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穿戴裝置 這樣設計就對了!

作者: 王岫晨    

問起今年最熱門的議題,包括物聯網、車聯網、穿戴式裝置、5G等,都會是今年市場上關注度最高的發展領域。穿戴式裝置的當紅,來自於Google眼鏡的推出。只不過當Google宣布這款產品因為價格過高、市場接受度低、使用爭議性、實用性與易用性等問題而停產之後,似乎也給了穿戴式裝置在發展上的重重一拳,少了Google眼鏡,穿戴市場還能怎麼紅下去?

事實上,儘管Google眼鏡停產了,不過類似的智慧眼鏡產品在市面上並沒有因此而銷聲匿跡,還是有許多廠商在開發相關的產品,而且持續推陳出新、並升級其功能。Google眼鏡的停產,代表意義是這樣的產品未來將不會在消費市場上多所著墨,而是會使用在特定應用的領域上,例如博物館與展場導覽、複雜機械維修等。這些新應用領域,未來也將給予智慧眼鏡全新的發展契機。


圖一 : 飛機機身複雜的螺絲結構,透過智慧眼鏡可以協助工程師更精確鎖定。
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圖二 : 穿戴裝置,可不只是把電腦穿上身而已這麼簡單。
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新應用賦予智慧眼鏡新生命

智慧眼鏡的外型就是一副眼鏡,使用時配戴在使用者的臉上,如此一來,當必須對其下操作指令的時候,當然就不能像使用電腦那樣透過鍵盤滑鼠來快速輸入,這也使得穿戴式裝置的輸入介面,必須有一套全新的設計考量。就以智慧眼鏡來看,最直接的操作方式,就是透過觸控鏡架上的觸控板,來對其下簡單的指令。

一般來說,智慧眼鏡未來十分適合應用於展場的導覽上,觀覽者於展場入口處領取並配戴上,當走到展覽物前時,智慧眼鏡能自動感測,並在鏡框中顯示出該展品的相關資訊,使用者則可透過觸控來進行翻頁瀏覽,如此將可呈現更為豐富的展場導覽方式,對於觀覽者來說,也是一種全新的參觀體驗,比起過去配戴耳機的方式,將能獲得更豐厚的資訊。

另外的重點應用,則是複雜機械的維修。國家儀器大中華區行銷經理郭皇志就指出,例如在一架飛機內部,會有高達好幾千顆的螺絲,這些螺絲,每顆在上鎖的時候,都需要施以不同的扭力以及深度,一般的維修人員,要牢記每顆螺絲不同的扭力等資訊,是很困難的一件事情,而一但沒有施以正確的扭力,很可能會在飛行途中出現不可預期的危害。

而這時候,維修人員若透過智慧眼鏡,則可以用擴增實境的方式,在眼鏡中告知維修人員目前所處理的螺絲,該施以多大的扭力,旋至多深的深度等,一目了然。不僅讓這些複雜的工程更容易進行,也能大幅減少人為的失誤。

在這樣的情況下,透過語音來對智慧眼鏡下達指令,將是最適合的方式,如此一來維修人員可以在雙手持續工作的狀態下,來獲得所需要的資訊。另外,透過眼鏡上的微型鏡頭,讓眼鏡自行偵測目前維修員所正進行的作業範圍,然後自行顯示出必要的訊息,將是更適合的介面形式。

除此之外,視覺方面的應用,例如透過頭戴式顯示器來進行虛擬實境的環境,對於遊戲或者模擬操控等用途也有很大的市場,相關報導在本期封面故事的下一篇文章將有更多著墨。


圖三 : 穿戴裝置與身體零距離,許多身體訊號感測器就可因此派上用場。
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將裝置『穿』在身上,與身體零距離。

如此許多用於偵測身體訊號的感測器,就可以派上用場。

智慧手錶方興未艾

當然,除了智慧眼鏡之外,穿戴式裝置另一種最熱門的產品,就當屬智慧手錶了。特別是蘋果、三星等智慧手機大廠陸續推出相關的產品之後,似乎智慧手錶也成為了行動市場新顯學,未來勢必將成為各廠商「必有」的產品線。目前正值智慧手錶的起飛期,各家廠商都正絞盡腦汁,企圖打造出與眾不同的智慧手錶,來驚艷市場。這樣的模式,可能與過去智慧手機很類似,有人推出後,大家跟隨,然後2至3年左右市場逐漸成熟,屆時低價商品也將會陸續問世。

目前,智慧手機已經是人手一支,出門在外必要的設備之一。有些人可能會問,既然智慧手機都已經整天不離身了,為什麼還要開發需額外配戴的穿戴裝置呢?

