智能家庭衛(wèi)士產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究

嘉興南湖學(xué)院 王駿 楊曉燕（通信作者）

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，人們對(duì)健康問題的關(guān)注有了空前的提高，近年來環(huán)境與衛(wèi)生安全問題事件的突發(fā)性和對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來的破壞性影響，讓人們認(rèn)識(shí)到了健康的重要性。例如，戴口罩、勤洗手、非接觸式溝通已成為人們的習(xí)慣[1]。生活中為了避免細(xì)菌和病毒的入侵，在公共場合人們需要增強(qiáng)自我防護(hù)和控制社交距離，但家庭內(nèi)的環(huán)境是否健康是容易被忽略的。病毒和細(xì)菌都可能存留在衣物上傳播和擴(kuò)散，帶回家中很容易通過空氣發(fā)生家庭內(nèi)部的傳播現(xiàn)象。因此，如何降低和處理家庭內(nèi)部細(xì)菌及有害氣體的傳播變得十分重要。文章基于智能化的角度對(duì)家用空氣凈化器進(jìn)行再設(shè)計(jì)，牢抓家庭消毒這一重要環(huán)節(jié)，以期為人們創(chuàng)造一個(gè)健康安全的家居環(huán)境。

1 智能家庭衛(wèi)士產(chǎn)品概述

智能家庭衛(wèi)士產(chǎn)品，即以智能家居系統(tǒng)為依托的一種智能家居產(chǎn)品，涵蓋家庭安防、影音娛樂、老幼關(guān)愛等多方面功能。旨在提升人們家庭生活的幸福感、安全感。目前市面上針對(duì)家庭安防的家庭衛(wèi)士產(chǎn)品，如智能門鎖、智能攝像頭等都已成熟穩(wěn)定。但針對(duì)維護(hù)家庭成員健康的家庭衛(wèi)士產(chǎn)品還寥寥可數(shù)。面對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外的衛(wèi)生安全問題，家作為守護(hù)人們健康安全的最后一道防線。如果不能對(duì)它進(jìn)行持續(xù)高效的防護(hù)，病毒、有害氣體等很有可能會(huì)造成持續(xù)污染。因此，對(duì)智能家庭健康衛(wèi)士產(chǎn)品的研究迫在眉睫。

2 智能家庭衛(wèi)士產(chǎn)品設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)智能家庭衛(wèi)士設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

目前，針對(duì)國內(nèi)的衛(wèi)生安全問題，設(shè)計(jì)師們對(duì)于家庭健康防護(hù)產(chǎn)品的研發(fā)絲毫沒有松懈。市面上具有消毒功能的產(chǎn)品主要有紫外線消毒、空氣消毒器、電解水消毒機(jī)等，這些產(chǎn)品具有消殺范圍廣、消毒速度快等特點(diǎn)[2]。但多數(shù)產(chǎn)品由于功能累贅導(dǎo)致場景多而分散，用戶體驗(yàn)復(fù)雜。一款智能的家庭衛(wèi)士產(chǎn)品需要讓用戶使用舒心、方便，同時(shí)要著重考慮產(chǎn)品功能的整合及產(chǎn)品的通用性設(shè)計(jì)。如圖1 這款Goalkeeper 智能衣架，集殺菌消毒、熱風(fēng)烘干、定時(shí)等功能于一體。針對(duì)可能存在于衣物中的細(xì)菌及病毒進(jìn)行消殺，將可能存在的傳染風(fēng)險(xiǎn)最大程度地阻隔在玄關(guān)處。如今，人們的大部分外出時(shí)間都會(huì)佩戴口罩，即便在專家聲明空曠的室外可以摘下口罩自由呼吸時(shí)，人們依舊不敢松懈[3]。大量口罩的使用同樣會(huì)帶來回收及再次利用的思考。如圖2 這款口罩智能伴侶Mask Care，針對(duì)口罩的回收、口罩正確佩戴及口罩有效佩戴時(shí)長三個(gè)問題進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖1 Goalkeeper 智能衣架

