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标题

智能首饰的模块化设计研究

范文

张蓓蓓

摘要：为新旧行业交融，提供跨界合作的便捷模式。从研究模块化设计和智能首饰相关理论着手，通过梳理智能首饰发展情况，分析智能首饰存在的问题。引入模块化设计概念，结合智能首饰设计要素，总结智能首饰模块化设计的方向和流程。智能首饰与智能家居结合。该方法在保留首饰人文情怀的同时，可以实现提升智能首饰设计制作环节的附加值和扩大市场范围的目的。

关键词：智能首饰模块化智能家电跨界合作装饰

中图分类号：TB47 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）02-0026-03

引言

智能首饰属于传统首饰行业和新兴智能可穿戴行业的新老产业联合产品创新设计范畴，它是在传统首饰的装饰性基础上进行的创新性功能拓展，通过芯片、传感器、操作系统、大数据等技术【1】，实现对信息数据的监测、分析和反馈。智能首饰作为智能可穿带设备的一个发展方向，将人文特点、情感特征、装饰性、科技性等融合在一起【2】，是传统与现代的交叉产物，是不同行业的跨界合作领域。

一、智能首饰的发展情况分析

在人们生活水平的提高以及移动网络技术的发展下，智能可穿戴设备被追求科技感的消费群体所推崇。在智能可穿戴产品扩大市场过程中，市场细分成为发展趋势，产品外观成为智能可穿戴设备着重考虑的一个问题。因此，互联网科技公司、珠宝首饰设计公司、服装设计公司等展开跨界合作，来开拓新的发展方向。国内的周大福珠宝、国外的MickaelKors，KateSpade等时尚品牌公司根据女性市场需求分别推出了不同侧重点的智能首饰。科技产品的消费者范围从男性群体拓展延伸至女性群体，使更多的人通过智能首饰了解科技，感受科技带给生活的便捷。智能首饰将艺术要素与科技要素融合在一起，促成传统与现代的美妙邂逅。

（一）功能分析

目前智能首饰除了满足美观装饰的传统作用外，结合各类芯片实现了传统首饰无法实现的一些功能，为首饰带来的科技附加值。例如，法国智能家居Netatmo公司的JuneUV手环具有检测紫外线功能。2015年，Bellabea公司推出旗下首款具有监测用户运动数据、睡眠状况等功能的智能饰品BellabeaLeaf。中意混血的Totwoo智能首饰品牌推出的吊坠可以根据服装搭配来进行首饰色彩选择的功能，情侣互动功能，紫外线监控功能，久坐提醒功能，以及通过手机APP完成的各类星座、运势等提醒功能。

通过各类智能首饰的功能汇总与分析，发现智能首饰主要是通过手机完成各类设定和交互，来实现各类网络延伸功能、医疗运动健康监控功能和娱乐功能等。

（二）技术分析

智能首饰在技术方面大多依托于智能穿戴设备的一些通用技术，例如智能操作系统、芯片和传感器技术、电池、材料和人机交互技术等【3】。随着智能首饰行业的成熟，适应首饰特点的各类技术逐渐开发和应用。

智能首饰的心脏是各种不同功能的主控芯片和附加芯片组合而成。常用芯片包括SOC、MCU、GPS、RF等，由于智能首饰体积较小，电池各方面性能受限，因此智能首饰一般会选择低功耗的基于简单指令集的芯片，传感器与芯片一样重要。智能首饰根据使用目的不同，传感器使用最多的是实现计步功能的运动传感器，可检测体温、脑波等的生物传感器和用于检测外界温度、湿度以及紫外线等的环境传感器等【4】。

在操作系统方面，智能首饰的部分应用功能是借助于IOS、Android等操作系统通过手机APP来完成。技术支撑强大的产品也会根据产品研发使用自己的操作系统。例如，2014年，谷歌从用户使用角度出发，为智能手表量身定制AndroidWear操作系统平台。当行业市场成熟后，会有更多的定制系统为智能首饰服务，来优化用户的使用过程。

目前智能首饰在通信技术上，多采用间接联网和直接联网两种形式。直接联网的智能首饰是通过内置的CDMA、WiFi、GPRS等移动通信芯片与网络完成连接。间接联网的智能首饰一般利用蓝牙等，通过手机端APP辅助智能首饰实现部分功能。

