王飛，鐘誠，陳佳禾，王可卿，林美陽，黃永安

（江西服裝學(xué)院，江西 南昌 330201）

0 引言

隨著人工智能時代的快速到來，鞋包產(chǎn)品作為微電子元器件的理想穿著者受到了極大的關(guān)注，有關(guān)鞋包產(chǎn)品正在不斷面世[1]。但是，促進(jìn)智能鞋包的設(shè)計不僅要提供基本的插口功能，還要在情感層面上滿足消費(fèi)者自身對產(chǎn)品的體驗。在智能鞋包的情感化設(shè)計中引進(jìn)人機(jī)交互技術(shù)，可以為智能鞋包的情感設(shè)計指引新的發(fā)展方向。通過功能性配件和鞋包的有機(jī)結(jié)合，利用特定的聲音、觸覺操作等方式，增強(qiáng)使用者在穿著智能鞋包時的情感體驗。人機(jī)互動技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和產(chǎn)品本身的互動，是感性設(shè)計的重要體現(xiàn)。隨著消費(fèi)者繼續(xù)集中于感性體驗，在智能鞋包中使用人機(jī)相互作用技術(shù)的情況將越來越多。

1 人機(jī)交互的方式

人機(jī)交互技術(shù)（Human Computer Interactive Technology）是指通過計算機(jī)進(jìn)出設(shè)備，將大量相關(guān)信息和提示請求的機(jī)器通過輸出或顯示裝置提供給人們；通過錄入機(jī)器、答疑解惑、提出要求等。人機(jī)交互技術(shù)是計算機(jī)用戶界面設(shè)計的重要因素之一。人機(jī)交互技術(shù)（Human Machine Interactive Technology）是為了減輕人類的工作負(fù)擔(dān)，提高人類的生活質(zhì)量。這種將人的智能、思維、行為與電腦功能相結(jié)合的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)人與機(jī)器的互動，使人與電腦的互動變得更加方便和直觀。

1.1 觸摸式交互

觸覺相互作用現(xiàn)在被廣泛使用。觸摸移動設(shè)備、觸摸計算機(jī)、觸摸拍攝設(shè)備、觸摸電子顯示器等，由于觸摸的廣泛使用和進(jìn)步，觸摸屏越來越接近人的生活。真的達(dá)到了可以“觸摸”的地步。觸摸屏以其快速、簡單、自然、節(jié)省時間、快速反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛接受，成為目前人機(jī)互動的最便捷的一種觸控屏。

1.2 語音識別

自動語音識別(Automatic Speech Recognition，簡稱ASR)，又稱語音識別技術(shù)，其目的是將人的詞匯計算機(jī)化，例如轉(zhuǎn)換成按鈕、電信號、編碼或文字排列。語音識別無疑是未來最被看好的人機(jī)互動方式。尤其是在今天，通過生成對話命令，不同的穿戴式智能設(shè)備之間的互動最為有效可行。用戶可以“感覺”“靈活”地訪問信息、給出指示，而不會感到尷尬和不適。這是與智能機(jī)器互動的最佳方式。

1.3 體感交互

身體感覺技術(shù)，可稱為動作識別技術(shù)，也可稱為手勢識別技術(shù)。運(yùn)動偵測技術(shù)（Motion Detection Technology）是幾乎所有感官互動娛樂產(chǎn)品的核心技術(shù)，也是新一代高級人機(jī)互動技術(shù)。運(yùn)動檢測技術(shù)主要是通過物體位置的光學(xué)檢測，判斷物體的動作，并進(jìn)行交互式的活動（interactive）。

1.4 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡稱AR)，簡單地說，就是將計算機(jī)生成的信息覆蓋起來，是一種新的現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也叫復(fù)合現(xiàn)實(shí)（Complex Reality），它是一種技術(shù)，利用電腦系統(tǒng)所提供的資訊，來提升使用者對現(xiàn)實(shí)世界的感受。在現(xiàn)實(shí)世界中應(yīng)用虛擬信息，在現(xiàn)實(shí)世界中疊加由電腦生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)的提示，以達(dá)到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)世界的目的，也就是提升現(xiàn)實(shí)。

1.5 無聲識別技術(shù)

靜音語音識別就是某種靜音閱讀識別。用戶即使不發(fā)出聲音，設(shè)備也可以將喉嚨聲帶運(yùn)動發(fā)出的電信號轉(zhuǎn)換成語言，解讀人們所要表達(dá)出的意思。但這項技術(shù)還處于起步階段。眼部動作追蹤、人的面部表情辨識、腦波操作都可歸于靜音辨識技術(shù)。

