滿足健康應用訴求的電子腕帶/手環設計

大陸網路服務業者百度，開發Codoon智能腕帶，可隨時採集用戶運動狀態，再透過行動裝置App與雲服務整合分析提供個人健康建議。Baidu

雖然穿戴式運算應用已經發展許久，但實際上真能發揮效用的產品設計也是這幾年才開始發生，早期偏向把Personal Computer微縮到可以隨身配戴，但新的整合方向則是朝更生活化、低成本的應用面相整合穿戴式運算應用...

穿戴式科技(Wearable Technology)應用技術，其實並不是新的議題，早在1999年IBM就曾發表過wearable PC產品，將個人電腦整個微縮成一個可以隨身穿戴的小盒子，搭配當時最先進的微型顯示器、微型硬碟與各種微縮化的電子電路技術，把電腦縮小到一個可以掛在腰間的小盒子。但時至今日，在SoC技術發展下，將電腦微縮已經不是關鍵應用，重要的是微縮電腦的使用目的與整合的應用服務是什麼？才是產品實用化的關鍵問題。

穿戴式電子科技關鍵技術逐步到位

以現有的電子電路技術，例如透過SoC整合晶片搭配Flash Memory，基本上傳統架構的個人電腦可以輕易以SoC單晶片運算方案取代，終端產品體積也可以做到比USB隨身碟還要小，搭配嵌入式系統亦可在極有限的硬體資源發揮極佳的運算表現，但實際上全功能應用的穿戴式運算科技在現今手機、平板電腦等行動智慧裝置充斥下，全功能運算的穿戴科技必要性已不再這麼高，相對之下，反而是鎖定特定用途在材料、應用Ecosystem各方面最佳化的解決方案，才是Wearable Technology應用大受歡迎的關鍵！

就以近來熱門的智慧手環、智慧腕帶為例，基本上以智慧手環？腕帶這類產品，檢視其電子電路與設計架構可以說是相當簡單的設計方案，為MCU加上小型Flash Memory所建構的嵌入式運算環境，以現有智慧手環、智慧腕帶產品，多半也僅具備加速度計MEMS感測器，透過MCU進行加速度計的感測現況偵測，偵測結果與動態利用MCU進行即時記錄儲存，電子腕帶？手環本身並未處理記錄資訊，頂多也是在記錄過程利用資料結構標記感測到震動、晃動的動態標記。

智能手環？腕帶應用持續增溫

在智慧手環？腕帶應用中，可以拿最近兩個熱門的產品Jawbone UP與codoo兩款電子腕帶觀察設計方案，Jawbone UP、codoo兩款先後推出的電子手環？腕帶設計相當精緻，具有珠寶、配件水準的設計工藝，腕帶本身是可撓曲的彈性設計，兩款產品搭配其對應的雲端應用服務，可以達到如電子鬧鐘、個人運動記錄分析、健康提示等應用型態，而電子手環？腕帶基本上也只做到如計步器的資料擷取？記錄功能，而數據分析與提示資料整合，則是透過終端智慧型手機App或是雲端運算進行資料解讀與分析，電子手環？腕帶本身是不會處理Raw data的。

姑且不論Jawbone UP、codoo兩款先後推出的電子腕帶即為相似的問題，但兩款產品均是針對一個「健康」應用概念的使用情境進行設計，也就是說電子手環？腕帶基本上與「計步器」類型的個人健康資訊採集器是沒什麼不同的，只是電子手環？腕帶使用珠寶、首飾等級的製作工藝，讓一個電子計步器成為如同時尚配件的外觀，使用戶更樂於每日配戴使用。

提供較計步器更多應用功能 智能腕帶應用更多元

但實際上Jawbone UP、codoo電子手環？腕帶設計會比「計步器」多了一些不同概念，讓電子手環？腕帶更符合使用人性！以Jawbone UP、codoo電子手環？腕帶來說，除了內建MCU、加速度計、記憶體外，也較常規電子計步器追加一組手機常見的vibrator元件，同時搭配鋰聚合物電池驅動，透過vibrator元件電子手環？腕帶可以較電子計步器多了提示功能，透過MCU控制提示功能可以衍生電子鬧鐘應用，以Jawbone UP、codoo電子手環？腕帶號稱的人性化鬧鐘體貼設計，說穿了也不過是利用MCU漸進式的控制vibrator元件震動頻次，利用由淺而強的震動效用達到讓使用者可以漸進式的提示喚醒，而不是被鬧鈴驚醒，提昇使用者的鬧鈴喚醒使用體驗。

