沙發(fā)床中智能健康系統(tǒng)的應(yīng)用與設(shè)計體系

王子寒， 徐 偉，2*

(1.南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計學(xué)院，江蘇 南京 210037；2.南京林業(yè)大學(xué)智庫林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，江蘇 南京 210037)

隨著時代和城市文明的快速發(fā)展，以及城市人口的快速增長和居住環(huán)境的變化，各類生活成本變高，房價上漲，住房壓力變大，小戶型房子和配套設(shè)施將成為人們關(guān)注的置業(yè)重點之一[1-3]。沙發(fā)作為客廳中必不可少的家具配置，在人們的生活中起到了越來越重要的作用[4-7]。但由于居住空間有限，使沙發(fā)向沙發(fā)床演變并受到廣大消費者的喜愛[8]。同時由于生活水平的提高，人們的健康意識逐漸增強，在沙發(fā)床的設(shè)計過程中要重視沙發(fā)床對人類身體健康的影響，并考慮不同年齡段的人以及不同的時間段對沙發(fā)床基本功能和輔助功能的要求，設(shè)計出滿足人類健康需求的產(chǎn)品[9]。

智能家具是目前市場發(fā)展的大趨勢[10-11]，“智能”旨在讓人使用產(chǎn)品時更加方便、更加舒適、更具適應(yīng)性，智能家具是讓產(chǎn)品變得更加聰明，例如，可以賦予其信息采集功能，以便更好地管理生活和保障人們的身心健康[12]。同時，沙發(fā)床作為與人們?nèi)粘Ｉ钭顬橄嚓P(guān)的家具產(chǎn)品，將智能健康系統(tǒng)與沙發(fā)床相結(jié)合，能夠有效地實現(xiàn)對使用者的生命體征參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測。因此，結(jié)合相關(guān)智能家具案例，對智能健康系統(tǒng)的概念和實現(xiàn)方式進(jìn)行研究并歸納其設(shè)計體系，對智能健康系統(tǒng)在沙發(fā)床中的應(yīng)用實踐具有一定的意義。

1 智能健康系統(tǒng)

智能健康系統(tǒng)是借助各種傳感器對使用者各類生理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，再通過程序?qū)鞲衅鞣答伒男畔⑦M(jìn)行梳理、記錄和傳輸。云服務(wù)器是接收到具體數(shù)據(jù)后，及時反饋至用戶的移動設(shè)備，以便用戶對自己和家人的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)護[13]的系統(tǒng)。這類健康系統(tǒng)不僅更加便捷、節(jié)約時間以及降低成本，更能使用戶隨時隨地對自己及家人的健康狀態(tài)進(jìn)行評估，能夠及時就醫(yī)，減少安全隱患。

智能健康系統(tǒng)通過生理數(shù)據(jù)采集模塊、主控制器模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊和交互模塊來實現(xiàn)對使用者健康狀態(tài)的監(jiān)控和提示[14]，如圖1所示。其中，生理數(shù)據(jù)采集模塊是智能健康系統(tǒng)的主要模塊，系統(tǒng)主要通過該模塊來實現(xiàn)對使用者各類健康狀態(tài)的采集與分析，包括各類傳感器、數(shù)據(jù)采集程序和模塊分析程序3個組成部分。主控制器模塊在系統(tǒng)中起中介的作用，不僅要接收生理采集模塊分析后的數(shù)據(jù)，還要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理、保存和傳輸。遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊是健康系統(tǒng)的“靈魂”，通過PC端、手機界面和遠(yuǎn)程控制裝置可了解健康數(shù)據(jù)和控制健康系統(tǒng)。與此同時，使用者也可通過語音交互系統(tǒng)直接對家具進(jìn)行控制，通過語音播報對自己的健康狀態(tài)和每日流程進(jìn)行了解。

2 國內(nèi)外智能健康系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

在科技快速發(fā)展的背景下，人們越來越關(guān)注自己及家庭成員的健康問題。由于市場需求，與健康相關(guān)的智能產(chǎn)品陸續(xù)出現(xiàn)在日常生活中。智能健康系統(tǒng)通過機械電子技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合，讓使用者更方便地與智能家具相“互動”，實現(xiàn)對自己及家庭成員健康狀態(tài)的維護和監(jiān)測。

