智能家庭卫士产品设计研究_王骏.pdf

前沿与动态110/INDUSTRIAL DESIGN 工业设计智能家庭卫士产品设计研究RESEARCH ON INTELLIGENT HOME GUARD PRODUCT DESIGN嘉兴南湖学院王骏杨晓燕（通信作者）线。如果不能对它进行持续高效的防护，病毒、有害气体等很有可能会造成持续污染。因此，对智能家庭健康卫士产品的研究迫在眉睫。2智能家庭卫士产品设计的现状2.1国内智能家庭卫士设计的现状目前，针对国内的卫生安全问题，设计师们对于家庭健康防护产品的研发丝毫没有松懈。市面上具有消毒功能的产品主要有紫外线消毒、空气消毒器、电解水消毒机等，这些产品具有消杀范围广、消毒速度快等特点2。但多数产品由于功能累赘导致场景多而分散，用户体验复杂。一款智能的家庭卫士产品需要让用户使用舒心、方便，同时要着重考虑产品功能的整合及产品的通用性设计。如图 1 这款 Goalkeeper 智能衣架，集杀菌消毒、热风烘干、定时等功能于一体。针对可能存在于衣物中的细菌及病毒进行消杀，将可能存在的传染风险最大程度地阻隔在玄关处。如今，人们的大部分外出时间都会佩戴口罩，即便在专家声明空旷的室外可以摘下口罩自由呼吸时，人们依旧不敢松懈3。大量口罩的使用同样会带来回收及再次利用的思考。如图 2 这款口罩智能伴侣 Mask Care，针对口罩的回收、口罩正确佩戴及口罩有效佩戴时长三个问题进行设计。从以上国内智能产品来看，家庭健康防护产品大多数仅停留在概念阶段，这些产品针对消费者的需求，深化产品功能，点对点解决问题。然而，其适用范围相对有限，解决问题能力相对薄弱。例如，净化消毒类的防护产品，消费市场集中在针对公共区域消杀的智能产品。同时，国内的智能家居厂商还应针对生态闭环及智能产品安全等领域加强协商构思。据相关机构预测，到2025 年，全球将有超过 630 亿台物联网设备投入使用，智能家居的场景和应用会渗透到人们生活的方方面面4。基于这样广泛的应用场景，用户对于智能家居产品的诉求不仅是价格、功能，还有如何能够串联生活的各个领域，形成应用闭环。现在的智能家居产品基本还是各自为战的状态，各个厂家都在全力打造自己随着社会的不断进步与发展，人们对健康问题的关注有了空前的提高，近年来环境与卫生安全问题事件的突发性和对社会经济带来的破坏性影响，让人们认识到了健康的重要性。例如，戴口罩、勤洗手、非接触式沟通已成为人们的习惯1。生活中为了避免细菌和病毒的入侵，在公共场合人们需要增强自我防护和控制社交距离，但家庭内的环境是否健康是容易被忽略的。病毒和细菌都可能存留在衣物上传播和扩散，带回家中很容易通过空气发生家庭内部的传播现象。因此，如何降低和处理家庭内部细菌及有害气体的传播变得十分重要。文章基于智能化的角度对家用空气净化器进行再设计，牢抓家庭消毒这一重要环节，以期为人们创造一个健康安全的家居环境。1智能家庭卫士产品概述 智能家庭卫士产品，即以智能家居系统为依托的一种智能家居产品，涵盖家庭安防、影音娱乐、老幼关爱等多方面功能。旨在提升人们家庭生活的幸福感、安全感。目前市面上针对家庭安防的家庭卫士产品，如智能门锁、智能摄像头等都已成熟稳定。但针对维护家庭成员健康的家庭卫士产品还寥寥可数。面对当前国内外的卫生安全问题，家作为守护人们健康安全的最后一道防摘要：文章以智能家庭卫士为研究对象，首先从智能家庭卫士产品设计的现状入手，分析国内外智能家庭防护产品设计的思路。然后从智能化、功能性、安全性三方面阐述了智能家庭卫士产品设计的原则，最后赋予实践。以期满足现代人对提升家庭生活安全度和幸福感的需求，既缓解了家庭环境问题，又控制了疾病的传播，做到省心省力的同时高效地解决了家庭的健康问题。