摘要：研究電動兩輪出行方式的變遷，挖掘電動兩輪車人機界面的需求變化以及人機界面的設計趨勢與方向?；谧匀唤换ダ碚?，探討電動兩輪車當下面臨的狀況與未來發(fā)展趨勢，從電動出行場景、用戶出行需求、兩輪車設計需求3個方向總結出相應設計策略。導出自然交互下電動兩輪車人機界面設計策略。從不同視角提出電動兩輪車的創(chuàng)新路徑與設計構思，為相關產(chǎn)品研發(fā)設計提供更多參考與借鑒。

關鍵詞：自然交互；人機界面；電動兩輪車；用戶體驗；人機工學

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）15-0075-05

引言

近年來，體驗成為一種商品屬性被賦予使用價值。隨著新勢力電動兩輪車企業(yè)的發(fā)展，電動騎行體驗的好壞往往決定產(chǎn)品在市場中的份額占比。以自然交互理論為基礎，研究電動兩輪車人機界面領域的消費需求及創(chuàng)新設計，以設計學思維進行人機交互界面設計研究，通過提升電動兩輪車的視操交互體驗，為未來城市電動兩輪交通工具的人機界面設計提供創(chuàng)新思路與方法，為應對“車聯(lián)網(wǎng)”背景下電動兩輪車出行領域中新的設計機遇與挑戰(zhàn)提供可借鑒的參考與理論依據(jù)。

一、電動兩輪車發(fā)展現(xiàn)狀概述

城市交通體系的構成極為復雜，其構成要素具有多元化特點，其中不僅包含公共交通系統(tǒng)，私人出行方式同樣也是構建城市道路出行的關鍵因素。用戶中短途出行工具中使用頻率最高的便是電動兩輪車。作為全球最大的電助力車消費市場，我國電動兩輪車的數(shù)量極其龐大，行業(yè)品牌眾多，消費群體涵蓋面廣泛[1]。傳統(tǒng)的電動兩輪車發(fā)展固化是目前最為緊迫的問題，其表現(xiàn)主要展現(xiàn)在軟硬件兩個層面。軟件功能結構單一，主要滿足用戶騎行基本需求，例如電量顯示、時速巡航、轉(zhuǎn)向燈顯示等基礎模塊。硬件主要以滿足用戶騎行目的為訴求，主要包含車架骨骼、輪胎、反光鏡、電池組、座椅等物理模組。隨著交通道路體系的逐漸完善，用戶對于出行模式的選擇越來越多，用戶需求更加豐富多元，電動兩輪車行業(yè)的發(fā)展與用戶需求逐漸產(chǎn)生間隙，在人機界面領域尤為突出。

電動兩輪車發(fā)展歷史較為短暫，仍然受限于傳統(tǒng)出行模式的框架，車身架構、產(chǎn)品功能、外部形式等仍然處于單一維度的發(fā)展路徑中。首先，電動兩輪車的單一市場定位限制其多樣性。其次，電動兩輪車在技術和設計方面的單一性影響了市場差異化。目前，大多數(shù)電動兩輪車設計和技術框架相對傳統(tǒng)，缺乏創(chuàng)新，這使得不同品牌的電動兩輪車在外觀、性能和功能上相似度較高，難以在市場中脫穎而出。用戶騎行體驗的需求變化引發(fā)市場關注，孕育了小牛、九號等眾多新勢力品牌。新興電動車企擁有全新的產(chǎn)品架構，外觀與功能都具有較強創(chuàng)新性，創(chuàng)新形式更多地專注于用戶與產(chǎn)品的關系，而非傳統(tǒng)的外觀造型設計。憑借精準的市場洞察與獨特的互聯(lián)網(wǎng)基因，新勢力電動車企業(yè)開拓了中國電動出行的高端市場，拓展了青年消費群體，在一定程度上改變了用戶對于電動兩輪車的傳統(tǒng)認知與印象[2]，如圖1。