圖2 口罩智能伴侶Mask Care

從以上國內(nèi)智能產(chǎn)品來看，家庭健康防護(hù)產(chǎn)品大多數(shù)僅停留在概念階段，這些產(chǎn)品針對(duì)消費(fèi)者的需求，深化產(chǎn)品功能，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)解決問題。然而，其適用范圍相對(duì)有限，解決問題能力相對(duì)薄弱。例如，凈化消毒類的防護(hù)產(chǎn)品，消費(fèi)市場集中在針對(duì)公共區(qū)域消殺的智能產(chǎn)品。同時(shí)，國內(nèi)的智能家居廠商還應(yīng)針對(duì)生態(tài)閉環(huán)及智能產(chǎn)品安全等領(lǐng)域加強(qiáng)協(xié)商構(gòu)思。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2025 年，全球?qū)⒂谐^630 億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備投入使用，智能家居的場景和應(yīng)用會(huì)滲透到人們生活的方方面面[4]?；谶@樣廣泛的應(yīng)用場景，用戶對(duì)于智能家居產(chǎn)品的訴求不僅是價(jià)格、功能，還有如何能夠串聯(lián)生活的各個(gè)領(lǐng)域，形成應(yīng)用閉環(huán)?，F(xiàn)在的智能家居產(chǎn)品基本還是各自為戰(zhàn)的狀態(tài)，各個(gè)廠家都在全力打造自己的生態(tài)系統(tǒng)。對(duì)于產(chǎn)品的兼容性、穩(wěn)定性及可擴(kuò)展性都是很大的考驗(yàn)。因此，國內(nèi)智能家居產(chǎn)業(yè)要不斷完善，根據(jù)具體要求制定科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)著重考慮產(chǎn)品的適用性，真正從消費(fèi)者的角度出發(fā)使產(chǎn)品具有實(shí)用性與安全性[5]。

2.2 國外智能家庭衛(wèi)士設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

目前，許多國外知名大型企業(yè)也在深入研究健康防護(hù)產(chǎn)品，圖3 為DYSON 公司設(shè)計(jì)的S+，該產(chǎn)品結(jié)合了手機(jī)消毒器和干手器，旨在幫助人們養(yǎng)成消毒手機(jī)的良好習(xí)慣。圖4 為Caldo，這款熨斗不僅能通過蒸汽凈化衣物消除褶皺，還能在幾秒鐘內(nèi)滅菌消毒、除塵除螨。在自動(dòng)檢測衣物織物的類型后對(duì)應(yīng)的蒸汽溫度也會(huì)有所不同。此外，Caldo 還提供了與不同香水品牌合作生產(chǎn)的香水盒，人們把自己喜歡的香水噴到衣服上。目前，國外對(duì)健康防護(hù)產(chǎn)品的研究主要集中在個(gè)人和公共場所防護(hù)用品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)上，但對(duì)家庭環(huán)境中的健康保護(hù)沒有引起足夠的重視，家庭防護(hù)產(chǎn)品的開發(fā)也稍顯不足。

圖3 戴森S+

圖4 Caldo 熨斗

3 智能家庭衛(wèi)士產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則

3.1 智能化原則

目前市面上的大部分手機(jī)、智能電視、智能音箱，以及各種智能家電，一般都有語音助手功能，用戶可以通過語音助手下達(dá)指令，打開想要用的App、查找導(dǎo)航路線、詢問天氣等等。然而，不少用戶在使用這些產(chǎn)品時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，不少“聊天”內(nèi)容呆板無趣，而且對(duì)于一些固定問題的回答永遠(yuǎn)一致。此外，在通過語音助手下達(dá)其他指令時(shí)，不少產(chǎn)品反應(yīng)緩慢遲鈍，有時(shí)還會(huì)因?yàn)榭谝魡栴}發(fā)生識(shí)別錯(cuò)誤。智能家庭衛(wèi)士要做到更加地智能化，減少用戶操作提高體驗(yàn)，通過不斷地迭代更新才能更好地為消費(fèi)者服務(wù)。

3.2 功能性原則

產(chǎn)品功能作為設(shè)計(jì)產(chǎn)品的基礎(chǔ)，可以將產(chǎn)品的價(jià)值有效地體現(xiàn)出來[8]。智能家庭衛(wèi)士主打空氣凈化及物品消毒功能，二者功能相近，可將兩種功能進(jìn)行整合。但是功能的整合并不是隨意地添加，產(chǎn)品功能的合理性是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，不同消費(fèi)者對(duì)于產(chǎn)品功能提出的要求是不相同的，在整合智能家庭衛(wèi)士產(chǎn)品功能的過程中，需重點(diǎn)考慮不同年齡和性別使用對(duì)象的特征。

3.3 安全性原則

智能家庭衛(wèi)士的安全設(shè)計(jì)包括網(wǎng)絡(luò)安全及操作安全[9]。從網(wǎng)絡(luò)安全來看，包括數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全等多個(gè)方面。隨著網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的不斷完善，智能家居安全的重點(diǎn)逐漸從網(wǎng)絡(luò)安全向數(shù)據(jù)安全防護(hù)轉(zhuǎn)變。智能家庭衛(wèi)士網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)遵循智能家居系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享的最小化原則，以及智能家居數(shù)據(jù)共享知情、同意和授權(quán)等原則。它將減輕用戶、廠商和社會(huì)的安全擔(dān)憂，數(shù)據(jù)安全措施還將減少智能家居的數(shù)據(jù)安全隱患。從操作安全來看，智能家庭衛(wèi)士消毒全過程應(yīng)做到無殘留無死角，機(jī)器本身應(yīng)做到定時(shí)自我凈化，保障每次消毒的安全性。

