摘要：為促進國內可穿戴技術與智能紡織服裝技術融合及產業化發展，通過詳細闡述國內外可穿戴感知手套、可穿戴體育用品、特種用可穿戴設備、時尚性可穿戴設備特征以及在不同領域的應用情況，探討智能可穿戴設備研發路徑、方法以及在各領域產業化上存在的技術瓶頸。指出未來的智能可穿戴產品是集監測人體健康、信息傳遞、通信、人機交互等特定功能性和時尚性為一體的智能產品，并將形成以纖維類柔性材料為紐帶，不同領域技術深度融合，滿足和解決人類生活需求和探索太空需求的新興產業。

　　關鍵詞：智能紡織品;可穿戴技術;可穿戴設備;研究現狀;產業發展

　　可穿戴技術是指將微電子設備和紡織服裝結合生產出可直接穿戴產品的一項技術。據統計，全球可穿戴技術生產的相關設備的銷售額從2012年的97億美元增 長到2018年的336億美元，年均復合增長率高達22.9%，從逐年顯著上升的銷售額可以看出[1]，可穿戴設備已成為移動互聯網時代的主流趨勢。

　　智能論文范例：智能化工程機械發展戰略研究

　　可穿戴技術通過融合紡 織、材料、傳感器、人工智能、互聯網等技術[2-3]，對人體相關信息進行收集、處理和反饋，制備應用于紡織服裝領域的智能可穿戴產品，實現監測人體健康、信息傳遞、通信、人機交互等特定功能，增加服裝的功能性、舒適性和時尚性。可穿戴技術成為商業、醫學、軍事和航空航天等領域的研究熱點[4-5]，尤其在可穿戴感知手套、可穿戴體育用品、特種用可穿戴設備、時尚性可穿戴設備等方向具有廣闊的應用前景。

　　目前國內外市場上可穿戴產品的技術發展以科技公司帶頭開發為主，大部分產品以戴為主，如以可穿戴智能手環、手表、眼鏡為主流的剛性設備，由于此類產品體積小，導致多功能可穿戴產品中傳感器的安放空間和位置受到限制，進而導致其在特種領域(如醫療、航天、消防、體育等)的適用進程緩慢。本文對國外可穿戴技術在特定領域的研發進展和產業化進程進行系統敘述，對感知手套的行業應用、可穿戴技術的發展進程和產品應用進行分類，綜述可穿戴設備的研究現狀和最新進展。

　　可穿戴感知手套20世紀末，國外可穿戴技術已經簡單應用于航天、軍事、醫療等領域[6]，之后相繼出現諸多產品，提升了公眾對可穿戴技術的認知。隨著智能材料、傳感器技術和柔性電子學的快速發展，使得人體內外環境監測與預警、便攜式醫療以及人機交互等智能穿戴應用得到全新發展。可穿戴感知手套就是一個典型事例，傳感器作為其核心技術，在穿戴柔性和反應靈敏度等方面已滿足大眾要求，并且在國內外的研究應用過程中，根據使用需求被特定開發應用于生活、科研、醫學等諸多方面[7-10]，這對感知手套的發展提供了更多可能性。感知手套和樂器聯合是一種新型智能可穿戴設備。感知手套和計算機通過互聯網連接，手套中傳感器對鋼琴彈奏者的手勢狀態進行實時感知和記錄，再由內部軟件進行分析，輸出彈奏內容并對鋼琴學習者提出指導性建議[12]。

　　同時，感知手套還提供了新的社交可能，聾啞人可通過不同手勢與他人交流[13]，每個手勢代表不同文字和筆畫，意大利GiovanniSaggio教授的一名學生開發了一款人工智能算法手套[14]，用于學習聾啞人的各種手勢，然后將這些手勢轉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非常危險的工作，所以研究者嘗試采用其他方法來操作空間站外部的設備，而不需要讓宇航員暴露在艙外的風險中，研究得出，使用感知手套來操控艙外執行端設備[15]。

　　通過感知手套，宇航員可以控制距離自己非常遠的物體，尤其是當操作的物體具有危險性，或者用手難以直接操作時，宇航員可以使用感知手套在艙內控制另一只艙外的機械仿生手在艙外進行作業。CAD軟件對跨專業的學者來說通常使用困難，感知手套給出解決方案：感知手套學習定制化命令，通過手套觸摸和軟件連接的模型球，模擬圖如圖3所示，給予它動作信號，然后傳送給CAD軟件執行，當完成作品時可以通過一臺3D或4D打印機打印出實物[16]，完成整個過程只需要幾秒鐘。利用感知手套進行人機交互相當于擁有了一只虛擬世界中的手，這對科研學者有更多的實際應用價值。

