可穿戴設(shè)備革命的到來

彭軍，李津

(天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院，天津 300387)

1 引言

可穿戴設(shè)備是指能夠穿戴在人體作為一種輔助工具的智能電子設(shè)備。智能可穿戴設(shè)備的發(fā)展具有平民化、小型化、集成化和便攜時(shí)尚等特點(diǎn)[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,在日常生活、健康監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)，交通通信和社交娛樂領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用,為人們的生活提供了更多的便利和智能化的服務(wù)[2]。

2 可穿戴設(shè)備的關(guān)鍵器件

2.1 芯片。芯片是可穿戴是設(shè)備重要組成部件之一，根據(jù)芯片的不同功能進(jìn)行分類，芯片可分為主控芯片和其它芯片。可穿戴設(shè)備內(nèi)置主控芯片包括MCU、藍(lán)牙、RF、GPS、SoC等，其它芯片包括Wi-Fi、NFC等，不同的可穿戴設(shè)備將采用不同的芯片組合。可穿戴設(shè)備根據(jù)是否具有無線通訊可分為兩大類，具有無線通信功能的可穿戴設(shè)備芯片，如，智能手機(jī)，采用SoC芯片解決方案，由于考慮到功耗及續(xù)航能力，大多數(shù)可穿戴設(shè)備不具有無線通訊功能，而是通過Wi-Fi或藍(lán)牙與智能設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)連接。

2.2 傳感器。傳感器是可穿戴設(shè)備的另一核心部件，也是必不可少的器件之一。可穿戴設(shè)備產(chǎn)品面向的用戶不同，使用的目的不同，內(nèi)置的傳感器也不同。傳感器根據(jù)可穿戴設(shè)備的功能可以分為運(yùn)動(dòng)傳感器、生物傳感器、環(huán)境傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀、電子羅盤、心率傳感器等。可穿戴設(shè)備將環(huán)境傳感器和生物傳感器集成到一起，這是未來的一種發(fā)展趨勢(shì)。未來的傳感器更加小型化、集成化，同時(shí)，MEMS技術(shù)會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用，與MCU配合的整體低功耗方案代替?zhèn)鹘y(tǒng)的簡(jiǎn)單疊加模式。

2.3 柔性元件。可穿戴設(shè)備的產(chǎn)品形態(tài)與人體體型相關(guān)，且佩戴時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)產(chǎn)品的舒適度要求很高，貼近人體的外形設(shè)計(jì)，較高的柔軟特性，因而可穿戴產(chǎn)品需要柔性元件的支持。柔性電路板是用柔性的絕緣材料制成的印刷電路板，它具有許多硬性印刷電路板所不具備的優(yōu)點(diǎn)，它可以自由彎曲、卷繞、折疊、可以在三維空間隨意移動(dòng)及伸縮，散熱性能好，同時(shí)，它可以縮小電子產(chǎn)品的體積、實(shí)現(xiàn)高密度、小型化、元件裝置與導(dǎo)線一體化。隨著柔性電路板的快速發(fā)展，加快了可穿戴設(shè)備的商用進(jìn)程。

2.4 電池。低功耗是可穿戴設(shè)備產(chǎn)品的第一要素，近年來，傳統(tǒng)的電池技術(shù)發(fā)展緩慢，可穿戴產(chǎn)品使用的是鋰電池，可穿戴產(chǎn)品由于體積小、內(nèi)置的電池容量小、因此不能支持長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航。在已經(jīng)成熟的電池技術(shù)中，聚合物鋰離子電池具有小型化、薄型化、輕量化的特點(diǎn)、可以按照客戶要求訂制，但，其通用性差，成本高。跟液態(tài)鋰離子電池相比，聚合物鋰離子電子更輕，而且可以將其設(shè)計(jì)至一系列廣泛應(yīng)用中。在未來，聚合物鋰離子電池將廣泛的應(yīng)用到可穿戴產(chǎn)品當(dāng)中。

