一种全覆盖压阻型智能衣传感系统技术方案

本发明专利技术公开了一种全覆盖压阻型智能衣传感系统，属于智能可穿戴领域，包括传感织物、排线和数据采集硬件模块三个部分。传感织物为长袖毛衣外形，织造材料为导电纱、电阻纱和绝缘纱线，形成的传感单元阵列覆盖人体上身躯干的绝大部分，实现传感功能的同时保留了纺织品柔软透气的特性，可穿戴性强。传感织物与数据采集硬件模块均可由市场上已有的机器或技术进行稳定批量生产，织造传感织物的纱线也可从市场上直接购买。可实现对人体上身躯干表面压力分布的实时监测，通过数据分析对静态或动态的人体活动进行识别。人体活动进行识别。人体活动进行识别。

【技术实现步骤摘要】
一种全覆盖压阻型智能衣传感系统


[0001]本专利技术属于智能可穿戴领域，具体涉及一种全覆盖压阻型智能衣传感系统。

技术介绍

[0002]衣物作为生活必需品之一，长时间与人体接触，且覆盖人体表面绝大部分区域，是用于获取人体信息、监测人体信号的极佳选择。随着新型纺织材料的出现和电子技术的发展，结合成熟的纺织工艺，智能可穿戴逐渐发展出一大分支——智能纺织品。智能纺织品柔软透气且便携耐用，适用于对人体活动进行长期实时监测。而几乎所有人体活动都涉及与自身或外界的接触，无论静态姿势或动态活动，都可由压阻型智能纺织品进行感知，压阻型智能纺织品已成为当下一大研究重点。现常见的压阻型智能纺织品有智能袜、智能袖套及智能手套等。以上产品均为局部覆盖传感系统，规模较小，对人体活动的识别能力有限，难以对涉及身体多部位的协同运动进行分析。大规模的压力传感单元使用的排线数目较多，为控制数量简化设计，通常将传感单元排列为矩阵形式，每一行和每一列分别占用一条通道。而制作衣服和裤子时是将多块不规则形状的布片拼合在一起，要在此基础上兼顾传感单元全覆盖和电路合理排布，是制作智能服装的一大难点。目前，为实现人体躯干表面压力分布的检测，更多的是在衣服上选取关键部位，如肩部、肘部和胸部等，放置独立的压力传感器，不仅制作复杂、无法实现全覆盖，还可能因所放置的传感单元柔性较差而影响穿戴舒适性。

