王建萍，徐 朔，王竹君，姚曉鳳，李永貴

(1. 東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海 200051； 2. 東華大學(xué) 現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200051； 3. 同濟(jì)大學(xué) 設(shè)計(jì)創(chuàng)意學(xué)院，上海 200092； 4. 閩江學(xué)院 服裝與藝術(shù)工程學(xué)院，福建 福州 350108)

近年來人們?cè)絹碓疥P(guān)注健康和生活體驗(yàn)，而提高日常體驗(yàn)最直接的方式之一是通過各種運(yùn)動(dòng)來感受[1]。在運(yùn)動(dòng)過程中，更多的人希望能及時(shí)掌握自己的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和生理狀態(tài)，許多可穿戴設(shè)備的研發(fā)積極響應(yīng)了這一市場(chǎng)需求[2]，并應(yīng)用在服裝、手套、鞋等產(chǎn)品上，其中在運(yùn)動(dòng)服飾上的應(yīng)用更是這幾年研究的熱點(diǎn)[3]。在現(xiàn)有的研究中，國(guó)內(nèi)外關(guān)于智能運(yùn)動(dòng)文胸的探討非常少：一方面由于文胸類產(chǎn)品的技術(shù)研究是近幾年新興起來的，國(guó)內(nèi)外很多包含服裝專業(yè)的高校還沒有開設(shè)內(nèi)衣課程，涉及運(yùn)動(dòng)文胸更是少之又少；另一方面智能運(yùn)動(dòng)文胸屬交叉學(xué)科的范疇，更加深了研究的難度，因此對(duì)智能化運(yùn)動(dòng)文胸的設(shè)計(jì)與研究迫在眉睫。

本文首先從系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)思路展開，設(shè)計(jì)了智能運(yùn)動(dòng)文胸整體框架。然后在智能化設(shè)計(jì)層面選擇不同功能的傳感器集成，并描述了整體電子系統(tǒng)的工作流程。另外總體規(guī)劃了智能運(yùn)動(dòng)文胸的服裝板型設(shè)計(jì)和各傳感器安裝布局。針對(duì)關(guān)鍵傳感器加速度計(jì)，在智能運(yùn)動(dòng)文胸監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方案的可行性上，設(shè)計(jì)了具體的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試平臺(tái)，同基于手部穿戴進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得出相關(guān)結(jié)論。最后綜合版型設(shè)計(jì)進(jìn)行了試穿舒適度評(píng)價(jià)，并總結(jié)了未來進(jìn)一步的研究方向。

1 設(shè)計(jì)思路

智能運(yùn)動(dòng)文胸的研發(fā)除要兼顧吸濕、散熱、透氣、防護(hù)等功能和舒適性外，同時(shí)要能測(cè)量人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度、速度、位置、方向等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)特征[4]，因此需要結(jié)合內(nèi)衣生產(chǎn)、人體功效學(xué)、信息感知交互等多種專業(yè)技術(shù)。本文所研發(fā)的智能運(yùn)動(dòng)文胸包括運(yùn)動(dòng)文胸本體，以及ARM主控通訊單元、全球定位系統(tǒng)(GPS)天線、織物心率帶、溫濕度計(jì)和運(yùn)動(dòng)傳感器等組件。要能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)到的人體運(yùn)動(dòng)生理數(shù)據(jù)，如人體運(yùn)動(dòng)距離、路線、心率、體溫、出汗情況，分析人體當(dāng)前生理狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)效果，判斷是否發(fā)生超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)。圖1示出系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框架圖。

圖1 文胸電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案框圖Fig.1 Design diagram of bra electronic system

