智能可穿戴设备产品开发设计分析

王永林

摘要：我国科技化进程不断推进，智能设备份额逐渐在可穿戴设备市场中增加，智能设备搭载智慧型芯片，能被人体携带或佩戴，具备不同功能，但最终目的皆是为国人创造舒适生存环境。本文从智能可穿戴设备的产品发展路径展开分析，通过讨论产品开发的相关法规和市场开发要点，探析智能可穿戴设备的设计要素，从技术层面到环保层面的不断优化，以此提高国人生活质量。

关键词：智能设备;可穿戴;电池设计

引言：可穿戴产品的使用较为广泛，能被用户穿在身上，或戴在身体某部位，其设计想法不同则产品的最终作用机理也不相同，比如常见的智能手表，在其使用中便可为用户提供准确报时、GPS定位、接打电话等功能。目前，市场上出现了可穿的电子织物，说明科技发展下，可穿戴产品种类更加多元化，未来产品的设计用途将会和用户需求挂钩，并逐渐拥有理想使用效果。

1 智能可穿戴设备产品的发展分析

在1975年末，全球第一款可被称作是智能可穿戴设备的手表面世，从此全球范围内便开始了众多可穿戴设备的智能化之旅，时到今日，可穿戴设备搭配智能化装置而形成的智能可穿戴设备产品，种类已超千种，且每类设备下众多品牌林立，为人类的舒适化、智能化生活提供了较大推动力。

当前市场规模来看，智能手环的普及率最高、其次是智能耳机的市场占比率较高。手环能够检测人体健康数据，并上传到相应软件上，为用户带来较高融入体验感，因此市场较为成熟，另外便携式的医疗设备和高精度测量仪器的使用也较为常见，科学家推测，未来甚至隐形眼镜也可作为可穿戴设备之一与智能化技术相融合。总之，在智能设备中，可穿戴产品会为市场带来较大惊喜，通过光电、生理阻抗等多种传感器搭配使用，為用户带来良好体验。图1为某品牌智能运动服装。

2 智能可穿戴设备产品的开发分析

2.1产品开发法规

研发者需要根据国家相应部门制定的法律法规，做好产品开发立项工作，并且应与用户的实际采集信息作为准则，不同信息的收集需要遵循不同部门下的相应法规。比如可穿戴设备是直接内置无线芯片，可以直接连接互联网络的产品，就应符合工业和信息化部制定的《电信设备进网管理办法》，必须为产品申请进网许可证[1]。如果进行可穿戴产品的研发针对用于医疗目的，除了上述规则之外，更需要考虑到它可能会被归于“医疗器械”范畴，则其开发阶段有着所有民用产品中最为严格和最为漫长的医疗器械审批制度。

2.2市场开发要点

以经济市场作为智能可穿戴设备的开发要点，需要将市场需求和硬件配置作为主要参考因素。市场需求是开发一款设备的最主要方向指引，比如进行产品开发需要前期市场调研，并且采集到的一定用户量的功能需求中，将最为紧迫的几类需求点进行当前技术下的满足，确保技术允许状态下，实现较高用户体验。硬件配置需要从存储器、语音交互、传感器等技术、零件的选择上加以参考开发，需要在其开发中满足基本的用户需求，并降低产品功耗。

3 智能可穿戴设备产品的设计分析

3.1降低连接功耗

智能设备在其运行过程中，主要功耗来源便是无线连接，因此降低连接能耗需要在设备连接阶段进行管控，从可穿戴设备的运行因素上逐条分析。首先考虑是否选择了最为匹配的无线系统，因为无线连接的类型不同，将会使得数据的传输速率、通信范围都有所不同，这将是功耗产生的较大比例部分;其次考虑广播或监听的选择，设备在待机时，仅低频度醒来广播发射，基本只需考虑其深度睡眠功耗。但如果设备需要长时间收听网络，那么控制器工作功耗就是功耗的关键因素[2]。

3.2待机模式设计

待机模式运行。智能设备一旦与可穿戴产品相结合，则给到用户体验感造成影响的一个重要因素便是待机时长，同样待机时长也影响产品自身质量，进而将影响到产品价格、销量，因此需要对待机模式下的设备运行做出必要的掌控。待机模式能保障电池使用状况达到最佳，通过减少不必要的设备活动，能将电池的电流消耗降低，且两者关系成正比，因此说明了在待机状态下，微控制器的待机/睡眠模式将会对电池的省电能力有一定影响，在设计中需要将微控制器保持睡眠模式，唤醒状态只有设备运作才可进行，由此保证电池寿命。

待机电流消耗。设备运行中有一种关键的技术驱动因素，可以实现当在待机模式下，能尽可能减少汲取电流的数值，由此增加待机能力。比如采用极低泄漏的和静态电流的器件，以及用负载开关来断开已关掉的子系统，以免它们从系统泄漏电流。另外应注意电路设计的细节，需避免额外电流穿过上下拉电阻，避免口线漏电到外部已关掉的子系统。

3.3电路电池设计

电路设计需要从整个可穿戴设备的大小、尺寸上进行相关设计，因为电路是设备能够完成供应用户需求的主要供电渠道，电路设计合理，则该设备省电能力较好，用户相应体验感也较满意，因此需要对电路进行前期规划设计。当前智能设备在其发展趋势中，体积逐渐减小，所以电路设计应在为电池留出相应空间后，再去把传感器、电源等零件规划妥当，解决空间难题。图2为未来的可穿戴设备体积预测。

电池设计有其重要参考设计因素——空间、电量。空间的考虑需要与设备电路进行协同规划，将整个设备在尽可能体积降低模式下，为电池留出更多空间，且电路管线、器件需要规划合理，降低线路电流损耗。电量的控制中，需要在设计运行安全角度上，尽量在体积减小的电池中提高能量密度，摩尔定律这样评价电子元件的能效，每年将会以200%的速率去实现小型化，因此需要使用能量采集技术，将设备能源收集并转化成电能。

结论：综上，智能可穿戴产品在其开发中，应遵循国家法律法规制定下的开发准则，并结合市场用户需求，将产品创新性、前瞻性开发。而产品的设计中，可发现其变化趋势是逐渐便利、小巧，能与用户增加交互频率，其主要的设计要素是降低连接功耗、待机模式设计、电路电池设计。为提高智能可穿戴设备的硬件质量与软件性能，需将产品开发、设计流程不断优化完善，给用户带来更佳使用感受。

参考文献：

[1]赵煜，孙熙胜，李滔，等.智能可穿戴设备市场与新技术发展趋势分析[J].科技经济导刊，2020，28（19）：16-17.

[2]陈扬剑.智能可穿戴设备产品开发设计研究[J].现代信息科技，2019，3（23）：44-45.