（三）存在问题

1.外观方面

智能首饰因芯片和电池体积等技术因素的制约，在外观上，不同于传统首饰设计那么自由，珠宝特性少，外观设计不如传统首饰丰富，目前智能首饰大多集中在手环、胸针、发饰以及体积较大的吊坠等几类款式类别。减小芯片与传感器等技术元件的体积，让智能首饰的外观设计起来更加随意和多样，在满足用户对智能首饰的外观需求后，才可进一步感受智能带来的使用附加值。

2.市场方面

目前智能首饰因技术和生产等多方面因素制约，批量化生产的成品并不多。还有一些功能产品处于概念阶段，导致目标市场范围较小。加之智能首饰功能深度不够，不是人们生活必需品，人们对其没有强烈的使用欲望。因此，人们对智能首饰的关注度较低，导致产品目标消费人群范围狭小。根据市场交叉原则，可以深入研究传统首饰与智能产品的交叉消费群体，将智能首饰的潜在消费群体进行细分，研究其消费特点和喜好，以点带面扩大市场。

3.技术方面

在电池方面，智能首饰产品采用了无线充电QI技术。但由于首饰产品本身体积较小，留给电池的位置相应较小，保持频繁的计算和网络互通可能会引起智能首饰续航时间短等问题。电池容量、充电方式等都会影响外观设计及使用效果。因此，电池的性能也是制约智能首饰发展的一个因素。

智能首饰在技术方面还存在不能完全输出有效的数据，交互信息接收延时，电池蓄电时间较短，依赖APP的功能过多，容易成为手机附属品等问题。这些问题容易让用户在使用过程中出现分心的情况。在提高硬件设备和技术性能的兼容性和敏感度的同时，改进交互模式，完善數据管理，并进行有效的上传、分析，以此为用户提供舒心体验。

4.安全性方面

智能首饰在具有便携性、私人性、网络性等特点的同时，很多用户会对产品的信息安全隐患产生顾虑和担心。隐私保护是网络产品所面临的普遍问题【5】。因此，提高智能首饰的网络安全性和保护数据信息等隐私，便于促成消费者对智能首饰的认可。

二、智能首饰模块化设计的概念

模块作为组成上一层系统的单元，具有可组合、可替换、可变型等特点【6】。模块化设计理念适合各类需配置设计生产的领域。智能首饰模块化按层次划分为芯片模块、操作系统模块、供电系统模块、材料模块、首饰构件模块等;按通用性划分为材料及构件专用模块，来满足人们在装饰性和功能性方面的特定需求，以及被不同产品所采用，但其尺寸、形状或特性等完全一样的内部操作技术通用模块。智能首饰设计领域引入模块化理念，可以解决装配问题、通用性问题以及多样性等问题。不同设计领域使用模块化的方法和步骤也有所不同。

三、智能首饰模块化设计的意义

（一）实现智能首饰的双重作用

用户选择智能首饰产品，首先看重的是首饰性能，其次是智能的特殊属性。因此，在完善智能硬件技术的同时，设计师不能忽视智能首饰的外观。但在智能首饰的设计和生产过程中，技术与艺术是相互限定的两个因素。不同用户在满足装饰性需求后，对智能的需要各不相同，打造时尚美观且满足不同功能需求是智能首饰未来研究的趋势。智能首饰的模块化设计方便用户在装饰性和智能性的结合度上进行自定义选择，更好地实现智能首饰的双重作用。模块化设计不是限制创意，而是提供一种操作方便和易行的流程思路，来更好地实现各种创意。

（二）增强跨界合作的可行性

智能首饰不仅是新、老行业的交融，更是多专业交叉的领域。传统首饰的设计、生产和销售需要原料资源与采购、毛坯加工、首饰设计及加工、店面销售等环节7。智能首饰的设计、生产和销售在传统首饰的生产基础上还涉及到包括芯片、电池、构件组装、数据分析、混合销售模式等环节和因素，传统首饰的设计、生产和销售模式已无法适应智能首饰，因此需要大量传统首饰以外的行业加入。不同行业可以作为模块存在，并且开发、生产模块化的部件，形成跨界合作的便捷模式。