ARM主控通訊單元在運(yùn)動(dòng)文胸和智能終端中起到承上啟下的作用。運(yùn)動(dòng)傳感器包括三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀：三軸加速度計(jì)會(huì)記錄人體的三維運(yùn)動(dòng)情況，檢測(cè)人體步行或跑步狀態(tài)；三軸陀螺儀會(huì)檢測(cè)人體的旋轉(zhuǎn)矢量，實(shí)現(xiàn)慣性導(dǎo)航和軌跡記錄。濕度傳感器會(huì)檢測(cè)人體皮膚周圍的濕度情況并反映人體排汗程度，溫度傳感器會(huì)測(cè)量人體實(shí)時(shí)溫度。心率帶通過柔性薄膜電極吸附在人體皮膚表面[5]，記錄運(yùn)動(dòng)過程中人體皮膚的心動(dòng)電流或者電勢(shì)的周期變化，測(cè)量心跳，能直接反映當(dāng)前運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和生理參數(shù)，并通過I2C總線按特定的串行通信協(xié)議方式傳輸數(shù)據(jù)至主控通信單元。主控通信單元提供與智能終端通信的藍(lán)牙接口，根據(jù)時(shí)間軸打包整合接收所有傳感器采集的人體數(shù)據(jù)，暫存在主控通信單元的內(nèi)部。當(dāng)采集的數(shù)據(jù)包數(shù)量到達(dá)設(shè)定閾值時(shí)，發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)包到智能終端，智能終端就可以通過友好的人機(jī)界面顯示結(jié)果以供查詢及預(yù)警。

整個(gè)系統(tǒng)基于運(yùn)動(dòng)文胸結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，迎合現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)健身的生活理念，注重高頻采樣人體生理特性參數(shù)，精密監(jiān)視運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，滿足女性活動(dòng)的生理性、安全性、科學(xué)性需求，也為進(jìn)一步的科學(xué)運(yùn)動(dòng)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 設(shè)計(jì)原理

2.1 系統(tǒng)傳感器的選用

運(yùn)動(dòng)文胸為女性貼身穿著，對(duì)胸部起到包覆和支撐的作用，因此電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)不影響運(yùn)動(dòng)文胸的舒適性和功能性，所以對(duì)傳感器的選擇和設(shè)計(jì)除了高效外，應(yīng)當(dāng)柔軟、防水和無異物感?？墒褂弥悄軐?dǎo)電紡織品作為柔性傳感器無縫添加到服飾當(dāng)中[6]。智能運(yùn)動(dòng)文胸在心率帶中封裝一個(gè)非常小的傳感器和芯片,通過織物柔性傳感性能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，同時(shí)織物中優(yōu)良的傳導(dǎo)材料提供所需的電子連接。商用心率帶由傳統(tǒng)的纖維編織而成(柔韌性強(qiáng)),織物中導(dǎo)電纖維經(jīng)緯向交織形成一個(gè)矩陣,可以準(zhǔn)確感知到織物受壓部位[7]。另外隨電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)研發(fā)出了各式各樣的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS) 傳感器[8-9]，其三維尺寸非常微小，可直接集成在運(yùn)動(dòng)文胸當(dāng)中，使用低功耗的藍(lán)牙處理系統(tǒng)[10-11]，配備紐扣電池能實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)動(dòng)文胸的全天候工作，并且由于質(zhì)量輕，合理設(shè)計(jì)的文胸結(jié)構(gòu)完全不會(huì)影響穿著的舒適性。

智能運(yùn)動(dòng)文胸使用各類微小的MEMS傳感器[12]檢測(cè)人體生理和環(huán)境參數(shù)，考慮其結(jié)構(gòu)特征和數(shù)據(jù)需求，采用Invensense公司的MPU-6050芯片，集成了三軸加速度、三軸陀螺儀的數(shù)字運(yùn)動(dòng)傳感器[13]及1個(gè)溫度傳感器，更加精準(zhǔn)地記錄人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。濕度傳感器[14]可用數(shù)字類的MEMS芯片，在局部空間測(cè)量濕度，通過濕度反演人體出汗情況，采用Measurement公司的HTU21D芯片。GPS還沒很好的解決方案，主要是功耗和天線技術(shù)問題。今后隨著太陽能材料得到進(jìn)一步發(fā)展，也可以選配為智能運(yùn)動(dòng)文胸的功能組件[15]。目前可以選用模塊探討未來智能運(yùn)動(dòng)文胸的集成方案，本文選用的GPS接收器采用RF Solutions公司的GPS-330R模塊。使用低功耗的藍(lán)牙芯片作為ARM 主控通訊單元和數(shù)據(jù)傳輸單元[16-17]，可選賽普拉斯公司(Cypress)的CY8C4LP型片上系統(tǒng)(PSoC)，集成藍(lán)牙4.0協(xié)議[18]和低功耗工作模式。

