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穿戴装置 这样设计就对了!
找出对的应用是关键

【作者: 王岫晨】2015年05月07日 星期四

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问起今年最热门的议题,包括物联网、车联网、穿戴式装置、5G等,都会是今年市场上关注度最高的发展领域。穿戴式装置的当红,来自于Google眼镜的推出。只不过当Google宣布这款产品因为价格过高、市场接受度低、使用争议性、实用性与易用性等问题而停产之后,似乎也给了穿戴式装置在发展上的重重一拳,少了Google眼镜,穿戴市场还能怎么红下去?


事实上,尽管Google眼镜停产了,不过类似的智慧眼镜产品在市面上并没有因此而销声匿迹,还是有许多厂商在开发相关的产品,而且持续推陈出新、并升级其功能。 Google眼镜的停产,代表意义是这样的产品未来将不会在消费市场上多所著墨,而是会使用在特定应用的领域上,例如博物馆与展场导览、复杂机械维修等。这些新应用领域,未来也将给予智慧眼镜全新的发展契机。



图一 : 飞机机身复杂的螺丝结构,透过智能眼镜可以协助工程师更精确锁定。
图一 : 飞机机身复杂的螺丝结构,透过智能眼镜可以协助工程师更精确锁定。

图二 : 穿戴装置,可不只是把计算机穿上身而已这么简单。
图二 : 穿戴装置,可不只是把计算机穿上身而已这么简单。

新应用赋予智慧眼镜新生命

智慧眼镜的外型就是一副眼镜,使用时配戴在使用者的脸上,如此一来,当必须对其下操作指令的时候,当然就不能像使用电脑那样透过键盘滑鼠来快速输入,这也使得穿戴式装置的输入介面,必须有一套全新的设计考量。就以智慧眼镜来看,最直接的操作方式,就是透过触控镜架上的触控板,来对其下简单的指令。


一般来说,智慧眼镜未来十分适合应用于展场的导览上,观览者于展场入口处领取并配戴上,当走到展览物前时,智慧眼镜能自动感测,并在镜框中显示出该展品的相关资讯,使用者则可透过触控来进行翻页浏览,如此将可呈现更为丰富的展场导览方式,对于观览者来说,也是一种全新的参观体验,比起过去配戴耳机的方式,将能获得更丰厚的资讯。


另外的重点应用,则是复杂机械的维修。国家仪器大中华区行销经理郭皇志就指出,例如在一架飞机内部,会有高达好几千颗的螺丝,这些螺丝,每颗在上锁的时候,都需要施以不同的扭力以及深度,一般的维修人员,要牢记每颗螺丝不同的扭力等资讯,是很困难的一件事情,而一但没有施以正确的扭力,很可能会在飞行途中出现不可预期的危害。


而这时候,维修人员若透过智慧眼镜,则可以用扩增实境的方式,在眼镜中告知维修人员目前所处理的螺丝,该施以多大的扭力,旋至多深的深度等,一目了然。不仅让这些复杂的工程更容易进行,也能大幅减少人为的失误。


在这样的情况下,透过语音来对智慧眼镜下达指令,将是最适合的方式,如此一来维修人员可以在双手持续工作的状态下,来获得所需要的资讯。另外,透过眼镜上的微型镜头,让眼镜自行侦测目前维修员所正进行的作业范围,然后自行显示出必要的讯息,将是更适合的介面形式。


除此之外,视觉方面的应用,例如透过头戴式显示器来进行虚拟实境的环境,对于游戏或者模拟操控等用途也有很大的市场,相关报导在本期封面故事的下一篇文章将有更多著墨。



图三 : 穿戴装置与身体零距离,许多身体讯号传感器就可因此派上用场。
图三 : 穿戴装置与身体零距离,许多身体讯号传感器就可因此派上用场。

将装置『穿』在身上,与身体零距离。

如此许多用于侦测身体讯号的感测器,就可以派上用场。

智慧手表方兴未艾

当然,除了智慧眼镜之外,穿戴式装置另一种最热门的产品,就当属智慧手表了。特别是苹果、三星等智慧手机大厂陆续推出相关的产品之后,似乎智慧手表也成为了行动市场新显学,未来势必将成为各厂商「必有」的产品线。目前正值智慧手表的起飞期,各家厂商都正绞尽脑汁,企图打造出与众不同的智慧手表,来惊艳市场。这样的模式,可能与过去智慧手机很类似,有人推出后,大家跟随,然后2至3年左右市场逐渐成熟,届时低价商品也将会陆续问世。


目前,智慧手机已经是人手一支,出门在外必要的设备之一。有些人可能会问,既然智慧手机都已经整天不离身了,为什么还要开发需额外配戴的穿戴装置呢?