2 智能鞋所需要的技術(shù)

從運(yùn)動成績的計算到健康狀況的監(jiān)測和健康指標(biāo)的評估，智能鞋都可以為用戶提供個性化的反饋報告。人們將傳統(tǒng)的鞋子，結(jié)合技術(shù)設(shè)計，試圖提高其舒適度和簡便程度、感知其健康程度。其中最為常用的智能設(shè)計就是通過對鞋墊進(jìn)行傳感器與藍(lán)牙連接的配件，可以將動作和位置與智能移動設(shè)備中的應(yīng)用程序連接起來，達(dá)到智能鞋的要求。

智能鞋開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲和分析的系統(tǒng)工作，運(yùn)用傳感器來從智能鞋中獲取數(shù)據(jù)：

步態(tài)分析采用加速度計、陀螺儀、磁力計等組成的慣磁測量單元。

利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（如GPS、GLONASS 和GALILEO）提供實(shí)時的位置信息。

壓力傳感器用于提供步態(tài)中體重分布的信息。

用于從與海拔高度有關(guān)的活動和周圍環(huán)境中獲取數(shù)據(jù)的環(huán)境傳感器（包括大氣壓力、光線和聲音傳感器）。內(nèi)部狀態(tài)傳感器用于提供有關(guān)電池和內(nèi)存容量的信息。

除了依靠感應(yīng)器記錄，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還擁有基于云端的數(shù)據(jù)傳輸能力。在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，收集大量原始數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為可用信號，就必須使用高精度的傳感器陣列，才能獲得精確的測量結(jié)果。通過運(yùn)用濾波器、漂移校正或基于梯度下降的算法，對原始傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，以獲得相關(guān)信息。從低維空間的映射是通過將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為多個維度來實(shí)現(xiàn)的。采用多種方法，如順序模型，模板，多維子序列，動態(tài)時間規(guī)整等，可以更精細(xì)地分割數(shù)據(jù)。這些技術(shù)能夠很好地結(jié)合運(yùn)動參數(shù)和使用者的身材特點(diǎn)。提取和分析步態(tài)或活動模式，可為個性化反饋、可視化和多種健康應(yīng)用提供有效手段。

3 智能鞋包的設(shè)計原則

3.1 注重安全性

安全是智能鞋包設(shè)計的首要原則。避免為保障用戶安全健康，產(chǎn)品存在放電過度、發(fā)熱過大等安全隱患。

3.2 應(yīng)該優(yōu)先考慮用戶體驗

對于產(chǎn)品設(shè)計而言，無論是否為智能產(chǎn)品，以用戶需求為中心是設(shè)計師公認(rèn)的原則之一[2]。以用戶需求和行為習(xí)慣為中心，提供設(shè)計和功能，更貼合用戶的需求。智能鞋包的設(shè)計要以功能實(shí)用性為主，緊密結(jié)合產(chǎn)品功能與設(shè)計，以避免功能冗余、操作繁雜的情況出現(xiàn)[3]。

3.3 注重美感和個性化

讓產(chǎn)品提供更符合用戶審美的設(shè)計與接口，在實(shí)用性與美感之間取得平衡。

3.4 注重耐用性和可靠性

產(chǎn)品應(yīng)該能夠適應(yīng)不同的環(huán)境，具備一定的防水、防摔、防塵等性能，以保證產(chǎn)品的使用壽命和可靠性。

3.5 盡量簡單易用

避免過多復(fù)雜的操作和功能，讓用戶能夠快速上手使用產(chǎn)品。

3.6 具備一定的可擴(kuò)展性

方便用戶隨時升級產(chǎn)品功能和系統(tǒng)，滿足用戶不斷變化的需求。

4 智能鞋包的設(shè)計實(shí)踐

智能鞋包產(chǎn)品設(shè)計是一個復(fù)雜的過程。除了需要深入研究用戶需求外，還需要根據(jù)技術(shù)選型和人機(jī)交互等因素進(jìn)行實(shí)踐操作。只有當(dāng)深入了解用戶需求、充分發(fā)揮創(chuàng)造力、并通過不斷地測試和優(yōu)化，使得產(chǎn)品更加完善，才能創(chuàng)建出有意義的智能鞋包產(chǎn)品，真正為用戶們提供高效健康的生活體驗。

4.1 需求分析

智能鞋包產(chǎn)品設(shè)計的成功，很多時候是依靠深入了解用戶的需求。因此，需求分析是智能鞋包產(chǎn)品設(shè)計的第一步。在需求分析中，需了解用戶的交互習(xí)慣、社交行為、購買決策等等信息，以制定合適的設(shè)計策略。