关键词：智能家庭卫士；消毒清洁；产品设计中图分类号：TB472文献标识码：A文章编号：1672-7053(2023)01-0110-03Abstract：This paper takes the intelligent home guard as the research object.Firstly,starting from the current situation of the intelligent home guard product design,it analyzes the thinking of the intelligent home guard product design at home and abroad.Then it expounds the design principles of intelligent home guard products from three aspects of intelligence,functionality and security,and finally gives practice.In order to meet the needs of modern people to improve the safety and happiness of family life,which can not only alleviate the home environmental problems,but also control the spread of diseases,so as to save time and effort and efficiently solve the family health problems.Key Words：Intelligent Home Guardian;Disinfection and Cleaning;Product Design作者简介王骏/2002 年生/男/安徽芜湖人/本科生/研究方向为产品设计（浙江嘉兴 314001）杨晓燕（通信作者）/1985 年生/女/江西德兴人/硕士/讲师/研究方向为产品设计（浙江嘉兴 314001）图 1Goalkeeper 智能衣架图 2口罩智能伴侣 Mask Care前沿与动态INDUSTRIAL DESIGN 工业设计 /111的生态系统。对于产品的兼容性、稳定性及可扩展性都是很大的考验。因此，国内智能家居产业要不断完善，根据具体要求制定科学、合理地设计标准。产品设计师在设计时也应着重考虑产品的适用性，真正从消费者的角度出发使产品具有实用性与安全性5。2.2国外智能家庭卫士设计的现状目前，许多国外知名大型企业也在深入研究健康防护产品，图 3 为 DYSON 公司设计的 S+，该产品结合了手机消毒器和干手器，旨在帮助人们养成消毒手机的良好习惯。图 4 为 Caldo，这款熨斗不仅能通过蒸汽净化衣物消除褶皱，还能在几秒钟内灭菌消毒、除尘除螨。在自动检测衣物织物的类型后对应的蒸汽温度也会有所不同。此外，Caldo 还提供了与不同香水品牌合作生产的香水盒，人们把自己喜欢的香水喷到衣服上。目前，国外对健康防护产品的研究主要集中在个人和公共场所防护用品的创新设计上，但对家庭环境中的健康保护没有引起足够的重视，家庭防护产品的开发也稍显不足。3智能家庭卫士产品设计原则3.1智能化原则目前市面上的大部分手机、智能电视、智能音箱，以及各种智能家电，一般都有语音助手功能，用户可以通过语音助手下达指令，打开想要用的 App、查找导航路线、询问天气等等。然而，不少用户在使用这些产品时会发现，不少“聊天”内容呆板无趣，而且对于一些固定问题的回答永远一致。此外，在通过语音助手下达其他指令时，不少产品反应缓慢迟钝，有时还会因为口音问题发生识别错误。智能家庭卫士要做到更加地智能化，减少用户操作提高体验，通过不断地迭代更新才能更好地为消费者服务。3.2功能性原则产品功能作为设计产品的基础，可以将产品的价值有效地体现出来8。智能家庭卫士主打空气净化及物品消毒功能，二者功能相近，可将两种功能进行整合。但是功能的整合并不是随意地添加，产品功能的合理性是设计的重点，不同消费者对于产品功能提出的要求是不相同的，在整合智能家庭卫士产品功能的过程中，需重点考虑不同年龄和性别使用对象的特征。