智能导盲穿戴设备的现状分析及设计定位

杨永福，周嘉晖

（1.广西大学行健文理学院，广西 南宁 530005；2.中国南方航空公司广西分公司，广西 南宁 530005）

智能导盲穿戴设备的现状分析及设计定位

杨永福1，周嘉晖2

（1.广西大学行健文理学院，广西 南宁 530005；2.中国南方航空公司广西分公司，广西 南宁 530005）

根据联合国和世界卫生组织公布的数据，目前全世界盲人约400～450万。传统导盲设施功能相对单一，导盲犬的发展在某些领域受到限制。在科技高速发展的今天，可穿戴设备导盲无疑是帮助盲人有效的办法。通过分析现有的穿戴设备现状，提出导盲类产品开发的设计定位，为解决盲人出行的导盲穿戴设备设计提供参考依据。

盲人；导盲；穿戴设备；设计

盲人的主要缺陷是失去视觉，其他身体机能与常人无异。但现有的大多数日常使用的设备都是为正常人而设计。随着科技发展的日新月异，越来越多的技术可以支持设计领域的发展，针对弱势群体的设计趋势越来越明显。盲人虽然失去视觉，但其听觉和触觉却变得更加灵敏，这也是为盲人设计产品的基本原则和主要切入点。

1 智能穿戴设备的发展状况

2016年，全球可穿戴设备零售市场规模达11400 万台，北美、西欧和日韩等发达市场占据了全球市场份额的65%。为了提升企业的竞争优势，三星、谷歌等世界知名公司早已率先吹响了号角。现有的智能穿戴设备技术主要以三星等传统通信企业为代表的可穿戴设备技术、以耐克等传统运动娱乐企业为代表的可穿戴设备技术、以谷歌眼镜为代表的可穿戴设备技术和以移动医疗为主的可穿戴设备技术为主。智能穿戴设备随着科技的发展和研发企业的增多，其功能更丰富，服务范围更广，产链业也更完整，出现了多样化的发展趋势。

2 智能穿戴设备现状分析

2.1 国内智能穿戴设备的现状

在全球智能穿戴设备市场风起云涌的同时，中国国内市场也顺势而起。国内企业纷纷试水智能穿戴领域，在已开发的智能手环、智能手表基础上，不断创新产品的差异化来细分市场，以满足用户的个性化需求。2016年，中国智能穿戴市场保持着稳步发展态势，中国可穿戴设备市场份额占全球的22%。由于智能手环由于入门门槛低，主推计步、震动提醒、睡眠提醒、卡路里等功能，近两年来发展迅速，但从国内竞争环境来看，国内智能手环产品同质化严重，整体设计较为粗糙，整体出货量虽在不断提升，但从个体厂商来看，出货量并不大。另外，智能手环赖以生存的APP建立支撑的商业模式不够清晰。

从产品数量来看，随着厂商数量的增加，智能手环产品数量也随之水涨船高。2016年第一季度，市售智能手环产品数量在10～12款之间，6月达到25款，年底跃升至50款，增长速度非常快。

2.2 穿戴设备的消费人群分布

百度发布了一份可穿戴设备调研报告，此次调查自2016年6月开始，历时3月，采样群体为国内20～40岁人群，总人数40多人，主要采用面谈和群体交流为主，从定性的角度来挖掘现有消费者的状况。

报告显示，可穿戴设备在消费者中的渗透率已经比较高了，有40%的受访者曾经听说过可穿戴设备，男性青年用户这一比例更高。对硬件创业者来说，这算一个好消息。不过，消费者对可穿戴设备的理解还比较浅，印象比较深并可能会购买的就是智能手表和手环。市面上现在的手机手环热，可能是因也是果，买家卖家互相促成了这一现状。

在社会上对于智能穿戴设备的认知才刚刚开始，接受度不高也在情理之中，但是智能穿戴设备的前景可以说是一片光明的，特别是在障碍人士的帮助设备尚属起步阶段，任何尝试都是可取的。

2.3 同类型功能设备的发展状况

而对于残疾人而言，智能可穿戴设备意义更为重大。通过可穿戴设备，盲人可以“听物”、聋哑人能够“发声”、瘫痪人群可以站立行走，他们有望能够过上和正常人一样的生活。科技的意义最终是为了改善人们的生活，使生命变得更加美好和有意义。科技在高速发展，残疾人也得以享受这份成果。国外一些可以公司纷纷开始研究相关的应用，使得残疾人士能够摆脱残缺带来的不便。

