林炫坤 林澤鑫

摘要：通過分析當(dāng)前智能馬桶存在座溫調(diào)節(jié)不便、預(yù)熱不及時(shí)、參數(shù)設(shè)置煩瑣、用戶體驗(yàn)不佳等缺陷，提出了采用微處理器通過語音采集模塊采集用戶的“專屬呼喚語音名”并傳送至云服務(wù)器上預(yù)存，使用智能馬桶時(shí)再采用語音手環(huán)匹配智能馬桶參數(shù)，實(shí)現(xiàn)“一語式”操作，讓用戶具有較好的交互體驗(yàn)，保護(hù)用戶的隱私。

關(guān)鍵詞：智能馬桶;語音手環(huán);優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）08-0252-02

1 智能馬桶技術(shù)現(xiàn)狀概述

隨著時(shí)代的進(jìn)步、科技的創(chuàng)新、中產(chǎn)階級(jí)崛起、城市化不斷推進(jìn)、養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)及智能家居產(chǎn)業(yè)的興起，智能馬桶正在以較高的普及率進(jìn)入中國千家萬戶，在以后的智能生活中，智能馬桶是人們生活中不可或缺的一種產(chǎn)品。所謂的智能馬桶是指運(yùn)用當(dāng)代信息技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)所設(shè)計(jì)出來的智能坐便器，它實(shí)現(xiàn)了便蓋自動(dòng)加熱、溫水自動(dòng)洗凈、暖風(fēng)干燥、加熱殺菌等功能，具有改善生活、醫(yī)療保健的作用。

智能馬桶的演變過程如圖1所示，它從純手動(dòng)操作方式到語音操作方式，經(jīng)歷了四個(gè)階段?，F(xiàn)今，市面上的智能馬桶其自身的控制系統(tǒng)主要有兩種方式：有線連接的按鍵板控制模式和紅外或射頻遙控控制模式，并停留在“標(biāo)準(zhǔn)”的智能化，且存在以下缺陷：

1）智能馬桶功能中的“座圈的預(yù)加熱”以及“清洗或烘干過程中各種參數(shù)的配置”與人的交互性比較差，表現(xiàn)在：（1）座溫調(diào)節(jié)仍需要在衛(wèi)生間通過遙控器或旁側(cè)按鍵進(jìn)行操作，預(yù)熱不及時(shí);（2）采用按鍵板或遙控的操作方式，每次都需要重新設(shè)置諸如水溫、清洗位置、清洗力度、烘干風(fēng)溫等參數(shù)，交互煩瑣，無法達(dá)到“便捷有效配置清洗或烘干參數(shù)”目的;（3）有的采用手機(jī)APP操作雖然可以預(yù)設(shè)置和保存參數(shù)，但也只是簡(jiǎn)單的替代遙控，對(duì)操作面板不熟悉的用戶來說，體驗(yàn)仍然不佳，而且還會(huì)遇到無暇去尋找手機(jī)的時(shí)候。

2）融入智能家居物聯(lián)網(wǎng)的交互度比較低。操控方面不能采用常規(guī)的物聯(lián)網(wǎng)操控方式，使得該類產(chǎn)品當(dāng)前融人物聯(lián)網(wǎng)的交互度比較低。

3）脈沖電磁閥沖水式智能馬桶，在因偶爾停電時(shí)沖水需要用到備用電池（常用鋰離子電池）供電，其安全性和更換電池的煩瑣性使得這類智能馬桶在“生產(chǎn)、運(yùn)輸以及后續(xù)的維護(hù)更換方面”性價(jià)比低。

2 智能馬桶的優(yōu)化設(shè)計(jì)

