基于包容性设计理念智能导盲眼镜设计与探究

姚佩岐 卢宇铭

摘要：制定适合视障人士行为习惯的产品，并提出有關盲人群体的产品设计策略，建立产品、人和环境三者之间良好的互动关系。 分析视障群体的需求层次，明确触觉体验在产品应用上的重要性，并在包容性设计理念的引领下，运用感官代偿方法来研究与实践，从而给出避障措施改善视障者出行体验。基于用户需求得出具体导盲方案，制作出三维模型、应用效果、伴护系统方案。针对性地提出有关盲人助行产品的解决方案，以触觉、听觉提高产品交互效率，为弱势群体思考的人性化设计提供一些借鉴与参考。

关键词：人机交互；导盲眼镜；导盲导向；无障碍设计；包容性设计；视障人士

中图分类号：TH77 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2024）01-0008-04

Abstract：Develop products suitable for the behavior and habits of the visually impaired，and put forward product design strategies for the blind，and establish a good interactive relationship among products，people and the environment. The needs of visually impaired people are analyzed，the importance of tactile experience in product application is clarified，and the sensory compensation method is used to research and practice under the guidance of inclusive design concept，so as to give obstacle avoidance measures to improve the travel experience of visually impaired people. Based on user requirements，the specific guide scheme is obtained，and the 3D model，application effect and companion system scheme are made. This paper proposes targeted solutions for walking AIDS for the blind，improves product interaction efficiency with touch and hearing，and provides some reference for the humanized design of thinking for vulnerable groups.

Keywords：The human-computer interaction；Guide glasses；Guide blind guide；Barrier free design；Inclusive Design；Visually impaired

据世卫组织调查报告中显示，在全球的2.8亿多的视力残障患者中（包括盲和低视力），在中国约有8000多万。另据中国残疾人联合会统计，全世界有15%的残疾人群，而中国现在有1700万以上的残疾人，而且每年都有450，000多个，而且还在不断增加。在这些国家中，盲人的人数超过了700万，占到了全球的18%。由于视觉障碍造成的生活、饮食、生活、交通等方面的不便，造成了严重的安全隐患。盲人的衣食住行，尤其是交通出行一直以来成为国家和政府高度重视的社会问题，因此，安全保障成为一项不容忽视的民生问题。如何使视障者更好、更高质量地生活也就成为了一个重要的社会性问题。然而在现实生活中，作为设计工作者的我们往往会忽视“以人为本”的设计原则，忽视特殊群体的需求，而大部分设计都致力于时尚潮流前沿的探究，太多的生活用品设计只给了普通人提供便利，目前，市面上为特殊人群设计的产品大多没有考虑到使用者心理的需求，它们大多与正常人使用的产品相差较大，但是对于特殊人群来说，他们内心渴望平等，并不想要与普通人有所差异。在科技不断发达、智能电子产品不断涌现的时代中，设计出可以解决实际问题的产品。针对性地提出助行产品的解决方案，为此类设计提供一些借鉴与参考，给视障群体也能带来一份福音。

在调研时，着重以盲人能否安全出行展开调研。例如：人们对于盲道的认知情况、盲道被无意占用的情况、出行过程中不安全因素等进行探究。对于视障人群而言，交通状况的好坏直接影响到出行的效率，由于部分人对于盲道缺乏认识，在盲人出行时，盲道中断、被车辆占用等情况时有发生。还有无法辨别红绿灯、公交车号码以及无法辨别男女厕所等问题也造成了他们的不便。盲人外出时对于周边环境的考察全靠自己身体的触碰。由于上述状况的出现，大部分盲人是拒绝外出的，出门的次数大多不超过5次，甚至不超过两次，安全得不到保障，出行效率又极低，他们更愿意选择待在家中而不愿意出行。就目前的环境来说，没有给盲人提供很完善的基础设施，一条安全畅通的路对于他们来说是一种奢侈。

