基于人机交互的电子产品设计研究

摘  要：为提高用户对电子产品的使用体验，引入人机交互技术，开展电子产品设计的研究。采用划分实体对象属性类别的方式，以电子产品实例库的数据存储方式，规划通信对象资源库构建流程。调整人机交互界面分辨率，实现电子产品人机交互功能。在此基础上，设计对比实验，以用户反馈结果与设计电子产品页面的展示情况作为评价电子产品综合性能的标准，验证提出电子产品设计方法，该方法可实现远距离的人机交互，进而给予用户更加良好的使用体验。

关键词：人机交互;电子产品;人机交互界面;数据存储方式

中图分类号：TN02;TP11       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）17-0052-03

Abstract：In order to improve the users service experience of electronic products，human-computer interaction technology is introduced to carry out research on electronic product design. Adopt the method of dividing the attribute categories of entity objects and the data storage method of the electronic product instance library to plan the construction process of the communication object resource library. Adjust the resolution of the human-computer interaction interface to realize the human-computer interaction function of electronic products. On this basis，a comparative experiment was designed，and the user feedback results and the display of the designed electronic product page were used as the standard to evaluate the comprehensive performance of the electronic product. It was verified that the electronic product design method was proposed，which can realize the remote human-computer interaction，and then give users have a better service experience.

Keywords：human-computer interaction;electronic products;human-computer interaction interface;data storage method

0  引  言

人机交互（Human-Computer Interaction，HMI）属于研究用户与系统之间互动关系的一门新学科。其面向对象可以是各种机器，也可以是计算机程序与人体感知器官，实现人机交互功能是电子设备未来发展的必然趋势[1]。

相关技术单位已经对此开展了深度研究，在研究中发现当下市场发行的电子产品主要是指以电能作为支撑的基础生活类产品，主要包括智能电话、移动设备、电视机、游戏机等。在早期生产中，这些设备均以电子管作为支撑，因此对其命名为电子产品。基于当下社会技术的不断创新，越来越多的用户对于电子产品的功能与需求开始提高。结合电子与通信工程领域的研究，提高信息传输、信息处理效率，设计新型电子产品，提升电子产品设计行业在市场的占有率，为使用者提供更加良好的服务[2]。整合当下市场调研数据，当下投入市场的大部分电子产品在运行中均存在一些问题。例如，面向对象能力较差、追求高新技术，忽视了用户使用产品的便捷性等，这些问题均是影响电子产品在市场销售的关键因素，不仅阻碍了电子产品设计行业在市场的发展，同时也无法吸引消费者对此投入资金，出现用户对市场上某些产品认可度较低的现象[3]。

为此，本文结合电子与通信工程研究内容，引入人机交互技术，开展电子产品设计的深入研究，提高产品的智能化程度，发挥当下市场智能化技术的真正用途，设计规范的生产流程，提高产品在市场的占有率，以此实现电子产业在经济市场的持续发展。

1  基于人机交互的电子产品设计

1.1  创建电子产品通信对象资源库

在设计智能化电子产品过程中，本文选择了规范的对象建模方法，在支持使用者与计算机交流的前提下，采用划分实体对象属性类别的方式，创建电子产品通信对象资源库。此过程中，根据电子产品使用者的相关行为，建立对象数据模板，根据不同行为数据的属性，对其进行字节地址的编号[4]。此过程可用式（1）表示。

式（1）中： 为面向电子产品用户的资源库;s为用户使用行为;d为有限元数据;k为数据模板;i为对用户行为的检索与识别次数;m为数据的通信方式。根据式（1），整合当下市场内电子产品实例库的数据存储方式，进行通信对象資源库构建流程的规划，如图1所示。

按照图1对资源库进行规范化的构建，将获取的用户行为信息进行样本的压缩，以此获得重建后信息流的互信息特征[5]。以实现电子产品面向对象为依据，行为数据的压缩过程可用式（2）表示。

式（2）中：c为用户实例ID;η为样本层;T为用户使用电子产品发生的所有相关行为。利用上述数据压缩过程，对指向子类与父类的实体指针进行多次检索，以此获得新的数据集合，构成电子产品通信对象资源库。

1.2  设计电子产品人机交互界面

为了进一步提高电子产品与使用者的交互能力，利用上述创建的电子产品通信对象资源库，引入人机交互技术，设计电子产品人机交互界面。具体步骤如下：

第一步：采集用户行为数据中与电子设备发生交流行为的特征数据集合，使用交互算法建立高维度数据矩阵，将完整型行为数据与离散型交互数据一并列入矩阵集合中。

第二步：根据交互数据在电子设备中的表达方式，深入挖掘用户指令。在最小迭代次数和收敛的作用下，通过对行为信息的调控，进行人机交互界面分辨率的调整[6]。此行为可用式（3）表示。

式（3）中：β为用户交互行为;s为多种行为之间的关联度;p为数据子序列。det（Q）为巴氏系数;n为样本数量，k为增强尺度。根据式（3），持续进行交互行为的子序列排序，规定计算机编程语言。

