針對BMX小輪車運動可穿戴產(chǎn)品的交互設(shè)計研究

摘要：隨著人們健康意識的提升和對體育娛樂需求的增加，極限運動行業(yè)市場正在逐漸擴大。年輕人成為極限運動消費的主力軍，其中BMX小輪車作為一種集健身與娛樂于一體的運動方式，受到了廣大消費者的青睞。本文基于小輪車使用者的心理、生理特征進行分析，了解消費者對小輪車運動穿戴產(chǎn)品的舒適、安全、美觀、易用的需求，進行了針對BMX小輪車運動的可穿戴產(chǎn)品交互設(shè)計探索與實踐，為消費者的防護與使用體驗提供解決方案。

關(guān)鍵詞：交互設(shè)計" 產(chǎn)品設(shè)計" 極限運動" BMX小輪車" 可穿戴產(chǎn)品

中圖分類號：G818 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8902-（2024）-23-154-3-ZQ

引言

隨著新時代的引領(lǐng)與經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的科學(xué)技術(shù)與體育運動相結(jié)合，并逐漸進入人們的視野。在數(shù)字化高度發(fā)展的當(dāng)下，運動裝備的設(shè)計與制造已經(jīng)不再滿足于運動防護這一單一功能，因此如何將科學(xué)技術(shù)、交互設(shè)計與運動裝備三者相結(jié)合，以人為中心，相輔相成、共促發(fā)展，成為了當(dāng)今運動裝備設(shè)計的重要方向之一。

1、關(guān)于BMX小輪車運動的特征分析

小輪車是一項極限運動項目，全名為“BICYCLE MOTOCROSS”，簡稱BMX，它起源于20世紀(jì)60年代的美國加利福尼亞，并在1981年4月正式成立了國際BMX聯(lián)盟。小輪車比賽項目包括泥地競速賽、泥地跳躍賽、街道賽、半管道賽和平地花式賽。在2003年國際奧委會執(zhí)委會上，BMX被納入2008年北京奧運會比賽項目。小輪車運動于2003年被引入中國，于2004年被國家體育總局確認(rèn)為全國性的正式比賽項目，并設(shè)有小輪車項目運動和全國性比賽。在2024年的巴黎奧運會上，年僅26歲的鄧雅文獲得了中國歷史上首塊小輪車的奧運比賽金牌，創(chuàng)造了中國小輪車發(fā)展的歷史，將小輪車運動從一個冷門的極限運動推向了大眾視野。

1.1、BMX小輪車運動者的生理特征

由于我國小輪車運動起步較晚，初期運動員大多選拔自其他自行車運動項目，具備較強的身體素質(zhì)，包括體力、耐力、爆發(fā)力等方面，初步滿足了小輪車運動對運動員的的生理要求。但由于小輪車運動在中國起步較晚、發(fā)展緩慢、缺乏較為系統(tǒng)專業(yè)的訓(xùn)練方式、在民間接受度不高等原因，我國小輪車運動員的各項生理條件均與國際小輪車運動員有著較大差距。作為極限運動之一的BMX小輪車天生就具備極限運動的性質(zhì)，在騎行BMX小輪車的過程中，運動員通過踩動踏板加速小輪車，使小輪車具有一定的動能，通過控制方向與角度，騎上一個又一個的人為制造的或抖或緩的斜坡，在沖出斜坡的一瞬間進行高難度的極限動作，同時還要考慮到自身的平衡與小輪車落地時的姿態(tài)。因此這項運動對運動者的生理要求條件較高，運動者需要具備很強的身體素質(zhì)以及良好的平衡性。由于其運動特性，在飛越斜坡時運動者的手腕、腳腕、脊椎、頭部等部位均會因慣性受到起伏的壓力，在落地的瞬間由于慣性甚至?xí)斐蓪ι眢w機能的損傷。因此小輪車運動員需要常年進行身體素質(zhì)鍛煉，同時應(yīng)該根據(jù)不同的賽道、不同的車輛進行一些護具的安裝及穿戴，由此保證在運動過程中把對身體的損傷降到最低。

