基于触觉反馈的公交车驾驶员可穿戴产品设计

侯曼妮

（厦门理工学院设计艺术学院，福建厦门361000）

0 前言

随着城镇化进程的加速，我国公共交通系统也在逐步完善，公交车保有量也在快速增加。包含一些中小城市都已逐步开通城乡公交，在这样发展的过程中，人们的生活获得了便捷的服务，公交车驾驶员的数量也大大增加。于此同时，随着有关自动驾驶的研究逐步深入，人们对于汽车驾驶过程中可能存在的相关问题也进行了深入探讨，然而公交车驾驶过程中面临着更多的挑战，驾驶员对于周围复杂信息的处理和接收，极大的影响了驾驶的安全和高效。

可穿戴产品具备数据采集，信息反馈等功能，并且具备一定的功能性和实用性，公交车驾驶员需要穿戴特定的工作服装，其服装的功能性和舒适性更加得到重视。基于此，本文提出运用可穿戴设备向驾驶员提供周围的驾驶环境，进而提高驾驶过程的安全性以及驾驶员的舒适度。

1 可穿戴产品与触觉反馈

1.1 可穿戴产品的概念

可穿戴产品指的是将传感器，无线通信，芯片等集于一身的产品，并通过其进行数据传输[1]。可穿戴产品的发展主要从2012年谷歌眼镜推出以后开始进行研究，早期主要是手表，手环，眼镜等可穿戴配饰，到目前还包括背心、腕带、足带、鞋子、衣服等，基本涵盖了人们的日常生活[2]。

可穿戴产品拉开人类与机械协同合作的序幕，不局限于穿戴、贴合，还包括植入，这都是广义的可穿戴产品。由可穿戴产品能够组成身体传感网络，本文使用“可穿戴产品”在特定的场景下，驾驶员通过感受可穿戴产品给予的触觉反馈做出正确的决策。

1.2 触觉反馈的概念

触觉是在视觉和听觉以外较容易获得信息的方式，主要是通过人的皮肤获取，学者Majid等对触觉反馈提出定义：触觉反馈是指通过触觉刺激来获得视觉或听觉不能捕捉到的信息，主要是通过指定震动频率和振幅刺激以及点阵震动的先后顺序刺激皮肤获取信息[3]。

1.3 触觉反馈与可穿戴产品的结合

Spence指出，由于人的认知能力，注意力，直觉等方面的限制，触觉反馈的使用可能只局限在某些特定场景，这些场景大多需要可穿戴产品的介入[4]，例如导航需要佩戴相应的腰带，运动姿势控制需要佩戴身体感应可穿戴设备，例如手环，腿环，马甲等，模式感知需要匹配手套等可穿戴设备；尽管如此，在可穿戴产品的介入下，触觉反馈仍然能够为人们的生活学习提供很多的辅助作用[5,6]。

可穿戴产品携带触觉反馈指导是目前交互研究的重点，其有效性在许多领域得到了验证，例如：①通过佩戴引导式可穿戴服装指导可以运用在病患术后康复训练中，触觉反馈同时指导可以大大增加练习的质量，主要运用在中风及脑卒中患者的术后康复中。②在手部动作调整方面，通过佩戴指尖微型手套，实现手部的细微震动能够帮助书法教学，辅助古筝训练，辅助钢琴训练等。③在体育运动锻炼方面也较为适用，Peeters等学者提出在运动状态下佩戴可穿戴产品配合教练的指导，主要运用在学校教学辅助姿势调整；瑜伽教学，搭配健身镜来使用；游戏化健身体验等方面[7]。

综上所述，随着对可穿戴设备和触觉反馈的深入研究，研究者们对二者的研究已经颇有成效，并且将其运用在各个领域，然而在交通的研究还存在不足，公交车驾驶员由于其特殊性，需要穿戴相应的工作服，并且需要可穿戴产品对其进行信息提示和反馈，具备可穿戴产品介入的条件。

