上要保證產品的可感知性、隱私性、易用性，通過觸覺代償理論在設計上增強觸覺體驗，考慮到用戶群體的理解與邏輯思維差異性，需提供語音轉文字、文字圖像識別的概念模型。

AI交互伴護系統技術上如下所述：

1.GPS定位系統，所述GPS定位系統與導盲眼鏡的所述定位模塊聯動規劃出行路線，并根據出行路線進行語音指導。

2.屏幕閱讀技術，所述平臺采用屏幕閱讀技術，長按、推動、滑動、點擊這些觸感交互通過震動頻率及語音進行信息反饋。

3.面部信息識別單元，所述面部信息識別單元用于針對面部特征的變化精準識別盲人朋友的情緒、壓力。

4.電力檢測單元，用于遠程對眼鏡設備進行監控，未佩戴時自動為其上鎖，并在電量不足實時提醒。

5.智能助理，感知到盲用戶情緒異常會自發進行語音指導，此外使用者也可以對其進行語音指令。

6.通信單元，所述平臺通過所述通信單元和導盲眼鏡信號連接。

（一）智能導盲眼鏡外觀設計解析

1.造型分析，科技與生活水平的不斷提高，我們能有更多的機會和方向去為盲人群體做更多的事情，而不僅限于有聲的功能性設計。在導盲眼鏡的造型設計上要化繁為簡，去除一些不必要的裝飾，同時在整體觀感上設計得更前衛，具備科技感。眼鏡架采用了非常規的破形，在契合鼻部鼻托部分的同時，也留有功能模塊的空間儲備，加上方形設計的鏡片減少頓感，更加突出理性睿智。

2.色彩分析，出于盲人出行安全性考慮，應通過鮮亮、對比強烈的色彩提醒行人，偏光墨鏡采用藍紫色漸變配色凸顯個性，自帶復古調性，彰顯精致感。鏡架部分根據金屬材料采用銀白色，銀白色象征著洞察力、靈感、直覺，同時也代表著沉穩、純潔、永恒的寓意。兩種配色的搭配融合傳達了清雅寧靜的視覺享受，彰顯科技感。

3.材料分析，考慮到人體工程學，硅膠鼻墊會減少鼻部的壓感，較貼合皮膚，在佩戴過程中不會因為摩擦使皮膚紅腫不適，耐用性更高。鏡腿后部采用了記憶塑料架，記憶塑料具有良好的耐磨性、較高的機械強度、抗老化性以及抗輻射性，是一種新型熱敏性功能材料，是能很快恢復到變形前狀態的高分子材料，能適應盲人朋友不同的臉形，回彈效果較好。鏡框采用高分子鎂鋁合金材料具有良好的導熱性、減震性，因其密度較小具有很好的強度和剛性。如圖3、4。

（二）智能導盲眼鏡結構設計解析

眼鏡分為鏡腿、鏡框、鼻托、鼻支架、鏡腳幾個部分構成，如圖5?？紤]到角度的調節，導盲眼鏡的鏡腿和樁頭之間使用金屬緊密轉軸相連接，根據臉寬大小可使眼鏡90° 范圍內自由調節，也便于放置和收納。圖解各個部位的構件、結構、裝配方式，揭示內部零件與外殼之間的關系。鏡腿部分置有開關鍵（長按藍牙連接）、微型揚聲器、音量鍵、接聽鍵、充電孔，同時在太陽穴位置設置了震動預警裝置。眼鏡樁頭內置有中央處理器、5G芯片、GPS導航定位系統，外置有微型太陽能板、光學防抖攝像頭、降噪麥克風。

對于視障用戶，我們應該采取移情設計原則，通過深入理解產品本身真實環境中的用戶心理，對用戶所處的環境進行虛擬構建，模擬用戶的使用過程。針對用戶和產品設計了用戶操作產品的預設流程圖，清楚展示盲人在主要的3種生活場景中用戶和產品服務的接觸點，并以此為流程的主線。通過流程圖的服務流程可以清晰發現盲人的痛點和機會點，以及產品服務行為、后臺行為的解決方案。