二、自然交互及衍生理論概述

（一）人機自然交互概述

人與機器的交流溝通被稱之為人機自然交互（Human-MachineNatural Interaction），指人與現(xiàn)實世界互動的方式，和技術、機器等溝通與交流。人機自然交互設計的本質(zhì)在于模仿和提供一種與人類自然行為和思維方式相一致的方式來與計算機和其他智能系統(tǒng)進行交互。用戶可自然地通過語言、手勢、行為、動作等方式進行交流，也可通過觀察和操作來對事物進行感知。HMNI 又可分為隱性自然交互與顯性自然交互兩類，前者更加強調(diào)系統(tǒng)主動識別用戶意圖、理解用戶行為；后者則系統(tǒng)被動地對用戶主動式命令做出反饋[3]，根據(jù)意圖、用戶、輸入、產(chǎn)品與場景可將顯性與隱性交互特征進行梳理，如表1。

HMNI 與傳統(tǒng)人機交互方式相比，更多的是關注觸屏交互、語音交互、手勢交互和系統(tǒng)自主交互等方式。在自然交互中，用戶的交互行為是下意識的、本能的，是不需要學習或簡單學習即可掌握的交互方式。可以減少用戶學習成本，使整個交互過程更加高效，同時也更具有良好的體驗感。

（二）自然交互概述

自然交互是指用戶與產(chǎn)品、系統(tǒng)或服務在交互過程當中，允許用戶利用本身固有的認知習慣及其熟悉的日常生活方式進行的交互行為，是以一種非精確的行為方式與產(chǎn)品、系統(tǒng)或服務進行交流，旨在提高整個過程的自然性和高效性[4]。

自然交互定義可以劃分為兩大方向，一方面是從產(chǎn)品角度闡述自然交互定義，計算機系統(tǒng)通過運用自然交互方式衍生出新的交互設計，為產(chǎn)品交互系統(tǒng)提供了更自然的信息輸入及輸出方式，同時滿足了目標用戶的自然行為和心理特征，為其提供符合認知和習慣的操作方式。另一方面，從用戶角度闡述自然交互定義，只是單純將技術運用到交互設計中并不是完全的自然交互，將用戶自然行為和思維模式融入交互設計中的研究才是關鍵，通過分析用戶的下意識行為、習慣操作方式、心理反應等因素，并與技術相結合才能達到真正的自然交互，讓用戶在交互過程中感受到自然溝通的無障礙感，實現(xiàn)用戶與產(chǎn)品間的自然交流。

自然交互理念最本質(zhì)的屬性就是使用戶在交互過程中沒有學習負擔，以最簡單、高效的方式來完成目標任務。其核心就是用戶在與機器互動時可以通過日常的、自然的聲音與手勢等交互方式進行信息傳遞。自然交互的3 個特征即“操作自然化”“技術平靜化”“高度智能化”[5]，自然交互技術在生活中的應用大幅度降低用戶學習成本與操作負擔，同時減少或隱藏復雜的后臺技術，以平易近人的方式高效地幫助用戶完成交互動作。

三、電動出行方式下要素活動特征分析

明確自然交互、人機自然交互等基本概念后，首先對電動兩輪出行場景進行歸納與定義，劃分出電動兩輪出行的核心場景。其次，基于用戶騎行的城市道路場景對用戶行為、活動、心理進行分析。再次，通過觀察法、實驗法等服務研究方法總結目標群體城市道路出行的真實訴求。最后，基于自然交互理論與用戶需求發(fā)掘可轉(zhuǎn)化的設計切入點，并提出相應的系統(tǒng)設計策略。

（一）出行場景定義

結合人物模型的城市道路出行習慣以及城市道路體系在空間尺度上的分布特征，將城市道路出行場景劃分為城市社區(qū)出行需求、校園出行需求與職場出行需求3 類，并對上述核心場景進行定義：

1．城市社區(qū)出行場景。主要滿足社區(qū)居民的日常生活需求，社區(qū)場景具有空間尺度小、人口密度高、社區(qū)道路窄等特點，居民電動兩輪出行需求主要圍繞取外賣、取快遞、接送孩童等必然行為。城市居民活動范圍以社區(qū)為單位輻射周邊商圈，出行直徑約1-3 公里左右，道路出行時間主要維持在10 分鐘左右。