其实,尽管智慧手机会被使用者整天带在身上,不过多半还是放在随身的袋子或背包里头。换句话说,智慧手机与身体依然隔着一定程度的『距离』,既使许多智慧手机强调拥有加起来多达十几轴的各式感测器,但却没有一个是可以真正地贴近身体。


而智慧手表这类穿戴装置的特色,就是真的将该装置『穿』在身上,与身体零距离。如此一来,许多用于侦测身体讯号的感测器,就可以派上用场。例如体温、心跳、移动距离、行走步数等,都可以透过这些装置,来获得进一步的数据资料。



图四 : 尽管穿戴成真,但设计上可不能马虎,必须兼顾时尚与功能性。
图四 : 尽管穿戴成真,但设计上可不能马虎,必须兼顾时尚与功能性。

穿戴装置的设计考量

正因如此,这类穿戴装置与一般电子装置最大的不同之处,就是穿戴装置是贴近着人体在进行运作的。 UL电子科技产业部事业发展协理蔡昌益表示,一但其运作环境与人体的活动有密切关连,穿戴装置的安全性与可靠度就必须要密切考量,毕竟这将会相互影响,人体的动作或温度可能会影响到穿戴装置的运作,而​​穿戴装置也可能会对人体的安全造成影响。


从这样的角度来观察,蔡昌益认为,穿戴式产品的开发就必须有以下几点考量,包括装置的运作温度、材料的选择、结构设计与辐射强度等。


结构

穿戴式装置最重要的功用,就是贴紧使用者的肌肤,让装置上的感测器可以测得身体的讯号。也因为如此,装置与人体肌肤若能越贴服,感测器抓到的人体讯号将更为精准。另一个问题是,穿戴式装置会经常与人体一起进行活动,当较为激烈的跑跳或撞击发生时,就是考验着穿戴装置机械结构的时刻。


事实上,许多穿戴式装置的主要应用都是针对使用者的移动甚至运动,因此在机械结构的设计上,将碰撞、挤压或摔落的状况考量进去也是十分必要的,特别是感测器必须要在这些碰撞或晃动的情况下,还依然能稳定精确地读取身理讯号。


温度

由于穿戴式装置的功能越来越多,效能也变得强大而复杂,未来散热设计将成为产品设计的一项重点。由于穿戴式装置会被使用者长时间配戴在身上,加上这种装置通常运作温度不至于太热,使得使用中一但温度高于体温,则可以透过人体来达到装置散热的目的。


只不过,这样的温度尽管不高,但若人体长时间接触,也是会产生低温烫伤的危险。低温烫伤意思就是人体长时间接触略高于体温的物体所导致,最常见的情况如冬天时使用暖暖包、电毯、暖风机等产品时易造成的伤害。这种伤虽然也不至于导致严重的生命危害,但也会造成皮肤红肿、水泡、脱皮等状​​况,甚至可能导致皮下组织烫伤与组织坏死等。


辐射

所有的穿戴式装置在设计上,几乎都是透过无线传输方式来与其他装置进行连结以及资讯传递的作业,最普遍者包括蓝牙、Wi-Fi、甚至是3G或新一代的LTE等。也由于穿戴装置与身体的距离过于接近,几乎是零距离的接触,尽管这些装置所发出的射频讯号强度并不高,然而这些讯号却也很容易对身体造成一定程度的危害。


其中较为重要的就是一种射频加热效应,这种效应与电磁波的功率及频率有关,在测试上通常是以SAR来估算其穿透人体时的被吸收率。这使得穿戴式装置在设计上,也必须要能符合SAR的安全限值,确保人体不被过强的辐射所危害。


材料

穿戴式装置在使用上,会长时间与人体皮肤接触,这使得在材料的选择方面,必须更为谨慎。某些特定的皮革、金属、树脂等材料,可能导致人体皮肤出现过敏反应,因此在材料的选择上,也必须经过进一步的选择与评估。


此外,也由于穿戴装置经常与肌肤接触,人体的出汗、皮肤的脏污、体温的变化等,都可能让装置处于酸性、潮湿、高温的环境中,因而造成某种程度的侵蚀与损害,致使装置感应器失准等问题出现。而细菌脏污的滋长,也容易引起皮肤不适等问题。这样的因素,也成为装置材料选用时必须考量的重点。


结语

随着智慧手表的上市,穿戴式装置无疑将会是今年最火热的议题,产品也势必呈现多元化的发展走向。正因如此,在未来的几年,值得观察的重点就在于哪些产品将能脱颖而出、走向真正商业化量产的脚步,并在市场上获得更多消费者的青睐。目前在市面上所看到的相关商品,由于都还处于起飞期,使得产品单价都偏高,相信不久的未来,当穿戴装置走向成熟化阶段之后,消费市场才能真正享受到穿戴式装置普及的便利。



图五 : 穿戴式装置目前仍以手表类的产品居冠。
图五 : 穿戴式装置目前仍以手表类的产品居冠。
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