基于体验性的智能安全锁设计与研究

王祺　张昌军　冯鑫浩

关键词：智能锁设计 用户体验性 智能家居 产品安全设计 人机交互

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2022）09-0134-04

引言

20世纪90年代中国智能锁产业发展以来，行业竞争进入尖锐化阶段，人工智能在未来发展中成为重大趋势，我国智能锁行业取得了长足的进步。ICA 联盟发布的《2019年中国智能锁应用及行业白皮书》显示，2018年中国智能锁产量为1430万套，需求为1500万套。据全国锁具行业信息中心统计的数据显示，2020年智能锁行业总体的产销量在1600万套左右，较2019年的1400万套左右增长了14.3%。在2020年疫情时代背景之下，智能家居市场近乎停滞，但智能锁行业仍取得了这样的成绩，实属不易。

智能锁在日常生活中应用的时间并不算长、且核心技术尚不够成熟，这就意味着我国智能锁设计面临造型突破与技术革新的双重关卡。其中对新型技术的开发则是突破当前智能锁市场困境的切入点[1]。人工智能时代，与物联网领域的融合愈加紧密，通过从物联网中搜集数据并不断学习来提高技术[2]，智能家居产品与系统之间的互联互通性能得到了显著提升，智能家居才能在真正“智能”与“人性化”的路上越走越远[3-4]。

一、基于用户体验理论研究及分析

（一）用户体验设计理论

“用户体验”一词来自唐纳德·A·诺曼的作品《设计心理学1——日常的设计》，他建议设计师不仅要为一个软件或界面创造用户体验，而是要为构成体验的一切事物进行设计。在诺曼的书中，用户体验侧重于整体体验过程的质量和愉悦感，包含了设计产品、流程、服务和环境实践等环节[5-6]，将以可用性为原则，去围绕用户进行设计。

用户体验，简言之就是人在使用某产品或服务时，在人机交互过程中产生的行为、情感与态度[7]，其核心是能够感受到产品物境、情境、意境三者相互营造出的体验感和精神价值[8]。当下，随着用户体验的深化，我们会发现许多设计问题会回归到用户本身及其需求上去。用户的需求是设计的基础，但用户的需求未必就一定是功能。用户体验设计倡导将用户設定为研究的中心，并以更专业的方式为用户提供优质的体验服务。现在的体验设计不再受设计师自身的局限性，用户可以广泛参与创新性的提案、技术开发和测试的全过程。

1.基于体验性智能锁用户需求分析

设计的产品是否成功关键因素在于消费者对该产品的体验感，而产品、用户与环境是构成体验性的基本因素。对产品的体验性在现实中往往因人而异，但是我们可以发掘归类出有共同特征的群体，在个性中把握共性，以此为基础来满足这一群体用户的需求方向。

于用户而言，产品的价值体现在满足用户的需求之上。因此，想要设计理想的产品须深入了解用户的内心需求，并对其进行科学评估，如影响每个用户体验关键因素的马斯洛五个需要层次对应的用户分析、心理与生活需求、用户的日常使用习惯、情绪因素等进行分析，如图1所示。

对于智能锁产品而言，目前用户的主要需求集中在安全性、便捷性、心理需求等三大领域，如图2所示。特别地，其中女性群体需求的关键是安全性。智能锁是首先作为一个锁具产品而存在的，故传统门锁所具备的安全、稳定与售后服务等方面是智能门锁最基础的要求;其次由于添加了电子结构、智能服务系统等，功耗、应急措施等智能系统自身的问题也是智能锁必须考虑的因素;最后作为智能家居行业的首要一环，与其他设备的互联互通、人机交互体验及用户的情感亦是设计者需要考虑的。

二、智能锁具设计调研

（一）智能锁市场调研 1.智能锁的行业发展空间巨大

锁具发展至今，其历史一直伴随着人类私有财产意识的演变，几乎等同于人类文明的历史。从可以追溯到古代的雏形：绳结、骨档，到如今的各种高科技锁具，锁的出现无疑是文明成熟的主要标志，是文明进步的体现。目前，锁具最重要的变化之一是诞生了新一代产品：智能锁，它是人工智能时代互联网技术和智能识别技术高度融合的产物。

智能锁区别于传统锁类的重要特点是在用户体验、家庭防护和管理方面具有更加便捷和安全的性能。不仅是为了生活的智能，也是为了智能锁能够接入物联网，从而进一步构建统一全面的智能家居安全生态网络。因此，在保证高安全性的基础上，灵敏的传感和人性化的服务体验是现代智能锁的前进方向。

2.智能锁行业的品牌阵营

随着智能家居市场的迅猛膨胀，许多企业和跨行巨头涌入智能锁行业。根据国家锁具信息中心的数据，2018年中国智能锁企业数量约为2000家，同比增长67%。

品牌结构方面，根据《2019中国智能门锁应用及行业白皮书》，2018年中国智能安防门锁形成品牌聚集效应。目前以德士曼、鹿客等为代表的专业品牌仍是智能锁行业的中流砥柱，以小米、华为智选等为代表的互联网新兴品牌则主要以个体用户公寓门锁为主。