圖1 智能健康系統(tǒng)組成

2.1 國內(nèi)智能健康系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著信息技術(shù)和智能制造的快速發(fā)展，國內(nèi)智能化產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛，目前醫(yī)療和家具方面均朝著智能化的方向轉(zhuǎn)型[15]，已初步建立了理論框架，開始了對智能健康系統(tǒng)的研究。

帝王潔具所研發(fā)的智能產(chǎn)品已經(jīng)開始考慮到使用者的健康問題，其中研發(fā)的一款智能辦工桌采用了壓力傳感器、溫度傳感器和電子顯示技術(shù)，通過對使用者長期使用桌面所產(chǎn)生壓力和溫度的監(jiān)測，提醒使用者起身活動來預(yù)防久坐產(chǎn)生的疾病，如圖2所示。我樂家居的智能床墊在傳統(tǒng)的床墊中加入了十大硬核科技，其中包含的睡眠監(jiān)測系統(tǒng)、體檢系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可對使用者的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如圖3所示。狄普智能皮藝沙發(fā)床，將皮藝沙發(fā)床與智能系統(tǒng)相結(jié)合，讓沙發(fā)床具有智能音響設(shè)備和升降儲物茶幾，其中頭枕五檔調(diào)節(jié)裝置可緩解脊椎壓力，如圖4所示。廣州世麥信息科技有限公司研發(fā)的黑臉系列智能書桌在傳統(tǒng)的書桌中加入了燈光監(jiān)測、久坐提醒以及環(huán)境控制等功能，通過對光線的感應(yīng)改變臺燈的亮度，并且書桌具有自動監(jiān)測周圍環(huán)境的功能，將各種信息實時記錄并發(fā)至云端，讓使用者對身處環(huán)境有所了解，并選擇一個健康安全的環(huán)境，如圖5所示。

圖2 帝王辦公桌

圖3 智能床墊

圖4 智能皮藝沙發(fā)床

圖5 黑臉書桌

目前智能健康系統(tǒng)在家具中的應(yīng)用主要是對用戶使用時的健康狀態(tài)、周圍環(huán)境狀況和睡眠健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并結(jié)合機械智能技術(shù)對家具局部進(jìn)行改良[16]，起到對人體健康維護的作用。

2.2 國外智能健康系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

智能家具在國外已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，其智能家具不僅功能形式多樣，在智能健康系統(tǒng)監(jiān)測方面也相對成熟。美國Hammacher Schlemmer公司發(fā)布了一種名為Transport Perceptual Pod的智能床，這款智能床用玻璃纖維制成，通過外部的凝膠涂飾，將睡覺時周圍的噪音降低到10%，這便是對產(chǎn)品的基本功能做進(jìn)一步的改良設(shè)計。同時在智能床的內(nèi)部設(shè)置燈光和音響系統(tǒng)，可使光和聲音通過使用者的喜好而調(diào)節(jié)，讓使用者得到最大程度的放松，并且這些功能都可以通過APP來進(jìn)行操作和實現(xiàn)。而且其內(nèi)部設(shè)置了生物感應(yīng)系統(tǒng)，可以探知人的生命頻率，保證了使用者對自己的健康狀態(tài)有一定的了解，如圖6所示。巴黎高等洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院小組設(shè)計的模塊化智能家具Roombots，是將智能語音交互系統(tǒng)植入其中，用戶通過語音給其下達(dá)命令，讓其能夠根據(jù)用戶的命令進(jìn)行切換形態(tài)，如圖7所示。由此可見，語音交互系統(tǒng)應(yīng)用在家具中是確實可行的，可以通過同樣的方法將交互系統(tǒng)植入到沙發(fā)床中，以實現(xiàn)老人等特殊群體對智能化產(chǎn)品的快速掌握。