4.2 原型設(shè)計

將概念轉(zhuǎn)化為具體形態(tài)和實(shí)用性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，原型設(shè)計是智能鞋包產(chǎn)品設(shè)計的重要階段。原型設(shè)計一般分為低保真和高保真兩種，在產(chǎn)品定型前期，高保真原型設(shè)計可以快速進(jìn)行多次溝通和迭代，幫助智能鞋包產(chǎn)品設(shè)計在較短的時間內(nèi)捕捉到用戶的反饋。

4.3 界面設(shè)計

接口設(shè)計的宗旨是為用戶提供易于操作的產(chǎn)品接口。優(yōu)秀的界面設(shè)計應(yīng)該體現(xiàn)清晰、美觀、協(xié)調(diào)好的整體效果，并且要能夠吸引用戶的注意力，使用戶更有興趣去使用它。

4.4 測試與優(yōu)化

產(chǎn)品設(shè)計的最終測試與優(yōu)化階段是為產(chǎn)品提供更好的交互效果和更舒適的使用體驗。測試包括各種測試方法，如用戶體驗測試、功能測試、性能測試等等，以驗證設(shè)計是否滿足用戶需求并且能夠提供良好的用戶體驗。優(yōu)化包括持續(xù)地維護(hù)和迭代，以便產(chǎn)品不斷地優(yōu)化自身，提高產(chǎn)品性能和功能，以適應(yīng)用戶的需求。

5 一種鞋包智能定位系統(tǒng)案例研究

由第一殼體和固定夾組成的智能鞋包定位裝置，其中固定夾內(nèi)裝有防滑齒，警燈和蜂鳴警報器分別安裝在第一殼體的一側(cè)，電路板則安裝在結(jié)構(gòu)緊湊便于攜帶的第二殼體內(nèi)，無線模塊、PLC 控制器和紐扣電池等裝置；這種固定夾安裝起來比較方便，為了保證它的防滑性能，還配有防滑齒；GPS 模塊的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了手機(jī)與衛(wèi)星信號的連接，通過衛(wèi)星定位反射到手機(jī)上，實(shí)時監(jiān)測攜帶定位裝置的位置；為了確保老人、孩子或遠(yuǎn)游親人的安全，必須充分獲取其位置信息，并采取有效措施加以保護(hù)；該設(shè)備配有可實(shí)現(xiàn)報警指示燈和蜂鳴報警器，方便使用者迅速定位。

工作原理：在鞋包上安裝定位裝置，并在固定夾內(nèi)設(shè)置防滑齒，以確保定位裝置不會脫落；在手機(jī)內(nèi)置藍(lán)牙模塊中插入定位裝置，可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)對定位裝置進(jìn)行定位功能。GPS 模塊在定位裝置內(nèi)扮演著定位的角色，它將手機(jī)與衛(wèi)星信號連接起來，并通過衛(wèi)星定位反射到手機(jī)上，從而實(shí)時監(jiān)測攜帶定位裝置的人的位置；當(dāng)家中鞋包擺放得雜亂無章，難以辨認(rèn)時；可以啟動手機(jī)，通過藍(lán)牙把手機(jī)中預(yù)先存儲好的定位信息發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器接收后對該物品進(jìn)行標(biāo)記處理，從而達(dá)到快速查找目的。在預(yù)先安裝了定位裝置的情況下，用戶可以通過手機(jī)搜索并連接定位裝置發(fā)出的無線信號，從而向發(fā)送PLC 控制器發(fā)出警報信號。PLC 控制器會控制報警燈和蜂鳴報警器開始發(fā)出警報，以方便用戶尋找該裝置。

6 智能鞋包的情感化設(shè)計

6.1 情感需求層次

所謂情感，可以理解為人的一種態(tài)度體驗，客觀事物是否能與自己的需求相吻合。就情感化設(shè)計理論體系而言，馬斯洛的理論有著重大的指導(dǎo)作用。該理論通過價值關(guān)系這一紐帶把人們的情感需求劃分為5 個等級，由低至高分別是生理、安全、交往、尊重以及自我實(shí)現(xiàn)需求。生理需求是外在感官對愉悅感的要求，安全需求則是人類自身安全感的保證，也是情感需求發(fā)展的初始階段，相應(yīng)地人機(jī)交互技術(shù)中就是要確保智能鞋包功能性與穩(wěn)定性。社交需求即情感的溝通和交互，屬于情感需求中級階段，它需要人機(jī)交互下智能同理性、適配性以及借助智能鞋包能夠形成很好的交互、提升自己的交際形象。尊重需求是對個人情感的尊重和對社會認(rèn)同的獲得，對潛能的開發(fā)和對自身價值實(shí)現(xiàn)需求的高級體現(xiàn)。智能鞋包在人機(jī)互動的這個階段，要有感情的體驗，要有互動性等等。已有智能鞋包多數(shù)已經(jīng)滿足生理與安全兩大初級層次要求，在滿足較高層次情感需求方面仍存在缺陷。