此外，也是環繞在「健康」應用議題為核心，由於Jawbone UP、codoo電子手環？腕帶所整合的加速度MEMS感測器靈敏度較一般計步器更為精密，因此Jawbone UP、codoo電子手環？腕帶不只可以感測？記錄使用者的每日步行數據統計與標示，同時當用戶睡眠時的個人動態、姿勢等動作資訊，也可經營配戴Jawbone UP、codoo電子手環？腕帶而獲得同步記錄，至於MCU進行記錄與標記時可以透過晃動的頻次、動作區別步行動態還是睡眠的休息動態，透過MCU嵌入式系統的記錄與標記自然可獲取較計步器更完整的個人健康與睡眠品質資訊。

Jawbone UP、codoo智能腕帶 整合App與雲服務

而Jawbone UP、codoo電子手環？腕帶號稱是為健康目的設計的穿戴式科技，但實際上透過加速度計取得的，其中Jawbone UP號稱整合了MotionX technology技術，但基本上少了GPS資料擷取可採集的動態資料畢竟還是有限，像是Jawbone UP標榜著可因應使用者的Activity、Sleep、Eat三種關乎個人健康的活動，提供有意義的健康諮詢，但實際上透過Jawbone UP僅加速度計與MCU的資料採集，面對Activity至少可以感測行走步數分析實際消耗熱量與運動量，而Sleep睡眠品質改善可以透過提高加速度計的敏感度進行資料採集，改善機制則利用雲端或行動運算進行數據分析，至於Eat部分除參照原有的運動資訊、睡眠狀態資訊外，使用者多半仍需要自行透過行動終端App進行飲食內容的記錄Log，後續才能利用Jawbone UP的對應App搭配雲服務解析數據同時提供飲食分析與建議。

同樣的，大陸業者百度開發的codoo電子手環？腕帶產品，不只原有的加速度感測器、MCU、記憶體外，還新增了低功耗Bluetooth 4.0無線傳輸技術支援，但codoo電子手環？腕帶也如同Jawbone UP是利用3.5mm音源接頭與智慧型手機進行資料同步，而額外擴增的Bluetooth 4.0無線傳輸技術則是用來記錄運動資訊的同時，可以透過藍牙無線技術將手機擷取的GPS定位資料與智能腕帶進行資料交換，在採集使用者動態資料的同時也可一併將座標資料同時標記下來。

極簡設計更符合產品應用需求

而對於電子腕帶？手環這類產品，多數產品不約而同都轉向採用低技術複雜度的3.5mm音源接頭進行資料傳輸，基本上在電子腕帶？手環的MCU已預設開發一數據轉高頻音源的傳輸機制，而在智慧型手機、平板電腦App端，則是利用已經與數據調變成高頻音源的音效，透過錄音、解調將原先嵌入的動態採集數據提取出來。此種連線方式相當簡單且直覺，對於用戶來說僅需要簡單的Plug in電子腕帶後，開啟App進行資料Sync儲存即可，不僅不需要藍牙的配對與驗證程序，就連NFC超簡單的碰一下感應的動作都免了，僅需插上？同步就搞定最麻煩的數據同步程序。

雖然數據預先包裝成音源再透過3.5mm音源孔的分析擷取，這過程對用戶來說是相對簡便的使用情境，而整個過程又具備Low Tech極低技術含量的操作邏輯，對用戶來說根本只要插耳機就能解決數據同步與傳輸，對於產品設計而言是兼具防呆、簡便、快速的設計方案。而動態資料經提取至智慧型行動裝置後，使用者可以用App在本機端進行分析處理，也可透過3G/Lte將數據傳遞到雲服務進行分析與產生健康建議，整套智能手環？腕帶的Ecosystem儼然成形，實用性、便捷性也相當優異。

至於穿戴式運算的設計方案，就市場應用而言，不見得整合最多功能、最前衛的微縮電子技術才能搶到市場先機，像是Jawbone UP、codoo電子手環？腕帶產品，以現代人熱衷的「健康」議題出發，使用簡單的加速度感應器、MCU、鋰聚合物電池、軟性電路板整合，搭配抗接觸過敏的橡膠可撓式外殼設計，甚至捨棄高複雜度、高成本的無線資料同步傳輸設計，僅使用3.5mm音源連接器的插拔方式就能解決自動儲存的動態資料提取應用，再搭配針對使用者體驗(user experience，Ux)最佳化的App與雲應用服務整合，就能建構兼具低成本、高附加價值、便捷應用的穿戴式計算應用產品典範。