3.智能门锁产品的多样化解锁形式

为了增强行业竞争优势，对智能锁技术的研发也在马不停蹄，产品款式也逐渐多元化。目前智能锁以传统手持型为主，2018年传统手持智能锁占比88%，而大部分的推拉式锁安全性能较低，总体的比例不高。

传统手持智能锁经常使用密码、指纹、手机等识别方法，但随着人工智能和算法识别相关技术的稳健进步，以及人脸识别、蓝牙解锁、红膜解锁和物联网技术的突破，我国智能安全锁产品的功能和应用将呈现多元化的发展格局。

（二）智能锁市场竞品分析

通过对目前市面上几家大型家居市场采用走访调查、问卷调查、现场采访的方式，笔者发现目前主流品牌智能锁都采取智能锁和智能猫眼相结合的方式。同时，据获悉资料表明，现有产品目标人群市场大多为包含老年人的三辈人家庭及高薪白领阶层。近年来，单身独居女性对智能锁需求日益增加。进一步整合市场销售情况、品牌、技术现状和未来发展趋势，我们可以得知智能锁需求会日益增加同时其所具备的功能也将更加完善。整体市场发展情况以大品牌为中心，中小品牌为散点环绕式分布，质量参差不齐但发展规模却旗鼓相当;较好地满足了社会各层次人群购买力[9]。

通过用户对各产品的期望值数据，目前备受瞩目的智能锁产品是鹿客智能门锁。2017年鹿客智能门锁的Loock Touch外观和功能上的极简设计一举摘得“智能锁科技创新奖”，实现手握、识别、下压一步即可开门的便利操作，满足用户对美学和人体工学的双重追求;此外还有陨石科技公司研发的夏洛克智能锁贴的防止复制和技术开锁等产品。当前市场主流风向已变为设计驱动创新竞争，为避免陷入为设计而设计的死循环，在市场与设计双重驱动下，注重产品服务过程中的用户体验性是必然趋势[10]。

三、用户体验性智能安全锁设计分析

（一）设计策略

1.交互自然性

迄今，智能锁经历了密码解锁、指纹解锁、面部识别等多种解锁方式，这些方式均对传统锁定技术的创新和挑战。锁具实现个性化后，针对不同年龄、区域和性格的锁具产品可以更注重不同用户交互行为的心理情感[11]。多元化的交互模式是未来智能家居产品的发展方向，但新型的产品操作学习依赖自身经验，多元化的交互若过于复杂超出用户经验与认知，便难以顺利完成交互过程，因此开锁设计因避免操作行为过多，提倡简单自然交互。

2.智能便捷与适度

人工智能构建周期中，智能产品的特点是利用互联网系统形成许多产品的互联，为各种智能产品提供数据库和云计算，与其他产品相互合作，实现相互识别、控制和合作[6]。智能化产品换代更新的周期较短，所以我们需要努力实现由传统锁具时代向智能锁时代之间过渡的衔接性，充分考虑产品设计和环境的全面性，以“通用设计”理念在现实与未来之间搭设桥梁[12-13]。同时，智能化产品的部分功能也面临着功能过剩、利用率不高等问题，因此智能化设计更需兼备实用性与易用性。

3.情感体验化

注重情感体验是智能家居的必然需求，产品情感化的来源与产品的使用情境紧密相联，尤其是为智能家居这一大环境而设计的智能锁产品，其交互方式的情感化表达对用户体验有着关键性作用[14]。智能家居日渐广泛，智能锁的需求日益提高，在物质条件允许的情况下，消费者更倾向于選择满足自身心理情感需求的智能家居而非仅具有寻常基础功能的家具产品。

4.安全稳定性

智能锁的安全性也在随着智能化进一步加强，但智能锁的安全不容忽视，鲁玺龙等[15]总结探讨了家用智能锁的各种非正常开启行为，加上越来越多的智能交互模式，产品之间的各种智能通信扩大了产品系统的范围，给智能锁系统的安全性带来了不稳定的可能性，因此其安全性能及稳定性是智能锁设计必须明确的标准。

（二）设计定位

1.目标用户定位

目标定位为年轻事业型的群体。该群体是社会的中坚力量，工作相对稳定，并且具有一定的消费水平和经济收入水平，倾向于追求一定的生活品质。同时对各种新事物易产生兴趣，具有较强的新事物接受能力，能快速适应并使用高科技产品。这种群体家庭关系中往往有老人和小孩，是智能锁主要的需求用户群体[16]。

2.功能定位

作为一把智能锁，其核心功能是智能化开锁以及安全警报设置。移动手机端的交互功能响应更加全面协调，以便产品交互系统实现更及时的信息传输。此外增加了反锁功能，以及静音模式的切换，从用户角度去提高体验性。通过移动互联网、人工智能技术创新开启模式进行创新功能设计，并通过手机实时监控锁状态，留物提醒。从用户消费者角度去体验用户真实的需求，把我人机交互的情感合理化，真正做到智能且安全。