6.2 情感化設(shè)計層次

人類的情感表現(xiàn)為自己對外部刺激的回饋與感知，唐納德·A.諾曼教授把人類情感劃分為本能層、行為層和反思層3 個層面，如圖1 所示。為了幫助喚醒使用者的心情，智能鞋包產(chǎn)品在設(shè)計時要兼顧這3 個層面的感受，根據(jù)這些感受進(jìn)行獨(dú)特的設(shè)計定位以獲取消費(fèi)者對其情感的感受和認(rèn)可。

圖1 人機(jī)交互下智能鞋包情感設(shè)計層次與需求層次分析

6.2.1 本能層次設(shè)計

本能層次指人類生理層面對于外界刺激所做出的回饋，如鞋包顏色，樣式，花紋等外觀特征會在極短時間內(nèi)使消費(fèi)者發(fā)生視覺停留，從而使其獲得直接情感體驗。假如消費(fèi)者此時此刻的心情很愉悅，那么這款商品就會獲得消費(fèi)者本能層次的認(rèn)可，并由此而萌生體驗?zāi)酥临徺I愿望。同樣的道理，如果此刻消費(fèi)者情緒低落，那么消費(fèi)者本能層面的抗拒也會降低甚至打消購買欲望。設(shè)計是最直白的本能層次，也是感情宣泄的起點(diǎn)。所以在智能鞋包設(shè)計過程中要對用戶偏好進(jìn)行充分調(diào)查，并提取出易打動用戶情感的顯性元素。

6.2.2 行為層次設(shè)計

從這個層面上講，重點(diǎn)在于使用效率以及使用時的愉悅感等方面[4]，如可否更方便佩戴、可否順暢發(fā)揮智能性、審美可否與消費(fèi)者所處的環(huán)境和諧統(tǒng)一等。行為層面的情緒體驗會在一定程度上影響本能層面的選擇。所以在對智能鞋包進(jìn)行設(shè)計時，會把人們的認(rèn)知范圍以及行為習(xí)慣作為設(shè)計要點(diǎn)，使其設(shè)計合理、使用方便、快捷，在實(shí)踐中符合消費(fèi)者情感需求。

6.2.3 反思層次設(shè)計

在這個層面上，人注重自我情感反饋與價值提升。這一層情感與人們的認(rèn)知，體驗，經(jīng)歷和文化密切相關(guān)，產(chǎn)品設(shè)計中更需關(guān)注服飾和用戶間的感情交流，利用用戶和機(jī)器（系統(tǒng)）之間的互動，經(jīng)過機(jī)器運(yùn)算的智能鞋包可以貼合用戶隱性需求、反映更深的感受、豐富用戶情感體驗。讓用戶在展示個人魅力的同時，也能更好的體現(xiàn)自我價值。

7 結(jié)語

近年來，隨著全球新—輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的蓬勃發(fā)展，我國的智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。人機(jī)交互設(shè)計也將成為智能發(fā)展和創(chuàng)新的核心要素。通過對用戶調(diào)研結(jié)果分析智能鞋包的安全性，即使用時的安全，對人體有無副作用；使用時的舒適性，即面料舒適、電子元件融合進(jìn)鞋包無異物感；鞋包的美觀性，即穿戴時的樣式要時尚美觀；鞋包情感表達(dá)的準(zhǔn)確性，即能準(zhǔn)確地體驗穿戴者的情感數(shù)據(jù)。將智能鞋包情感化的設(shè)計進(jìn)行功能性方面的優(yōu)化設(shè)計與改良，使受眾體的鞋包達(dá)到最大的舒適性、實(shí)用性、智能化。不僅是對鞋包設(shè)計的創(chuàng)新，更是為鞋包設(shè)計提供新的思路，人機(jī)交互技術(shù)不僅僅能提高工作效率，也直接或間接地促進(jìn)了社會發(fā)展和引領(lǐng)社會進(jìn)步。