1—加寬工型夾棉肩帶；2—復(fù)合式全罩杯；3—加寬彈力下圍； 4—溫濕度傳感器；5—運(yùn)動(dòng)傳感器；6—主控通信單元。圖2 智能運(yùn)動(dòng)文胸正面示意圖Fig.2 Front view of smart sports bra

圖3 系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)圖Fig.3 System workflow design diagram

2.2 智能運(yùn)動(dòng)文胸款式和工藝設(shè)計(jì)

該款智能化的運(yùn)動(dòng)文胸如圖2所示。加寬夾棉肩帶采用網(wǎng)眼布面料，其中80%為聚酯纖維，20%為氨綸，頂端設(shè)有夾棉，可以降低電子元件的異物感并起到降低壓力和彈力緩沖的作用。復(fù)合式全罩杯采用3條不同車縫線立體縫合，可以擴(kuò)大胸部容積貼合人體，還可將防水柔線設(shè)計(jì)內(nèi)嵌縫合處，提高美觀性，降低異物感，并且罩杯中間位置通過卡扣的方式固定有溫濕度傳感器4?？酃潭ǚ奖悴鹦肚逑矗岣咧悄芑b的使用壽命。加寬彈力下圍采用81%錦綸面料和19%氨綸面料制成，內(nèi)側(cè)縫合有心率帶，心率帶為內(nèi)部貼有柔性薄膜電極的織物，通過三針冚車縫合到加寬彈力下圍，并預(yù)留與主控通信單元的數(shù)據(jù)接口；前部左邊位置通過卡扣的方式固定有運(yùn)動(dòng)傳感器；前部中間還通過卡扣的方式固定有主控通信單元，主控通信單元設(shè)有GPS接收器。心率帶、溫濕度傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器通過內(nèi)嵌在文胸主體的防水柔線與所述主控通信單元相連。

2.3 系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)

當(dāng)用戶穿戴上智能運(yùn)動(dòng)文胸，連接并固定各傳感器模塊及其數(shù)據(jù)接口，通過加速度傳感器檢測(cè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)幅度大于設(shè)定閾值時(shí)，將喚醒主控傳輸單元啟動(dòng)系統(tǒng)。圖3示出系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)圖。

智能運(yùn)動(dòng)文胸系統(tǒng)內(nèi)部將設(shè)置10 Hz和100 Hz 2種采樣頻率，對(duì)于GPS、溫度、濕度和心率使用 10 Hz 低頻采樣，而加速度和陀螺儀使用100 Hz高頻采樣。在每次100 Hz采樣中，設(shè)置運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的閾值：如果小于運(yùn)動(dòng)閾值，則采樣加速度值為0，該模式同理適用于陀螺儀的數(shù)據(jù)采集。當(dāng)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)連續(xù)10 s采樣數(shù)據(jù)為0時(shí)，則判斷人體進(jìn)入靜息狀態(tài)，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)為待機(jī)狀態(tài)，直至下次運(yùn)動(dòng)來臨，該模式將極大減少電子系統(tǒng)功耗。為進(jìn)一步提高智能運(yùn)動(dòng)文胸的續(xù)航能力，在運(yùn)動(dòng)模式中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)工作模式和高精度工作模式。

當(dāng)智能運(yùn)動(dòng)文胸工作于標(biāo)準(zhǔn)工作模式時(shí)，開啟所有傳感器工作和GPS數(shù)據(jù)接收處理，其中心率帶、運(yùn)動(dòng)傳感器和溫濕度計(jì)以10 Hz采樣頻率發(fā)送數(shù)據(jù)到主控通信單元；GPS接收器以1 Hz的數(shù)據(jù)解析頻率發(fā)送數(shù)據(jù)到主控通信單元；主控通信單元整合時(shí)間碼、心率數(shù)據(jù)、三維加速度計(jì)數(shù)據(jù)、三維陀螺儀數(shù)據(jù)、胸部下位溫度、胸口濕度、胸口溫度以及GPS數(shù)據(jù)為一個(gè)原始數(shù)據(jù)段，轉(zhuǎn)存于主控通信單元的存儲(chǔ)器內(nèi)。內(nèi)部存儲(chǔ)器以256 M Flash，滿后循環(huán)存儲(chǔ)，可一次性導(dǎo)出到智能終端。同時(shí)將每個(gè)原始數(shù)據(jù)段，通過訓(xùn)練過的人體運(yùn)動(dòng)算法，識(shí)別前進(jìn)、后退、步行、跑步、旋轉(zhuǎn)、正常運(yùn)動(dòng)心率、體脂燃燒率以及GPS方位和當(dāng)前方位，并將這些結(jié)果整合為結(jié)果數(shù)據(jù)段，打包10個(gè)結(jié)果數(shù)據(jù)段為一個(gè)數(shù)據(jù)包，通過藍(lán)牙4.0協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)包到智能終端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