圖6 Transport Perceptual Pod智能床

圖7 模塊化智能家具-Roombots

3 沙發(fā)床智能健康系統(tǒng)的設(shè)計體系

沙發(fā)是每個家庭不可缺少的一部分，而沙發(fā)床可自由切換成沙發(fā)或床，滿足小戶型住戶的需求。將智能健康系統(tǒng)應(yīng)用在沙發(fā)床中，電子設(shè)備、機械結(jié)構(gòu)與家具相融合[17]，將有更好的發(fā)展前景。結(jié)合對相關(guān)智能家具案例的分析，將智能健康系統(tǒng)更好地應(yīng)用于沙發(fā)床的問題，初步建立其設(shè)計體系。

3.1 功能設(shè)計

智能健康系統(tǒng)在沙發(fā)床中的設(shè)計主要是功能設(shè)計，這種功能要同時具有輔助和監(jiān)護兩種功能屬性。

3.1.1 智能輔助功能設(shè)計

21世紀(jì)的今天，大多數(shù)的年輕人都在為工作而忙碌，很少有時間照顧自己的父母。因為工作的繁忙也很難對家人的身體健康做到時時刻刻的監(jiān)測，而智能輔助功能在家具中的應(yīng)用能夠很好地幫助老人在獨自居家的時間里使用家具來實現(xiàn)自助，避免子女為自己操心，也提升了自我價值感[18]。老年人普遍存在腰腹核心肌群力量不夠，但手臂仍有力量的情況，將智能輔助功能設(shè)計應(yīng)用到沙發(fā)床當(dāng)中時，可在沙發(fā)床的扶手處設(shè)置壓力傳感器，當(dāng)傳感器感應(yīng)到老年人需要起身時，沙發(fā)床的軟墊可以自動調(diào)節(jié)角度來幫助老人實現(xiàn)起坐。

3.1.2 智能監(jiān)護功能設(shè)計

智能監(jiān)護功能設(shè)計在沙發(fā)床中的應(yīng)用可以使沙發(fā)床具有實時主動監(jiān)測人體健康的功能，并具有及時給出一系列數(shù)據(jù)和應(yīng)對措施的功能[19]。這種功能面向不同的群體，不單單是對特殊人群的設(shè)計，因為在如今的大環(huán)境下，年輕人在超負(fù)荷工作狀態(tài)下也存在健康隱患，所以很難做到時刻就醫(yī)對身體進(jìn)行全面檢查。因此，智能監(jiān)護設(shè)計考慮了其包容性，這種設(shè)計可以根據(jù)人臉或指紋識別為特定的使用者建立一個數(shù)據(jù)庫，并在沙發(fā)床的內(nèi)部設(shè)置壓力傳感器和熱敏電阻，通過對人的睡眠姿勢、體溫以及心率變化進(jìn)行實時監(jiān)測，同時將這些數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)紸PP移動終端，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀。當(dāng)數(shù)據(jù)顯示使用者的睡姿存在安全隱患時，系統(tǒng)將會幫助人們自動調(diào)節(jié)到最健康的睡姿并根據(jù)環(huán)境溫度將沙發(fā)墊保持在一定的恒溫，同時檢測出身體處于亞健康狀態(tài)時，系統(tǒng)便會提醒使用者及時就醫(yī)。沙發(fā)床內(nèi)部設(shè)置的壓力傳感器也對人們起夜有所幫助，根據(jù)外部環(huán)境的黑暗與否，在夜間起夜時，沙發(fā)墊內(nèi)的傳感器監(jiān)測到壓力變換，將自動開啟燈光并調(diào)節(jié)亮度，既保護了使用者的眼睛也能避免磕碰發(fā)生。

3.2 交互設(shè)計

隨著智能化的發(fā)展與普及，越來越多的交互設(shè)計應(yīng)用到日常生活的產(chǎn)品當(dāng)中。對于年輕人而言，智能化設(shè)計可以省事省力；對于老年人來說，伴隨年齡的增長，學(xué)習(xí)能力、思維能力和理解能力都會大幅度下降，針對老年人的交互設(shè)計一定要簡潔，設(shè)計的前提就是使其在不需要大量學(xué)習(xí)新知識技能的前提下，使用產(chǎn)品的功能。對交互界面的模塊化設(shè)計，要摒棄大量復(fù)雜的按鍵，實行語音操控或者一鍵化按鈕設(shè)置，避免老年人因不懂操作而誤操作。對于沙發(fā)床的內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)置，一定要安裝完善的語音識別系統(tǒng)，根據(jù)使用者發(fā)出的指令而進(jìn)行相應(yīng)的活動，既能給年輕人的使用帶來便利，又可以使老年人在使用時不會有太多的心理負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)真正符合所有人的人機互動[20-22]。