2 影响公交驾驶安全的因素

2.1 人的因素

影响公交车安全驾驶的主观原因主要是“人”，可以分为两类，一类来自公交车驾驶员本身，一类产生于公交车乘客。交通管理部门对2.8万起交通事故的原因进行分析，发现其中人的因素影响占96.4%，其中驾驶员因素占据74%[8]。公交车驾驶员具备熟练的驾驶技能，基本可以排除驾龄较短、上路紧张等心理因素。但由于其工作时间长，容易导致注意力不集中，进而引发安全事故。乘客在其中的影响主要还是由于乘客影响到了驾驶员的状态，例如乘客与驾驶员长时间攀谈，乘客与驾驶员争吵等行为，都有可能引发严重的后果。

2.2 场景的因素

2.2.1 车辆设备

设备主要包括汽车人机界面、座椅、驾驶员的工作着装等。公交车驾驶人机界面应该做到两方面：车辆信息能过够通过人机界面准确及时的传递给驾驶员；与人机界面进行互动时应当符合人机运动工程。从这两方面方便保障驾驶员准确的接收信息，快速处理信息并进行对应的决策，保障驾驶过程的安全。

公交车驾驶员的座椅也应当保障驾驶员的舒适安全，金龙客车的驾驶座椅底盘上有装有减震装置，能够有效地降低有害震动，减轻疲劳，从而使驾驶员安全操作。在结构上将双联滑道安装在减震器的上方。材料上选用海绵为驾驶员提供舒适的体验，并且能够方便替换，综上所述，目前的车辆设备基本满足驾驶员的诉求[9]。

2.2.2 周围环境

公交车的驾驶过程相对普通私家车驾驶具备一定的复杂性驾驶安全是在整个驾驶过程中最为重要的一部分。对于其驾驶环境主要包括社会环境，物质环境。社会环境包括乘客，其他交通参与者，路况，城市交通信息。驾驶员如何处理与这些社会要素的关系直接影响到驾驶安全。物质环境则主要指自然环境的影响，例如温度，路面状况，日光，声音等。其中乘客，噪音，振动对公交车驾驶员的影响最大[10]。金龙客车通过设计驾驶椅缓震装置缓解振动对公交车驾驶员的影响，噪音、与乘客交流、不能即时获取道路信息仍是公交车驾驶过程中存在的问题。

3 公交车驾驶过程中的触觉交互

触觉交互依靠皮肤感知，皮肤具有很强的感知能力，触觉反馈在在汽车交互的发展中占有举足轻重的地位。

触觉交互主要包括以振动为主的可穿戴产品的交互方式，具备几种特点：①私密性。振动需要基于接触来进行交互，需要与皮肤进行直接或间接的接触，振动信号只会传达给穿戴可穿戴设备的人员。②互动性。在接收信息和发送信息的过程都会运用到触觉反馈。

目前的公交车驾驶员所佩戴的可穿戴产品主要为通用的手环，功能方面也较为大众化。作为公交车驾驶员的特殊需求并未得到满足，例如：①需要更为专业的可穿戴设备检测驾驶员的血压，血氧等预测是否发生重大疾病；②需要可穿戴设备即时反馈车辆信息，避免因视觉通道过载形成的认知负荷导致危险事故的发生；③需要可穿戴产品环节驾驶过程中的疲劳以及病理性的身体损伤。

4 可穿戴产品设计的原则与应用

4.1 可穿戴产品设计原则

4.1.1 安全原则

可穿戴产品在设计上需要贴近皮肤进行交互，同时采用传感器实时检测并获取用户身体数据。安全原则有：①材料安全。可穿戴产品会使用新型的智能材料进行设计，并且搭配传感器进行检测，需要定期检测可穿戴产品外表是否完整无害，避免对人产生有形的物理伤害。②互动安全。也就是在用户使用产品的过程中需要保证安全。③信息安全。可穿戴产品会收集用户的健康数据和位置信息，在信息管理方面需要做好管理和防护，避免用户的信息泄露。

