從「拼我」的研發故事 瞭解 硬體創業 的甘苦

第三版

按照預期,PingWord會推出三個版本,一個是英文版、一個是數學版、另一個則是英文加數學的完整版。至於漢字,或是法、德語等其他語言,則是計劃上市一段時間之後再推出。

英文版估計要配套50個字母模組,包括26個英文字母和常用字母;數學版則需要24個,包括兩組數字0–9、以及加減乘除運算符號。即使有24個數學模組,也僅僅能支援「1+1」這種簡單的組合運算而已。

然而,完整版最少需要74個字母模組;對於這個成本來說,在銷售訂價方面是相當尷尬的。首先要考慮消費者的接受程度,其次也要給代理商預留合理的利潤空間;所以,這一次我們在依成本來訂價方面猶豫了很久。

為了節省一點成本,我們想了個辦法:如果把英文和數字整合在同一個字母模組裡,或許可以省下另外做數字模組的成本。

於是,我們在主機中增加了一組三軸感應器;當主機正面朝上使用時是英文,背面朝上使用時就是算術。每一個模組的正面是英文字母,背面是數字,例如「A」對應的是「0」等等;而且26個字母也剛好足夠搭配一整套的數學運算。


產品正面是英文字母

 


背面是數字

 

於是,我們把產品簡化成「簡裝版」和「完整版」兩種套裝;簡裝版只配26個字母模組,完整版則配50個字母模組,都同時支援英文和數學的學習。

我想,如果擔心最終售價太高的話,可以買簡裝版,這樣用戶也可以有多個選擇。

簡裝版的設計只包含了26個英文字母,所以如果單字中有兩個重複的字母,就沒辦法拼出來。為了這一點,我們還統計了15,000個英語單字中最常見的字母,特別是一個單字中重複字母的情況,然後整理出下圖:

 

根據統計,母音字母A、E、I、O、U是重複次數最多的,而常用子音S、T、R、N等字母的重複次數也非常高。所以,我們按照規律確定了配套方式:常用字母放3個、中等使用頻率字母放2個,而使用頻率低的J、Q、X只放一個就夠了。

在確定了各個字母的配置數量之後,定義可拼寫單字的整理工作又得重來一次:簡裝版本只配26個字母,但所有重複字母的單字都拼不出來;例如Apple就有兩個P,所以必須把這個單字從內容資料庫中去掉。同時,嵌入式軟體開發和插畫的內容也要做對應的處理。

同時,在這個版本的測試中,我們發現產品音質不夠理想;但由於整機體積有限,改進了功率和喇叭之後,音質效果並沒有明顯改變。因此,我們重新設計了音腔,並且使用了AAC(瑞聲科技)訂製的發聲單元,最後音質終於得到了明顯的提升。

 


獨立設計的喇叭小音腔

 

基本上,這個版本也成為最終量產的版本;包括模具評估和小量試產的工作,以及市場群募前的一些準備工作也在開始了;外觀手板的製作、以及影片的拍攝也同步進行。


接近量產的PingWord實拍圖

 

以下是我們在8月7日發佈的影片:

很多朋友反映聲音不好聽,主要是因為播放速度調快了2倍,導致聲音變形,其實原本是正常的。

 

第四版

雖然已經進入準備量產的階段了,但是我依然糾結於簡裝版本26個字母「連個apple都拼不出來」的窘境。所有兩個字母重複的單詞都要刪除,但像是baby、sister、egg、coffee、nine、ball、hello、yellow等等,都還是屬於最基本的英語詞彙;如果必須刪掉,就影響了產品的實用性。

既然現在的方式可以做到英文和數學兩個字符的重複組合,那能不能發明一種可以利用四個面的方式呢?

答案是可以的:將三軸加速度感應器放到每個字母模組裡面,再把模組的CPU升級一下,就可以做到了。但這樣一來,每個模組的成本會增加不少,並不是很划算。但我自己還是一直在「增加模組成本」和「減少模組數量」之間糾結。

後來,我終於在一個月黑風高的夜晚腦洞大開,忽然想到了一個非常便宜的方案:利用4個電阻,就可以完美代替三軸加速度感應器。一個電阻的成本是0.005元,4個便是0.02元;能用2分錢的成本取代好幾元的成本,確實讓我心裡激動不已;於是快快畫下手稿跟朋友分享:

 

原理雖然是通的,但是這個設計邏輯比較複雜,需要一個演算法來驗證是否可行;而且這個新的設計方案,基本上完全推翻了原有的產品設計,包括結構設計、軟硬體開發,甚至內容的整理上都是。

此外,我們團隊內部也有不同的聲音;大多數人都認為,將新的設計當作第二代產品來推出比較好,第一代產品就繼續使用雙面的方式來做。

但最終我還是堅持將雙面產品停掉,重新研發四面的版本。

我想,小西一直在做創新的產品;而作為一個新創團隊,如果在一個新的類別中不能做到極致,可能就沒有第二次機會了。況且,如果現在已經有更好的方案,為什麼還要做不滿意的作品呢?


