基于用户体验的可穿戴设备设计研究

刘美合

摘要：谷歌眼镜于2012年问世，随后市场上涌现出大批智能可穿戴设备，受到了全球消费者的支持与认可，产品的功能、使用体验同时也受到消费者关注。为日后新型可穿戴设备的设计提供理论借鉴指导。从用户角度出发，分析现有可穿戴设备分类、研究用户本身以及用户对产品的操作的关系。从可穿戴设备的硬件、软件、价格三方面提出新的可实施性设计建议。通过交互理念来指导可穿戴设备的设计、用户使用以及服务体系，促进可穿戴设备长足发展。

关键词：可穿戴设备 用户体验 交互 人机

中图分类号：TB472

文献标识码：A

文章编号：1003-0069 （2019） 03-0114-03

引言

现如今人们对于产品的使用越来越强调其功能性，在功能方面进行整合的产品越来越多地出现在大众生活中。可穿戴产品无论是在使用的舒适性、便捷性，或是追求产品的美观时尚方面，相较于普通一单元产品都更具有优势。目前市场上现存的可穿戴产品大致可以分为腕带式、项坠式、穿戴式、携带式四种交互方式，与人的肢体有十分亲密的接触;又通过人对可穿戴设备的操作完成二次交互，从而对人本身或者生活起到良好的改善作用。

一、可穿戴设备概念及分类

（一）可穿戴设备的概念

当今世界，人们已离不开可穿戴设备的使用。小到一个项坠式空气净化器，大到可穿戴医疗设备无处不在地围绕在我们的身边，可穿戴设备指的是能够穿戴在身上，由某个单一的产品汇集到用户的衣服以及配件的可携带设备，产品间的合二为一大大节约空间并且方便携带。它的功能远不止于一个硬件设备，它具备强大的信息存储功能，与此同时，还能借助于云端数据的交换来促进该功能的实现，做到缩小工作时间成本，大大提高人类生活的便利[1-3]。

（二）现有可穿戴设备典型案例分析

1 顺滞式

典型案例：小米手环2（如图1）所示。

特点：（1）与用户手腕紧密贴合;（2）与手机APP配合使用;（3）久坐提醒功能，检测身体健康;（4）心率监测功能，提高运动效率;（5）独立ID设置，免密解锁手机; （6）手机来电，手环震动提醒;（7）使用的国际IP67防水防尘保准，杜绝粉尘、汗液侵蚀。

