摘要：為促進(jìn)國(guó)內(nèi)可穿戴技術(shù)與智能紡織服裝技術(shù)融合及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，通過(guò)詳細(xì)闡述國(guó)內(nèi)外可穿戴感知手套、可穿戴體育用品、特種用可穿戴設(shè)備、時(shí)尚性可穿戴設(shè)備特征以及在不同領(lǐng)域的應(yīng)用情況，探討智能可穿戴設(shè)備研發(fā)路徑、方法以及在各領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化上存在的技術(shù)瓶頸。指出未來(lái)的智能可穿戴產(chǎn)品是集監(jiān)測(cè)人體健康、信息傳遞、通信、人機(jī)交互等特定功能性和時(shí)尚性為一體的智能產(chǎn)品，并將形成以纖維類柔性材料為紐帶，不同領(lǐng)域技術(shù)深度融合，滿足和解決人類生活需求和探索太空需求的新興產(chǎn)業(yè)。

　　關(guān)鍵詞：智能紡織品;可穿戴技術(shù);可穿戴設(shè)備;研究現(xiàn)狀;產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　可穿戴技術(shù)是指將微電子設(shè)備和紡織服裝結(jié)合生產(chǎn)出可直接穿戴產(chǎn)品的一項(xiàng)技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球可穿戴技術(shù)生產(chǎn)的相關(guān)設(shè)備的銷售額從2012年的97億美元增 長(zhǎng)到2018年的336億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)22.9%，從逐年顯著上升的銷售額可以看出[1]，可穿戴設(shè)備已成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的主流趨勢(shì)。

　　智能論文范例：智能化工程機(jī)械發(fā)展戰(zhàn)略研究

　　可穿戴技術(shù)通過(guò)融合紡 織、材料、傳感器、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)[2-3]，對(duì)人體相關(guān)信息進(jìn)行收集、處理和反饋，制備應(yīng)用于紡織服裝領(lǐng)域的智能可穿戴產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)人體健康、信息傳遞、通信、人機(jī)交互等特定功能，增加服裝的功能性、舒適性和時(shí)尚性。可穿戴技術(shù)成為商業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事和航空航天等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[4-5]，尤其在可穿戴感知手套、可穿戴體育用品、特種用可穿戴設(shè)備、時(shí)尚性可穿戴設(shè)備等方向具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上可穿戴產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展以科技公司帶頭開發(fā)為主，大部分產(chǎn)品以戴為主，如以可穿戴智能手環(huán)、手表、眼鏡為主流的剛性設(shè)備，由于此類產(chǎn)品體積小，導(dǎo)致多功能可穿戴產(chǎn)品中傳感器的安放空間和位置受到限制，進(jìn)而導(dǎo)致其在特種領(lǐng)域(如醫(yī)療、航天、消防、體育等)的適用進(jìn)程緩慢。本文對(duì)國(guó)外可穿戴技術(shù)在特定領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程進(jìn)行系統(tǒng)敘述，對(duì)感知手套的行業(yè)應(yīng)用、可穿戴技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程和產(chǎn)品應(yīng)用進(jìn)行分類，綜述可穿戴設(shè)備的研究現(xiàn)狀和最新進(jìn)展。

　　可穿戴感知手套20世紀(jì)末，國(guó)外可穿戴技術(shù)已經(jīng)簡(jiǎn)單應(yīng)用于航天、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域[6]，之后相繼出現(xiàn)諸多產(chǎn)品，提升了公眾對(duì)可穿戴技術(shù)的認(rèn)知。隨著智能材料、傳感器技術(shù)和柔性電子學(xué)的快速發(fā)展，使得人體內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)警、便攜式醫(yī)療以及人機(jī)交互等智能穿戴應(yīng)用得到全新發(fā)展。可穿戴感知手套就是一個(gè)典型事例，傳感器作為其核心技術(shù)，在穿戴柔性和反應(yīng)靈敏度等方面已滿足大眾要求，并且在國(guó)內(nèi)外的研究應(yīng)用過(guò)程中，根據(jù)使用需求被特定開發(fā)應(yīng)用于生活、科研、醫(yī)學(xué)等諸多方面[7-10]，這對(duì)感知手套的發(fā)展提供了更多可能性。感知手套和樂(lè)器聯(lián)合是一種新型智能可穿戴設(shè)備。感知手套和計(jì)算機(jī)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接，手套中傳感器對(duì)鋼琴?gòu)椬嗾叩氖謩?shì)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)感知和記錄，再由內(nèi)部軟件進(jìn)行分析，輸出彈奏內(nèi)容并對(duì)鋼琴學(xué)習(xí)者提出指導(dǎo)性建議[12]。