2．校園出行需求場景?；A出行需求人群較為廣泛，18-30 歲人群為核心群體，出行訴求以達成既定目標為主，主要活動包含教職工上課、學生活動代步等行為為主。出行道路主要是柏油馬路，校園場景具有空間尺度大、人口密度高、道路寬闊等特點，用戶出行輻射范圍以區(qū)域為單位，出行直徑一般在3-5 公里左右，出行時間在10 ～ 20 分鐘左右，用戶在騎行路徑中常伴隨購物、娛樂、消遣等偶然行為。

3．職場出行需求場景。職場通勤場景以上下班活動為主，用戶騎行線路較為單一，電動兩輪車作為最高效、便捷的出行工具而廣受用戶青睞，其出行特點主要包含出行軌跡單一、通勤距離遠、時間持久等。因用戶出行目的性強，故偶然行為發(fā)生概率低，用戶通勤出行輻射范圍以城區(qū)為單位，出行半徑一般在5-10 公里左右，出行時間在20 ～ 40 分鐘左右。

根據(jù)場景不同用戶可選擇不同出行工具，以電動自行車、電動摩托車、平衡車為主，由于出行道路均為城市道路體系，在道路高峰流量階段常伴隨堵車、事故等狀況的發(fā)生，在車流高峰期間路況較為復雜，對用戶騎行安全帶來一定挑戰(zhàn)。

（二）用戶出行需求特征分析

通過分析以上3 類核心場景，總結梳理用戶出行時最為迫切的需求缺失部分。通過對人物形象建模與場景故事版展現(xiàn)用戶在出行時的行為特征及痛點，用于發(fā)掘電動兩輪車出行的設計切入點。社區(qū)出行場景下輸出為（1）鑰匙便捷性（2）減震系統(tǒng)不佳（3）儲物空間不足（4）充電流程繁瑣。校園場景下輸出為（1）實時報警系統(tǒng)缺失；（2）遠程控制不佳（3）導航路徑繁瑣（4）車輛定位直觀度不佳。職場出行場景下輸出為（1）車輛實時狀態(tài)顯示不佳（2）非標準化充電裝置（3）過充防護缺失（4）非統(tǒng)一模塊化設計。基于此，發(fā)現(xiàn)已有電動兩輪產(chǎn)品功能缺失部分，并對場景及痛點進行梳理分析，如圖2。

（三）電動兩輪車設計需求分析

通過對電動兩輪車等相關產(chǎn)品的使用群體進行訪談與觀察，對城市道路出行用戶、環(huán)境、行為、產(chǎn)品、服務等要素進行系統(tǒng)梳理與研究，根據(jù)3 類核心場景進行設計訴求轉(zhuǎn)化。開關鎖不便與人機工學設計不合理造成用戶出行舒適度與產(chǎn)品失衡；導航系統(tǒng)缺失造成導視系統(tǒng)與城市道路體系銜接不足；警報無法聯(lián)動、遠程控制缺失、定位缺失、數(shù)據(jù)反饋延遲等造成信息呈現(xiàn)于感知匹配斷層；儲物空間不足、充電流程繁瑣、缺乏過充保護與通用化設計造成產(chǎn)品功能與用戶需求不對等問題。針對特定問題輸出相應的設計切入點，具體情景、定位、問題及切入點分析如圖3 所示。

四、電動兩輪車出行的自然交互策略

基于上文中的設計需求及用戶痛點進行機會點轉(zhuǎn)化，從自然交互理論出發(fā)，總結自然交互理論下的電動兩輪車界面設計策略與框架，如圖4、5。自然交互策略中本能層次、行為層次、反思層次的情感體驗是產(chǎn)品交互層次的基本屬性[6]，因此情感設計、感觸體驗是自然交互策略核心。首先，目標群體人物模型、目標場景定位與上文出行場景具有對照關系。其次，對用戶需求提取出3 個層面，即硬件產(chǎn)品層、交互系統(tǒng)層與空間環(huán)境層。再次，針對用戶痛點與需求點形成設計策略，并形成與各策略對應的特質(zhì)。最后，輸出為以電動兩輪車為載體的界面設計構思框架。

