包容性视角下老年智能拐杖多模态交互体验设计研究

汪海波　张春杰

摘要：我国人口老龄化程度逐渐加深，提升老年智能产品的设计力度势在必行。文章首先阐述了老年智能拐杖多模态交互体验设计的包容性问题，然后阐述了包容性视角下老年智能拐杖多模态交互体验设计流程，最后总结包容性视角下老年智能拐杖多模态交互体验设计策略。希望通过本文的探讨对提升老年智能拐杖的整体设计具有一定的借鉴作用。

关键词：包容性设计;老年智能拐杖;多模态交互、体验设计

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2020）11-0128-02

1相关概念解析

1.1包容性设计

包容性设计提出主流产品或服务上的设计会尽可能地为更多的人群所方便使用，无需特别的适应或特殊的设计。与通用设计等不同的是，包容性设计提升设计维度，通过设计弥合特殊人群与主流人群之间的鸿沟，鼓励老年人、残障人士等融入社会生活，降低此类人群的心理落差以达到包容不同类型人群的目的。

1.2多模态交互技术

多模态交互技术是指机器获取人的语言、行为、手势等多种模态的信息，然后通过整合判断并给出反馈的人机交互技术，是对人体感官信息的融合，最终达到人机共生与和谐的目的。多模态交互通过智能接口技术分析人的模态信息，能够提高人机交互的自然性和高效性。各模态的信息融合之后呈现出更加准确全面的交互目的，其涉及了包括语音识别等多种模态识别的技术，以及感官信息融合的技术。多模态交互不是集合模态信息，而是整合不同模态的信息，需要机器“理解”人的意图并做出合理反应，具有自然、高效、兼容的特性。

2老年智能拐杖多模态交互的包容性分析

2.1图像识别的包容性分析

图像识别随着图像数据集的大规模发展而包含了众多的概念，并且逐渐向自然语言融合，形成图像描述技术。图像识别技术足够支撑老年人与智能拐杖进行界面交互，但目前老年智能拐杖对图形交互界面的使用并不普及，需要结合老年群体的需求加以改进，针对老年人生理特征做出相应地调整。

2.2语音识别的包容性分析

语音识别技术让机器能够有“听觉”，基于深度学习的进步目前应用前景非常广泛。相比触控界面既解放了双手，又不受文字输入限制，深受老年用户喜欢。老年智能拐杖语音识别功能涉及到多种模态信息，不仅要“听懂”人类语言，还要处理自然语言并合理表达信息，因此老年智能拐杖的语音识别功能需要对老年人表达习惯如发音、语速、语调等话语方式具有一定的包容性。

2.3人体行为识别的包容性分析

人体行为识别是希望通过挖掘利用所收集到的具有各自特征的不同模态信息，提高人体行为识别的准确率，被人机交互领域广泛应用。人体行为识别技术从老年人使用智能拐杖的行为过程中获得不同的模态数据并从中提取典型特征，再结合机器学习算法分析不同信息之间的关联互补性，以获得更加接近于使用者自身的真实想法。人体行为识别技术与老年人的行为习惯相配合能够有效提升老年智能拐杖的人性化需求。

2.4多模态信息融合的包容性分析

人机信息交互过程中信息的输入和输出通常是多个独立模态同时进行，所以多模态信息融合通常是联合多个模态信息进行识别和预测[6]。单一模态信息独立处理缺乏多种模态之间联动情绪，多模态信息融合技术在分析多种模态的同时关注各模态之间的关联性，提高人机交互的多样性和准确度。为获得老年用户更加准确交互目的，老年智能拐杖需采用多模态信息融合技术提高老年智能拐杖的交互准确度，对老年人情绪表达更具包容性。

3老年智能拐杖多模态交互体验设计流程

3.1分析老年智能拐杖用户需求

老年智能拐杖的用户需求分析是以老年用户为中心展开的，根据实际研究情况结合马斯洛需求层次理论可将用户需求分为四个层次，如图1所示。

3.1.1生理需求

老年智能拐杖需根据老年人的听觉、视觉、触觉方面的特征完成设计改进，使界面风格、色彩，语音速度、音调，振动时长等方面适应老年人生理需求，为老年用户带来良好的感官感受。

