基于觸覺反饋的公交車駕駛員可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)

侯曼妮

（廈門理工學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，福建廈門361000）

0 前言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，我國(guó)公共交通系統(tǒng)也在逐步完善，公交車保有量也在快速增加。包含一些中小城市都已逐步開通城鄉(xiāng)公交，在這樣發(fā)展的過(guò)程中，人們的生活獲得了便捷的服務(wù)，公交車駕駛員的數(shù)量也大大增加。于此同時(shí)，隨著有關(guān)自動(dòng)駕駛的研究逐步深入，人們對(duì)于汽車駕駛過(guò)程中可能存在的相關(guān)問(wèn)題也進(jìn)行了深入探討，然而公交車駕駛過(guò)程中面臨著更多的挑戰(zhàn)，駕駛員對(duì)于周圍復(fù)雜信息的處理和接收，極大的影響了駕駛的安全和高效。

可穿戴產(chǎn)品具備數(shù)據(jù)采集，信息反饋等功能，并且具備一定的功能性和實(shí)用性，公交車駕駛員需要穿戴特定的工作服裝，其服裝的功能性和舒適性更加得到重視?；诖?，本文提出運(yùn)用可穿戴設(shè)備向駕駛員提供周圍的駕駛環(huán)境，進(jìn)而提高駕駛過(guò)程的安全性以及駕駛員的舒適度。

1 可穿戴產(chǎn)品與觸覺反饋

1.1 可穿戴產(chǎn)品的概念

可穿戴產(chǎn)品指的是將傳感器，無(wú)線通信，芯片等集于一身的產(chǎn)品，并通過(guò)其進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸[1]?？纱┐鳟a(chǎn)品的發(fā)展主要從2012年谷歌眼鏡推出以后開始進(jìn)行研究，早期主要是手表，手環(huán)，眼鏡等可穿戴配飾，到目前還包括背心、腕帶、足帶、鞋子、衣服等，基本涵蓋了人們的日常生活[2]。

可穿戴產(chǎn)品拉開人類與機(jī)械協(xié)同合作的序幕，不局限于穿戴、貼合，還包括植入，這都是廣義的可穿戴產(chǎn)品。由可穿戴產(chǎn)品能夠組成身體傳感網(wǎng)絡(luò)，本文使用“可穿戴產(chǎn)品”在特定的場(chǎng)景下，駕駛員通過(guò)感受可穿戴產(chǎn)品給予的觸覺反饋?zhàn)龀稣_的決策。

1.2 觸覺反饋的概念

觸覺是在視覺和聽覺以外較容易獲得信息的方式，主要是通過(guò)人的皮膚獲取，學(xué)者M(jìn)ajid等對(duì)觸覺反饋提出定義：觸覺反饋是指通過(guò)觸覺刺激來(lái)獲得視覺或聽覺不能捕捉到的信息，主要是通過(guò)指定震動(dòng)頻率和振幅刺激以及點(diǎn)陣震動(dòng)的先后順序刺激皮膚獲取信息[3]。

1.3 觸覺反饋與可穿戴產(chǎn)品的結(jié)合

Spence指出，由于人的認(rèn)知能力，注意力，直覺等方面的限制，觸覺反饋的使用可能只局限在某些特定場(chǎng)景，這些場(chǎng)景大多需要可穿戴產(chǎn)品的介入[4]，例如導(dǎo)航需要佩戴相應(yīng)的腰帶，運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)控制需要佩戴身體感應(yīng)可穿戴設(shè)備，例如手環(huán)，腿環(huán)，馬甲等，模式感知需要匹配手套等可穿戴設(shè)備；盡管如此，在可穿戴產(chǎn)品的介入下，觸覺反饋仍然能夠?yàn)槿藗兊纳顚W(xué)習(xí)提供很多的輔助作用[5,6]。

