冯奇 高瞩
摘要：随着科技的发展和相关技术的逐渐成熟，智能化头盔将原本骑行过程中无法实现或者较难实现的功能变为可能。本研究通过FBS模型确定主要思路，首先对骑手生理和心理进行分析，之后根据特征分析结果得出骑手的头盔使用需求，进而得出设计需求;然后以FBS模型为设计框架，进行功能—行为—结构的映射，将烦琐的操作集中、简化，在使用过程中引导、改善用户行为。智能头盔顺应了发展的趋势，满足了用户的需求，日趋完善的技术会让它进一步普及。
关键词：产品设计;FBS模型;骑手;智能骑行头盔
中图分类号：TP212.9 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2021）03-0-02
1 智能骑行头盔的现状
随着科技的快速发展，越来越多的智能可穿戴设备出现于人们的生活中，智能头盔已经成为智能穿戴设备中不可或缺的一类，被广泛应用于各类领域，如医疗、军事、家居、出行、工业等[1]。日常出行中智能骑行头盔能够带来更加安全高效的出行体验，是未来出行的必要选择。
通过网络信息采集和实物研究，本文对Livall、Airwheel、Jarvish、NAVNA这4个智能头盔品牌进行产品功能和技术上的分析比对。通过分析发现，市面上主流智能骑行头盔的主要功能有行车记录仪、语音操作、通信、HUD导航、GPS（全球定位系統）、传感器预警等[2]。
行车记录仪功能：将摄像头置于头盔顶部或者前部，一般采用720P150°的广角镜头，Jarvish X-AR则采用了1080P360°超广角镜头。这项功能既能满足使用者行程中进行信息记录的需求，也能实时记录骑行状况。
语音操作功能：Jarvish X-AR可以通过语音连接到苹果的Siri和OKGoogle，通过降噪麦克风骑手可以语音控制摄像机、打电话、调整音量、播放音乐等。
通信功能：通过车联APP连接手机和头盔，实现语音传输功能，骑手可以通过语音操控或者按键操控来通话，让使用者在骑行过程中不必使用手机与他人进行联系。
HUD导航功能：采用增强波导光学成像技术的平视显示器（HUD），可以将导航信息实时虚拟影像投影在头盔护目镜上，避免了使用者低头看手机导航带来的危险，同时平视显示器还可以显示当前速度、转弯方向、来电和后视镜反馈。
GPS：使用GPS信号接收器接收GPS信号，通过计算获取头盔所在经纬度信息，最后实现用户位置的定位。
传感器预警功能：头盔内置陀螺仪、电子罗盘、加速度计和环境光传感器等，可以分析天气和道路状况，配合APP，通过头盔平视显示器提供实时警报。
2 研究方法与流程
2.1 FBS模型概述
在进行产品创新设计的过程中，John S.Gero等人提出了一种新的研究方法论——FBS模型，这个模型的主要结构关系是对功能—行为—结构（Function—Behavior—Structure）三者展开叙述。对于功能方面来说，其作为一个产品设计的根本，主要目的是满足用户要求;从交互方面来说，它主要依靠“行为”这一部分实现。要加强功能—行为—结构这三者之间的联系，就要依靠“结构”这一方面实现。这不仅可以为设计人员提供更完善的问题解决方法，也可以使这个方法更加严谨[3]。为了更好地加强结构与功能之间的联系，研究人员还要引入行为这一环节，简单来说就是要在传统的功能结构模型中引入这一变量[4]，形成产品功能到行为、行为到结构的映射，以此获得解决设计问题的方案。
2.2 以FBS模型为基础进行产品设计
FBS模型下智能骑行头盔设计开发流程如图1。