技术实现思路

[0003]为了获得一个可穿戴性强，且能实现人体躯干表面大范围压力监测功能的智能可穿戴系统，本专利技术提供一种全覆盖压阻型智能衣传感系统。所述智能衣保留了纺织品的柔软性和透气性，实现了对人体躯干表面压力分布的实时监测，可用于复杂人体活动的识别等。本专利技术通过使用新型纺织材料，结合纺织工艺，合理设计织物结构与排线连接方式，制作出柔软透气、可穿戴性强的全覆盖压阻型智能衣传感系统。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种全覆盖压阻型智能衣传感系统，包括：
[0006]传感织物，所述传感织物为长袖毛衣，包括内层和外层，内层和外层均为条纹导电布，内层和外层位置可交换；所述条纹导电布由两种条纹交替出现织成，一种是由绝缘纱线织成的绝缘部分，一种是由导电纱和电阻纱织成的传感条；所述条纹导电布按电阻层相对的方向、以条纹成90度角的方式叠放形成传感阵列，接触的部位为传感单元，所述传感条包括电阻纱形成的电阻层和导电纱形成的导电层，由所述电阻层充当压力传感器，由所述导电层充当电极；
[0007]排线，用于传感织物中的传感条与数据采集硬件模块的连接；
[0008]数据采集硬件模块，提供供电、信号扫描、数据预处理与数据传输功能。
[0009]进一步地，所述传感织物的内层与外层的条纹导电布均包括前襟、后片、左袖子与
右袖子；条纹导电布外层的前襟、后片在腋窝以下部分，其传感条相接；外层的前襟、后片、左袖子及右袖子在腋窝以上领口以下的部分，其传感条相接；外层的前襟、后片、左袖子及右袖子在领口以上的部分，左右侧传感条分别相接。
[0010]进一步地，所述条纹导电布通过针织提花工艺或机织管状织物工艺织造得到，所述绝缘部分与传感条条纹宽度及数量可调整。
[0011]进一步地，所述条纹导电布的绝缘部分为单层、双层或多层结构，用于连接相邻的传感条；所述绝缘纱线为棉纱、涤纶、涤棉混纺纱，电阻率范围在10
10
～10
22
Ω/cm。
[0012]进一步地，所述条纹导电布的传感条由导电纱与电阻纱共同织成，形成两层结构，分别为导电层和电阻层；所述导电纱为不锈钢、银或铜等金属丝，或为由金属丝与绝缘纤维，所述绝缘纤维为棉纤维、涤纶或芳纶纺成的混纺纱，或为镀金属纱线，其电阻率小于100Ω/cm；所述电阻纱为金属丝与绝缘纤维的混纺纱，或由高分子有机物参杂导电颗粒或导电高分子有机物本身构成，其电阻率范围是104～109Ω/cm。
[0013]进一步地，所述排线为漆包线、薄膜绕包线或膜包金属线；所述排线通过缝纫、焊接、钉四合扣或黏贴方式与传感条的导电层连接后，沿布片缝合线汇集到毛衣一角，与所述数据采集硬件模块连接；根据所使用排线的特性，汇集方式为缝纫、刺绣、封装或黏贴。
[0014]进一步地，所述数据采集硬件模块的控制器可为单片机、数字信号处理器或现场可编程门阵列等，可通过蓝牙FSC
‑
BT836、串口CH340、USB接口CYUSB3014或千兆以太网RTL8211等对数据进行有线或无线传输。
[0015]进一步地，所述电阻纱可为掺碳化纤、掺金属颗粒化纤或聚吡咯纤维等。
[0016]本专利技术的有益效果是，可以对人体上身躯干部分的受压情况进行实时监测，较广的传感单元覆盖范围可支持对涉及身体多部位的协同运动进行分析。合理的传感条位置设计减少了整个系统中排线的使用量，降低了排线嵌入对系统柔性和外观整体性的影响。整套全覆盖压阻型智能衣的穿戴几乎不影响日常生活，其柔软性和透气性对使用者十分友好。智能衣中所使用的纱线均可由现有纺纱机器进行生产，不同形状的智能织物均可在现有针织机器上织造，易于缝合，可批量投入生产。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的全覆盖压阻型智能衣传感系统示意图；
[0018]图2为本专利技术的传感织物衣片分解；
[0019]图3为本专利技术的传感织物两层结构；
[0020]图4为本专利技术的传感织物三层结构；
[0021]图5为本专利技术的智能裤系统示意图；
[0022]图6为本专利技术的局部构造传感织物。
[0023]图中：1.传感织物；2.排线；3.数据采集硬件模块；4.导电层；5.电阻层；6.绝缘部分；7.条纹导电布；8.条纹导电层。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并
不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0025]如图1所示，本专利技术的全覆盖压阻型智能衣传感系统包括传感织物1、排线2和数据采集硬件模块3。
[0026]具体的，采用针织提花工艺对传感织物1进行织造。
[0027]具体的，所述传感织物1为长袖毛衣外形。在针织行业中，一件毛衣的制作工艺体现在工艺单中，工艺单描述了构成毛衣的每个衣片的织造详情，不同形状的衣片拼接可得到成衣。所选长袖毛衣对人体上身躯干覆盖区域较广，版型简单修身，适合用于压力监测。如图2和图3所示，本专利技术中所述传感织物1由衣片形状的条纹导电布7拼接而成，包括内层和外层，内层和外层位置可交换。
[0028]可选的，如图3所示，内层为竖向放置的条纹导电布7，外层为横向放置的条纹导电布7。两层条纹导电布7都由前襟、后片、左袖子和右袖子组成。外层的前襟、后片在腋窝以下部分，其传感条相接(如图1中虚线所示)；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全覆盖压阻型智能衣传感系统，其特征在于，包括：传感织物，所述传感织物为长袖毛衣，包括内层和外层，内层和外层均为条纹导电布，内层和外层位置可交换；所述条纹导电布由两种条纹交替出现织成，一种是由绝缘纱线织成的绝缘部分，一种是由导电纱和电阻纱织成的传感条；所述条纹导电布按电阻层相对的方向、以条纹成90度角的方式叠放形成传感阵列，接触的部位为传感单元，所述传感条包括电阻纱形成的电阻层和导电纱形成的导电层，由所述电阻层充当压力传感器，由所述导电层充当电极；排线，用于传感织物中的传感条与数据采集硬件模块的连接；数据采集硬件模块，提供供电、信号扫描、数据预处理与数据传输及存储功能。2.根据权利要求1所述的一种全覆盖压阻型智能衣传感系统，其特征在于：所述传感织物的内层与外层的条纹导电布均包括前襟、后片、左袖子与右袖子；条纹导电布外层的前襟、后片在腋窝以下部分，其传感条相接；外层的前襟、后片、左袖子及右袖子在腋窝以上领口以下的部分，其传感条相接；外层的前襟、后片、左袖子及右袖子在领口以上的部分，左右侧传感条分别相接。3.根据权利要求1或2所述的一种全覆盖压阻型智能衣传感系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁贞，程敬原，许光华，谢方婷，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：