盲道、盲文公交站牌等建设都凸显了城市的温情，衡量着城市的温度。通过调查研究发现，在许多城市的盲道建设、维护都比较落后，盲道铺设不合理的现象导致盲人出行困难加倍，更严重的是盲道出现随意被占用和毁坏的情况，导致盲人出行都要“小心翼翼，步步惊心”，给他们造成了一定的心理负担和安全隐患。日常出行中导盲犬起到了重要引领作用，但社会对于导盲犬的包容度还存在很大问题，时常会有拒载导盲犬的情况发生，有些公共场所禁止导盲犬入内。除此之外，我国的盲人数量极为庞大，但是专业的导盲犬却是少之又少，这两者互为矛盾。每只导盲犬的培训是以一年左右为一个周期，要求极高，并不是每只导盲犬都能够顺利毕业，大部分都被淘汰了。随着导盲犬年龄的增长，盲人朋友们也需要不断更换导盲犬去磨合，这是在短期内难以解决的事情。

（一）包容性设计因素在助盲产品中的运用

在很多时候我们都会以自我主观判断解决很多问题，在提出设计策略时总会下意识地将很多特殊场景、特殊人群排除在外，而当我们意识到这一类特殊群体后只是在原有的旧方案上进行补充，久而久之，大部分设计师就不会去深究特殊场景以及特殊人群的心理和生理需求了。包容性设计就充分关注到这一点，意识到了人群的多样性，通过产品的功能上深入研究来倡导平衡，消除隔阂。在产品设计上，包容性有一个非常关键的理念就是倡导设计师培养自己的同理心，深入思考不同人群的痛点及交互行为并且提出更本质的设计方案。常见的运用方法：采取高对比度的颜色模式、采取音效方式的设计、考虑容错机制（针对特殊群体的误操作）、依赖颜色区分信息、确保足够大的可点击区域等。

（二）视障用户需求的交互行为研究

交互行为是指用户和产品在互动系统中的行为，首先是用户在使用该产品时的行为，例如操控、选择、信息输入等。然后是产品行为，例如图文、语音、位置跟踪等来对用户的操作进行反馈和对周边环境的感知。总之，交互行为上的主客体既可以是产品也可以是用户，它们是可以相互变换的。在交互行为设计研究中，我们也要了解用户的需求，分析用户行为习惯。因此，在设计前期做大量的用户调研是非常有必要的，例如发布问卷调查、采访、观察法等，保持一定的客观性，探讨用户需求与交互行为之间的关系。针对视障人群来说，生理安全是其对于产品而言最大的需求，交互行为则体现在使用该产品消除障碍的过程，常人的交互行为首先是从视觉上开始，而对于视障人士而言触觉听觉就成了最主要的交互行为，那么在材料的碰撞上以及对于个人隐私的保护等要求就更高。

（三）觸觉代偿在设计上的应用

作为基本感官体验的触觉成为设计师表达情感的最佳手段，因为触觉具有无法代替的真实感和亲和感，触感刺激越少，用户体验也就越少。对于盲人往往通过触摸事物激发触觉小体来获取信息，在生活中盲文的触感体验是他们获取信息的重要模式。根据调查研究人们在使用某件商品时有4个动作。1.把握动作（开启、移动、摇动）；2.支持动作（撑、托）；3.加压动作（挤、压）；4.触摸动作（感知、探索）。因此，设计师往往要根据其用户群体设计出符合仿生学、人体工程学等原理的设计。比如在产品设计中的触觉体验有长按、推动、滑动、点击等，在平面设计中能借助物体的材质感、纹理以及触摸手段来增加触觉语言并将这种体验感传递给大脑。因此在设计过程中应充分考虑到人与产品之间的触感交互模式，在盲人操作产品时可考虑触发震动进行结果反馈。