交互方式：（1）显示屏采用OLED; （2）圆形按键;（3）呼吸灯;（4）震动提醒;（5）环境感应;（6）人体感应。

2.项坠式

典型案例：AirAngel可穿戴空气净化设备（新版）（如图2）所示。

特点：（1）项链一样佩戴在人们脖子上，轻巧便携i（2）释放高浓度负氧离子;（3）手机APP智能遥控;（4）静音设置，节能环保。

交互方式：（1）指示灯闪烁;（2）物理按键配备i（3）环境感应器。

3.穿戴式

典型案例：谷歌眼镜（如图3）所示。

特点：（1）用骨传导或耳传导向人体发射私密信号;（2）在人们的可视区域显示信息。

交互方式：（1）耳传导以及骨传导;（2）微型投影器;（3）身體感应、肢体感应;（4）语音控制;（5）物理按键的输入;（6）手机蓝牙连接。

4 携带式

典型案例：青柚便携式空气净化器，（如图4）所示。

特点：（1） 一端紧密与口鼻接触，一端不与身体发生接触;（2）过滤、净化周围粉尘、可吸入颗粒物;（3）续航时间持久，低耗能节能环保;（4）开盖断电。

交互方式：（1）与肢体接触、传递新鲜空气;（2）传统物理按钮;（3）配套书包、衣物悬挂。

二、用户体验方面探究

用户体验指的是用户在对产品进行使用过程中所主观感受，其概念初次提出是关于“可用性”的研究。产品经济时期设计师更注重的是对产品的可用性和功能性上的研究，以满足用户的基本生理需求;产品服务时期用户体验上升为了更加追求产品使用的愉悦感和舒适感，更追求情感增值的体验。“人”就是用户体验研究的核心，是可穿戴设备用户研究的基础。人们对所使用的产品或者是希望使用的产品或系统、服务的体验以及个人感知印象就是IS09241-219标准。通俗来讲就是人在使用一件产品以后，认为此产品好不好用、方不方便。150随即补充解释道：用户体，即用户在使用一款产品之前——之中——之后的所有认知反应，包括身体上、情绪上、心理上等各个方面。影响到用户的体验因素有：使用环境、系统本身以及操作的流畅感。结合可穿戴设备的特点来看，用户体验主要集中在产品的舒适性、功能性、便携性、安全性、信息收集与输出的准确度、能耗情况、佩戴美观性等。在此从以下两个层面进行阐述。

（一）用户本身的研究

对用户信息的收集主要有问卷调查、深入访谈、任务分析、情景观察四种方法。依据用户需求划分可穿戴设备的用户分为过程为主的用户、结果为主的用户。前者主要追求在产品的使用过程中带来的感官刺激，从而获得心理上的满足;后者的用户所在意的不是过程的体验，而是直观、快速、高效地获取有效信息。所以在进行针对结果为主的可穿戴设备设计时更需注意系统逻辑关联。从人的接受信息角度来分析可穿戴设备的用户体验分为：认知体验、感官体验和情感体验;而Robert Rubinoff通过量化分析模型研究得出，产品的用户体验分别为：感官体验、界面信息体验、可用性体验和情感增值体验。设计师需要分析好用户信息、把控用户需求目标、控制用户体验质量，才能完善好用户为本的可穿戴设备的设计。

（二）用户与可穿戴设备的交互

相对于六七年前苹果公司历史性地把触摸式交互引入产品设计之中，传感手段的交互式在可穿戴设备中，更加关注的是传感手段的交互。截止到目前，市场上可穿戴设备的输出方式主要有以下几种：（1）屏幕显示;（2）指示灯;（3）震动;（4）发声;（5）投影（如谷歌眼镜、VR等头戴式可穿戴设备）;（6）向智能电子设备发射信息等。输入方式主要有：（1）身体内部监测（监测心跳、心率、感矢口体温、呼吸频率、脑电波等）;（2）肢体、五官监测（眼动追踪、四肢动作变化追踪）;环境监测（温度变化、PM2.5监测、空气湿度监测、噪音等）;（3）语音输入;（4）肌肉生物电;（5）物理按键。由此，在进行新型可穿戴设备设计时需要针对使用场景进行适当的输入输出方式设计，考虑用户实际需求、用户心理、操作方便程度等。

三、基于用户体验的设计优化

目前在挑剔的市场需求下，可穿戴设备整体外形日益趋于微小化，这无疑会给设计者造成不小的难题。如何依附在有限的产品体积上，有效结合恰如其分的硬件交互手段以及软件交互方式来达到最好的用户体验效果，深深考察设计师的能力[4-6]。笔者另外通过用户调研问卷反馈发现，大多数用户更倾向于使用操作简便、功能性强大、使用安全、数据精准;造型方面倾向于时尚现代、造型小巧、线条柔和的产品。可穿戴设备的优化设计要从用户为出发点，进行以用户为主的身体体征、行为特征、地理信息、社会网络等进行纵向数据分析，围绕用户健康、运动、娱乐、展开横向辅助研究，利用终端产品将个体信息数据做出最完全呈现。

（一）硬件方面

上文提到可穿戴设备可划分为腕带式、项坠式、穿戴式、携带式四种穿戴方式。不同的穿戴方式依照其特性适合选取不同的信息交互方式。提到信息交互不得不提及的是传感器。传感器其一般起到实现信息的交互和通信的作用，如今应用到贴附人身体的可穿戴智能设备上更是具有了对人体和外部环境信息监控和终端设备信息传输的作用。

目前可穿戴设备中所应用的传感器类别主要包括（1）运动传感器（例如加速度传感器、陀螺仪、方向传感器、重力传感器等）;（2）环境传感器（例如光线传感器、压力传感器、磁力传感器等）;（3）体征传感器（例如心率传感器、眼球追踪传感器、血压传感器等）;（4）影音传感器（例如摄像头、麦克风等）以上四大类，其应用原则在于根据特定穿戴方式、依照用户特定行为反射和信息交互方式需求进行选择。