目前由于智能馬桶在操控上的不便以及使用步驟的煩瑣，因此筆者提出將智能馬桶融入智能家居物聯(lián)網(wǎng)，這樣便可增加人機(jī)交互的友善性，使用戶在使用過程中更加有感。隨著國內(nèi)智能音箱的快速發(fā)展以及5G技術(shù)的應(yīng)用，我們將智能馬桶通過智能音響接入智能家居體系，嘗試開發(fā)智能語音音箱來代替遙控器操控智能馬桶。不過在整個(gè)智能家居系統(tǒng)中為智能馬桶這個(gè)單一品類去開發(fā)應(yīng)用一個(gè)專用的智能語音音箱或智能語音穿戴設(shè)備，在應(yīng)用成本上屬于重疊配置和浪費(fèi)，另外，智能馬桶的使用帶有隱私性，其操作上完全采用語音來控制會(huì)帶來尷尬的體驗(yàn)和安全操作的隱患。為了讓智能馬桶能夠以較高的交互度融入智能家居物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈并提高與用戶的交互性，同時(shí)為替代現(xiàn)有備用電池方案，提出了一種改進(jìn)的智能馬桶控制系統(tǒng)，其框圖如圖2所示，語音接入通訊模塊設(shè)置于智能馬桶主控制系統(tǒng)上，智能馬桶主控制系統(tǒng)通過語音接入通訊模塊與智能語音手環(huán)通訊連接，而智能語音手環(huán)與“開放式智能語音音箱云平臺(tái)”通信連接。

智能馬桶通過圖2所示結(jié)構(gòu)框圖進(jìn)行優(yōu)化之后，能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用一鍵旋轉(zhuǎn)按鈕操作功能，即在一個(gè)按鍵上通過簡(jiǎn)單的前旋、后旋、短按和長(zhǎng)按四個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)女性清洗、臀部清洗、烘干和沖水這四大主功能，保護(hù)了智能馬桶使用者的私密，同時(shí)，應(yīng)用智能語音手環(huán)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的遙控或按鍵板，通過“一語式”語音交互快速配置個(gè)人專屬的使用參數(shù)，無須煩瑣操作和重復(fù)進(jìn)行設(shè)定。

經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的智能馬桶，其在語音交互上具有通過智能手機(jī)上的“智能語音手環(huán)APP：智能馬桶版”進(jìn)行個(gè)性化服務(wù)定制的功能，可在該APP中預(yù)設(shè)個(gè)人的專屬使用參數(shù)如夜燈模式、座溫、烘干風(fēng)溫、清洗水溫、清洗水壓、噴槍伸出位置、清洗模式、智能馬桶配對(duì)等，并可給這組參數(shù)進(jìn)行單獨(dú)命名，形成“專屬語音呼喚“。這組語音呼喚置放于開放的智能語音音箱云平臺(tái)服務(wù)器上，當(dāng)智能語音手環(huán)采集到的“專屬語音呼喚“的語音指令后，便將它傳送至開放的智能語音音箱云平臺(tái)進(jìn)行音頻分析。開放的智能語音音箱云平臺(tái)服務(wù)器將分析得到的字符串命令發(fā)送至智能語音手環(huán)，智能語音手環(huán)與智能馬桶主控系統(tǒng)進(jìn)行通信連接，智能馬桶主控系統(tǒng)關(guān)聯(lián)觸發(fā)信息，迅速配置個(gè)人專屬使用參數(shù)并供用戶使用。

經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的智能馬桶還可以在顯示模塊上顯示當(dāng)前智能馬桶的工作狀態(tài)，能把“一語式”迅速配置的個(gè)人專屬使用參數(shù)全部顯示出來，顯示的參數(shù)主要包括座溫、水溫、風(fēng)溫、清洗水勢(shì)等。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的智能馬桶利用智能語音手環(huán)，還可拓展對(duì)座圈加熱的預(yù)熱控制、夜燈的夜間控制。

為了解決斷電時(shí)智能馬桶的供電問題，我們優(yōu)化化智能馬桶USB接口備用供電模塊的設(shè)計(jì)，當(dāng)停電的時(shí)候，可以用目前常見的移動(dòng)充電寶就可以代替?zhèn)溆秒姵?，給系統(tǒng)沖水電路供電，解決了智能馬桶在斷電時(shí)需要專用電池供電的缺陷。

3 優(yōu)化后的智能馬桶“一語式”參數(shù)的配置

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)后的智能馬桶控制系統(tǒng)，可經(jīng)智能語音手環(huán)APP進(jìn)行個(gè)人參數(shù)的配置，配置后可實(shí)現(xiàn)“一語式”使用置能馬桶的功能。其配置個(gè)人參數(shù)步驟圖3所示。