可穿戴產(chǎn)品攜帶觸覺反饋指導(dǎo)是目前交互研究的重點(diǎn)，其有效性在許多領(lǐng)域得到了驗(yàn)證，例如：①通過(guò)佩戴引導(dǎo)式可穿戴服裝指導(dǎo)可以運(yùn)用在病患術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練中，觸覺反饋同時(shí)指導(dǎo)可以大大增加練習(xí)的質(zhì)量，主要運(yùn)用在中風(fēng)及腦卒中患者的術(shù)后康復(fù)中。②在手部動(dòng)作調(diào)整方面，通過(guò)佩戴指尖微型手套，實(shí)現(xiàn)手部的細(xì)微震動(dòng)能夠幫助書法教學(xué)，輔助古箏訓(xùn)練，輔助鋼琴訓(xùn)練等。③在體育運(yùn)動(dòng)鍛煉方面也較為適用，Peeters等學(xué)者提出在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下佩戴可穿戴產(chǎn)品配合教練的指導(dǎo)，主要運(yùn)用在學(xué)校教學(xué)輔助姿勢(shì)調(diào)整；瑜伽教學(xué)，搭配健身鏡來(lái)使用；游戲化健身體驗(yàn)等方面[7]。

綜上所述，隨著對(duì)可穿戴設(shè)備和觸覺反饋的深入研究，研究者們對(duì)二者的研究已經(jīng)頗有成效，并且將其運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域，然而在交通的研究還存在不足，公交車駕駛員由于其特殊性，需要穿戴相應(yīng)的工作服，并且需要可穿戴產(chǎn)品對(duì)其進(jìn)行信息提示和反饋，具備可穿戴產(chǎn)品介入的條件。

2 影響公交駕駛安全的因素

2.1 人的因素

影響公交車安全駕駛的主觀原因主要是“人”，可以分為兩類，一類來(lái)自公交車駕駛員本身，一類產(chǎn)生于公交車乘客。交通管理部門對(duì)2.8萬(wàn)起交通事故的原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中人的因素影響占96.4%，其中駕駛員因素占據(jù)74%[8]。公交車駕駛員具備熟練的駕駛技能，基本可以排除駕齡較短、上路緊張等心理因素。但由于其工作時(shí)間長(zhǎng)，容易導(dǎo)致注意力不集中，進(jìn)而引發(fā)安全事故。乘客在其中的影響主要還是由于乘客影響到了駕駛員的狀態(tài)，例如乘客與駕駛員長(zhǎng)時(shí)間攀談，乘客與駕駛員爭(zhēng)吵等行為，都有可能引發(fā)嚴(yán)重的后果。

2.2 場(chǎng)景的因素

2.2.1 車輛設(shè)備

設(shè)備主要包括汽車人機(jī)界面、座椅、駕駛員的工作著裝等。公交車駕駛?cè)藱C(jī)界面應(yīng)該做到兩方面：車輛信息能過(guò)夠通過(guò)人機(jī)界面準(zhǔn)確及時(shí)的傳遞給駕駛員；與人機(jī)界面進(jìn)行互動(dòng)時(shí)應(yīng)當(dāng)符合人機(jī)運(yùn)動(dòng)工程。從這兩方面方便保障駕駛員準(zhǔn)確的接收信息，快速處理信息并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的決策，保障駕駛過(guò)程的安全。

公交車駕駛員的座椅也應(yīng)當(dāng)保障駕駛員的舒適安全，金龍客車的駕駛座椅底盤上有裝有減震裝置，能夠有效地降低有害震動(dòng)，減輕疲勞，從而使駕駛員安全操作。在結(jié)構(gòu)上將雙聯(lián)滑道安裝在減震器的上方。材料上選用海綿為駕駛員提供舒適的體驗(yàn)，并且能夠方便替換，綜上所述，目前的車輛設(shè)備基本滿足駕駛員的訴求[9]。

2.2.2 周圍環(huán)境

公交車的駕駛過(guò)程相對(duì)普通私家車駕駛具備一定的復(fù)雜性駕駛安全是在整個(gè)駕駛過(guò)程中最為重要的一部分。對(duì)于其駕駛環(huán)境主要包括社會(huì)環(huán)境，物質(zhì)環(huán)境。社會(huì)環(huán)境包括乘客，其他交通參與者，路況，城市交通信息。駕駛員如何處理與這些社會(huì)要素的關(guān)系直接影響到駕駛安全。物質(zhì)環(huán)境則主要指自然環(huán)境的影響，例如溫度，路面狀況，日光，聲音等。其中乘客，噪音，振動(dòng)對(duì)公交車駕駛員的影響最大[10]。金龍客車通過(guò)設(shè)計(jì)駕駛椅緩震裝置緩解振動(dòng)對(duì)公交車駕駛員的影響，噪音、與乘客交流、不能即時(shí)獲取道路信息仍是公交車駕駛過(guò)程中存在的問(wèn)題。