4 智能家庭衛(wèi)士產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐

4.1 設(shè)計(jì)理念

“小YI”智能家庭衛(wèi)士秉承“以人為本，綠色智能”的設(shè)計(jì)理念。針對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外環(huán)境問題及衛(wèi)生安全事件引發(fā)的疾病傳播問題，公眾的焦慮心理致使他們過度關(guān)心自己和家人的健康狀況。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮人的因素，從心理及生理兩方面考慮，對(duì)產(chǎn)品外觀功能等進(jìn)行充分構(gòu)思，旨在滿足家中不同年齡使用人群的習(xí)慣。同時(shí)作為綠色智能家居產(chǎn)品，“小YI”智能家庭衛(wèi)士通過對(duì)不同功能的整合，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”，在增加空間利用率的同時(shí)也避免了購買多個(gè)相同功能產(chǎn)品帶來的能耗及環(huán)境問題。將時(shí)代發(fā)展趨勢充分體現(xiàn)出來，滿足社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展要求，有效減少目前社會(huì)發(fā)展所面臨的生態(tài)環(huán)境負(fù)擔(dān)，減少能源的消耗問題，避免各種資源浪費(fèi)問題的產(chǎn)生。

4.2 設(shè)計(jì)思路

4.2.1 功能設(shè)計(jì)

1）復(fù)合式過濾網(wǎng)。空氣健康問題已經(jīng)威脅到人們的日常生活。因此，智能家庭衛(wèi)士是把對(duì)家庭空氣的凈化作為產(chǎn)品最重要的功能。為了對(duì)付更難阻擋的有害物質(zhì)采用復(fù)合式過濾網(wǎng)，第一層采用初效過濾網(wǎng)，主要過濾毛發(fā)、絮狀物等；第二層采用HEPA 濾網(wǎng)材料，用于次級(jí)過濾與凈化，HEPA 濾網(wǎng)采用PP（聚丙烯）高效濾紙、PET 濾紙、PP 和PET 復(fù)合高效濾紙，以及玻纖高效濾紙可以高效過濾煙霧、灰塵、寵物皮屑、PM2.5 顆粒等對(duì)人體有害的微粒。H13 等級(jí)的HEPA 對(duì)于0.3 微米大小顆粒的過濾精度可達(dá)99.97%，以達(dá)到凈化的效果；第三層采用負(fù)離子凈化技術(shù)，與傳統(tǒng)空氣凈化器不相同，除了去除空氣中的灰塵、甲醛等有害物質(zhì)，還能采用凈離子群空中除菌的原理，通過等離子放電，產(chǎn)生并釋放空氣中、自然界中發(fā)現(xiàn)的相同的正離子和負(fù)離子，這些離子作用于霉菌和病毒表面，形成了具有高氧化強(qiáng)度的OH 基團(tuán)。為了分解蛋白質(zhì)，立即從表面蛋白質(zhì)中除去氫（H）。OH 的基礎(chǔ)是氫（H）與氧（O）相互作用形成蒸氣，然后釋放到大氣中[10]。

2）物品消毒。智能家庭衛(wèi)士需要對(duì)家庭的水杯、碗筷、寵物玩具等日用品進(jìn)行消毒。使用時(shí)應(yīng)考慮消毒操作的簡便性，安全性。因此選用紫外線消毒，紫外線消毒具有操作簡單、無化學(xué)殘留、不會(huì)使微生物產(chǎn)生抗性等優(yōu)勢[11]。

3）口罩消毒器。環(huán)境問題使人們對(duì)于口罩的使用更加頻繁。但在前期的調(diào)研中卻發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)被調(diào)查者口罩更換頻率較低，他們一般一只口罩會(huì)用2—5 天（如圖5）。每次使用口罩的時(shí)間不超過30 分鐘。大多數(shù)為去食堂就餐或超市購物時(shí)使用，使用后口罩選擇丟棄或閑置。如果將口罩丟棄會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)，不丟棄情況下如果不對(duì)口罩進(jìn)行消毒，其附著的細(xì)菌很有可能會(huì)對(duì)家庭環(huán)境造成污染。所以智能家庭衛(wèi)士在設(shè)計(jì)時(shí)擁有口罩消毒模塊，支持無線充電，利用UVC 紫外線消毒燈管和通風(fēng)系統(tǒng)保證口罩的清潔干燥，保證再次佩戴的舒適性。

圖5 口罩更換頻率

4.2.2 材質(zhì)設(shè)計(jì)