綜合考慮用戶在城市道路出行中所涉及的場景、環(huán)境、空間、行為、事件等因素，通過系統(tǒng)設計對傳統(tǒng)產(chǎn)品交互流程進行梳理、分析、發(fā)散、再設計等工作，探究產(chǎn)品、服務、使用場景中與用戶之間的觸點，進而清晰呈現(xiàn)產(chǎn)品服務系統(tǒng)中用戶使用過程中的各個設計機會點，完善交互服務產(chǎn)品在整個騎行全流程中的用戶體驗。通過梳理得出硬件產(chǎn)品層面、交互系統(tǒng)層面及空間環(huán)境層面3 個切入點。

（一）硬件產(chǎn)品層面——模塊化功能拓展?jié)M足多樣化騎行場景

1．按鈕界面設計優(yōu)化。按鈕是騎行時用戶進行操控的主要接觸點，對于用戶騎行體驗的影響最為關鍵。首先，按鈕布局設計應符合用戶操作習慣，集成式功能按鍵，舍去非必要功能按鈕，簡化界面整體。其次，引入光感應按鈕，可以根據(jù)周圍光照情況調(diào)整亮度，用以提高夜間騎行時的安全性。九號Q90 電動自行車配有自定義光環(huán)燈，在夜間騎行過程中，可以通過光線提醒周邊騎行用戶保持車距。在整車按鈕設計中可以借鑒小牛、九號等產(chǎn)品，合理布置按鈕布局，優(yōu)化指尖人機工學，通過光線引導用戶完成自然交互操控流程，提高用戶在夜間騎行中的安全系數(shù)。

2．車把與控制系統(tǒng)優(yōu)化。車把和控制系統(tǒng)的設計需要考慮用戶的舒適度和操控性。首先，總結人體生理學結構特征后確定車把的最佳高度和角度，可以減輕手臂和肩部的負擔，從而減少騎行時的肌肉疲勞；其次，車把的形狀配合人機工學導出適宜人手的尺寸，以提供穩(wěn)定的握持和舒適的操作感；最后，為方便用戶控制界面終端，在把手處增加操控單元，便于用戶在騎行過程中及時與界面交互。這些改進不僅提高了騎行的舒適度，還增強了操控性能，通過考慮用戶的生理和行為需求，優(yōu)化車把和控制系統(tǒng)的設計，從而為用戶提供了更加愉悅的騎行體驗。TREK 的越野自行車配備符合人機工學的把手設計，用戶在復雜越野環(huán)境下可通過防滑肌理加強對車身的整體控制。

3．操控板界面優(yōu)化。操控板主要功能以騎行信息及時顯示為主。首先，豐富屏幕顯示內(nèi)容，引入日夜模式切換功能，以適應不同環(huán)境下的顯示效果。日光模式下可提供更高的亮度與對比度，夜晚模式則采用更加柔和的背光顯示，以減少夜間視覺刺激，提高騎行安全性。其次，配合交互系統(tǒng)層進行操控體驗升級，利用手勢識別、觸感反饋等方式給予用戶最優(yōu)化騎行體驗。最后，屏幕顯示與物理按鍵結合，以適應在復雜騎行環(huán)境下用戶的自然反應，用戶可通過物理按鍵控制屏幕顯示內(nèi)容，提高用戶操控效率。Harmony 電動滑板車配備全彩OLED 屏幕，用戶可以在強光或弱光下查看行駛數(shù)據(jù)，最大程度保障用戶騎行安全。具體案例如圖6 所示。