其實,儘管智慧手機會被使用者整天帶在身上,不過多半還是放在隨身的袋子或背包裡頭。換句話說,智慧手機與身體依然隔著一定程度的『距離』,既使許多智慧手機強調擁有加起來多達十幾軸的各式感測器,但卻沒有一個是可以真正地貼近身體。

而智慧手錶這類穿戴裝置的特色,就是真的將該裝置『穿』在身上,與身體零距離。如此一來,許多用於偵測身體訊號的感測器,就可以派上用場。例如體溫、心跳、移動距離、行走步數等,都可以透過這些裝置,來獲得進一步的數據資料。


圖四 : 儘管穿戴成真,但設計上可不能馬虎,必須兼顧時尚與功能性。
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穿戴裝置的設計考量

正因如此,這類穿戴裝置與一般電子裝置最大的不同之處,就是穿戴裝置是貼近著人體在進行運作的。UL電子科技產業部事業發展協理蔡昌益表示,一但其運作環境與人體的活動有密切關連,穿戴裝置的安全性與可靠度就必須要密切考量,畢竟這將會相互影響,人體的動作或溫度可能會影響到穿戴裝置的運作,而穿戴裝置也可能會對人體的安全造成影響。

從這樣的角度來觀察,蔡昌益認為,穿戴式產品的開發就必須有以下幾點考量,包括裝置的運作溫度、材料的選擇、結構設計與輻射強度等。

結構

穿戴式裝置最重要的功用,就是貼緊使用者的肌膚,讓裝置上的感測器可以測得身體的訊號。也因為如此,裝置與人體肌膚若能越貼服,感測器抓到的人體訊號將更為精準。另一個問題是,穿戴式裝置會經常與人體一起進行活動,當較為激烈的跑跳或撞擊發生時,就是考驗著穿戴裝置機械結構的時刻。

事實上,許多穿戴式裝置的主要應用都是針對使用者的移動甚至運動,因此在機械結構的設計上,將碰撞、擠壓或摔落的狀況考量進去也是十分必要的,特別是感測器必須要在這些碰撞或晃動的情況下,還依然能穩定精確地讀取身理訊號。

溫度

由於穿戴式裝置的功能越來越多,效能也變得強大而複雜,未來散熱設計將成為產品設計的一項重點。由於穿戴式裝置會被使用者長時間配戴在身上,加上這種裝置通常運作溫度不至於太熱,使得使用中一但溫度高於體溫,則可以透過人體來達到裝置散熱的目的。

只不過,這樣的溫度儘管不高,但若人體長時間接觸,也是會產生低溫燙傷的危險。低溫燙傷意思就是人體長時間接觸略高於體溫的物體所導致,最常見的情況如冬天時使用暖暖包、電毯、暖風機等產品時易造成的傷害。這種傷雖然也不至於導致嚴重的生命危害,但也會造成皮膚紅腫、水泡、脫皮等狀況,甚至可能導致皮下組織燙傷與組織壞死等。

輻射

所有的穿戴式裝置在設計上,幾乎都是透過無線傳輸方式來與其他裝置進行連結以及資訊傳遞的作業,最普遍者包括藍牙、Wi-Fi、甚至是3G或新一代的LTE等。也由於穿戴裝置與身體的距離過於接近,幾乎是零距離的接觸,儘管這些裝置所發出的射頻訊號強度並不高,然而這些訊號卻也很容易對身體造成一定程度的危害。

其中較為重要的就是一種射頻加熱效應,這種效應與電磁波的功率及頻率有關,在測試上通常是以SAR來估算其穿透人體時的被吸收率。這使得穿戴式裝置在設計上,也必須要能符合SAR的安全限值,確保人體不被過強的輻射所危害。

材料

穿戴式裝置在使用上,會長時間與人體皮膚接觸,這使得在材料的選擇方面,必須更為謹慎。某些特定的皮革、金屬、樹脂等材料,可能導致人體皮膚出現過敏反應,因此在材料的選擇上,也必須經過進一步的選擇與評估。

此外,也由於穿戴裝置經常與肌膚接觸,人體的出汗、皮膚的髒污、體溫的變化等,都可能讓裝置處於酸性、潮濕、高溫的環境中,因而造成某種程度的侵蝕與損害,致使裝置感應器失準等問題出現。而細菌髒污的滋長,也容易引起皮膚不適等問題。這樣的因素,也成為裝置材料選用時必須考量的重點。

結語

隨著智慧手錶的上市,穿戴式裝置無疑將會是今年最火熱的議題,產品也勢必呈現多元化的發展走向。正因如此,在未來的幾年,值得觀察的重點就在於哪些產品將能脫穎而出、走向真正商業化量產的腳步,並在市場上獲得更多消費者的青睞。目前在市面上所看到的相關商品,由於都還處於起飛期,使得產品單價都偏高,相信不久的未來,當穿戴裝置走向成熟化階段之後,消費市場才能真正享受到穿戴式裝置普及的便利。


圖五 : 穿戴式裝置目前仍以手錶類的產品居冠。


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