　　同時(shí)，感知手套還提供了新的社交可能，聾啞人可通過(guò)不同手勢(shì)與他人交流[13]，每個(gè)手勢(shì)代表不同文字和筆畫，意大利GiovanniSaggio教授的一名學(xué)生開發(fā)了一款人工智能算法手套[14]，用于學(xué)習(xí)聾啞人的各種手勢(shì)，然后將這些手勢(shì)轉(zhuǎn)化成文字在顯示器端輸出。意大利GiovanniSaggio教授指出，宇航員的艙外工作是一項(xiàng)非常危險(xiǎn)的工作，所以研究者嘗試采用其他方法來(lái)操作空間站外部的設(shè)備，而不需要讓宇航員暴露在艙外的風(fēng)險(xiǎn)中，研究得出，使用感知手套來(lái)操控艙外執(zhí)行端設(shè)備[15]。

　　通過(guò)感知手套，宇航員可以控制距離自己非常遠(yuǎn)的物體，尤其是當(dāng)操作的物體具有危險(xiǎn)性，或者用手難以直接操作時(shí)，宇航員可以使用感知手套在艙內(nèi)控制另一只艙外的機(jī)械仿生手在艙外進(jìn)行作業(yè)。CAD軟件對(duì)跨專業(yè)的學(xué)者來(lái)說(shuō)通常使用困難，感知手套給出解決方案：感知手套學(xué)習(xí)定制化命令，通過(guò)手套觸摸和軟件連接的模型球，模擬圖如圖3所示，給予它動(dòng)作信號(hào)，然后傳送給CAD軟件執(zhí)行，當(dāng)完成作品時(shí)可以通過(guò)一臺(tái)3D或4D打印機(jī)打印出實(shí)物[16]，完成整個(gè)過(guò)程只需要幾秒鐘。利用感知手套進(jìn)行人機(jī)交互相當(dāng)于擁有了一只虛擬世界中的手，這對(duì)科研學(xué)者有更多的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

　　2可穿戴體育用品

　　隨著科技和紡織品的融合發(fā)展，運(yùn)動(dòng)用的可穿戴設(shè)備成為一個(gè)前沿非常寬廣的技術(shù)領(lǐng)域[19-20]。體育運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練服和大眾體育運(yùn)動(dòng)著裝向功能化、科技化、人性化等方面不斷發(fā)展，它們結(jié)合傳感器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集數(shù)據(jù)以及評(píng)估運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練和比賽安全性[21-23]，成為可穿戴體育用紡織品的新發(fā)展方向。

　　3特種用可穿戴設(shè)備

　　目前在智能紡織品的開發(fā)過(guò)程中，針對(duì)特種需求，結(jié)合相應(yīng)的電子技術(shù)及紡織材料，開發(fā)出了滿足用戶相應(yīng)需求的可穿戴紡織品，如舒適性、安全性、消防用等。

　　3.1舒適安全的可穿戴設(shè)備

　　可穿戴腳部設(shè)備對(duì)足球運(yùn)動(dòng)員和跑步運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)安全極其重要[26]，必須根據(jù)運(yùn)動(dòng)員腳部的變化實(shí)現(xiàn)同步完全貼合，以輔助作用保證運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。Nike公司開發(fā)了一款自適應(yīng)BB鞋F(xiàn)lyknit，它不僅具有透氣性和柔韌性，而且?guī)бr墊的鞋舌和柔軟的鞋跟方便進(jìn)入，Cushlon泡沫中底是一種智能纖維[27]材料，提供柔軟舒適的緩沖。Nike公司的Footmoov鞋帶技術(shù)是目前可穿戴腳部設(shè)備的另一個(gè)發(fā)展方向，它可以通過(guò)電子設(shè)備讓運(yùn)動(dòng)鞋完全貼合著裝者的腳部曲線，還能智能地測(cè)量鞋子對(duì)地板的壓力，從而判斷穿著者適合走路還是跑步。