（二）交互系統(tǒng)層面——以體驗為核心的產(chǎn)品價值體系再構造

1．手勢識別技術。為了實現(xiàn)自然交互操作方式，電動兩輪車可以引入手勢識別技術。首先，用戶可以通過簡單的手勢來控制車輛的速度、方向和功能。例如，用戶可以通過微型觸摸板與屏幕終端界面進行交互。其次，通過手指雙擊或者緊握把手等操作完成選擇、取消等操作。這種自然的手勢操作將減少用戶的認知負擔，使騎行中的交互行為更加直觀和便捷。CheerPod 集合多種功能，如鼠標、觸控板、鍵盤、激光筆，用戶可以在不同場景下使用不同功能。將手勢識別功能集成至電動兩輪車操控交互中，用戶在騎行中用單手食指與拇指即可完成菜單欄中移動、選定等操作，可以降低傳統(tǒng)脫離把手觸控所帶來的騎行風險。

2．觸感反饋模式。用戶在騎行中精神高度集中，視覺與聽覺是最為重要的收集道路信息的感知器官，然而在長時間騎行中，視覺與聽覺易產(chǎn)生疲勞。通過引入觸覺反饋機制，將用戶在騎行中的感知尺度拉伸，以獲得全新交互體驗方式。例如，在路口處把手可以通過震動形式提醒用戶進行轉(zhuǎn)向、掉頭、減速等操作。在車流較多處通過座椅震動等反饋提醒用戶規(guī)避車輛。觸覺反饋機制的應用將開拓新的騎行人機交互形式，借助肢體反饋輔助用戶完成騎行目的。蘋果公司推出的iWatch Ultra2 手表可以在用戶高度集中注意力時通過震動反饋等形式提醒用戶注意安全，將震動技術引入到電動兩輪交互中，可以在騎行必要動作階段提醒用戶進行正確操作，在長距離騎行時還可以震動警醒用戶謹防瞌睡等。

3．人體動態(tài)感知。人體動態(tài)感知可以保證用戶在弱光環(huán)境下的騎行安全。例如，在用戶轉(zhuǎn)彎時忘記開啟轉(zhuǎn)向燈，通過把手中傳感器的感知可以及時開啟相應方向的轉(zhuǎn)向燈，提醒后方車輛及時規(guī)避。在進行超車動作時，車速的提升與周邊車輛感知相互聯(lián)動，當前后方車輛過于靠近用戶車輛時進行蜂鳴與燈光提醒。Lumos Firefly 燈光設計可以根據(jù)用戶騎行狀態(tài)及時開啟轉(zhuǎn)向燈等功能，輔助保護用戶行車安全。如圖7 所示為交互核心配置與輸出圖，圖8 為案例展示圖。

（三）空間環(huán)境層面——構建智慧網(wǎng)聯(lián)城市道路交通體系建設

1．構建數(shù)字終端面板。將數(shù)字終端移植至電動兩輪車軟件界面，為用戶操作帶來了新的可能性。數(shù)字終端面板搭載OLED 屏幕，能夠在全氣候、全光譜下完美顯示時速、電量、道路狀況、導航路線等信息。數(shù)字終端通過集成智能系統(tǒng)，能夠?qū)崟r通過蜂窩網(wǎng)絡與云端服務器進行信息互動，將即時信息呈現(xiàn)在面板上。最后，數(shù)字終端將用戶騎行信息進行收集處理，自適應輸出每位用戶的騎行偏好與風險隱患，輔助用戶修正騎行行為。數(shù)字終端面板的應用在軟硬件層面幫助用戶在騎行時能夠及時了解行車信息，方便用戶掌握實時行駛狀態(tài)。九號獵戶座電動兩輪車采用7 英寸TFT 屏幕，峰值亮度達到1000 尼特，在烈日環(huán)境下騎行，用戶還是可以通過屏幕收集到相關騎行信息。智能化大屏已成為未來電動兩輪出行的趨勢，集成度高、智能化高是首要特征，用戶可以通過屏幕接收到全面的騎行信息。