3 残疾人智能导盲穿戴设备的设计定位

根据盲人的生理和心理需求的调研情况，结合当下智能穿戴设备的技术、工艺、制造水平、发展现状及趋势分析，展开对残疾人智能导盲穿戴设备的功能、现有技术支持、人机交互、造型特征及材质等方面的定位。

3.1 智能穿戴设备的功能定位

由于盲人无法或难以掌握自身在环境中的相对位置，使其无法按正常预定的目标高效行动。盲人的行动受限制，使其无法像正常人一样用眼睛去看书学习，难以参与正常的社交场合，大大降低了他们的生活质量。如何安全、正常行走，是盲人在生活中亟需解决的最大问题。

根据网络调查报告得出的结果，站前广场，因其位置的特殊性设立了比较规则的盲道。我们在某广场南侧发现，一条笔直的盲道铺设在广场边，而随着它的延伸，便会发现几座IC卡电话亭赫然立在盲道上。同时在整个广场四周，灯柱、广告牌、停车场等常常会将盲道切断。盲人生活的不便，多体现在出行方面。目前一个公交站点多条线路使用的现象十分普遍，汽车进站，如果不报线路盲人根本无法判断，残疾人的自我出行成了一个难以完成的问题，火车站、大型商场、公园等场所较少为盲人设特殊设备。

视觉障碍人群出行最需要的功能中，辨别障碍物、分辨方向及导航占了相当大的比重。随着科技发展智能原件的体积越来越小，这无形中方便了我们的设计，所以我们需要设计的产品应该以分辨障碍物的大小及方向为主，引导盲人避开遮挡物，顺利通过交通路段到达目的地为最终目标。

3.2 智能穿戴设备的现有技术支持及定位

智能导盲中需要辨别障碍物大小和位置，首选传感器的应用。

（1）超声波传感器：是指运用超声波的特性研制而成的传感器，其主要技术特点是具有波长短、频率高、绕射现象小，尤其是方向性好、能够成为射线而定向传播等特性。超声波对固体、液体的穿透力强，特别是在不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到分界面或杂质会产生显著反射而形成反射成回波，碰到活动的物体能产生多普勒效应。超声波传感技术应用在各个领域的生产实践。

（2）红外探测传感器：红外线技术主要运用在各个领域的测速系统中，很多产品已使用红外线技术实现车辆测速、探测等研究。在应用红外线测量速度时，最难解决的问题是受强太阳光等含有红外线的光源干扰。针对此问题，有专家提出一种红外线测速传感器的设计方案，该方案能够为多点测量即时速度和阶段加速度提供技术支持，可应用于生产线下料的速度称量和道路测速等工业生产活动中需要测量速度的环节。众所周知，红外技术已经广泛应用于现代科技、工农业科技和国防科技等领域。

经过对比两种传感器，结合产品的实际过需要，采用红外探测传感器作为产品的“眼睛”通过搜索及跟踪，为视觉障碍人士分辨障碍物，再通过蓝牙连接形成反馈语音及震动给予使用者，使得他们可以避开危险的障碍物。

（3）无线充电模块：为了使视觉障碍人士减少使用上的不方便，在充电接口上可以采取无线充电座来实现插口的最少使用量。通过电感耦合技术将充电基站和设备实现无线连接充电的功能。

现阶段无线充电技术主要有以下三种技术。一是目前最常见的无线电力传输技术——电磁感应技术，其原理是通过发射端和接收端的线圈相互感应产生电流，从而实现电力传输；二是目前正在研究中的无线电力传输技术——电磁共振技术，其原理是将能量发送和接收装置调整到相同的频率或者特定的频率上实现共振，从而在它们之间实现能量的彼此交换；三是技术相对成熟的无线电力传输技术——无线电波技术，其原理是利用微型高效接收电路捕捉从障碍物反射回来的无线电波，然后将之转化为稳定的直流电。而导盲智能穿戴设备需要的是第三种充电方式，通过充电模板的尽量贴近，使得无线电波可以为产品充电。