第一，需求确定功能：通过数据对比，分析总结摩托车骑手的心理特征等一系列指标，并根据分析所得到的数据，发现其中的主要用户使用需求，以此初步确定智能头盔的主要基本功能。第二，功能映射行为：把得到的智能骑行头盔的基本功能进行映射，得到预期行为，并进一步研究分析。第三，行为映射结构：通过对现有产品进行功能等方面的评估比对，得到基本的行为方式，然后以此进行映射代入后得到基本的结构模型。接下来对使用者和头盔之间交互的行为进行深度分析，以此保证设计方案的有效性和功能性。
3 FBS模型下的用户需求转换
3.1 确定功能需求
通过对全盔形态骑行头盔使用者的行为分析和生理分析，得出以下几点功能需求。
第一，基本需求：能够满足在骑手骑行过程中通话、查看道路信息、查看手机信息、记录道路情况的需求。第二，安全需求：头盔作为保障骑手骑行安全的工具，其安全性不容忽视，不仅要考虑产品自身的设计，还应充分考虑所有使用场景，充分保障使用者的安全以及佩戴舒适的需求[5]。第三，易用性需求：在满足骑手日常骑行需求的情况下，智能骑行头盔还需要操作简单，能快速让适用人群接受和学习，要避免烦琐的操作，减少使用人群的学习时间和操作的复杂度。第四，情感需求：在智能头盔的设计过程中，不仅仅要关注外观造型和颜色，头盔上的图案搭配和材质也要符合摩托车骑手的心理特征，提升骑手对智能骑行头盔的接受度。
3.2 功能映射行为
设计智能骑行头盔，首先要明确用户的基本需求，在FBS模型特征的基础上分析目前市场上主流智能骑行头盔所具备的功能，进一步研究这些功能并将其细化[6]，得到通话、语音控制、记录、虚拟影像、感知和定位等功能;接下来以功能为依据进行行为的映射代入，对这些复杂的基本功能进行细化，再使用细化后的基本行为对相应的行为总成进行映射代入。语音功能映射代入为内置高清环扬声器、降噪麦克风、独立音频处理器和蓝牙芯片、语音控制、Amazon ALEXA语音助手以及开关的闭合由控制功能映射，内置高清广角摄像头由记录功能映射，平视显示器（HUD）和内置摄像头由虚拟影像功能映射，记录功能映射为灵敏传感器，陀螺仪、电子罗盘、加速度计和环境光传感器、SD存储器、定位功能映射为GPS信号接收器。为了用户的安全，还要在现有智能骑行头盔的基本功能上，为骑手提供智能化的出行方案，比如头盔后方的转向尾灯、SOS紧急报警等功能;在日常的使用过程中，安全和智能化同样是需要考虑的设计因素，智能骑行头盔也要满足佩戴舒适的需求，在达到智能化的同时要能给适用人群带来舒适的佩戴体验[7]。
3.3 行为映射结构
通过行为的映射代入，可以发现使用不同的模块进行代入之后这些模块之间存在着关联。例如，针对不同的行为模块来说，进行映射代入之后会发现相互重叠的现象，这就对智能头盔的设计提出了更高的要求。在进行结构模块的设计时，需要对人机功能结构之间的关系进行仔细考量，以免出现上述情况导致设计不合理。在一个设计完成的产品中，结构布局一定要合理，因为一个产品不只是一个独立的个体，而是由多个不同的产品结构模块共同组合而成的，所以在进行结构的映射代入时要区分相似的行为模块，将相似的行为模块映射为一个结构模块，这个结构模块是整体的。然后再将这个结构模块拆解、细分为不同的执行结构，这样的产品结构布局不仅更合理而且还易于掌握，避免了行为的数量庞大带来的结构上的问题。根据智能骑行头盔多样的使用场景，可以映射出相应的结构模块，之后以目前现有头盔产品的设计风格以及设计经验进行类比、推理，再进行最终设计，以此保证所设计的产品可以满足用于摩托车骑手的全盔形态智能骑行头盔。智能骑行头盔的功能—行为—结构映射结果[8]如图2。
4 智能騎行头盔设计原则
4.1 信息可视化原则