（四）视障产品感知交互设计原则

如图1，根据马斯洛需求层次理论分析视障人群对于产品设计上的需求。

首先是操作安全性原则，在产品设计过程要充分考虑人机工程学，对产品的尺寸、材料、细节要做充分考量。尺寸应该满足用户的不同姿势需求，材料要考虑是否绿色环保、质地柔软，细节要考虑产品边角圆滑，以防尖锐边角的出现使视障用户受伤。

其次是感官主导性原则，设计师需要充分了解对于盲人群体刺激较大的感官系统，然后以此为主导性感官作为信息传导达到感官代偿的作用。根据前期研究分析，对于盲人群体来说，听觉和触觉相对其他感官系统更为灵敏。因此，在设计中应该强化代偿机制，以听觉和触觉为主，嗅觉和味觉为辅来优化产品功能，提高用户的积极性。

再次是平等尊重性原则，对于视障群体而言，不仅要满足产品特有的功能性，更要满足他们的心理需求。在产品设计上应该避免特殊标签的采用，考虑到平等尊重、以人为本的理念，在产品的材质、图案、色彩等设计元素上应与周围环境相融合。

产品设计的触点通常会设置凸起的盲文，在一些电子产品上通常会有摄像头红外线，通过语音功能告知盲人群体方位来回馈讯息，提示语音通常具有3种类型，里面有设计者设定好的语音提示；语音提示不会受到距离的干扰；有规律的改变。在任何助盲产品中都必须具备足够的实用性，借鉴感官代偿的设计方法来指导助盲产品的设计，产品一定要做到的是能够清晰地解决问题来减少不必要的伤害。盲人群体可以通过触摸感知到物体的材质形态和结构，因此，产品尤其是电子智能产品对他们来说必须是简单易操作的。

（一）导盲眼镜系统硬件

1.定位预警模块，通过GPS定位装置能有效进行精准定位，配合摄像头传感器在智能导盲眼镜装有定位装置，与现有的网络地图相结合精准定位，摄像头、传感器等能对物体进行识别并且预警，通过超声波进行低洼检测安全测距能够精准测距识别路障从而使盲人朋友安全避开。

2.图文识别模块，智能导盲眼镜前置高清摄像头会通过广角拍摄来轻松采集前方物体的相关信息，具有基于NLP进行的图像文字识别技术，可智能判断地面是否平坦以及感应红绿灯，后将采集的图像信息实时传输到系统中央处理器中，最后通过微型扬声器语音播报告知盲人群体讯息。

3.语音播报模块，智能导盲眼镜腿设置微型扬声器，连接中央处理器，将摄像头传感器所采集的信息文字等内容最终通过语音告知实时结果。运用骨传导技术将声音转化为不同频率的机械振动，通过颅骨、骨迷路、内耳淋巴液传递、螺旋器、听神经、听觉中枢来传递声波，进行信息反馈，必要时采取震动预警方式紧急避障。区别于传统声学耳机通过骨头直达听觉神经，避免了对耳膜的伤害，因此保护了听力。

4.3D视觉跟踪模块，精准测距前方障碍物、路况（低洼检测等），根据人脑移动而移动，监控周围环境的状态，实时帮助盲人规划路线，通过数据库识别物体名称和相关文字信息传输到处理器实时反馈。

5.红外夜视仪，镜桩设置红外夜视仪来帮助盲人在黑暗环境中出行，减少因为夜色环境黑暗造成事故发生的可能性。

6.温湿度传感器，眼镜设置微型温湿度传感器感应室内外温度转变电信号，使盲人朋友准确获知天气的实时变化。

7.5G芯片，使用者可接听电话，可语音指令拨打电话发送信息、指令导航。

系统整体设计框图，如图2。

（二）AI交互伴护系统

基于上述的设计观点，在设计上要避免不必要的元素以防误触，界面设置应当保持简洁，信息布局根據其重要性排序，给予盲人最简单的、最高效的操作反馈，从设计语言到界面布局都需要针对盲人的实际需求做适配设计。在交互上要保证产品的可感知性、隐私性、易用性，通过触觉代偿理论在设计上增强触觉体验，考虑到用户群体的理解与逻辑思维差异性，需提供语音转文字、文字图像识别的概念模型。