1.2、BMX小輪車運動者的心理特征

小輪車運動屬于極限運動，其運動員通常具備探險精神，以追求極限的心理，具備勇敢與冒險精神。在訓(xùn)練與比賽時，做出許多極限動作，例如跳躍、下坡、旋轉(zhuǎn)等高難度動作，運動員需有沉著冷靜的心態(tài)，能夠應(yīng)對比賽中途發(fā)生的一些突發(fā)狀況，具備勇敢面對挑戰(zhàn)與冒險的心理素質(zhì)。在運動者剛剛接觸BMX小輪車運動時，通常會因為技術(shù)動作不熟練而摔倒，摔倒會繼續(xù)增加對運動動作的恐懼，導(dǎo)致訓(xùn)練效率低下、進步緩慢、對于新手來，說減少對摔倒的恐懼是很有必要的，所以他們通常會佩戴一些護具來減少摔倒時導(dǎo)致的損傷，從而將注意力更加專注了技術(shù)動作上。同時該項運動也要求他們擁有面對困難挑戰(zhàn)困難的堅韌不拔的毅力。在訓(xùn)練與比賽途中，難免會有跌倒與碰撞，這需要他們及時做身調(diào)整，保持冷靜與專注，做出正確的判斷和決策。

1.3、BMX小輪車運動技巧特征

小輪車作為自行車領(lǐng)域的極限運動，有著更為靈活的車身，支持運動員做出各項高難度動作，其中包括前輪抬起、后輪點地跳等動作，要求他們具備靜平衡能力。在專業(yè)競賽領(lǐng)域，還會有一些進階技巧，例如變位動作、后滾翻動作、旋轉(zhuǎn)動作等。小輪車項目包括競速賽、跳躍賽、街道賽以及平地花式賽等，不同的賽事對選手與動作有著不同的要求。

2、針對BMX小輪車運動的現(xiàn)有可穿戴產(chǎn)品交互設(shè)計研究現(xiàn)狀及分析

2.1、現(xiàn)有產(chǎn)品現(xiàn)狀

由于小輪車運動屬于新興的極限運動，在穿戴用品以及防護用具方面，多移植改良自其他運動，例如頭盔護具、手套護具、護膝護頸，以及一些用于運動監(jiān)測的運動手表、手環(huán)等，通常只起到一個保護作用。例如中國本土品牌Monto，Monton是一家主營專業(yè)騎行服的運動用品品牌，以其高性價比和良好的口碑在騎行愛好者中受到歡迎，代表產(chǎn)品有春夏騎行服。該產(chǎn)品采用超細(xì)滌氨牛奶絲材質(zhì)，上身舒適性強，有不錯的包裹性和透氣性；后背處用米特網(wǎng)材質(zhì)，袖子處用的是扇形網(wǎng)布，大大增強了透氣性。以及英倫最頂級護具品牌ForceField Zeus Knee，其代表產(chǎn)品有ForceField Zeus Knee護膝，這款護膝采用了專利Nitrex EVO?結(jié)構(gòu)及人體工學(xué)設(shè)計，并獲得了CE EN1621-2 Level 2級認(rèn)證規(guī)格，防護效果強，配搭舒適。

2.2、現(xiàn)有交互方式分析

由于目前市面上的穿戴產(chǎn)品多為護具類型，大多數(shù)產(chǎn)品不具備穿戴后的交互。常見的交互產(chǎn)品為運動耳、運動手表手環(huán)等，通常是通過點按按壓以及滑動等進行交互，交互時機多為比賽開始前和比賽開始后，用途為記錄比賽用時、查看身體數(shù)據(jù)，在比賽中途進行交互的方式并不多。

3、針對BMX小輪車運動的可穿戴產(chǎn)品交互設(shè)計策略

3.1、符合用戶心理與生理需求

作為一款針對小輪車運動的可穿戴產(chǎn)品，首先要考慮到使用者的心理需求與生理需求，例如在設(shè)計一款小輪車運動的防護交互頭盔時，要考慮到產(chǎn)品的顏色、材料以及表面工藝，符合該類運動員對頭盔的審美需求；同時也要滿足用戶的生理需求，考慮到頭盔的防護性與包裹性，考慮到使用者的舒適性以及功能支持，要求頭盔在盡量輕便的同時，具備良好的透氣性和排汗性，讓運動者佩戴時有良好的使用體驗。此外，頭部神經(jīng)系統(tǒng)與血管密集，可以考慮在頭盔內(nèi)部增加一些傳感器實時監(jiān)測運動者的心率、呼吸頻率、血氧狀態(tài)等，對使用者提供一些健康支持。