2．推行智能網(wǎng)聯(lián)服務。為了創(chuàng)新用戶體驗服務，電動兩輪車需要引入V2X 智能連接[7]。這意味著將車輛與用戶的智能設備相連接，實現(xiàn)信息共享和智能控制。智能連接可以通過用戶的智能手機或其他設備實時獲取地圖、路況和導航信息，使用戶能夠更輕松地規(guī)劃路線。導航系統(tǒng)還可以提供個性化的建議，如最短路徑、最綠色路徑或最具風景的路線，以滿足不同出行需求。這種連接還有助于監(jiān)控車輛狀態(tài)和電池壽命，提供實時的車輛信息，增強用戶對車輛、道路狀況、即時信息的了解。如圖9 所示。華為全屋智能解決方案作為智能家庭的代表，同樣可以為電動兩輪出行的智慧網(wǎng)聯(lián)帶來啟發(fā)。華為1+2+N 智能解決方案聯(lián)動手機、設備終端、網(wǎng)絡、用戶，為用戶提供方便高效的解決方式。

3．信息共享社交平臺。創(chuàng)新用戶體驗服務還包括信息共享和社交功能。用戶可以通過應用程序共享路況信息、騎行經(jīng)驗和線程規(guī)劃，建立社區(qū)感和增強用戶之間的聯(lián)系。這將為用戶提供更多的社交體驗，使電動兩輪車成為交流和分享的平臺。電動兩輪車的人機界面還可以提供特色的旅游文化信息和活動，從而豐富用戶的騎行體驗。最后，信息共享可以完善交通網(wǎng)絡的信息化建設。每位用戶騎行時的路線狀況均會上傳至管控終端服務器，用于輔助道路狀況實時化共享信息的搭建，幫助終端調(diào)控與規(guī)劃更加高效的出行線路等。行者App 便是專業(yè)騎行記錄平臺，許多用戶樂于分享自己的騎行數(shù)據(jù)，在論壇內(nèi)可以與其他用戶分享騎行經(jīng)驗，同時還擁有自身健身狀態(tài)、運動數(shù)據(jù)分析、運動記錄管理等功能。案例如圖10 所示。

結語

未來的城市兩輪出行方式更加人性化，用戶不僅將電動兩輪車看作是代步工具，更多的是將電動出行方式作為生活方式中一種新的體驗模式。本課題從自然交互理論入手，探索電動兩輪車產(chǎn)品下人機界面的自然交互設計研究，探索用戶－產(chǎn)品－環(huán)境之間的關系，通過分析尋求出用戶與產(chǎn)品的最優(yōu)化模式，為產(chǎn)品創(chuàng)新設計提供思路與方法，探討電動兩輪車產(chǎn)品的創(chuàng)新模式。其次，在研究方法層面，采用跨學科研究法，從多角度、多學科、多領域視角切入分析目標用戶人群的騎行方式、騎行習慣、交互模式等，挖掘目標群體的騎行特點及更深層次的需求，提出自然交互理論下的電動兩輪車人機界面設計的策略，運用多種學科交叉融合的特點，推動電動兩輪車交互界面設計的交互自然化、功能多樣化，探索全新的電動兩輪車界面設計路徑，為目標用戶群體創(chuàng)造出舒適的騎行體驗。本文基于自然交互理論，討論了電動兩輪車在城市道路下的人機交互界面模式，希望對我國電動兩輪出行方式的發(fā)展帶來一些啟發(fā)。

參考文獻

[1]陳晶. 電動自行車發(fā)展趨勢[J]. 林業(yè)機械與木工設備，2017，45（4）：7-9.

[2]北京牛電科技責任有限公司. 未來已來：小牛電動車帶給行業(yè)的啟迪[J]. 電動自行車，2015（7）：17-20.

[3]李衛(wèi)群，許懋琦. 隱式交互理論下的智慧產(chǎn)品設計研究[J]. 設計，2021，34（4）：99-101.

[4]孫傳祥．基于自然交互方式的移動終端產(chǎn)品交互設計研究[D]．濟南：山東大學，2012.

[5]嵇柔，鞏淼森. 自然交互設計在智慧家庭中的應用研究[J]. 包裝工程，2019，40（22）：208-213.

[6]黃瑩，金信琴，潘宜馨. 代駕折疊電動車用戶體驗研究與設計[J]. 設計，2022，35（16）：129-132.

[7]徐秀妮. 基于V2X的城市智能交通信號燈控制方法[J]. 西安工程大學學報，2020，34（3）：48-54.