　　2可穿戴體育用品

　　隨著科技和紡織品的融合發展，運動用的可穿戴設備成為一個前沿非常寬廣的技術領域[19-20]。體育運動員的訓練服和大眾體育運動著裝向功能化、科技化、人性化等方面不斷發展，它們結合傳感器技術、互聯網技術收集數據以及評估運動員訓練和比賽安全性[21-23]，成為可穿戴體育用紡織品的新發展方向。

　　3特種用可穿戴設備

　　目前在智能紡織品的開發過程中，針對特種需求，結合相應的電子技術及紡織材料，開發出了滿足用戶相應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備

　　可穿戴腳部設備對足球運動員和跑步運動員的運動安全極其重要[26]，必須根據運動員腳部的變化實現同步完全貼合，以輔助作用保證運動員的運動過程。Nike公司開發了一款自適應BB鞋Flyknit，它不僅具有透氣性和柔韌性，而且帶襯墊的鞋舌和柔軟的鞋跟方便進入，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鞋帶技術是目前可穿戴腳部設備的另一個發展方向，它可以通過電子設備讓運動鞋完全貼合著裝者的腳部曲線，還能智能地測量鞋子對地板的壓力，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，由于技術復雜和產量低等原因，這兩款產品成為柔性智能紡織品類[28]的定制產品。以安全為目的的可穿戴設備對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品，當發生安全事故時，夾克內的傳感器會做出反應，氣囊爆出將騎手包裹起來，對騎手的身體安全起到很好的保護作用。

　　4時尚性可穿戴設備

　　隨著互聯網的發展，衍生出虛擬現實技術，通過領域交叉應用，形成了特定行業應用[33-34]，如紡織行業應用的關于時尚VR和AR的可通用設備將虛擬現實和現實世界融合，這種通用設備以可穿戴形式應用于紡織行業，可以讓大眾消費者試穿任何衣服，這項技術被稱為時尚之鏡，它是由思科系統提出的一項技術。時尚之鏡使用者點擊喜歡的虛擬服裝就可以實現試穿體驗，這與傳統服裝店的體驗有所不同，同時給零售商的倉庫物品儲備提供了新方案。時尚之鏡也可以用低成本技術實現，微軟研發的Kinect就是一個典型方案，微軟為Xbox系列游戲機特制的傳感器被結合用于Kinect中確定用戶的身體特征，如當用戶在街上看到一件特別的襯衫或褲子，想要購買同款服裝的用戶只需要運用此設備拍照掃描就可以在互聯網上找到。

　　英國Curioscope公司開發的可穿戴紡織品給著裝者的生活帶來了無限樂趣，他們研發的Cutecircuit服裝將LED放進服裝中，根據著裝者自己的感覺，著裝者的外表可以在一瞬間改變。Sygnal公司開發了一款T恤os，os代表操作系統，這表明著裝者本身就可以變成一臺計算機，關注周圍的環境并與之互動，理解并融入周圍的環境中，T恤os具備照明、投影、交互等功能。

　　5結束語

　　從本文介紹的國內外多領域可穿戴產品事例中可以看出，目前可穿戴技術產品偏向于娛樂方面，有待進一步從多方面深入開發和產業化發展。未來國內可穿戴設備與紡織服裝融合發展是必然趨勢，形成以紡織業帶頭、多行業協同的格局，探討研發適用于專用領域、大眾領域的可穿戴設備，以此推動國內可穿戴技術和紡織業的發展。隨著科技的發展進步和交叉領域的深度融合，相信未來可穿戴技術在國內專用領域如航空航天、軍事等領域可以幫助解決實際性的技術難題，也會成為大眾醫療、體育等領域不可或缺的一部分，從而促進服裝的多元化發展。

　　參考文獻

　　[1]劉凱琳，馬磊，趙永霞.世界紡織版圖與產業發展新格局(一)——歐洲篇[J].紡織導報，2019(1)：43-58.

　　[2]DUBALDP，CHODANKARNR，KIMDH，etal.Towardsflexiblesolid-statesupercapacitorsforsmartandwearableelectronics[J].ChemicalSocietyReviews，2018，47(6)：2065-2129.

　　[3]CASTANOLM，FLATAUAB.Smartfabricsensorsande-textiletechnologies：areview[J].SmartMaterialsandStructures，2014，23(5)：1-8.

　　[4]黃小民.可穿戴設備應用康復醫學的研究[J].電子技術與軟件工程，2019(11)：195-196

　　作者：席立鋒1，周衡書1，2，張淳1，徐國強3，許艷1，劉亞博1