3.2、符合功能需求

小輪車運動的可穿戴產(chǎn)品普遍為護具類，比較常見的有頭盔、護頸、護腕、護肘、護膝、護臀等，不同的運動者會根據(jù)自己的以往經(jīng)驗或者賽道選擇不同的護具。有的經(jīng)驗豐富的小輪車運動員為了更好地做出各種姿勢與調(diào)整選擇不穿戴任何護具進行運動，這樣雖然減少了護具對身體姿態(tài)的影響，但也增加了受傷的風(fēng)險，所以無論是正規(guī)比賽還是個人練習(xí)，護具的穿戴都很有必要。由于小輪車的運動場地多為人為搭建，斜坡的多樣性與材料的使用多種多樣，在運動摔倒后可能會有鋒利的棱角對運動員的身體造成傷害，如果護具的設(shè)計不合理，輕則導(dǎo)致運動員受傷骨折，重則影響運動員的整個運動生涯，所以在進行護具類的可穿戴產(chǎn)品設(shè)計時，要將其防護性作為第一功能。例如，在進行頭盔設(shè)計時要考慮到各個方向以及下顎方向的保護，在保證了頭盔具有充足的保護性之后再考慮其他的功能性。隨著傳感技術(shù)與視覺增強技術(shù)的發(fā)展與普及，在小輪車運動的穿戴產(chǎn)品設(shè)計方面除了需要考慮到傳統(tǒng)的安全防護功能外，還應(yīng)盡量考慮到為使用者提供更加便利實用的功能，幫助使用者獲取自身的狀態(tài)信息，制訂個人專屬的訓(xùn)練計劃以及騎行習(xí)慣等。例如，可以運用AR現(xiàn)實增強技術(shù)與傳統(tǒng)的護目鏡相結(jié)合，針對性地在運動過程中進行動作要領(lǐng)提示、最優(yōu)路線規(guī)劃等。

3.3、現(xiàn)有技術(shù)支持

（1）空中姿態(tài)傳感器。

利用慣性測量裝置（IMU）和導(dǎo)航系統(tǒng)，測量和計算獲得載具，例如小輪車運動員身上穿戴的設(shè)備的姿態(tài)信息。IMU通常包含三軸加速度計和三軸陀螺儀，分別用于測量載具的加速度和角速度。在空中姿態(tài)傳感器中，加速度計用于測量載具的線性加速度，陀螺儀用于測量載具的角速度。通過對這些測量值的處理和運算，可以得到載具的俯仰角、橫滾角和偏航角等姿態(tài)信息。這種技術(shù)可以精確記錄小輪車運動員在空中運動時的姿態(tài)變化，為運動員提供重要的反饋數(shù)據(jù)，幫助他們改進技巧和提升水平。

（2）AR增強現(xiàn)實技術(shù)。

通過攝像頭和傳感器對真實場景進行數(shù)據(jù)采集，并傳入處理器對其進行分析和重構(gòu)，再通過AR頭顯或智能移動設(shè)備上的攝像頭、陀螺儀、傳感器等配件實時更新用戶在現(xiàn)實環(huán)境中的空間位置變化數(shù)據(jù)，從而得出虛擬場景和真實場景的相對位置，實現(xiàn)坐標(biāo)系的對齊并進行虛擬場景與現(xiàn)實場景的融合計算。將經(jīng)過處理后的虛擬信息疊加到真實環(huán)境中再進行顯示，使用戶能夠在同一個畫面以及空間中同時看到真實環(huán)境和虛擬物體。用戶可通過AR頭顯或智能移動設(shè)備上的交互配件，如話筒、眼動追蹤器、紅外感應(yīng)器、攝像頭、傳感器等設(shè)備采集控制信號，并進行相應(yīng)的人機交互及信息更新，實現(xiàn)增強現(xiàn)實的交互操作。

（3）心率檢測器。

心率是最能反映運動狀態(tài)與身體機能的重要指標(biāo)之一，無論在做哪種運動時，心率都會根據(jù)運動者的運動強度以及心理狀態(tài)做出及時反應(yīng)。在運動中監(jiān)測心率具有十足的必要性，在保持良好的心率區(qū)間運動時，心臟得到了有效地鍛煉，增強了心臟的泵血能力，提高了耐力；反之，則會損害心臟功能，造成心肌損傷、心室壁增厚。同時了解自己的心率狀態(tài)，可以實時調(diào)整自己的訓(xùn)練計劃與運動強度，時刻保持科學(xué)的訓(xùn)練方法。實時記錄運動員的心率變化，幫助運動員和教練了解運動強度、體力消耗和恢復(fù)狀態(tài)。通過心率數(shù)據(jù)，可以調(diào)整訓(xùn)練計劃，避免過度訓(xùn)練或不足訓(xùn)練。