（三）扩大首饰消费市场

需求决定消费。不同的需求方向，会产生不同的消费市场。智能首饰因其智能而不同于传统首饰。随着芯片、传感器等技术的发展，首饰可以结合的智能功能越来越多。分析智能首饰的消费人群可分为三类。第一类是首饰的追捧者，此类消费者对于首饰款式的要求较高，首饰品类使用丰富，并且将首饰作为服装搭配的必需品，首饰使用频率较高。第二类消费群体是对智能产品的兴趣度较高，热衷尝试各类新技术。第三类智能首饰的隐性消费人群，他们对首饰的消费欲望不强，但是乐于使用智能产品，例如智能家居等产品。此类人群对于物联网产品的认知度较高，乐于接受各类使用性较强的智能产品。由此可以看出，智能首饰需要开发不同市场需求，精准定位，强化核心功能，从用户体验角度出发，提高用户对产品的使用率。面对不同方向的需求，模块化设计方式更容易满足多样性需求。

四、智能首饰模块化设计的方法

模块化设计应用到智能首饰设计中主要是指将智能首饰中设计过程、组装规范、销售与用户再设计等方面建立通用模块，方便设计出低成本、高质量、功能多样化的，适合个性需求的智能首饰产品。智能首饰的设计模块可分为装饰件模块、智能芯片组合件模块、材料模块等几大类。每一大类下，根据用途再分二级模块。每一个模块犹如积木一样，根据用户需求去研发、设计和生产，然后组装。

智能首饰的模块化设计主要体现在两个过程，智能首饰模块化设计过程和基于模块的订单智能首饰设计过程。前者是设计生产过程，后者是销售与用户再设计过程。

智能首饰模块化设计过程主要是各类设计师、工艺师、计算机工程师、交互设计师等交叉合作的过程。这一过程将已有智能首饰模块化中已经相对成熟的消费者市场、传统首饰生产部件规模化雏形以及相对稳定的系列化产品功能三方面，与未来智能首饰模块化平台中的市场细分、功能原理及模块的系列化规划、适应不同消费人群的设计方案规划以及功能和订单模块化四大部分结合，通过模块化设计理念，完善智能首饰各组成部分的通用性，来解决智能首饰这个新老专业所面临的首饰部件模块化设计、模块接口设计等四大核心内容，如图1。

核心问题的解决可以弱化跨界合作的限制。智能首饰模块化产品就会随之扩大。在原有的单纯性设计加工模块化平台基础上，拓展家电组合模块和用户配置模块化两个领域进行尝试，来实现智能首饰设计加工、用户配置等方面的随意搭配。

智能首饰模块化设计还可以延伸到智能首饰用户平台，即基于模块的订单智能首饰设计过程。智能首饰模块化设计后形成的各类通用结构模块、模块和接口特征间的关系集合，可以为用户自行开展模块化功能选择提供系统的支撑，解决用户多样性需求。以智能戒指为例，用户可以在定制平台系统下根据不同模块提供的参数选择适合自己的指径、主石类型、戒指设计元素、戒圈材质与样式、配石数量、宝石镶嵌工艺以及首饰与芯片的接口方式等来进行智能首饰的个性化设计。基于模块的订单首饰设计是销售模式的改变，也有利于挖掘潜在用户，增加用户的参与度。例如耐克的在线设计与订制平台，见图2。

五、智能首饰的模块化设计应用

在网络技术和芯片技术等发展推动下，智能首饰的应用范围不断扩大，目前需要解决的是如何将首饰原本的珠宝属性、情感属性保留的同时，通過模块化的方式与智能产品结合，使用户在拥有首饰装饰作用的同时感受到智能生活的便捷性。

（一）智能首饰在智能家居中的应用领域

智能家居是利用物联网技术及平台将家用电器与网络连接起来，实现智能、便捷的居住环境【8】。根据智能首饰的自身设计特点，在与智能家居结合时，可以从智能家居的核心之一家庭自动化方面切入【9】。家庭自动化的实现主要是由中央微处理机（CPU）将接收的相关智能家电处理的信息（如光线变化、声音变化、温度变化、位置变化等）以程序编辑后发送给其他智能家电产品，生成操作结果。用户可以通过智能产品的键盘、触摸式屏幕、遥控器或者手机、电脑等多种界面的不同交互形式来控制家中的电器产品，使用者可以通过这些界面实现与中央微处理器的讯号发送和接受。在提高智能首饰的刚性需求过程中，可以将智能首饰的功能延伸至与微处理器连接的控制界面，融入智能家居中。根据首饰外观特征、使用特点以及可实现的交互方式，结合智能家居的发展方向，将两者结合分为可行性结合方向与无意义结合方向，如图3。智能首饰与智能家居结合过程中，由于首饰体积等的局限性，在保留首饰装饰性基本特征同时，主要是以智能家居的外部输入部件为切入点研究其结合方式。