AI交互伴护系统技术上如下所述：

1.GPS定位系统，所述GPS定位系统与导盲眼镜的所述定位模块联动规划出行路线，并根据出行路线进行语音指导。

2.屏幕阅读技术，所述平台采用屏幕阅读技术，长按、推动、滑动、点击这些触感交互通过震动频率及语音进行信息反馈。

3.面部信息识别单元，所述面部信息识别单元用于针对面部特征的变化精准识别盲人朋友的情绪、压力。

4.电力检测单元，用于远程对眼镜设备进行监控，未佩戴时自动为其上锁，并在电量不足实时提醒。

5.智能助理，感知到盲用户情绪异常会自发进行语音指导，此外使用者也可以对其进行语音指令。

6.通信单元，所述平台通过所述通信单元和导盲眼镜信号连接。

（一）智能导盲眼镜外观设计解析

1.造型分析，科技与生活水平的不断提高，我们能有更多的机会和方向去为盲人群体做更多的事情，而不仅限于有声的功能性设计。在导盲眼镜的造型设计上要化繁为简，去除一些不必要的装饰，同时在整体观感上设计得更前卫，具备科技感。眼镜架采用了非常规的破形，在契合鼻部鼻托部分的同时，也留有功能模块的空间储备，加上方形设计的镜片减少顿感，更加突出理性睿智。

2.色彩分析，出于盲人出行安全性考虑，应通过鲜亮、对比强烈的色彩提醒行人，偏光墨镜采用蓝紫色渐变配色凸显个性，自带复古调性，彰显精致感。镜架部分根据金属材料采用银白色，银白色象征着洞察力、灵感、直觉，同时也代表着沉稳、纯洁、永恒的寓意。两种配色的搭配融合传达了清雅宁静的视觉享受，彰显科技感。

3.材料分析，考虑到人体工程学，硅胶鼻垫会减少鼻部的压感，较贴合皮肤，在佩戴过程中不会因为摩擦使皮肤红肿不适，耐用性更高。镜腿后部采用了记忆塑料架，记忆塑料具有良好的耐磨性、较高的机械强度、抗老化性以及抗辐射性，是一种新型热敏性功能材料，是能很快恢复到变形前状态的高分子材料，能适应盲人朋友不同的脸形，回弹效果较好。镜框采用高分子镁铝合金材料具有良好的导热性、减震性，因其密度较小具有很好的强度和刚性。如图3、4。

（二）智能导盲眼镜结构设计解析

眼镜分为镜腿、镜框、鼻托、鼻支架、镜脚几个部分构成，如图5。考虑到角度的调节，导盲眼镜的镜腿和桩头之间使用金属紧密转轴相连接，根据脸宽大小可使眼镜90° 范围内自由调节，也便于放置和收纳。图解各个部位的构件、结构、装配方式，揭示内部零件与外壳之间的关系。镜腿部分置有开关键（长按蓝牙连接）、微型扬声器、音量键、接听键、充电孔，同时在太阳穴位置设置了震动预警装置。眼镜桩头内置有中央处理器、5G芯片、GPS导航定位系统，外置有微型太阳能板、光学防抖摄像头、降噪麦克风。

对于视障用户，我们应该采取移情设计原则，通过深入理解产品本身真实环境中的用户心理，对用户所处的环境进行虚拟构建，模拟用户的使用过程。针对用户和产品设计了用户操作产品的预设流程图，清楚展示盲人在主要的3种生活场景中用户和产品服务的接触点，并以此为流程的主线。通过流程图的服务流程可以清晰发现盲人的痛点和机会点，以及产品服务行为、后台行为的解决方案。