（4）血氧飽和度檢測器。

血氧飽和度是反映身體健康狀態(tài)的重要指標(biāo)之一，在運動過程中，由于能量的消耗，身體對氧氣的需求增加，所以需要通過加速呼吸來補充身體中的氧含量，血氧飽和度可以直觀地反映當(dāng)前的身體狀況。通常正常人運動時的血氧飽和度應(yīng)保持在95%以上，低于95%時會感覺到乏力，低于90%會感到昏厥、呼吸困難，所以為了避免在運動過程中由于昏厥無力等原因造成的摔倒損傷，實時監(jiān)測血氧飽和度很有必要。在運動員得知自己的血氧飽和度接近臨界之時，就可以主動停下休息或減少運動強度，防止意外發(fā)生。測量運動員血液中的氧氣含量，反映身體對氧氣的利用能力。低血氧飽和度可能意味著身體疲勞或健康問題，需要適時休息或調(diào)整訓(xùn)練。

3.4、產(chǎn)品功能設(shè)計思路

運用模塊化的思路，將不同的功能模塊分散到不同的穿戴產(chǎn)品當(dāng)中去，使多個產(chǎn)品進行數(shù)據(jù)聯(lián)動。例如，頭盔除了具有防護作用之外還應(yīng)具備溫度傳感器和振動傳感器，實時檢測頭部溫度，運用大數(shù)據(jù)計算當(dāng)前體溫，并實時檢測振動。護目鏡集成AR技術(shù)，除具備傳統(tǒng)遮擋風(fēng)沙的功能外，還可以進行計時的實時投影，身體各項指標(biāo)的實時投影等，幫助運動員直觀地了解自己在運動訓(xùn)練或比賽過程中的身體狀態(tài)，實時調(diào)整節(jié)奏，避免受傷，從而提高成績。運動護腕集成心率檢測與血氧飽和度檢測，將實時身體健康數(shù)據(jù)通過無線傳輸，投影給護目鏡，以及發(fā)送到教練端，形成一套完整的集防護與健康狀態(tài)收集的系統(tǒng)。

3.5、產(chǎn)品交互設(shè)計思路

產(chǎn)品的交互設(shè)計思路，總體以提供實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)導(dǎo)航、通信等輔助功能，提升運動員的訓(xùn)練和比賽效果為宗旨。通過實時監(jiān)測運動員的身體各項機能，給出合理的提示以及幫助。例如，在訓(xùn)練或比賽過程中，頭盔的振動傳感器檢測到劇烈振動，將信號發(fā)送給其他穿戴設(shè)備，觸發(fā)主動監(jiān)測，判斷運動員的身體狀態(tài)是否有摔倒或者磕碰、能否繼續(xù)比賽等，幫助運動員做出最合理的判斷。在運動員心率到達(dá)最大心率時，為了避免高強度的運動對身體造成損傷，主動對運動員進行提示等。隨著移動端計算算力的不斷發(fā)展，將來還可以按照當(dāng)下交互設(shè)計思路，發(fā)展成實時的路線規(guī)劃以及動作指導(dǎo)等。除頭盔內(nèi)的語音實時提示的交互方式之外，還可與手機APP進行綁定與交互，通過無線傳輸?shù)姆绞剑謾CAPP可以實時獲取各個運動裝備收集的健康信息，包括血氧、心率、呼吸頻次與摔倒次數(shù)等，方便運動之后進行復(fù)盤總結(jié)。同時，在運動過程中，教練員或者醫(yī)療人員可以通過APP中的各項身體系數(shù)綜合評判運動員的身體狀態(tài)，從而給出正確的指導(dǎo)意見。

4、結(jié)語

本文從產(chǎn)品設(shè)計與交互設(shè)計的角度出發(fā)，通過分析小輪車運動員的生理特征與心理特征，結(jié)合當(dāng)下運動的發(fā)展趨勢，對比了現(xiàn)有產(chǎn)品，提出了一種智能化、信息化的小輪車穿戴產(chǎn)品設(shè)計方案。方案在保留了原有護具功能的前提下，加入了交互理念與智能理念，適應(yīng)當(dāng)下主流發(fā)展趨勢，利用科技賦能設(shè)計賦能產(chǎn)品，旨在提升小輪車運動員的使用體驗，幫助我國小輪車運動事業(yè)發(fā)展。盡管當(dāng)下仍有部分技術(shù)難以實現(xiàn)，筆者相信隨著中國智造2025的到來，中國的智能產(chǎn)品市場將會迎來極大的發(fā)展，相應(yīng)技術(shù)難題也會得到解決。

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基金項目：北京市教育委員會科學(xué)研究計劃項目資助（SZ202110009004）。

作者簡介：邊鵬（1981-），男，河北石家莊人，博士，副教授，研究方向：計算機輔助設(shè)計；

李旋（1999-），男，河北廊坊人，碩士研究生在讀，研究方向：產(chǎn)品設(shè)計與用戶研究。