3.3安全性原则智能家庭卫士的安全设计包括网络安全及操作安全9。从网络安全来看，包括数据安全、应用安全等多个方面。随着网络安全技术的不断完善，智能家居安全的重点逐渐从网络安全向数据安全防护转变。智能家庭卫士网络安全应遵循智能家居系统间数据共享的最小化原则，以及智能家居数据共享知情、同意和授权等原则。它将减轻用户、厂商和社会的安全担忧，数据安全措施还将减少智能家居的数据安全隐患。从操作安全来看，智能家庭卫士消毒全过程应做到无残留无死角，机器本身应做到定时自我净化，保障每次消毒的安全性。4智能家庭卫士产品设计实践4.1设计理念“小 YI”智能家庭卫士秉承“以人为本，绿色智能”的设计理念。针对当前国内外环境问题及卫生安全事件引发的疾病传播问题，公众的焦虑心理致使他们过度关心自己和家人的健康状况。因此，在设计时应着重考虑人的因素，从心理及生理两方面考虑，对产品外观功能等进行充分构思，旨在满足家中不同年龄使用人群的习惯。同时作为绿色智能家居产品，“小 YI”智能家庭卫士通过对不同功能的整合，实现“一机多用”，在增加空间利用率的同时也避免了购买多个相同功能产品带来的能耗及环境问题。将时代发展趋势充分体现出来，满足社会的可持续发展要求，有效减少目前社会发展所面临的生态环境负担，减少能源的消耗问题，避免各种资源浪费问题的产生。4.2设计思路4.2.1功能设计1）复合式过滤网。空气健康问题已经威胁到人们的日常生活。因此，智能家庭卫士是把对家庭空气的净化作为产品最重要的功能。为了对付更难阻挡的有害物质采用复合式过滤网，第一层采用初效过滤网，主要过滤毛发、絮状物等；第二层采用HEPA 滤网材料，用于次级过滤与净化，HEPA 滤网采用 PP（聚丙烯）高效滤纸、PET 滤纸、PP 和 PET 复合高效滤纸，以及玻纤高效滤纸可以高效过滤烟雾、灰尘、宠物皮屑、PM2.5 颗粒等对人体有害的微粒。H13 等级的 HEPA 对于 0.3 微米大小颗粒的过滤精度可达 99.97%，以达到净化的效果；第三层采用负离子净化技术，与传统空气净化器不相同，除了去除空气中的灰尘、甲醛等有害物质，还能采用净离子群空中除菌的原理，通过等离子放电，产生并释放空气中、自然界中发现的相同的正离子和负离子，这些离子作用于霉菌和病毒表面，形成了具有高氧化强度的 OH 基团。为了分解蛋白质，立即从表面蛋白质中除去氢（H）。OH 的基础是氢（H）与氧（O）相互作用形成蒸气，然后释放到大气中10。2）物品消毒。智能家庭卫士需要对家庭的水杯、碗筷、宠物玩具等日用品进行消毒。使用时应考虑消毒操作的简便性，安全性。因此选用紫外线消毒，紫外线消毒具有操作简单、无化学残留、不会使微生物产生抗性等优势11。3）口罩消毒器。环境问题使人们对于口罩的使用更加频繁。但在前期的调研中却发现，大多数被调查者口罩更换频率较低，他们一般一只口罩会用 25 天（如图 5）。图 3戴森 S+图 4Caldo 熨斗图 5口罩更换频率前沿与动态112/INDUSTRIAL DESIGN 工业设计每次使用口罩的时间不超过 30 分钟。大多数为去食堂就餐或超市购物时使用，使用后口罩选择丢弃或闲置。如果将口罩丢弃会产生浪费，不丢弃情况下如果不对口罩进行消毒，其附着的细菌很有可能会对家庭环境造成污染。所以智能家庭卫士在设计时拥有口罩消毒模块，支持无线充电，利用 UVC 紫外线消毒灯管和通风系统保证口罩的清洁干燥，保证再次佩戴的舒适性。4.2.2材质设计作为守护家庭健康的防护产品，智能家庭卫士与使用者接触较多，因此在外部材料的选择中，应把防磕碰、无毒健康放在首位。外部材料以 ABS 塑料为主，ABS 塑料具有良好的化学稳定性和电性能，可以确保产品的安全性，同时 ABS 塑料还具有极好的染色性，能够很快着色且色彩选择多样，从而满足产品对于色彩搭配的需求。机身表面经过镀铬和染色处理，具有高抗冲击性、高耐热性、阻燃性、增强性、半透明性等。