當(dāng)智能運(yùn)動(dòng)文胸工作于高精度工作模式時(shí)，開啟所有傳感器工作，并提升采樣頻率至100 Hz，其中GPS模塊采樣頻率仍為10 Hz。主控通單元以100 Hz頻率整合接收到數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)存于主控通信單元的Flash存儲(chǔ)器內(nèi)，以供智能終端批量讀取原始運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。在高精度工作模式時(shí)，以10 Hz的頻率抽取100 Hz原始數(shù)據(jù)。高精度工作模式注重高頻采樣人體生理特性參數(shù)，精密監(jiān)視運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可為專業(yè)的運(yùn)動(dòng)員或運(yùn)動(dòng)愛好者提供更有精確有效的科學(xué)運(yùn)動(dòng)分析。

所有采集數(shù)據(jù)都以10 Hz的采樣頻率打包，考慮到單個(gè)藍(lán)牙通信(BLE)的通信成本，在不需要原始數(shù)據(jù)的情況下，減少數(shù)據(jù)包數(shù)量，可通過1 Hz的頻率一次上傳10個(gè)打包好的數(shù)據(jù)量，提升通信效率。

而由上可知，通過智能運(yùn)動(dòng)文胸采集到的原始數(shù)據(jù)，打包上傳到數(shù)據(jù)終端，終端可以是智能設(shè)備(手機(jī)、平板、電腦等)或云平臺(tái)，擁有了大量數(shù)據(jù)，就可以進(jìn)行各種復(fù)雜算法甚至是深度學(xué)習(xí)應(yīng)用。

3 關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集及測(cè)試

文中提及的GPS、溫度、濕度傳感器采集均可放置在需要測(cè)量的部位，得到相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果。心率帶放置在胸部位置，能很好地測(cè)量人體的心率數(shù)據(jù)。陀螺儀測(cè)量人體的矢量旋轉(zhuǎn)，如果佩戴在四肢末端，會(huì)引入比較多的肢體動(dòng)作如甩手、揮手等，這些動(dòng)作需要專門算法濾除，而佩戴在胸部反而純粹直接，能更好測(cè)量人體的矢量旋轉(zhuǎn)信息。加速度計(jì)目前主要佩戴在四肢，在人體進(jìn)行行走、跑步或游泳等不同運(yùn)動(dòng)時(shí)，四肢都會(huì)做出不同的運(yùn)動(dòng)形式。四肢的運(yùn)動(dòng)更偏向測(cè)量一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的擺幅，加速度變化曲線等等，通過連貫的時(shí)間點(diǎn)測(cè)量，依據(jù)不同的運(yùn)動(dòng)模板判斷不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再反演出人體的運(yùn)動(dòng)信息。運(yùn)動(dòng)文胸將加速度計(jì)放置于胸部，必然需要另外一套全新的評(píng)估和算法，去推算反演人體運(yùn)動(dòng)信息。為此，本文專門設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證放置于胸部的加速度傳感器和放置于手部的加速度傳感器獲得數(shù)據(jù)同樣具備相關(guān)性，能夠正確地反映人體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集的基本原理是使用固定時(shí)鐘的采樣頻率，搜集加速度傳感器的數(shù)據(jù)。普通人體的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作頻率小于10 Hz，依據(jù)奈奎斯特采樣定理，采樣頻率要大于信號(hào)中最高頻率的2倍，采樣信號(hào)才能完整地保留原始信號(hào)中的信息。

本文通過使用圖4所示的MPU-6050傳感器和單片機(jī)組合，配置MPU-6050 100 Hz采樣率輸出經(jīng)單片機(jī)接收轉(zhuǎn)為電信號(hào)輸出。這樣設(shè)計(jì)的好處是可以通過USB HUB無限擴(kuò)展傳感器的數(shù)目，以便在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量，如圖5所示。