此外，根據用戶需求、產品服務特性、相互關系矩陣、目標度量、分析及設定目標進行了產品的質量屋（QFD）的搭建，來確定用戶需求和相應產品服務性能的聯系，從而更好地規劃質量功能的配置。搭建此質量屋目的：為了將用戶群體的需求以較為科學嚴謹的方式進行分析；有助于在設計產品的過程中了解其特性，便于更清晰地認識到價值所在以及不足之處；通過完整的質量屋搭建能夠幫助我更理性地制訂設計計劃，對于用戶動態過程中觸點的優化。

（三）產品App交互界面設計解析

根據盲人群體對于視覺缺失這一塊，并且通過前期感官代償的分析，讀屏功能為無界App的基本功能，采用讀屏功能能更大效率地保障盲人使用的體驗感以及信息的準確性。在整體的App視覺信息上切記不能繁瑣，要保證界面精準簡潔，所以在圖形的設計上保持幾何式的信息圖形，使界面一級信息簡化和放大來減少錯誤的出現，在功能模塊上也增加了震動觸覺設計，外加語音讀屏功能進行信息反饋。如圖6。

功能上結合前期對盲人群體的需求分析，分為以下5個板塊：

1.首頁，主要通過藍牙連接導盲眼鏡設備、路線規劃、語音導航。藍牙連接與App進行聯動，App應用可通過語音進行導航規劃，前往目的地的途中智能檢測路況規劃最安全的路線，通過眼鏡廣角攝像頭探測周圍環境障礙物，當前方遇到臺階、紅綠燈及復雜路況時，系統會觸發眼鏡的震動預警裝置并語音警示。

2.幫幫社區，為達到平臺的互助服務目的，幫幫社區主要包含電話醫生、社區互動、每日讀書、情緒疏導四大功能板塊，旨在注重盲人朋友生理和心理健康，與此同時，在幫幫社區也可以語音呼叫志愿者和緊急聯系人獲得幫助。此外，平臺聚集全國各地的愛心人士，盲人朋友可以通過“語音（視頻）呼叫志愿者”發求助電話，接通后志愿者可查看到其所處的環境并且為其提供相關協助，同時也能便于盲人無障礙看病與對病情。幫社區平臺的搭建為目標用戶提供完善的社交功能，滿足目標用戶的社交需求以及自我價值感的提升。

3.識萬物，根據系統基于NLP進行的“識萬物”功能來幫助他們精準了解目標對象的信息，例如：商品、植物、動物、人臉等，通過“掃一掃”獲取文本內容，在學習閱讀時能最大化減少時間成本，獲取結果都將通過讀屏來得到信息反饋。

4.健康生活圈，健康生活圈包含健康狀況測評、運動情況記錄兩大版塊。健康測評板塊具備測血壓、測心率、人體風險檢測、云端分析等功能，盲人朋友觸摸點擊可根據讀屏獲取測評匯報。同時，運動健康理念成為全民熱議的話題，盲人朋友也可通過運動記錄板塊獲取每日能耗、運動時長、每日步數的數據，得出自己的健康評分，通過心理疏導馴化使盲人更加關注自己的身體情況。

5.我的，在“我的”板塊可查看設備情況、電子芯片證件出示以及消息情況。電子芯片證件可根據用戶輸入信息判斷當前用戶是否持有殘疾證件，自動生成相應的電子碼，盲人群體可根據該碼乘坐公共汽車，同時，電子芯片身份證能防盲人群體出行丟失身份證件，相應提高了盲人群體出行和生活的質量。

綜上所述，通過驗證智能導盲眼鏡以及伴護系統可以徹底使盲人解放雙手擺脫出行困難，通過3D視覺跟蹤和GPS定位算法等關鍵技術保證了盲人出行安全，伴護系統的智能陪護也大大豐富了視障群體的精神需求，產品聯動提高了盲人工作學習生活的效率，滿足以上提出的盲人感知交互設計三原則。

以包容性的視角研究探討人類多樣化的存在，尊重人的多樣性與差異性，倡導以人為本的設計理念，并且隨著對盲人助行設備技術研究的深入，以及助盲產品在盲人日常生活中的逐漸普及，一款AI智能導盲眼鏡及其伴護系統App是有望被實現和普及的，在設計中針對性地提出了便于盲人出行的助行解決方案，希望能為此類設計提供一些借鑒與參考。

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