3 可穿戴設(shè)備的產(chǎn)品

3.1 智能手環(huán)。智能手環(huán)是一種戴在手腕處，通過各種傳感器來檢測(cè)心率、脈搏、以獲取用戶在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、睡眠或飲食時(shí)的身體數(shù)據(jù)的手環(huán)。2011年jawbone公司推出第一款智能手環(huán)Jawbone UP，Jawbone UP可以追蹤睡眠、運(yùn)動(dòng)、飲食狀況，并與智能手機(jī)App相連接，當(dāng)時(shí)的售價(jià)約為850元.2011年秋天，F(xiàn)ibit也發(fā)布了智能手環(huán)FIbit Flex，這兩家公司軒起了可穿戴智能產(chǎn)品的熱潮。2014年7月，小米推出了79元超低價(jià)平民手環(huán)，打響了小米正式進(jìn)入可穿戴設(shè)備市場(chǎng)的第一槍。在當(dāng)時(shí)，79元的小米手環(huán)，不僅拉開智能手環(huán)市場(chǎng)價(jià)格戰(zhàn)的序幕，也大大推動(dòng)了智能手環(huán)大眾化進(jìn)程，讓更多消費(fèi)者可以買的起。

3.2 智能手表。智能手表是一種內(nèi)置智能操作系統(tǒng)，具有上網(wǎng)、短信提醒、手機(jī)來電、音樂等功能，并且可以內(nèi)置各種感應(yīng)器的手表形態(tài)的智能產(chǎn)品。1985年，卡西歐推出了casio databank CD-40,這是最早一批能夠儲(chǔ)存數(shù)字信息的智能手表。2012年，索尼推出了智能手表smart watch。2013年，三星推出了Galaxy Gear智能手表，2015年蘋果推出了apple watch。雖然智能手表外觀設(shè)計(jì)充滿科技感，卻無法滿足廣大消費(fèi)者對(duì)手表類產(chǎn)品的需求。未來的智能手表在外觀上將更多的吸收傳統(tǒng)手表的設(shè)計(jì)元素，讓智能手表本身看起來更像一塊手表，而不是戴在手上的一塊顯示屏。

3.3 智能眼鏡。智能眼鏡是一種在智能操作系統(tǒng)上，具有地圖，社交，拍照，攝影，上網(wǎng)，語音交互等功能的智能產(chǎn)品。1981年steve mann設(shè)計(jì)了第一款連接音響設(shè)備來播放多媒體視頻的頭盔式顯示器。2013年谷歌向部分用戶推出測(cè)試版谷歌眼鏡，正式開始了智能眼鏡的新時(shí)代，在谷歌公司推出谷歌眼鏡之前，人們從未見過這種多功能智能眼鏡，這是一款劃時(shí)代的革命性產(chǎn)品，它不僅通過智能語音交互功能，在操作上解放了用戶雙手，而且其虛擬顯示屏為用戶帶來前所未有的視覺體驗(yàn)。

3.4 智能服飾。智能服裝的快速發(fā)展，人們將智能服裝用于人體的健康監(jiān)測(cè)與疾病預(yù)防。東大大學(xué)與聯(lián)想研發(fā)發(fā)布“穿戴式智能心電衣”這件“穿戴式智能心電衣”類似日常生活中穿的緊身衣、T恤，通過衣服里面的干性電極，起到實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警的目的。，目前，“穿戴式智能心電衣”，對(duì)心血管疾病患者進(jìn)行身體數(shù)據(jù)的采集和分析。不過，相較于當(dāng)前的技術(shù)，穿戴式智能心電衣設(shè)計(jì)更為人性化、也更為便捷，患者穿上智能心電衣這樣的裝備，不用去醫(yī)院就能了解到自己的健康狀況。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，可穿戴設(shè)備得到了前所未有的快速發(fā)展，同時(shí)，可穿戴設(shè)備也迎來了智能革命的時(shí)代，并且朝著功能多樣化與智能化的方向發(fā)展。這不僅僅是人類服裝史上的一次革命性改變，也是人類歷史上又一次福音的到來。