柯南的追凶眼镜,几乎是每个二次元爱好者的AR技术启蒙,也是增强现实应用在日常生活里的梦想。

而在三次元世界里AR技术的发展过程中,头戴式AR眼镜在工业环境中被率先广泛应用。它可以用于远程协助/指导、运维巡检、远程验收、复杂的工业组装、培训等。可以说,一个未经长期培训的修理人员在佩戴上AR眼镜后,工作起来也能如有神助。它不仅仅是一个佩戴设备,在同等的技术条件下,易用性和便捷性是使用者最为关注的。

背景资料

致力于打造5G时代的AR生活平台的亮风台品牌,希望推出一款适合在复杂的工业工程特殊的环境下使用的AR眼镜。在凸凹设计与亮风台前期沟通的过程中,「解放双手」是我们听到最多的词汇。在了解硬件产品本身的形态和典型用户的使用场景之后,我们深刻认识到了「解放双手」的必要性——我们服务的工业用户,经常会戴着厚厚的手套,在室内外的复杂地形中穿梭,在大型机械中爬上爬下,并且时常需要在双手操作机器的同时与外部专家进行连线。

常规的手机、平板和 PDA 显然在便携性和易用性上存在诸多问题。所以,亮风台希望通过这样一款外挂在安全帽上的 AR 设备,来将双手「还给」用户,使智能设备成为他们的得力助手而非负担。

硬件设计配合语音交互的全面解决方案

随着我们对使用场景和硬件能力的了解逐渐深入,我们十分确信「解放双手」的最佳答案是语音控制。然而,面对工业世界的复杂场景,语音并不能保证在任何时候都可靠,我们还需要一套形式与语音相互补充。最终我们给出的答案,是以头控和少量按键为核心的「四向无界屏」,它与「自然全局语音」一起,构成了一套完整的工业 AR 解决方案。

AR行业在创新领域从来不缺乏与设计界的结合和交互应用,凸凹设计团队已经在AR软硬件产品设计领深耕多年,当我们接到这样的一个在复杂的工业工程特殊的环境下使用的产品需求时,首先对工业工程环境背景做了深度的研究和分析,对客观作业环境情况进行了分类。经过调研,我们得出在特殊的工作环境下产品的使用场景面临着高温,包括会有需要密集地防尘埃晨雾等的需求,最终我们将整个的产品和硬件的设计定义为必须达到IP66的防护等级条件,才能够满足这样的客观工作环境。

适配工业级环境的“零UI”交互设计

交互方式伴随人的思维和应用场景的变迁,逐渐会发展成空间中更自然的交互形式。凸凹设计构建高智能的图像和语音识别的AR交互体验,是基于以人为本的核心理念。工业工程类AR产品界面的人机交互,需要充分考虑到作业环境、机器设备、及工作流程中不同场景和用途的分类,适配构建在5G环境下的高智能的图像和语音识别的AR交互体验。

在交互的概念研究和分析阶段,凸凹设计确立了此次两大主题原则:

1.赋能工业场景  2.愉悦便捷的用户体验

由于工厂设备的复杂性和环境的多样化,工人的在戴眼镜使用过程中的最为优先的需求就是便捷性。区别于图形和一个个封闭的app,凸凹设计提出了“零UI”的概念。零UI并非零设计,而是基于工厂环境繁杂的调研之后作出的定位。通过设计将AR平台升级,打造超实境智慧空间,打破数字世界和物理世界之间的 “虚实鸿沟”,建立一个全新的数字化智慧生活和工作空间。

对于用户看到的AR界面来说,操作模块基本叠加于机器之上,面对复杂的作业环境,AR系统的界面必须清晰易见,帮助用户提升操作效率。我们打造了随用随走的便捷体验,让操作员戴上眼镜即刻就能进入工作场景,专注在当下的任务;工人也可以随时从当下“跳出”,切换到其他的工作场景,如同从一个空间走入另一个空间,最大程度地使得AR界面丝滑配合场景需求,以达成工业场景中快速切换的需求。

为了帮助用户在不使用按键的情况下完成最常用的操作,在每个界面上个别的语音指令之外,我们仔细挑选了八类全局语音命令,这些指令在任何界面都可以通过语音立即执行。为增强其鲁棒性,我们尽可能地列举了这些命令的不同说法,用户使用任何一种说法,都能执行对应的动作,从而降低出错的概率。

尽管通过「全局自然语音」,用户可以在不使用双手的情况下使用大部分功能,但在工业场景下,难免会有需要精细操作的场景,一套基于光标的操作体系也是非常必要的。

工业级环境需求下的舒适体验设计

以用户操作的便捷性为前提,配合以语音指令为主体的交互系统,我们将产品按键精简为三个物理按钮:除了一个必须的总电源键外,我们只为产品再多提供了两个可操作的按键。

操作功能简单便捷,三个按键中采用了不同的凸出和凹进的手指触感方式来区别,增加特殊工作环境中用户的识别强度,提高工作的效率和准确度。

为配合交互中的辅助光标操作体系,凸凹设计在右侧的镜腿处保留了一颗按键,并将其命名为「Hi 按键」。点按或长按「Hi 按键」,即可激活光标模式,此时用户可以使用头部的转动自由地进行移动,并使用按键进行点击等操作。