外壳及塑料部件应采用注塑成型工艺，相比其他成型工艺，注塑工艺能将尺寸度控制得更高，同时生产效率更高。其他内部小零件根据材料特性、需求的不同采用特定的工艺完成。4.2.3色彩设计室内产品一般采用浅色系平衡室内环境与产品之间的温度感，令用户产生温暖感与亲近感。颜色设计中机身主体应为白色，基础蓝为辅助色。从色彩上的选择来说选用明度高的色彩表现“清爽”这一主题，以单色调颜色突出简约，特别是白色，既洁净又平和，也具有一种安静的氛围。蓝色也能给人带来和平与安宁的归属感。4.2.4造型设计追求简单是人的本性，简单实用自然过渡为新的时代主题。考虑到家中老年人，小孩等特殊群体，在设计时需要考虑他们操作的安全性及便利性。机身设计采用曲线和圆角相结合的形式增加了产品的亲和力，同时也增加了产品的精致感，符合家庭使用环境和使用人群的定义，同时偏向于几何化的造型设计在视觉上让用户更加熟悉，降低了人们的操作难度和学习成本。4.3设计呈现根据前期对功能材质等要素的分析，进行智能家居产品的创新设计。首先运用草图的方式分析产品的结构与轮廓，然后用三维建模软件 Rhino7 进行 3D 建模，最后用渲染软件 KeyShot10 做模型渲染并得出最终方案效果及使用场景展示。“小 YI”智能家庭卫士整体高度为 772 mm，长度为 460 mm，宽度为 360 mm。近800 mm 的高度使得用户在站立状态下方便操作，满足基本的人机交互需求。如图 6 为“小 YI”智能家庭卫士的数字建模，产品的主要功能是给室内空气和常用物品进行消毒，主要包括三个模块：空气净化模块、物品消毒模块、口罩消毒模块。考虑到使用环境及老人和小孩等特殊使用人群，所以消毒的过程必须是无毒无害无残留，因此采用紫外线消毒。这是一款集空气净化器、消毒柜、口罩消毒器为一体的智能家居产品，将多个功能整合为一体（如图 7），减少多个产品同时操作的烦琐，做到清洁消毒一站式服务。5总结随着人们对于环境及卫生安全的重视，在日常居家生活中，如何保障家庭环境安全便成为了一大难题。特别是当前时代背景下，国内外卫生安全问题的不断发生，人们的健康防护意识也在不断增强。得益于现代科技的发展，各种智能产品正为人们分担解忧，为解决家庭的防护需求，智能家庭卫士产品应运而生。文章通过对当前国内外智能家庭卫士产品的调研，了解到当前人们对智能家庭卫士功能的需求，以及当前智能家庭卫士的优缺点。从智能化、功能性、安全性三个方面提出智能家庭卫士产品设计的原则。通过对设计材料、加工工艺及人机工程学的细致分析，以用户的实际需求出发，融入人工智能进行创新设计，以期为智能家居产品设计提供新的思路。文章系 2021 年国家级大学生创新创业训练计划项目防疫产品创新设计资助（项目编号：202113291009）。参考文献1 唐魁玉，梁宏姣后疫情时代生活方式的选择 J哈尔滨工业大学学报（社会科学版），2021，23（01）：50-572 张田田，皮永生疫情背景下的个人防疫产品设计 J工业工程设计，2020，2（02）：21-273 唐魁玉，梁宏姣后疫情时代生活方式的选择 J哈尔滨工业大学学报（社会科学版），2021，23（01）：50-574 杨鹏岳 全屋智能发展“由虚向实”N 中国电子报，2022-08-02（005）5 黄超智能家居系统安全方案的技术研究 J数字通信世界，2022（07）：43-46+506 GB/T 35136-2017，智能家居自动控制设备通用技术要求 S7 廉小亲，安飒，王俐伟，等智能家居发展及关键技术综述 J测控技术，2018，37（11）：1-4+158 冯建珊小家电产品功能整合设计合理性分析 J科技风，2020（06）：69 冯承文，王钢，孙玥智能家居数据安全浅析 J中国建设信息化，2022（04）：60-6310 刘文华空气净化技术及其应用的对比分析 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