四面積木的第一版原型

 

經過幾週的努力,四面積木的產品結構、外觀、電子電路、以及柔性線路板都經過重新設計,產品功能基本上也驗證成功。

將一個積木的四面分別放上不同的字母,讓我們又碰到了一個棘手問題:這些字母究竟要怎麼排列才算合理?

很顯然的,不能將常見母音全部放在同一個模組上,否則就失去了意義。既然一個積木可以放下4個字母,那麼在有限的數量中,要多少模組才能拼出最多的英文單字呢?

針對這個問題,我們統計了15,000個英文單字,並且做了兩種假設:一種是配20個模組,理論上就是20×4,也就是80個字母了;另外一種則是配15個模組,也就是60個字母。而每一個模組的不同排列組合,都會影響到結果。

用Excel來計算,顯然已經解決不了這個問題;於是我拿出「祖傳」的Delphi,自己寫了排序演算法,將20個和15個模組的配套分別做了測試,然後拿15,000個單字來驗證排列算法是否可行。

好久沒寫程式了,所以這個工作相當燒腦,寫得相當辛苦;但最後終於算出比較合理的排列方式:15,373個常見英語單字之中,只有934個拼不出來,成功率94%;以這個結果來說,應該算是非常理想的。

而且,拼不出來的單字多半超過10字母,很多連我都不認識。所以我想,對於一個兒童學習的產品來說,應該是足夠了。


「祖傳」Delphi寫的驗證算法

第五版

四面積木的原理通過驗證之後,我們著手設計了新產品的外觀。

方塊形狀的積木,似乎比較符合常理;但積木的主機也必須是方塊的形狀,這樣一來,產品外觀設計方面就會比較困難;所以我們嘗試將積木的外觀設計成球形,如下圖所示:

 

這樣一來,主機就可以設計成圓形、或是其他卡通動物的形狀;同時,表面也加上了比較柔軟的矽膠套,相信小朋友會比較喜歡。

設計完結構之後,樣品拿回來才發現有問題:這個模具的分模方式和第一次的樣板不一樣;圓形結構從45度角分模,對外觀的破壞性是最小的,當然也綜合考慮了後期生產加工和裝配的問題。
但是……因為是45度分模,而恰好模組與模組的接觸面又有凸台和凹槽,所以這樣一來,只要有人輕輕一用力,整個產品就輕而易舉的撬開了。而我又一直堅持所有產品的外觀面不可以看到螺絲(過去設計的小西機器人、小西鏡、以及繪本精靈,都是這個設計理念),所以……簡直就是崩潰啊!

 

 

這些結構的問題,如果沒有實物驗證,單純看理論是很難想像得到的。就如之前小西鏡的外殼,設計的時候知道矽膠是軟的材料,但是要軟到多軟才合適呢?太硬了不好裝配,太軟了容易掉,而且和硬性材料要怎麼結合,還是要靠實物測試才知道。

沒辦法,只能重新設計、改善結構。

在電子部分,我們還發現了一個問題:當初為了節省成本,把4個電阻改成2個;雖然原理上是可行的,就好像「0歐姆的電阻」和「短路」是一樣的道理,但後來還是碰到各種錯誤觸發和亂碼的問題,最後只能改回原來的狀態。


柔性線路板的改進

 

磁鐵方面也有改進:四面積木比原來兩面的體積要大一些、重量也重一點點,而且有4個面,所以一個積木裡必須用到8個磁鐵。

用原來的磁鐵測試了一下,吸力是不夠的。在重新打樣各種規格的磁鐵之後,決定採用長條形磁鐵;因為長條形的接觸面大,磁力會更強,而且在積木內部也不會佔用太多空間。

但問題出在成本:一個圓形磁鐵的採購成本是0.2元,長條磁鐵是0.3元。供應商說原料成本上漲,未來漲價是必然的。由於磁鐵安裝在內部,而且結構稍微複雜,所以組裝工廠核算出來的裝配費用是一個0.15元。這樣一來,8個長條磁鐵的總成本就是(0.3+0.15)x8=3.6元了。

我們嘗試著把8個磁鐵換成2個圓片,這樣可以節省點組裝費;結果報價回來是一片2.3元,2片的成本則是4.6元,反而更貴了。

怎麼辦?這個真是沒辦法了,臣妾做不到啊!

除非不要磁鐵,但這又違背了產品設計的初衷;現在只能忍著,看看後面如果銷量大了,能使用自動化裝配夾具,應該就能節省一些成本。


訂製了各種規格的磁鐵

 

在驗證了磁鐵的連接之後,又發現一個bug:當多個積木模組連接在一起的時候,每一次碰觸都有可能會出現不穩定的現象;後來發現多半都是程式出錯、或者處理器當掉了,但先前一直以為是彈針接觸不良所導致的問題。

後來檢查排除了許久,才發現是當模組太多的時候,彼此接入時碰撞過程產生的力道,使所有的模組彈針發生短暫鬆開再連接的情形。

由於模組的電力是主機供給的,所以這時候模組中的CPU可能處於「斷電再啓動」的狀態,也就是所有CPU都處於重新啟動、或是電壓太低導致程式的「假死」狀態。

為了解決這個問題,我們重新改進了硬體電路、並且在單晶片程式上也做了改進。

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