1）第一次使用時(shí)，根據(jù)個(gè)人的體驗(yàn)效果，在智能手機(jī)端的“智能語音手環(huán)APP：智能馬桶版”預(yù)設(shè)“夜燈模式、座溫、烘干風(fēng)溫、清洗水溫、清洗水壓、噴槍伸出位置、清洗模式、專屬語音保存名、智能馬桶配對(duì)”等參數(shù)，通過一鍵上傳，這組配置好的個(gè)性化參數(shù)和對(duì)應(yīng)的語音字符命令上傳到“智能語音音箱云平臺(tái)”上。

2）再通過智能手機(jī)端的APP在“智能語音音箱云平臺(tái)”上保存預(yù)設(shè)參數(shù)并設(shè)置同步到智能語音手環(huán)上。

3）利用智能語音手環(huán)采集用戶說出的“專屬語音呼喚名”，觸發(fā)智能語音手環(huán)與智能馬桶配對(duì)，配對(duì)后的智能馬桶接收到智能手環(huán)上已同步的智能馬桶預(yù)設(shè)參數(shù)，接收到命令后智能馬桶進(jìn)入預(yù)設(shè)運(yùn)行模式，等待用戶著座使用。

通過“一語式”參數(shù)配置后，用戶無須通過按鍵板或者遙控重復(fù)進(jìn)行設(shè)定即可快速調(diào)出智能馬桶執(zhí)行個(gè)性化的操作參數(shù)，在這過程中，只需要攜帶智能語音手環(huán)，對(duì)著智能語音手環(huán)說出個(gè)人“專屬語音呼喚名”保存名，通過旁側(cè)旋轉(zhuǎn)按鈕操作相應(yīng)主功能即可方便地使用智能坐便器。

4 優(yōu)化后的智能馬桶實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1舒適度、滿意度調(diào)查

為檢測(cè)優(yōu)化后的智能馬桶在使用上的舒適度和滿意度，我們對(duì)使用過本產(chǎn)品的用戶進(jìn)行了問卷調(diào)查，共抽樣調(diào)查170人，結(jié)果如圖4所示，可見中年人和老年人對(duì)優(yōu)化后的智能馬桶舒適度和滿意度支持度較高，在老年群體中舒適度和滿意度分別達(dá)到75%和70%以上，大多數(shù)中老年人認(rèn)為此類智能馬桶操作方面，而少年和青少年對(duì)優(yōu)化的智能馬桶在概念不深刻，使用上不習(xí)慣，但不排除一些人喜歡此類智能馬桶的舒適度和便捷的體驗(yàn)。

4.2 節(jié)能

優(yōu)化后的智能馬桶具有節(jié)水節(jié)電的環(huán)保功能，其底部座圈加熱采用變頻方式供電，可節(jié)省用電量。另外采用脈沖電磁閥沖水模式，可以節(jié)省用水。我們采用對(duì)比法進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)使用普通的智能馬桶和優(yōu)化后的智能馬桶一個(gè)月，優(yōu)化后的智能馬桶在節(jié)水節(jié)電方面比普通的智能馬桶節(jié)省20%以上。

5 結(jié)束語

綜上所述，經(jīng)過優(yōu)化后的智能馬桶可接入智能語音音箱云平臺(tái)，共享了智能語音音箱生態(tài)鏈上云服務(wù)器的存儲(chǔ)硬件資源、音頻分析處理和狀態(tài)反饋信息的運(yùn)算處理資源，適用范圍廣也降低了智能馬桶接人智能家居生態(tài)鏈的成本。通過手機(jī)預(yù)設(shè)，采用“一語式”呼喚就能迅速配置好個(gè)人所需運(yùn)行模式，具有較好的交互功能，不需要太多的語音命令，操作人性化且安全，無誤操作問題，也避免了語音暴露如廁隱私的尷尬。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】

收稿日期：2020-01-15

基金項(xiàng)目：2019年度廣東省大學(xué)生科技創(chuàng)新培育項(xiàng)目：一種可接入智能語音音箱生態(tài)鏈的智能馬桶（項(xiàng)目編號(hào)：pdjh2019b0872）

作者簡(jiǎn)介：林炫坤（1998-），男，廣東揭陽人，學(xué)生，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)與制造。