传感器具有微型化、数字化、网络化、智能化等特点，随着传感器装置的不断完善，可穿戴智能产品才具有向人体全身实行信息监测和信息传输的功能，起到人、设备终端、生活环境之间的联系作用。

小米手环在目前市场如此畅销绝非偶然。（如图5—1）所示，其外观造型采用流畅简洁黑色塑胶材质腕带式设计，并配有橙色、绿色、蓝色等色保护套，屏幕采用OLED显示屏。其产品的计步功能、心律测试功能、睡眠质量检测功能、免密解锁功能、来电提醒功能、防水防尘功能等有效采用符合用户日常需求的传感器配置，基本满足用户日常基本数据监测要求。其手环的核心高精度部件—心率传感器和加速度传感器，精确监测用户体征信息，并及时反馈监测信息，带给用户最好的交互体验。目前在市面上测试心率的手环均采用了同理的测量方法，它的原理即用反射式光电测量法获得桡动脉PPG信号，对PPG信号做快速傅里叶变换，分析频域，实现人体心率的检测。简单来说，就是用一道光照到动脉上，再反射回来，根据反射回来光的变化，计算出人体的心率。由于人体生理结构、肌肉、血液的颜色等多项因素，绿色光是人体中通过率最高的颜色，因此心率传感器的光源便使用了绿色光，以求达到最小的损耗和干扰（如图5-2）所示。

在生产技术以及设计两者中，多数人更加偏向于把重点放在生产工艺的环节上，其实如何在可穿戴设备的有限体积上、在特定的使用情景之下摒弃传统物理按键触控，实现有效操作的极大便利和简化才是至关重要点。在大数据的应用前提下，使用符合用户本身的信息交互方式才会给用户最好的硬件使用体验。

（二）软件方面

可穿戴设备在软件设计方面主要面临的三大桎梏主要包括：（1）在可穿戴设备的体积日趋变小;（2）在生活的方方面面日益为人类所依赖;（3）用户角色的年龄层次丰富化;社会阅历水平多样化。这些问题给产品的软件设计师带来了很大挑战，关于可穿戴设备软件方面操作最重要的环节在于其界面操作性和用户认知方面，需要遵守的设计原则有以下几点：

（1）依照其产品使用功能设定软件交互方式。

解释：针对产品的功能设定简练方便、行之有效的软件交互方式，不要为了增添视觉效果或其他目的使产品本身本末倒置。

用户在使用产品前已经具备了相当熟练和基本不可更改的个人行为习惯和认知习惯，产品的软件设计方面需要利用相关仪器设备在大数据背景前提下调研出用户普遍行为和认知习惯动作，从而找出具有针对性的、对用户具有帮辅性的软件交互方式。应因勢利导，而不是单纯引进新设备而去运用新技术，最后做出华而不实的空中楼阁。软件设计容易出现问题的一点就是不断增加附加功能和过度关注交互方式的创新，往往忽略了设计要便捷于民的本质。实际上应该遵从用户的行为习惯，针对产品的用途抓住痛点、水到渠成。

（2）使用情境设计。

解释：界面设计离不开使用情景设计。情景必须融合用户的使用环境，作为使用环境的虚拟延伸。

可穿戴智能设备中的界面显示应用有别于传统以往设备中的视觉界面。可穿戴设备中的界面不是独立于现实生活场景的显像屏幕，而是往往具备其特有的功能，是属于与现实情境有所联系的一个桥梁，具有显示接受和反馈信息的功能。从另一角度说，用户在对可穿戴设备进行行为和动作上的信息传输时，其行为和动作具有重复性。和用户对传统设备的行为以及动作上的操控不同，用户对可穿戴设备进行行为动作上的交互时，目的不仅仅为了对设备的操作，最重要的是对于周围环境信息的有效输入。最后需要注意的是，关于可穿戴设备的使用情景相较于PC端产品的使用情景会更加复杂具有不确定性，因此需要充分考虑到操作产品的过程中用户半接收信息状态，增大容错性。