（三）设计方法

看待世界维度和感受世界的方式有很多种，将这些方式运用到日常生活中就需要我们去探索发现更多元的设计方法。产品语义学是20世纪80年代工业设计领域将语言的研究构思运用到产品设计上的一门学科，其本质是研究设计的物品在使用环境中的象征特性。这不仅指心理和生理语境的功能，而且也包含心理、文化等象征特性的研究。如今基于产品语义学的设计方法对指导智能家居产品具有重要指导意义和借鉴价值[17-18]。

产品语义学设计方法分为两个关键层次，第一个是由知觉到意义的建构;第二个层次为由意义到行为的映射。知觉是联通人与物之间的桥梁，蕴含于在人无意识之中。人与事物的交流互动是无法被感官知觉直接驱动的，所以，这就是“意义”建构的“媒介”的价值所在[18]。

产品设计本质上也是人的行为设计，人与产品之间的新型关系正是人的行为反映了对物支持的需要，进而深化诞生新的设计[19]。产品语义设计从语义学角度阐释了人与产品之间互动的逻辑关系，并将其用知觉、意义和行为之间的动态关系进行解析，协助设计者“预测”无法凭空臆断的人与产品的互动愿景[20]。运用到智能锁上，就需要我们探寻锁本身与人之间的交流互动，深入情景之中完成“知觉-行为-知觉”的真实体验，以此来更好地完善智能锁的用户体验性。

四、用户体验性智能锁设计方案

根据前期所做的设计调研以及分析逐步确定了此次智能锁设计的产品特征，阐述了智能锁用户体验性设计要点，构建出适于用户体验性的智能锁设计方案，并对设计方案进行各方面的设计测评，最终得出结论。

（一）草图绘制与模型优化

设计方案从用户体验性及安全性角度出发探索，让更多的人在更多的场合使用，也会让我们的未来更加安全。设计特点：大方、简洁、具有现代感与科技感在用户识别、安全性、管理性方面更加智能化，如图3所示。

（二）方案设计说明

智能锁的设计以科技感为主调，把握动与静的平衡点，塑形线条更具灵动性，在材料质感上赋予“刚”以“柔”的属性。在智能化的基础之上，充分利用产品语义学的智能产品设计方法，准确把握从“知觉—意义—行为”的层次递进，做到将用户体验性融入智能产品，使智能锁的设计符合人的意识，进出门只需轻轻一触即可，避免娇柔繁复。

结构

上抛弃传统的门把手，弧度边缘设计，增加人的握面感，使人感觉轻松舒适，进出门更加省时省力。整体呈现轻巧型灵感的结构，让智能生活更简洁、更美观。人性化操作上，设计了指示灯，开门情况一目了然，轻松判定门锁状态，放心出门，拯救强迫症用户的“担忧”心态，做好安全性设计。

本设计的创新之处在于简化一系列操作，让智能不复杂，做一把“安全”且“有温度”的智能锁。半导体活性生物指纹锁成功识别指纹后电机带动锁芯转动，锁舌自动收回無需下压把手，门锁便可开启;完善预警方案，连续数次密钥输入错误，锁芯系统将自动锁定，防猫眼、防撬报警等多项功能为家居安全保驾护航;该设计方案采用Wi-Fi直连，无需网关，手机APP远程监控，门锁状态实时查看，安心更高效，如图4所示。

（三）方案细节展示

智能锁采用的快速识别模式，全自动、大智能：无需下压把手式设计，识别成功门即刻开启，关门自动上锁，如图5所示。智能锁具有实时通话及报警功能，如图6，如遇紧急情况系统立即反馈消息至用户手机开启通话，同时启动紧急报警功能。

智能锁的安全性体现在它与智能家居的连接，用户可以通过智能系统远程开锁，为来访客人进行人脸识别，判断是否开锁，避免客人在门外尴尬的等待，设计十分人性化，体现了以人为本的设计思想，从多方面考虑住户的需求。此外还装有有防撬报警系统，相对于传统门锁设置了多个应力感应点，防止有人撬门。

结论

本文通过利用产品语义学的智能产品设计方法，将用户体验性设计理念融入到智能锁的设计之中，利用马斯洛需求层次科学赋予智能产品以人的“意识”，即从知觉—意义的跨越，最终映射到行为这一层次，以达到产品与用户需求之间的平衡关系。

在设计调研中，打破“问题”的局限性，转向用户体验性设计研究。基于体验性视角下，分析了智能锁设计目标、思路、定位及设计内容，使智能锁的设计更关注用户群体的情感化体验性需求，具有易学习性从而降低学习成本，而非固有的功能、造型等设计[21]，还包括产品交互方式等方面的设计[22]。

智能锁作为智能家居入门产品，有着高频率、不轻易拆卸和身份安全识别等特征，市场前景不可估量，在智能家居市场前进的道路上有着举足轻重的作用[23]。智能家居系统以健康安全为设计的出发点，其核心驱动力虽然是技术，但服务的核心依旧是生活[24]。安全性因素在这个过程中不可忽视，随着人们需求层次的日益高涨，促使设计转向用户体验性设计。物联网等技术的不断进步，安全性能稳步提升，将吸引更多的消费人群加入到智能家居的行列，而智能锁便是智能家居的第一步。