3 公交車駕駛過(guò)程中的觸覺交互

觸覺交互依靠皮膚感知，皮膚具有很強(qiáng)的感知能力，觸覺反饋在在汽車交互的發(fā)展中占有舉足輕重的地位。

觸覺交互主要包括以振動(dòng)為主的可穿戴產(chǎn)品的交互方式，具備幾種特點(diǎn)：①私密性。振動(dòng)需要基于接觸來(lái)進(jìn)行交互，需要與皮膚進(jìn)行直接或間接的接觸，振動(dòng)信號(hào)只會(huì)傳達(dá)給穿戴可穿戴設(shè)備的人員。②互動(dòng)性。在接收信息和發(fā)送信息的過(guò)程都會(huì)運(yùn)用到觸覺反饋。

目前的公交車駕駛員所佩戴的可穿戴產(chǎn)品主要為通用的手環(huán)，功能方面也較為大眾化。作為公交車駕駛員的特殊需求并未得到滿足，例如：①需要更為專業(yè)的可穿戴設(shè)備檢測(cè)駕駛員的血壓，血氧等預(yù)測(cè)是否發(fā)生重大疾??；②需要可穿戴設(shè)備即時(shí)反饋車輛信息，避免因視覺通道過(guò)載形成的認(rèn)知負(fù)荷導(dǎo)致危險(xiǎn)事故的發(fā)生；③需要可穿戴產(chǎn)品環(huán)節(jié)駕駛過(guò)程中的疲勞以及病理性的身體損傷。

4 可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原則與應(yīng)用

4.1 可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則

4.1.1 安全原則

可穿戴產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上需要貼近皮膚進(jìn)行交互，同時(shí)采用傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)并獲取用戶身體數(shù)據(jù)。安全原則有：①材料安全?？纱┐鳟a(chǎn)品會(huì)使用新型的智能材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且搭配傳感器進(jìn)行檢測(cè)，需要定期檢測(cè)可穿戴產(chǎn)品外表是否完整無(wú)害，避免對(duì)人產(chǎn)生有形的物理傷害。②互動(dòng)安全。也就是在用戶使用產(chǎn)品的過(guò)程中需要保證安全。③信息安全?？纱┐鳟a(chǎn)品會(huì)收集用戶的健康數(shù)據(jù)和位置信息，在信息管理方面需要做好管理和防護(hù)，避免用戶的信息泄露。

4.1.2 實(shí)用性原則

可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要明確產(chǎn)品的尺寸、使用方式、操作習(xí)慣是否符合人的行為特征，以保證用戶能夠獲得更安全、便捷、舒適的體驗(yàn)。需要對(duì)人機(jī)工程學(xué)有足夠的把握，對(duì)特定目標(biāo)的行為進(jìn)行分析研究，把握目標(biāo)用戶的真實(shí)需求，將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)，選擇合適的可穿戴產(chǎn)品種類以及可穿戴產(chǎn)品功能，模擬用戶行為。

4.1.3 美觀性原則

可穿戴產(chǎn)品并不只是一個(gè)功能性產(chǎn)品，其存在形式同時(shí)要作為一種裝飾性而存在，需要達(dá)到功能與裝飾的統(tǒng)一。通過(guò)對(duì)可穿戴產(chǎn)品的形狀、顏色、色彩、材料等方面進(jìn)行獨(dú)特的處理，駕駛員的可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)可融合城市特色，因?yàn)楣卉囻{駛員還代表了其所在城市的公共服務(wù)，若能將城市特點(diǎn)與駕駛員可穿戴產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)合，可穿戴產(chǎn)品就同時(shí)具備了功能屬性和服務(wù)屬性。