（二）设计案例

随着汽车时代的到来，汽车产品成为家庭必备，女性司机也越来越多。出门后发现忘记带车钥匙，或者在装满物品的手包里翻找车钥

匙等场景经常出现在女性有车族的生活中。在考虑隐藏内部的电子元件对首饰材料选择的要求，以及芯片体积对首饰外观的限制等问题【10】，利用智能首饰模块化设计方法，结合汽车无钥匙进入系统，设计一款“扬帆启程”智能胸针，实现无需车钥匙，也可开车、锁车、驾车行驶的智能体验。以此来解决忘记携带车钥匙等因为记忆遗忘带来的生活中的尴尬。

该设计将传统胸针与汽车无钥匙进入系统PKE（PassiveKeylessEntry）相结合。将智能胸针作为一个独立的输入设备，不借助第三方，直接与汽车进行交互，这样可以减少智能胸针的使用限制条件，提高胸针的使用效率。

此智能胸针采用优雅干净的曲线曲面造型，采用上、中、下三部件组合，并使用黑白装饰线条增加其层次感。因考虑到内嵌元件的形状、尺寸和电池问题，将胸针最下部方形装饰件中置入利用RFID无线射频技术的应答器，使胸针和无钥匙进入系统融合在一起。该设计操作方式简单，只需胸针戴在身上即可。当佩戴智能胸针的用户接近已配对私家车处于指定范围内，或碰触车门，就可以在无钥匙状态下完成开启或者关闭车门行为。车主佩戴胸针进入车内，智能钥匙中的信息卡会被汽车检测系统识别，汽车操控系统进入工作状态。这时，佩戴胸针的用户只需按动车内的启动键，即可发动汽车。智能胸针中的芯片在一定的识别范围内，都可以保证系统正确识别驾驶者，准确完成离车自锁、靠近解锁、自动升窗、锁车提示等工作过程，车主使用起来会更加便利和安全，见图4。

此智能胸针采用模块化组合设计方法，胸针的上、中、下这三部件是模块化设计的一款标准空间结构体现，后期可以根据用户需要，将三部分分别嵌入不同的功能元件，来实现定位、解锁等不同功能，轻松、快捷的完成智能首饰的配置设计，实现智能首饰模块化设计的意义。

结语

智能首饰不会取代传统首饰。但是，首饰的庞大市场，给智能首饰也带来了很大的空间和市场。在智能首饰的发展过程中，产业链的跨界合作影响产业规模。借助智能首饰的模块化设计，简化跨学科合作设计首饰的方式，使传统首饰通过智能技术这座桥梁，与计算机技术、电子信息技术、新型材料技术等进行有意义的跨界结合【11】，为首饰行业发展在未来5G时代能够更快地适应市场需求助力。

参考文献

【1】何萌，郝亮数字化首饰设计的概况与研究方向【J】.宝石和宝石学杂志，2017（1）：55-63.

【2】李梅智能首饰设计策略与应用研究——以D&L智能首饰品牌为例【D】.武汉大学，2018.

【3】封顺天可穿戴设备发展现状及趋势【J】.信息通信技术，2014（3）：52-57.

【4】周酉林.基于室温液态金属的可穿戴应力传感器研究【D】.宁波大学，2018.

【5】张浙丽，李会东.从伦理学角度探讨智能手机设计的不足【J】.设计.2016（03），108-109.

【6】王玉琴模塊化陶瓷餐具设计方法与技术研究【D】.西安电子科技大学，2017.

【】谢旻君：集成技术在珠宝行业智能首饰的应用【J】.集成电路应用，2019（5），107-108.

【8】葛彩娟.Zigbee技术在智能家居控制中的研究与应用【D】.天津科技大学，2017.

【9】韩立新，智能家居的市场分析和整体营销方案【D】.苏州大学，2017.

【10】许国蕤.可穿戴智能首饰设计的形态探究【J】.设计，2016（18），132-133.

【11】王悦，聂桂平可穿戴智能产品设计研究【J】.设计.2014（06），23-24.

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