骑手在使用智能骑行头盔的时候需要熟悉它的操作方法并且适应，因此为弥补骑手对产品的不熟悉和缺乏使用的经验，减少骑手的记忆成本，让智能骑行头盔操作起来更加简单易接受，要根据可视性原则通过图形引导、语音提示、文字说明等方式，在智能骑行头盔使用过程中为骑手提供高效快捷的提示引导，如提供符号指引、语音提示等，引导用户正确使用智能骑行头盔。如此，就可以使智能骑行头盔更高效地保障骑手的安全，为骑手提供更高效的服务。
4.2 灵活高效原则
普通用户的数量远高于低水平和高水平用户数，所以要保持灵活高效，不要忽略和轻视大多数用户。因为每个骑手的接受水平和习惯不同，因此可以通过车联APP或者头盔自带的系统设置智能化程度满足不同等级骑手的使用需求，例如，可以将头盔的智能程度设置为简单、中等、高级三个等级让骑手自主选择。在高级选项中加入更多的设置选项，让智能骑行头盔保持它的高效性但又不失去灵活性。
4.3 易扫原则
骑手在骑行过程中浏览投影信息的动作不是读也不是看，而是扫视。易扫，意味着要突出重点内容，削弱和摘除无关信息。智能骑行头盔虽然将有用的信息运用虚拟和增强现实技术集中显示在了骑手的视觉前方，但信息的重要性有轻重之分，因此要通过虚拟成像显示的位置和大小以及形状颜色，凸显出重点内容，弱化次要内容，以供骑手快速提取。
4.4 多通道感知原则
产品是为人设计的，因此产品设计必须充分考虑到用户在使用产品时的使用体验以及产品反馈给人的感受，头盔设计中多通道感知有助于骑手灵活高效地使用智能骑行头盔。因此，多通道感知原则在智能骑行头盔设计中是必不可少的。智能骑行头盔的多通道感知主要是通过骑手的眼睛、耳朵和皮肤进行反馈。视觉上，骑手用眼睛观察头盔的外观造型和功能;听觉上，骑手用耳朵感受语音交互;触觉上，骑手的头部和手部可以对智能骑行头盔的材质进行触感反馈。
5 结语
随着我国摩托车持有量的持续增加以及相关法律、政策的出台，骑行头盔的销量持续上涨，对头盔智能化的需求也日趋强烈，通过FBS模型提炼用户需求，得出设计要点，在智能穿戴产品设计原则的基础上，分析总结智能骑行头盔的设计原则。依托智能骑行头盔设计原则，设计出符合摩托车骑手需求的智能骑行头盔，可以在满足骑手需求的同时，增强道路交通的安全性，更有效地推动生活智能化。
参考文献：
[1] 韦雪波，刘俊景.基于STM32智能骑行头盔的设计[J].山东工业技术，2019（04）：172+163.
[2] 郭一诺，薛龙辉，张旭东，等.基于嵌入智能头盔的研究[J].电子世界，2017（17）：149.
[3] 殷习，邓益民，杨鹏.基于FBS的可变功能机械设计变更传播过程及特性分析[J].工程设计学报，2016，23（01）：8-13+21.
[4] 葛利，坎嫩吉赛尔.所处的功能-行为-结构框架[J].设计研究，2004，25（4）：373-391.
[5] 樊帆，李彦，李文强.基于FBS的设计知识与应用策略研究[J].机械设计，2012（10）：9-14.
[6] 李国喜，吴建忠，张萌，等.基于功能-原理-行为-结构的产品模块设计方法[J].国防科技大学学报，2009（05）：75-80.
[7] 王美清，唐晓青.产品设计中的用户需求与产品质量特征映射方法研究[J].机械工程学报，2004（5）：136-140.
[8] 张琳，赵静.产品设计中用户需求可视化研究[J].机械设计，2015（7）：126-128.
作者简介：冯奇（1994—），男，江苏扬州人，硕士在读，研究方向：艺术设计。
高瞩（1965—），男，江苏常州人，博士，教授，研究方向：智能产品可持续设计。