（4）导航模块：在分辨障碍物的同时，要正确到达目的地就需要导航模块的支持，使用卫星定位形成语音提示传输给视觉障碍人士。手机导航通过GPS模块、GSM通信模块、导航软件相互分工、配合来实现。GPS模块主要完成对GPS卫星的搜索、跟踪和定位等采集实时数据；导航软件地图功能将GPS模块得到位置信息，不停地刷新电子地图，从而使我们在地图上的位置不停地运动变化，并根据用户需要运用导航软件的路径引导计算功能，计算出一条通往指定地点的路线。GSM通信模块主要完成智能穿戴设备的通讯功能，并根据导航软件对GPS数据进行处理并上传至指定的网络平台，完成一次导航。

3.3 人机交互定位

APP云端设置路线及对设备的维护。随着智能手机的迅速发展，智能穿戴设备一开始就是依赖于智能手机终端，视觉障碍人群在使用设备时还是需要一些健全人士的帮助。通过智能手机软件帮助盲人使用智能穿戴设备，远程为盲人出行保驾护航。在智能软件人机交互界面的设计中，我们需要考虑到用户的实际需要、顺序、颜色和一致性。

（1）实际需要。软件的主要使用者为视觉障碍人士身边的健全人士，操作界面应简洁大方，同时可以使一部分弱视人士方便操作。

（2）顺序原则。按照功能的主次，第一层菜单应设置四大模块包括手脚导航设备、语音反馈和配对设置。第二层菜单则是各个部件的功能设置。

（3）颜色选择。近年来扁平化风格的普及在色彩方面多以大色块的拼接组合为主，还有各种颜色的融合也是一种趋势。为统一风格，人机界面配色不宜太丰富，可以使用2～3种颜色配合，使得界面更直观并易于操作。

（4）一致性。一致性原则提出颜色、字体、形状及操作的一致，每一层功能菜单的颜色、字体、形状和操作性应该保持最大化的一致，不宜有太大的区别，这对操作者会产生一些使用上的不便。

3.4 智能设备的造型特征及材质定位

造型设计过程中借鉴通用设计的方法，尽可能的去配合使用者的使用习惯，让视觉障碍人士不需要花太多时间学习和适应产品。

由于设备需要长时间佩戴在手腕及脚腕部分，所以舒适性是优先被考虑的，腕带部分希望使用硅胶类材质可以最大限度的适应不同尺寸的手腕。考虑到内置设备的大小的局限，手环大小应控制宽度在20mm左右传感器面积尽量达到180度，最大面积的防止存在盲区。外形上参考目前主流穿戴手环的设计，遵循人机工程学原理，尽量贴合手型，增强舒适性。反馈方面使用蓝牙耳机与感应手环进行无线连接，对路况进行实时语音反馈。

由于受众人群在视觉方面存在缺陷，为方便使用外形不必要过多设计，多以简洁为主，按键部分放大使之更易操作。流线型符合使用习惯，让产品适应使用者，而不是让使用者适应产品。颜色也不需要太多变化，以简单的黑白灰为主。

4 结语

随着信息化时代的发展、技术的革新，智能穿戴式设备已经逐渐从概念设计走向商用化，并逐渐成长壮大。对社会弱势群体的关心，使得我们的社会责任感增强，了解到设计工作不仅让我们的生活更美好，更可以去帮助一些有需求的群体，设计的对象不仅是大众群体，更要为一些有特殊需要的人群服务。智能穿戴不仅是一个潮流玩物，随着技术的成熟，应用在更广泛的领域才是智能穿戴设备的方向。

[1][美]戴维.沃伦.声音传导与盲人知觉[J].生理学，1990,12:23.

[2][美]J.M.索里C.W.特尔福德著.教育心理学第五编-特异人群心理[M].人民教育出版社，1982,10,1.

[3]智能小宝.除了谷歌眼镜,残疾人市场还有哪些可穿戴设备.人工智能中文资讯平台.http://www.ailab.cn/rfid/ smartdevice/2014123022184_2.html.

TP242

A

1671-0711（2017）03（上）-0147-03

资金项目：2016自治区级创新创业教学团队-广西大学行健文理学院-设计类专业群创新创业教学团队基金资助项目。