圖4 MPU-6050模塊Fig.4 MPU-6050 Module

USB HUB采集多點(diǎn)數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸?shù)诫娔X上位機(jī)接收，保存解析數(shù)據(jù)。電腦上位機(jī)軟件以多串口通訊為基本框架，使用面向?qū)ο驝# 語言編寫，包含對(duì)傳感器基本配置(采樣頻率等)和每個(gè)傳感器原始數(shù)據(jù)分別顯示及整數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)輸出。實(shí)驗(yàn)過程人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本保持在原地跑步運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

圖5 USB多傳感器采集Fig.5 USB multiple sensors. (a) Input sensor data to computer; (b) Acquisition chest sensor data; (c) Acquisition sensor data in moving; (d) Acquisition hand sensor data

通過MatLab編寫分析獲得數(shù)據(jù)，對(duì)比并整理手部和胸部數(shù)據(jù)，處理過程如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)處理流程Fig.6 Data processing flow

因?yàn)樾酒娜S加速度輸出都是基于芯片的坐標(biāo)，所以手和胸部芯片固定方式以及運(yùn)動(dòng)過程中芯片位置的不斷變化，對(duì)輸出的三維數(shù)據(jù)都會(huì)有很大干擾，輸出的三維數(shù)據(jù)都需要統(tǒng)一變換為人體運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系即上下/前后/左右。2個(gè)坐標(biāo)系的相互關(guān)系，剛好可以通過類似飛行器的歐拉坐標(biāo)系即俯仰角/偏航角/翻滾角計(jì)算轉(zhuǎn)換為人體坐標(biāo)系的三維加速度值，這樣就排除了芯片不同姿態(tài)的干擾，如圖7所示。

圖7 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系Fig.7 Coordinate transform relationship

分析過程分3步：1)計(jì)算芯片的歐拉坐標(biāo)系下的俯仰角、偏航角和翻滾角；2)依據(jù)獲得的3個(gè)歐拉角，分別將胸部和手部的三維加速度值芯片原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為人體運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的三維加速度；3)對(duì)二者數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。

圖8示出手部和腦部人體坐標(biāo)系三維加速度值?？砂l(fā)現(xiàn)胸部和手部位置在人體坐標(biāo)系Z軸的加速度具有非常大的周期性運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)現(xiàn)象。從胸部的數(shù)據(jù)可看出，其他兩軸的加速度非常小，而手部另外兩軸由于手臂的擺動(dòng)還會(huì)有一些小幅的加速度存在?？傮w上佩戴在胸部獲得的數(shù)據(jù)干擾性更小，更易去反演當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。綜上，本測(cè)試證明佩戴于胸部的加速度計(jì)比手部佩戴更能準(zhǔn)確反演人體的運(yùn)動(dòng)信息。

4 整體設(shè)計(jì)效果及評(píng)估

4.1 性能評(píng)價(jià)

目前集成的傳感器基本覆蓋了常見的人體生理特性測(cè)量需求。針對(duì)不同參數(shù)使用100 Hz和10 Hz的采樣頻率也基本滿足了不同的數(shù)據(jù)應(yīng)用。并且從關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集及測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以看出：相比于智能手環(huán)、手機(jī)等，智能運(yùn)動(dòng)文胸對(duì)女性生理特性參數(shù)及運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的采集方式更具有科學(xué)性和準(zhǔn)確性，同時(shí)在運(yùn)動(dòng)過程中，女性只需穿著智能運(yùn)動(dòng)文胸，無需另外佩戴手環(huán)或攜帶手機(jī)，更簡(jiǎn)單便捷。

目前制作的智能文胸還處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。穿戴后，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)文胸的緊身包裹特性，能感覺到一定的異物感。邀請(qǐng)5位胸型尺寸相近的實(shí)驗(yàn)者穿著傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)文胸和智能運(yùn)動(dòng)文胸，進(jìn)行比較評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，主要從喜愛程度、整體舒適性(包括面料觸感、導(dǎo)線觸感、傳感器觸感、儀器的重力感及運(yùn)動(dòng)過程中的舒適感等)、壓迫感和安定性這4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過心理學(xué)標(biāo)尺法將主觀感覺定量化,滿意程度同評(píng)價(jià)數(shù)值大小成正比關(guān)系，數(shù)值1為最差，數(shù)值10為最優(yōu)，結(jié)果如表1所示。