第三步：完成对人机交互界面的设计[7]。

2  对比实验

2.1  实验准备

笔者提出对比实验，以用户反馈结果与设计电子产品页面的展示情况作为评价电子产品综合性能的标准，实验中选随机选择10名电子产品使用用户，在其知晓本次实验过程与内容的基础上开展此次实验。

选择.NET接口作为电子产品与通信设备连接的端口，同时将电子产品中接入电缆、电源、接线头、信息接收器、数据形成器等相关元器件，按照电子产品性能进行电路的规范化设计。在此基础上，布设支持电子产品运行的4G网络。得到人机交互电子产品硬件系统，结构如图2所示。

为了体现电子产品的人机交互性能，在设计电子产品中，为产品增设与实验参与者间进行交流的功能。例如，当用户手持电子产品或在限定的范围内，可直接采用声控的方式，唤醒产品内部交互系统，以此实现双方的交流。

实验过程中，将10名参与者随机分为两组，每组5人。由专业人员对10名用户的声音进行录制，以供检验电子产品对使用者声音分辨率的识别情况。将本文提出的电子产品设计方法定义为实验组，将传统电子产品设计方法定义为本次实验的对照组。（通常情况下，唤醒电子设备的语音为“嗨，小*”）按照上述要求布设此次实验环境与相关参数，并对此次实验的测试指标与相关项目进行规划。如表1所示。

按照表1布设此次实验环境，要求实验参与者分别在手持电子产品（0 cm）、距离电子产品15 cm、30 cm、45 cm、60 cm、75 cm的区域内进行实验。以电子产品是否能被唤醒作为评估设计方法有效性的依据，分别使用本文提出的基于人机交互的电子产品设计方法与传统的电子产品设计方法分别进行电子产品的设计。控制影响实验结果的相关变量，以此完成此次仿真实验的实验准备。

2.2  实验结果分析

根据上述进行的实验准备进行此次对比实验，记录实验过程数据如表2所示，根据表2结果，得到结果如图3所示。

综合表2和图3统计的实验结果可知，当用户在距离电子产品不同距离的条件下，本文设计的产品可实现更好的人机交互。当用户距离电子产品超过75 cm时传统方法设计的电子产品已无法实现人机交互功能，且在实验中发现，传统方法设计电子产品在实现人机交互功能时，提供给用户的交互界面分辨率不稳定，无法为用户提供更加良好的使用体验。因此得出此次实验的结论：相比传统的电子产品设计方法，本文提出的基于人机交互的电子产品设计方法，在实际进行电子产品设计中，可实现更远距离的人机交互，为提供用户更加良好的服务。

3  结  论

基于电子产品在市场的广泛应用，社会反馈的一些产品使用问题逐步凸显，并成了设计单位的重点研究方向。为此，本文引入人机交互技术，开展了电子产品设计与规划的深入研究。在设计可供用户使用的电子产品时，人机交互功能的体现是产品设计创新的关键，该类功能不仅可以给予使用者更好的视觉与听觉体验，同时也可结合用户的使用行为，提供其更好的服务。为了验证本文提出的电子产品设计方法投入市场的有效性，进行了对比实验，对本文提出的设计方法进行校验。实验得出的相关数据，验证了相比传统的电子产品设计方法，本文提出的方法更具优势，并与电子产品发展趋势相符。总之，要提高电子产品设计产业在市场的占有率，应先获得用户对所设计产品的认可。为此，在实际设计与生产中，可将本文提出的研究作为参考，本研究的基础上增设产品人性化功能，以此进一步提高电子产品的实用性。

参考文献：

[1] 李浩，陶飞，王昊琪，等.基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发框架与关键技术 [J].计算机集成制造系统，2019，25（6）：1320-1336.

[2] 陳靓影，刘小迪，张坤.人机交互技术支持的自闭症儿童评估——基于修订版C-PEP量表与人机交互游戏的评估结果对比 [J].现代教育技术，2020，30（1）：52-58.

[3] 张兴旺，赵乐，葛梦兰.人工智能时代数字图书馆智能化人机交互技术分析——以古代南海海图数字图书馆为例 [J].图书与情报，2018（5）：56-64.

[4] 孙妍彦，李士岩，陈宪涛.情感化语音交互设计——百度AI用户体验部门人机交互研究地图与设计案例 [J].装饰，2019（11）：22-27.

[5] 白蔚楠，曾泽宇，游建章，等.基于可编程逻辑控制器的串户检测触控人机交互系统设计 [J].电气技术，2020，21（1）：12-19.

[6] 薛钊鸿，孙梓瀚，成泽锐，等.基于人眼检测优化的立体人机交互技术的研究 [J].液晶与显示，2018，33（11）：958-964.

[7] 郑雨薇，张继晓.探究产品交互细节设计对提升用户体验的作用——以戴森吹风机的交互细节设计为例 [J].设计，2020，33（17）：26-28.

作者简介：黄丹辉（1968—），女，汉族，福建古田人，教师，副教授，硕士，研究方向：电子与通信工程。