作為守護(hù)家庭健康的防護(hù)產(chǎn)品，智能家庭衛(wèi)士與使用者接觸較多，因此在外部材料的選擇中，應(yīng)把防磕碰、無毒健康放在首位。外部材料以ABS 塑料為主，ABS 塑料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電性能，可以確保產(chǎn)品的安全性，同時(shí)ABS 塑料還具有極好的染色性，能夠很快著色且色彩選擇多樣，從而滿足產(chǎn)品對(duì)于色彩搭配的需求。機(jī)身表面經(jīng)過鍍鉻和染色處理，具有高抗沖擊性、高耐熱性、阻燃性、增強(qiáng)性、半透明性等。外殼及塑料部件應(yīng)采用注塑成型工藝，相比其他成型工藝，注塑工藝能將尺寸度控制得更高，同時(shí)生產(chǎn)效率更高。其他內(nèi)部小零件根據(jù)材料特性、需求的不同采用特定的工藝完成。

4.2.3 色彩設(shè)計(jì)

室內(nèi)產(chǎn)品一般采用淺色系平衡室內(nèi)環(huán)境與產(chǎn)品之間的溫度感，令用戶產(chǎn)生溫暖感與親近感。顏色設(shè)計(jì)中機(jī)身主體應(yīng)為白色，基礎(chǔ)藍(lán)為輔助色。從色彩上的選擇來說選用明度高的色彩表現(xiàn)“清爽”這一主題，以單色調(diào)顏色突出簡約，特別是白色，既潔凈又平和，也具有一種安靜的氛圍。藍(lán)色也能給人帶來和平與安寧的歸屬感。

4.2.4 造型設(shè)計(jì)

追求簡單是人的本性，簡單實(shí)用自然過渡為新的時(shí)代主題?？紤]到家中老年人，小孩等特殊群體，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮他們操作的安全性及便利性。機(jī)身設(shè)計(jì)采用曲線和圓角相結(jié)合的形式增加了產(chǎn)品的親和力，同時(shí)也增加了產(chǎn)品的精致感，符合家庭使用環(huán)境和使用人群的定義，同時(shí)偏向于幾何化的造型設(shè)計(jì)在視覺上讓用戶更加熟悉，降低了人們的操作難度和學(xué)習(xí)成本。

4.3 設(shè)計(jì)呈現(xiàn)

根據(jù)前期對(duì)功能材質(zhì)等要素的分析，進(jìn)行智能家居產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。首先運(yùn)用草圖的方式分析產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與輪廓，然后用三維建模軟件Rhino7 進(jìn)行 3D 建模，最后用渲染軟件KeyShot10 做模型渲染并得出最終方案效果及使用場景展示?！靶I”智能家庭衛(wèi)士整體高度為772 mm，長度為460 mm，寬度為360 mm。近800 mm 的高度使得用戶在站立狀態(tài)下方便操作，滿足基本的人機(jī)交互需求。如圖6 為 “小YI”智能家庭衛(wèi)士的數(shù)字建模，產(chǎn)品的主要功能是給室內(nèi)空氣和常用物品進(jìn)行消毒，主要包括三個(gè)模塊：空氣凈化模塊、物品消毒模塊、口罩消毒模塊。考慮到使用環(huán)境及老人和小孩等特殊使用人群，所以消毒的過程必須是無毒無害無殘留，因此采用紫外線消毒。這是一款集空氣凈化器、消毒柜、口罩消毒器為一體的智能家居產(chǎn)品，將多個(gè)功能整合為一體（如圖7），減少多個(gè)產(chǎn)品同時(shí)操作的煩瑣，做到清潔消毒一站式服務(wù)。

圖6 “小YI”智能家庭衛(wèi)士適用場景圖

圖7 “小YI”智能家庭衛(wèi)士功能介紹

5 總結(jié)

隨著人們對(duì)于環(huán)境及衛(wèi)生安全的重視，在日常居家生活中，如何保障家庭環(huán)境安全便成為了一大難題。特別是當(dāng)前時(shí)代背景下，國內(nèi)外衛(wèi)生安全問題的不斷發(fā)生，人們的健康防護(hù)意識(shí)也在不斷增強(qiáng)。得益于現(xiàn)代科技的發(fā)展，各種智能產(chǎn)品正為人們分擔(dān)解憂，為解決家庭的防護(hù)需求，智能家庭衛(wèi)士產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。文章通過對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外智能家庭衛(wèi)士產(chǎn)品的調(diào)研，了解到當(dāng)前人們對(duì)智能家庭衛(wèi)士功能的需求，以及當(dāng)前智能家庭衛(wèi)士的優(yōu)缺點(diǎn)。從智能化、功能性、安全性三個(gè)方面提出智能家庭衛(wèi)士產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原則。通過對(duì)設(shè)計(jì)材料、加工工藝及人機(jī)工程學(xué)的細(xì)致分析，以用戶的實(shí)際需求出發(fā)，融入人工智能進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以期為智能家居產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供新的思路。