從數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看：相比傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)文胸，實(shí)驗(yàn)對(duì)象對(duì)智能運(yùn)動(dòng)文胸更感興趣，特別是實(shí)驗(yàn)的分析結(jié)論。然而試穿的智能運(yùn)動(dòng)文胸還在設(shè)計(jì)和開發(fā)階段，對(duì)于采集的數(shù)據(jù)如何深度分析和應(yīng)用還需進(jìn)一步研究；在整體舒適性的評(píng)價(jià)中，智能運(yùn)動(dòng)文胸的觸感體驗(yàn)度略差，其主要原因是傳感器和主控單元需要線纜連接，如果有產(chǎn)品化的需求，必須優(yōu)化傳感器在運(yùn)動(dòng)文胸上的布局，以及使用多芯細(xì)銅絲預(yù)埋作為連接線纜的工藝，改善智能運(yùn)動(dòng)文胸的舒適度。在壓迫感和安定性的評(píng)價(jià)中，二者無明顯差異。

圖8 手部和胸部人體坐標(biāo)系三維加速度值Fig.8 Hand and chest accel data in body coordinate. (a) X-axis acceleration of hand human body coordinate system; (b) Y-axis acceleration of hand human body coordinate system; (c) Z-axis acceleration of hand human body coordinate system; (d) X-axis acceleration of chest human body coordinate system; (e) Y-axis acceleration of chest human body coordinate system; (f) Z-axis acceleration of chest human body coordinate system

表1 穿著評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)Tab.1 Wearing evaluation experiment

4.2 數(shù)據(jù)應(yīng)用

數(shù)據(jù)的采集目前都是基于孤立的數(shù)據(jù)做自我判斷應(yīng)用，并沒有考慮同一個(gè)人體的不同參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性應(yīng)用。比如運(yùn)動(dòng)參數(shù)和心率參數(shù)都是獨(dú)立應(yīng)用判斷，其實(shí)二者之間還可以結(jié)合為更復(fù)雜的應(yīng)用。比如結(jié)合運(yùn)動(dòng)和心率參數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)過終端復(fù)雜算法學(xué)習(xí)，鍛煉強(qiáng)度和身體健康之間的聯(lián)系，規(guī)劃指導(dǎo)科學(xué)訓(xùn)練計(jì)劃，滿足一些專業(yè)運(yùn)動(dòng)員或資深運(yùn)動(dòng)愛好者需求。當(dāng)然這個(gè)復(fù)雜應(yīng)用的基礎(chǔ)，就是目前制作的智能化運(yùn)動(dòng)文胸及其采集的數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

國(guó)內(nèi)外服裝技術(shù)的發(fā)展不再局限于傳統(tǒng)的版型舒適性研究，已經(jīng)拓展出很多新的領(lǐng)域，其中智能化就是一個(gè)重要的發(fā)展方向。這正是受益于傳感器、芯片等科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，讓微小化、多功能和低功耗等特性成為可能，使得智能服裝的硬件基礎(chǔ)變得越來越可行實(shí)用。

智能運(yùn)動(dòng)文胸結(jié)合傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)技術(shù)，融入算法實(shí)現(xiàn)人工智能和在不同場(chǎng)景下的個(gè)性化設(shè)計(jì)，并且在同一硬件平臺(tái)上，使用軟件和算法的方式，方便迭代提升每個(gè)個(gè)體的差異化用戶體驗(yàn)，在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域具備非常好的切入點(diǎn)和實(shí)用價(jià)值。市場(chǎng)的品類是越來越細(xì)分化的，隨著熱衷于運(yùn)動(dòng)和健身的青年人群數(shù)量不斷上升，也將會(huì)更加關(guān)注這部分群體的特點(diǎn)和需求。

盡管目前對(duì)運(yùn)動(dòng)文胸的智能化研究已取得一些進(jìn)展和成果，但大部分還處于實(shí)驗(yàn)的初級(jí)階段和初級(jí)產(chǎn)品階段，因此在未來有待進(jìn)一步深入的研究與開發(fā)，才能達(dá)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和滿足市場(chǎng)的需求。