3.1.2安全需求

从老年智能拐杖的结构、材质、功能设计等方面出发，材料方面要轻便、坚固、防滑，功能方面需结合多模态信息融合技术实现预知老年行为及需求，从实用和心理两方面满足老年人的安全需求。

3.1.3社交需求

流畅的交互过程和良好的使用感受能提升老年用户满意度。多模态交互的情绪识别技术能够识别老年智能拐杖用户的情绪波动，继而进行正向情绪引导，提供社交机会并帮助老年用户融入主流社会。

3.1.4尊重与自我需求

老年智能拐杖能够帮助老年用户建立良好的交流状态。多模态交互技术让老年智能拐杖根据使用者的状态进行个性化设置成为可能，人机友好互动状态帮助老年人获得更高层次的尊重与自我需求。

3.2分析老年智能拐杖多模态交互体验要素

结合Jesse James Garrett的用户体验要素，可以将老年智能拐杖多模态交互体验设计要素分为以下五个层次：（1）战略层，满足老年人出行需求而开展的老年智能拐杖的设计研究;（2）范围层，模块化设计能更好地将功能分门别类，方便查找使用;（3）结构层，老年智能拐杖的信息架构需要尽可能得简单，纵向和横向设计都不宜过多，浅显易懂的信息结构更加适合老年人;（4）框架层，结合老年人感觉特征，设计符合老年用户的简约交互界面;（5）表现层，老年智能拐杖应满足轻便易携、稳固、安全的外观视觉特征。

3.3构建老年智能拐杖多模态交互体驗模型

以老年用户的体验作为老年智能拐杖多模态交互体验模型的设计主体，以多模态交互的方式将用户需求和设计痛点结合起来，构建老年智能拐杖多模态交互体验设计模型，如图3所示。

4包容性视角下老年智能拐杖多模态交互体验设计策略

4.1基于图像识别的设计策略

老年智能拐杖图像识别主要应用于界面图形、精准导航图像等方面。老年人视觉系统的老化表现在光敏感度和色彩识别力的降低。老年智能拐杖的界面图形应使用饱满且对比更加强烈的色彩;基于增强现实技术的精准导航图像，承担对地形、环境配准矫正的工作，以呈现更加准确的导航图像信息，方便老年用户识别。

4.2基于语音识别的设计策略

基于语音识别的老年智能拐杖多模态交互能够帮助老年人减少视觉方面的认知负荷，语音交互更具亲和力，避免老年人在特殊情况下出现交流障碍。老年人听觉感受性随年龄的增长而逐渐降低，在噪音环境下出现明显的语言分辨问题，建立延长语音指令输入间隙时间、设置方言交流等特殊的语音识别体系可得到有效缓解，从而简化信息获取和输出强度，建立更加轻松的多模态交互体验模式。

4.3基于人体行为识别的设计策略

人体行为识别技术可预判老年用户行为。老年人会出现肢体动作缓慢，灵活度不足，对工具依赖性增强，操作能力和效率降低，感知过程增长，反应延迟等现象。基于人体行为识别的老年智能拐杖通过传感器获得老年用户的三维人体骨骼结构变化状态，与人体动作识别公共数据集进行对比分析后，可提前预知老年用户的危险动作，配合警报装置，同时提醒路人和紧急联系人。

4.4基于信息融合的设计策略

多模态信息融合能识别用户特征及行为的情绪表征，再通过情绪识别获得老年用户更真实的交互目的，拉进老年用户与智能拐杖的情感距离。老年智能拐杖基于多模态识别技术、多模态信息融合技术建立信息反馈机制协同处理老年人感官信息，提高老年智能拐杖系统的可靠性，使用时间越久越能够结合用户的行为特征进行个性化设置。

5结语

包容性视域下的老年智能拐杖设计，能够缩进老年用户与主流社会之间的距离，采用多模态交互技术在获得更准确的老年用户使用意向的同时关注老年人的情感需要，体现出老年智能产品设计的人文关怀。