此外,我们充分利用 AR 将界面固定在三维空间的特性,设计了「Hi 模式」,集成了通知中心、语音指令提词器和多任务切换等功能,进一步丰富了光标模式的功能,使用户在处理复杂任务时,更加得心应手。

由于产品需要应用多种恶劣的工业工程环境下作业,在这个环境中工程人员需要远端的技术支持,高噪音、弱光线等环境都对设备有着严峻考验,因此,需要以高清的摄像头识别图像,麦克风矩阵进行降噪收音并通过高智能的算法清晰地传达指令,以满足场景的需求。
产品需要和安全帽连接到一起,设计形式和设计语言也区别于消费类的AR产品的造型语言,适配于工人带上产品和安全帽整体的舒适感。

机身通体采用了金属外壳,偏向工程化的高精密设备,由于机器内部的光学和CPU会产生热量,所以选取了金属的材质适用于机器散热的需求,整体工程化产品的设计语言区别于消费品,基于作业环境的需求,凸凹设计将其定义为是一个“好用的工具”。

例如在一些金属炼间,室温常年接近60度,通过热成像去直接测一些钢水的温度,以及获取环境温度提醒换班,需要用机身的传感器具的去测量;而在某些电力系统的变电站,在高空维修电力过程中,就需要远程的靠图像识别AR去完成,在这些场景下,都需要通过高清的摄像头远程实时沟通。

凸凹设计提出定制高清防抖摄像模组,以光学防抖、电子防抖为前提,整合1.5mm阵列波导光学镜片,以4800万像素及1/2.0英寸大底实现远程支持人员能与现场无隔离、零距离,捕捉更多细节,提供现场帮助。

相比国外的同类产品需要多个球体进行全角度调节,凸凹仅使用了一个双万向球+双滑轨的设计就实现了结构性创新的单目可翻转设计,使用户的操作效率更高。弹夹式换电的电源支持系统,也使用户能在使用过程中更灵活便捷地延长设备使用时长。

在最终的量产版中,该款产品使用了IP66的防护等级,完全防止外物侵入,且可完全防止灰尘进入,承受猛烈的海浪冲击或强烈喷水时,电器的进水量应不致达到有害的影响。除此以外,在工业领域还应达到温度,抗震,防尘等其它恶劣环境下的考虑因素。

项目成果

凸凹设计全程从0到1的硬件选型开始,到技术工程的调整以及AR系统的交互,构建在统一的软硬件产品系统研发中,输出了完整的软硬件一体化的设计方案。量产的智能眼镜 HiAR H100以 AR 平台 HiAR Space大脑为中枢、端云结合,由「ABCD」四大板块组成,即融合人工智能、大数据和智能通讯等能力的 AR 大脑,沉淀在空间计算、AR 云、自然交互和 AR 智能硬件四个方面的技术与研发能力,使其支持平台 + 垂直优化。通过这些核心能力,HiAR Space 把场景、空间、数据和用户连接起来,打造一个极具价值、虚实融合的超实境智慧空间。并且符合工业产品的标准,实时对各地工厂一体融合指挥调度系统等服务。增强了复杂环境的工业作业场景下的用户体验,提升了产品效能,同时完成了AR软硬件一体化的在赋能工厂行业的应用落地。

凸凹设计一直紧密跟随并且结合AR行业的发展,关注AR的硬件和软件性能的产业链的迭代和升级,在目前AR没有完全面对C端市场大规模应用的前提下,我们更加主张将AR技术和具体的细分行业做结合,在各个行业赛道、场景、工作、工种更细分地去做开发和应用,基于AR技术提高场景效率,帮助用户实现技术赋能。

目前,Hiar H100眼镜主要聚焦在智能制造、公共安全、互动文娱、智慧城市等四个行业,引入 100 余家创新合作伙伴,联合打造 1000 余例合作案例。目前,在开放基础平台能力,供伙伴便捷快速集成,同时也面向聚焦行业打造功能组件,满足业务需求等推进产业赋能,推进社会AR 5G技术的应用,和工厂的安全保障

期待对AR的应用有更多想象力的合作伙伴,能够和凸凹设计一起去探索AR在未来的可能性。

了解更多,请点击“阅读原文”前往凸凹设计官网。

凸凹创新设计集团创立于2003年,十九年来设计创新项目3000+ ,服务500强企业60+,中小企业2000+,两次入围“红点奖全球设计机构”前十名,荣获“中国工业设计十佳服务机构”。凸凹设计为合作伙伴提供“策略咨询+设计创新+开发落地”的整案设计创新服务,以整合设计理念融合策略研究、体验设计、产品设计、品牌设计,实现产品系统价值升级。