4.2 可穿戴產(chǎn)品的應(yīng)用途徑

可穿戴產(chǎn)品已經(jīng)普遍運(yùn)用到我們的生活中，在公交車駕駛環(huán)境下可以實(shí)現(xiàn)三方面的功能：①檢測(cè)駕駛員的身體狀況，預(yù)防因突發(fā)疾病造成的公交車駕駛事故；②傳遞車身雷達(dá)接收到的駕駛員盲區(qū)信息，通過(guò)觸覺反饋的方式傳遞給駕駛員，例如盲區(qū)突然出現(xiàn)的行人、摩托車等的靠近速度、駕駛意圖，輔助駕駛員進(jìn)行駕駛決策，避免出現(xiàn)安全事故；③檢測(cè)到駕駛員可能存在疲憊的狀態(tài)下使用，并通過(guò)振動(dòng)反饋對(duì)駕駛員起到喚醒的作用；④檢測(cè)駕駛員坐姿，通過(guò)振動(dòng)反饋及時(shí)調(diào)整，結(jié)合振動(dòng)按摩，實(shí)現(xiàn)更健康的駕駛體驗(yàn)；⑤彰顯城市特點(diǎn)，將鮮明的城市特點(diǎn)與可穿戴產(chǎn)品的外形融合在一起，彰顯公交車駕駛員的服務(wù)屬性。

在可穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，對(duì)駕駛員工作服裝進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，主要包含兩方面的變化：智能化和個(gè)性化。智能化需要重新設(shè)計(jì)駕駛員智能監(jiān)測(cè)背心和駕駛員專用工作鞋，包含生理健康傳感器、震動(dòng)元器件、發(fā)熱元器件、溫控裝置等。生理健康傳感器能夠更為準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)血壓、心率、血氧、血糖等健康數(shù)據(jù)；震動(dòng)元器件配合能夠通過(guò)5G LOT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取道路信息并傳遞給駕駛員，對(duì)工作背心和工作鞋中的震動(dòng)組件進(jìn)行編碼，駕駛員擁有更直接的對(duì)信息的感知和處理能力；發(fā)熱元器件和溫控裝置能夠根據(jù)周圍環(huán)境及駕駛員身體情況控制可穿戴產(chǎn)品的溫度。個(gè)性化需要對(duì)駕駛員的工作背心和工作鞋進(jìn)行外觀上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并將其與提煉的城市文化進(jìn)行結(jié)合，在色彩上彰顯城市基調(diào)，紋樣上展示城市深厚的文化。

智能背心的作用包括檢測(cè)數(shù)據(jù)和傳遞信號(hào)兩個(gè)功能。檢測(cè)數(shù)據(jù)主要是駕駛員的勝利數(shù)據(jù)，并上傳物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行智能分析。傳遞信號(hào)主要包括振動(dòng)喚醒服務(wù)、振動(dòng)按摩服務(wù)、加熱服務(wù)。振動(dòng)喚醒服務(wù)是指將駕駛員從疲憊狀態(tài)中喚醒，保持專注進(jìn)行安全駕駛；振動(dòng)按摩服務(wù)和加熱服務(wù)需要根據(jù)駕駛員的特殊情況進(jìn)行處理，例如駕駛員由于長(zhǎng)時(shí)間開車易存在腰間盤突出和關(guān)節(jié)疼痛的情況，智能背心用振動(dòng)的方式對(duì)駕駛員腰部進(jìn)行按摩，運(yùn)用加熱服務(wù)對(duì)肩頸關(guān)節(jié)進(jìn)行加熱處理，達(dá)到一定的康復(fù)治療作用。

智能駕駛工作鞋則是主要用來(lái)傳遞信號(hào)，當(dāng)車路協(xié)同系統(tǒng)檢測(cè)到可能突發(fā)的路況時(shí)，駕駛員工作鞋中的振動(dòng)元器件進(jìn)行振動(dòng)提示駕駛員進(jìn)行相應(yīng)操作，輔助駕駛員進(jìn)行正確的駕駛決策。

5 結(jié)語(yǔ)

可穿戴設(shè)備的研究仍然是研究的熱點(diǎn)趨勢(shì)，未來(lái)對(duì)于可穿戴產(chǎn)品的探討將會(huì)更加細(xì)分化，可穿戴產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景也在不斷的拓寬，本文就公交車駕駛場(chǎng)景提出了其應(yīng)用范圍和應(yīng)用方式，也是借助可穿戴產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)來(lái)解決公交車駕駛場(chǎng)景中的問(wèn)題?？纱┐鳟a(chǎn)品與觸覺反饋是相輔相成的關(guān)系，二者難以分割，除了目前所運(yùn)用到的虛擬顯示，游戲體驗(yàn)，醫(yī)療輔助，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等場(chǎng)景中，未來(lái)一定會(huì)向更多的場(chǎng)景進(jìn)行發(fā)展，以及如何運(yùn)用其幫助弱勢(shì)群體，也是值得深入探討的。