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智能服装的设计和研发



  内容摘要:智能服装是指模拟生命系统,不仅能感知外部环境或内部状态的变化,而且通过反馈机制,能实时地对这种变化做出反应的服装。智能服装需要多门学科的前沿技术,本文主要介绍了芬兰智能服装的设计、研究和发展现状。
  关键词:智能服装、援救服装、设计
  
  智能服装(Smart Clothing)是指模拟生命系统,不仅能感知外部环境或内部状态的变化,而且通过反馈机制,能实时地对这种变化做出反应的服装。最初主要应用在航空、航天及国防军工等特殊领域,现在正逐渐渗入民用。目前,发达国家服装业的研究开发重点已经从传统的成衣业转向了具有高附加价值的高科技服装,智能服装被认为是服装工业的未来[1]。
  
  智能服装需要多门学科的前沿技术,主要是通过两大类方法来实现服装的智能化。一类是运用智能服装材料,包括形状记忆材料、相变材料、变色材料和刺激──反应水凝胶等;第二类是将信息技术和微电子技术引入人们日常穿着的服装中,包括应用导电材料、柔性传感器、无线通讯技术和电源等[2]。后者也被称为可穿着技术(Wearable Technology)。
  智能服装最早在麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)媒体实验室出现(1993年)[3],MIT主要进行计算机系统的可穿着研究以及引入了智能背心的概念。随后卡耐基-梅隆大学(Carnegie Mellon University)进行了在服装中的合适位置加装硬的或者软的组件研究。佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)研发了可以应用在作战中的传感器T恤衫,它可以感知士兵是否受伤以及受伤的准确部位。1998年开始,芬兰几所大学和相关的服装公司合作,首先开始了在北极雪地环境中雪上汽车智能援救服装的研究,而后陆续研发了可以测量人体生理数据和救火用的智能服装。芬兰的智能服装研究在国际上有较大的影响和地位,本人受国家教育部出国留学基金委员会的派遣,在芬兰智能服装的主要研究单位──坦佩雷理工大学做访问学者一年,本文主要介绍芬兰智能服装的设计、研究和发展现状。
  
  一、智能服装的设计[4]
  
  智能服装的设计依据是使用对象和他们的具体要求。与普通的电子设计和服装设计不同,它的设计和研究通常要由电子和软件工程师、人体工学、服装与纺织科学、材料科学以及工业设计和服装设计等多学科相关人员合作完成。
  1.智能服装的设计流程
  智能服装通常是命题设计或者是指定设计,根据指定的任务组建合适的研究团队,然后提出初步的问题和应用目标。由于智能服装一般具有特殊的用途,所以尤其是在服装的功能性和需求方面,用户必须做出详细的说明。接着可以开始收集用户需求的数据,例如访谈和问卷调查,并进行相关文献的检索等工作。根据智能服装应用领域可能遇到的问题,结合收集得到的各种信息,在研究团队里进行讨论,对指定的任务进行评估。这样有助于所有的研究人员对项目的理解,便于明确研究目标,分解任务。另外在目标定义阶段有必要确立总体的应用要求,包括服装重量增加的限制、电池板的数量以及智能服装系统正常运行和工作的时间等。
  然后可以分别展开设计工作。主要有智能服装的舒适性和可用性设计,信息技术设计包括电子线路、软件和通讯设计,面料和服装设计以及工业设计等,所有这些设计可以分开进行,但是都必须围绕智能服装的功能和最终目标。
  设计工作完成以后,进行系统集成前的功能性测试。如果功能测试失败,有问题的部分就必须重新设计。为保证电子部分正确地与服装集成,必须进行初步的可用性和用户舒适性测试。经过评估合格以后,才由服装专家把系统集成到服装里面。
  之后进行服装原型的实验室测试和真实环境下的基本功能试验,根据测试结果,可以知道智能服装系统是否满足最初设定的要求,如果达不到要求,就有必要修正设计,再进行测试,一直修改到符合预定的目标和要求为止,这样就完成了智能服装的原型。然后就可以开始具有新的目标和要求的下一代智能服装原型的研究工作,以上是智能服装原型设计的流程描述。如果是商品,在设计过程中还必须考虑诸如可制造性能、消费文化、美观和回收利用等问题。
  2.智能服装的设计要求
  智能服装的设计依据是服装需要有哪些功能以及最终用户潜在的需要。尽管不同的智能服装有不同的具体要求,但概括起来有以下方面需要考虑:
  (1)执行性能
  包括智能服装的刺激──反应时间、存储量的大小、处理速度、数据传递量、数据链接容量、电源维持时间、外围设备性能、价格、隐私保护和可制造性等。
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