3.3 外觀設(shè)計

對于中國的家庭來說，安全性設(shè)計是第一標(biāo)準(zhǔn)，選擇沙發(fā)床的原因大多都是為了節(jié)省空間和面積，在小戶型房屋中，要考慮到家具的安全性，以及家中的老人和小孩，所以在設(shè)計過程中要注重家具圓角設(shè)計的應(yīng)用。對于現(xiàn)代的年輕人來說，由于時代的快速發(fā)展，以及接觸的新事物越來越多，年輕人有著獨特的身心特征和習(xí)慣，所以設(shè)計要體現(xiàn)出生活化和個性化，能讓年輕人更容易接受。智能化在家具中的應(yīng)用還未普及，它是一個循循漸進(jìn)的過程，所以在將智能健康系統(tǒng)引進(jìn)沙發(fā)床的應(yīng)用中，不能一味地追求智能化所帶來造型上的夸張，而是應(yīng)該將智能化控制裝備“隱藏”在沙發(fā)內(nèi)，悄無聲息地融入到沙發(fā)床的設(shè)計中。

3.4 綜合評價

3.4.1 可實現(xiàn)性

目前市面上已經(jīng)存在智能沙發(fā)床，但是市面上的智能沙發(fā)床是將自動升降系統(tǒng)植入到沙發(fā)床內(nèi)，通過床和沙發(fā)之間的自由切換來實現(xiàn)沙發(fā)床的“智能化”，部分沙發(fā)床的升級版是將多功能控制面板、立體聲藍(lán)牙音箱、可升降茶幾和可放置茶杯的凹槽等隱藏功能藏于沙發(fā)床的扶手內(nèi)，實現(xiàn)沙發(fā)床的智能化，這證明將智能化引入家具中是確實可行的。在相關(guān)文獻(xiàn)中[23-25]，可以了解到在醫(yī)療方面的健康監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)有前人在不斷地研究和完善，通過終端APP可以了解到病人身體的各項數(shù)據(jù)，但它仍然局限于醫(yī)療體系，普通人除了在入院觀察后能夠?qū)ψ约荷眢w的健康狀態(tài)了解外，平時很難對自己的健康信息得到大致了解。在不久的將來將智能健康系統(tǒng)應(yīng)用在沙發(fā)床中，其操作與應(yīng)用是可實現(xiàn)的，同時可使每個家庭成員的健康都能得到進(jìn)一步保障。

3.4.2 效益預(yù)期

智能化健康系統(tǒng)在沙發(fā)床中的應(yīng)用，雖然目前只是一項研究和理論探討，但其智能化是確實可行的，將智能化健康系統(tǒng)應(yīng)用到家具當(dāng)中符合當(dāng)今社會以及市場的需求。這項設(shè)計一旦從理論變成現(xiàn)實，將會帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

4 結(jié)束語

智能健康系統(tǒng)在沙發(fā)床中的應(yīng)用不僅可解決智能家具在小戶型居住環(huán)境中面臨的空間問題，還對家具本身的不足進(jìn)行改良，通過APP簡化操作步驟和安裝完善的語音識別系統(tǒng)，使產(chǎn)品能夠更加方便、快捷地被消費群體使用。同時，在原有家具的基礎(chǔ)上對沙發(fā)床進(jìn)行再創(chuàng)造，賦予其智能化功能，對人體的健康性能進(jìn)行檢測，使用戶自身以及家人的健康得到進(jìn)一步保障，提升智能沙發(fā)床的性價比、易用性和安全性。基于此，未來還可以將智能健康系統(tǒng)進(jìn)一步完善，在軟件開放方面與醫(yī)療機構(gòu)進(jìn)行合作，附加專業(yè)醫(yī)師實時分析家庭成員健康狀態(tài)的功能。通過對設(shè)計體系的不斷完善，智能健康系統(tǒng)將會呈現(xiàn)更多的實用價值。