此外，根据用户需求、产品服务特性、相互关系矩阵、目标度量、分析及设定目标进行了产品的质量屋（QFD）的搭建，来确定用户需求和相应产品服务性能的联系，从而更好地规划质量功能的配置。搭建此质量屋目的：为了将用户群体的需求以较为科学严谨的方式进行分析；有助于在设计产品的过程中了解其特性，便于更清晰地认识到价值所在以及不足之处；通过完整的质量屋搭建能够帮助我更理性地制订设计计划，对于用户动态过程中触点的优化。

（三）产品App交互界面设计解析

根据盲人群体对于视觉缺失这一块，并且通过前期感官代偿的分析，读屏功能为无界App的基本功能，采用读屏功能能更大效率地保障盲人使用的体验感以及信息的准确性。在整体的App视觉信息上切记不能繁琐，要保证界面精准简洁，所以在图形的设计上保持几何式的信息图形，使界面一级信息简化和放大来减少错误的出现，在功能模块上也增加了震动触觉设计，外加语音读屏功能进行信息反馈。如图6。

功能上结合前期对盲人群体的需求分析，分为以下5个板块：

1.首页，主要通过蓝牙连接导盲眼镜设备、路线规划、语音导航。蓝牙连接与App进行联动，App应用可通过语音进行导航规划，前往目的地的途中智能检测路况规划最安全的路线，通过眼镜广角摄像头探测周围环境障碍物，当前方遇到台阶、红绿灯及复杂路况时，系统会触发眼镜的震动预警装置并语音警示。

2.帮帮社区，为达到平台的互助服务目的，帮帮社区主要包含电话医生、社区互动、每日读书、情绪疏导四大功能板块，旨在注重盲人朋友生理和心理健康，与此同时，在帮帮社区也可以语音呼叫志愿者和紧急联系人获得帮助。此外，平台聚集全国各地的爱心人士，盲人朋友可以通过“语音（视频）呼叫志愿者”发求助电话，接通后志愿者可查看到其所处的环境并且为其提供相关协助，同时也能便于盲人无障碍看病与对病情。帮社区平台的搭建为目标用户提供完善的社交功能，满足目标用户的社交需求以及自我价值感的提升。

3.识万物，根据系统基于NLP进行的“识万物”功能来帮助他们精准了解目标对象的信息，例如：商品、植物、动物、人脸等，通过“扫一扫”获取文本内容，在学习阅读时能最大化减少时间成本，获取结果都将通过读屏来得到信息反馈。

4.健康生活圈，健康生活圈包含健康状况测评、运动情况记录两大版块。健康测评板块具备测血压、测心率、人体风险检测、云端分析等功能，盲人朋友触摸点击可根据读屏获取测评汇报。同时，运动健康理念成为全民热议的话题，盲人朋友也可通过运动记录板块获取每日能耗、运动时长、每日步数的数据，得出自己的健康评分，通过心理疏导驯化使盲人更加关注自己的身体情况。

5.我的，在“我的”板块可查看设备情况、电子芯片证件出示以及消息情况。电子芯片证件可根据用户输入信息判断当前用户是否持有残疾证件，自动生成相应的电子码，盲人群体可根据该码乘坐公共汽车，同时，电子芯片身份证能防盲人群体出行丢失身份证件，相应提高了盲人群体出行和生活的质量。

综上所述，通过验证智能导盲眼镜以及伴护系统可以彻底使盲人解放双手摆脱出行困难，通过3D视觉跟踪和GPS定位算法等关键技术保证了盲人出行安全，伴护系统的智能陪护也大大丰富了视障群体的精神需求，产品联动提高了盲人工作学习生活的效率，满足以上提出的盲人感知交互设计三原则。

以包容性的视角研究探讨人类多样化的存在，尊重人的多样性与差异性，倡导以人为本的设计理念，并且随着对盲人助行设备技术研究的深入，以及助盲产品在盲人日常生活中的逐渐普及，一款AI智能导盲眼鏡及其伴护系统App是有望被实现和普及的，在设计中针对性地提出了便于盲人出行的助行解决方案，希望能为此类设计提供一些借鉴与参考。

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