4.1.2 实用性原则

可穿戴产品设计的过程中需要明确产品的尺寸、使用方式、操作习惯是否符合人的行为特征，以保证用户能够获得更安全、便捷、舒适的体验。需要对人机工程学有足够的把握，对特定目标的行为进行分析研究，把握目标用户的真实需求，将问题转化为设计的创新点，选择合适的可穿戴产品种类以及可穿戴产品功能，模拟用户行为。

4.1.3 美观性原则

可穿戴产品并不只是一个功能性产品，其存在形式同时要作为一种装饰性而存在，需要达到功能与装饰的统一。通过对可穿戴产品的形状、颜色、色彩、材料等方面进行独特的处理，驾驶员的可穿戴产品设计可融合城市特色，因为公交车驾驶员还代表了其所在城市的公共服务，若能将城市特点与驾驶员可穿戴产品进行结合，可穿戴产品就同时具备了功能属性和服务属性。

4.2 可穿戴产品的应用途径

可穿戴产品已经普遍运用到我们的生活中，在公交车驾驶环境下可以实现三方面的功能：①检测驾驶员的身体状况，预防因突发疾病造成的公交车驾驶事故；②传递车身雷达接收到的驾驶员盲区信息，通过触觉反馈的方式传递给驾驶员，例如盲区突然出现的行人、摩托车等的靠近速度、驾驶意图，辅助驾驶员进行驾驶决策，避免出现安全事故；③检测到驾驶员可能存在疲惫的状态下使用，并通过振动反馈对驾驶员起到唤醒的作用；④检测驾驶员坐姿，通过振动反馈及时调整，结合振动按摩，实现更健康的驾驶体验；⑤彰显城市特点，将鲜明的城市特点与可穿戴产品的外形融合在一起，彰显公交车驾驶员的服务属性。

在可穿戴产品设计上，对驾驶员工作服装进行重新设计，主要包含两方面的变化：智能化和个性化。智能化需要重新设计驾驶员智能监测背心和驾驶员专用工作鞋，包含生理健康传感器、震动元器件、发热元器件、温控装置等。生理健康传感器能够更为准确的监测血压、心率、血氧、血糖等健康数据；震动元器件配合能够通过5G LOT物联网技术获取道路信息并传递给驾驶员，对工作背心和工作鞋中的震动组件进行编码，驾驶员拥有更直接的对信息的感知和处理能力；发热元器件和温控装置能够根据周围环境及驾驶员身体情况控制可穿戴产品的温度。个性化需要对驾驶员的工作背心和工作鞋进行外观上的创新设计，并将其与提炼的城市文化进行结合，在色彩上彰显城市基调，纹样上展示城市深厚的文化。

智能背心的作用包括检测数据和传递信号两个功能。检测数据主要是驾驶员的胜利数据，并上传物联网系统进行智能分析。传递信号主要包括振动唤醒服务、振动按摩服务、加热服务。振动唤醒服务是指将驾驶员从疲惫状态中唤醒，保持专注进行安全驾驶；振动按摩服务和加热服务需要根据驾驶员的特殊情况进行处理，例如驾驶员由于长时间开车易存在腰间盘突出和关节疼痛的情况，智能背心用振动的方式对驾驶员腰部进行按摩，运用加热服务对肩颈关节进行加热处理，达到一定的康复治疗作用。

智能驾驶工作鞋则是主要用来传递信号，当车路协同系统检测到可能突发的路况时，驾驶员工作鞋中的振动元器件进行振动提示驾驶员进行相应操作，辅助驾驶员进行正确的驾驶决策。

5 结语

可穿戴设备的研究仍然是研究的热点趋势，未来对于可穿戴产品的探讨将会更加细分化，可穿戴产品的应用场景也在不断的拓宽，本文就公交车驾驶场景提出了其应用范围和应用方式，也是借助可穿戴产品的优势来解决公交车驾驶场景中的问题。可穿戴产品与触觉反馈是相辅相成的关系，二者难以分割，除了目前所运用到的虚拟显示，游戏体验，医疗辅助，运动训练等场景中，未来一定会向更多的场景进行发展，以及如何运用其帮助弱势群体，也是值得深入探讨的。