　　Nike公司開發(fā)的這兩款鞋都可以使著裝者的腳部舒適性得到明顯的改善，由于技術(shù)復(fù)雜和產(chǎn)量低等原因，這兩款產(chǎn)品成為柔性智能紡織品類[28]的定制產(chǎn)品。以安全為目的的可穿戴設(shè)備對(duì)民用出行安全極其重要。例如目前有一款將安全氣囊置于摩托車騎手夾克里的產(chǎn)品，當(dāng)發(fā)生安全事故時(shí)，夾克內(nèi)的傳感器會(huì)做出反應(yīng)，氣囊爆出將騎手包裹起來(lái)，對(duì)騎手的身體安全起到很好的保護(hù)作用。

　　4時(shí)尚性可穿戴設(shè)備

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，衍生出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)領(lǐng)域交叉應(yīng)用，形成了特定行業(yè)應(yīng)用[33-34]，如紡織行業(yè)應(yīng)用的關(guān)于時(shí)尚VR和AR的可通用設(shè)備將虛擬現(xiàn)實(shí)和現(xiàn)實(shí)世界融合，這種通用設(shè)備以可穿戴形式應(yīng)用于紡織行業(yè)，可以讓大眾消費(fèi)者試穿任何衣服，這項(xiàng)技術(shù)被稱為時(shí)尚之鏡，它是由思科系統(tǒng)提出的一項(xiàng)技術(shù)。時(shí)尚之鏡使用者點(diǎn)擊喜歡的虛擬服裝就可以實(shí)現(xiàn)試穿體驗(yàn)，這與傳統(tǒng)服裝店的體驗(yàn)有所不同，同時(shí)給零售商的倉(cāng)庫(kù)物品儲(chǔ)備提供了新方案。時(shí)尚之鏡也可以用低成本技術(shù)實(shí)現(xiàn)，微軟研發(fā)的Kinect就是一個(gè)典型方案，微軟為Xbox系列游戲機(jī)特制的傳感器被結(jié)合用于Kinect中確定用戶的身體特征，如當(dāng)用戶在街上看到一件特別的襯衫或褲子，想要購(gòu)買同款服裝的用戶只需要運(yùn)用此設(shè)備拍照掃描就可以在互聯(lián)網(wǎng)上找到。

　　英國(guó)Curioscope公司開發(fā)的可穿戴紡織品給著裝者的生活帶來(lái)了無(wú)限樂(lè)趣，他們研發(fā)的Cutecircuit服裝將LED放進(jìn)服裝中，根據(jù)著裝者自己的感覺(jué)，著裝者的外表可以在一瞬間改變。Sygnal公司開發(fā)了一款T恤os，os代表操作系統(tǒng)，這表明著裝者本身就可以變成一臺(tái)計(jì)算機(jī)，關(guān)注周圍的環(huán)境并與之互動(dòng)，理解并融入周圍的環(huán)境中，T恤os具備照明、投影、交互等功能。

　　5結(jié)束語(yǔ)

　　從本文介紹的國(guó)內(nèi)外多領(lǐng)域可穿戴產(chǎn)品事例中可以看出，目前可穿戴技術(shù)產(chǎn)品偏向于娛樂(lè)方面，有待進(jìn)一步從多方面深入開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。未來(lái)國(guó)內(nèi)可穿戴設(shè)備與紡織服裝融合發(fā)展是必然趨勢(shì)，形成以紡織業(yè)帶頭、多行業(yè)協(xié)同的格局，探討研發(fā)適用于專用領(lǐng)域、大眾領(lǐng)域的可穿戴設(shè)備，以此推動(dòng)國(guó)內(nèi)可穿戴技術(shù)和紡織業(yè)的發(fā)展。隨著科技的發(fā)展進(jìn)步和交叉領(lǐng)域的深度融合，相信未來(lái)可穿戴技術(shù)在國(guó)內(nèi)專用領(lǐng)域如航空航天、軍事等領(lǐng)域可以幫助解決實(shí)際性的技術(shù)難題，也會(huì)成為大眾醫(yī)療、體育等領(lǐng)域不可或缺的一部分，從而促進(jìn)服裝的多元化發(fā)展。

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　　作者：席立鋒1，周衡書1，2，張淳1，徐國(guó)強(qiáng)3，許艷1，劉亞博1