宝马公司曾为该公司的工程师所设计了一款可穿戴式眼镜。其作用是基于智能眼镜的增强现实（AR）特性，通过眼镜来辅助工程师完成汽车的修理与装配工作。（如图6）所示，占据界面大部分的为发动机组件的高清图像，同时显示需要修理的部分和需要使用的工具，界面右侧一竖条为操作工具栏，并且通过语音指令界面会出现下一操作步骤画面，整个对汽车的修复过程中界面都会显示提示画面以及语音，有效辅助工程师作业。

由此可见，可穿戴设备中的情境交互设计要使用户的使用环境——行为动作——目标信息接收三个环节上有好的联系。采用用户已经形成习惯的无意识行为动作习惯作为信息输入的方式，为用户的设备使用和现实生活建立连贯联系。

（3）降低认知负荷。

解释：降低界面信息的繁琐度和复杂度，降低用户的学习门槛，使用图像、符号简化文字的信息传输职能。

可穿戴智能设备受到显示界面尺寸的限制，不宜设定过多信息识别内容，尽可能将内容进行优化性选择。信息层级的设定只需符合操作逻辑和关联性，避免无效信息占用空间。降低信息识别密度，去除不必要的视觉元素，避免形成认知和反应障碍。

可穿戴设备起到对现实环境的虚拟延伸作用，属于独立、单一的直接功能环节产品，界面显像的作用在于辅助用户完成交互即可，不再需要使界面担任独立职能，应降低用户的认知成本。可以加入适当动画效果和转场设计，其作用是作为手段而不是作为视觉修饰，其目的同样只是为了辅助用户理解以及完成交互逻辑。如果界面信息复杂造成用户认知困难，势必会降低产品的使用效率，同时为用户的生活起到不便。

认知成本和用户在使用产品时的沉浸程度相关，而影响到用户对移动设备体验的两大因素是外界干扰和分心，因此可穿戴设备还需要添加操作中断的设计（如图7）

（4）降低操作负荷。

解释：即产品的及时访问效果。塔式信息架构向平行架构转化，尽可能在操作第一层级就展现功能。

与传统智能设备不同，可穿戴智能设备可以輔助用户直接进行操作，交互设计方面同样需要进行简练。在第一层级就展示功能信息相当于帮助用户降低了操作难度，将提供给用户的所有功能平铺直述在小小的界面上。提升用户的使用效率同时增强了了产品的交互性。产品没有清单一样目录，第一层级的功能选择相当于在操作最初帮助用户进行功能选择，进而会引出单条功能更加详尽地信息显示，起到了更好的信息梳理作用。

降低操作负荷的另一方法为解放双手。例如使用语音录入取代物理输入、使用语音指令操作代替手指下滑菜单等。使用RFID/NFC技术代替双手完成信息双向传达，使尽可能少的肢体操作完成复杂功能的实现[7-8]（如图7、8、9）。

（三）价格方面

（如图10）为笔者所编写的关于可穿戴式空气净化器调查问卷中关于价格区间接受范围的调查，在被调研的95个有效实验样本里，其中月收入在1000到2000之间占比为44.21%，63.61%的样本人群认为应该把穿戴式空气净化设备价格控制在100元-200元内。此数据说明在大部分人群消费水平并不高，对可穿戴设备的心理认知定位价格偏低。所以在进行设计优化时充分考虑配件加工和成本问题。

结论

随着科技迅猛发展，以用户体验理念为基础的智能信息化设备得到了广泛关注。笔者通过对市场上现有的可穿戴设备分析，结合从用户体验角度分析用户的人物角色信息、分析用户需求、用户体验质量;分析用户和产品本身的交互情况来思考产品的可用性，对未来的可穿戴设备设计进行了新的设计优化思考。“以人为本”的设计理念深入产品设计重点，结合对可穿戴产品硬、软件方面设计的把控，以及用户内心对产品价格期待区间等条件来满足用户体验需求，进而促进可穿戴设备的长足发展和新的进步。

参考文献

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