一種帶有自主控制服裝造型改變功能的智能服裝裝置及方法與流程

本發明涉及一種帶有自主控制服裝造型改變功能的智能服裝裝置及方法，屬于智能服裝技術領域。

背景技術：

智能服裝是指能夠以迅捷有效的方式響應人體以及外界的變化具有特定功能的服裝，其技術核心是將信息技術，電子技術尤其是將電子產品結合到服裝中，以產生新穎的功能，滿足個性化需求。隨著電子元件的微型化和輕巧化，結合各種新型服裝面料的開發，以及近年來技術的日益完善，使電子智能服裝的開發成為了可能。它代表著未來服裝的潮流，并將在通信，醫療保健，家庭娛樂，軍事和工業甚至休閑領域得到廣泛的應用。隨著科技的不斷發展，不斷地購買新的款式并不是緊跟潮流的唯一方法。本發明就是致力于衣服的靈活便捷造型即時構造，無論是對舞臺表演，走秀，還是個人生活中的衣裙造型都能有隨時隨地可變更的功能。

科技正成為服裝不可或缺的因素，甚至引領時尚潮流。目前的智能服裝關注于功能性需求，如，記步、控制音樂、遙控拍照、丟失提醒等，未見智能服裝在非功能性，如美學造型方面的研究應用。大多數裝飾性衣物，如時裝，對款式更新要求更高，現有的更新主要在于對布料的結構、質地、花型、色彩進行改進，在動態效果方面的改進非常少。現有技術在服裝動態效果改變方面主要通過增加動態裝飾實現，然而，動態裝飾較大會導致局部空間占用過大而破壞服裝整體美感。現有的造型變化通常采用傳統驅動器實現。其采用的壓電陶瓷可以承受較大載荷，響應速度較形狀記憶合金快，但斷裂應變小于1％。不適宜于服裝造型的改變。

并且，在現有專利中，服裝造型多為靜態造型，一旦定型，就無法進行二次定型，無法進行造型的更改。

技術實現要素：

本發明技術解決的問題：為了克服現有技術存在的不足，提供一種帶有自主控制服裝造型改變功能的智能服裝裝置及方法，通過電活性聚物質(electro-activepolymers)薄膜在電場的激勵下，將電能轉化成機械能，使聚合物的尺寸和形狀發生顯著的改變，從而改變服裝造型。

為了使服裝內嵌制動器更加高效且環境友好，考慮到了自組織和能量最小化原理。在此基礎上尋找并選定能夠實現能量最小化的合適的彈性材料為該發明的主體，既實現了制造的簡潔性，又達成了最終構型的復雜性。

本發明技術解決方案：一種帶有自主控制服裝造型改變功能的智能服裝裝置，包括：8個電活性聚合物驅動單元、選擇控制器；

所述電活性聚合物驅動單元為一層長方形薄膜，長方形薄膜主體材料為電活性聚合物，兩側涂有柔性電極，背側貼有eva雙面膠，所述8個電活性聚合物驅動單元分成兩組，第一組2個，負責對服裝腰部進行變形操作，第二組6個負責對服裝下擺進行變形操作，其中每組中的電活性聚合物驅動單元相互串聯，第一組和第二組電活性聚合物驅動單元分別與所述多級被控電路相連接，兩組電活性聚合物驅動單元間為并聯關系；電活性聚合物驅動單元黏接在服裝需要進行變形調整的粘貼區域，用于接收手機app傳來的造型改變信號后發生形變，無線射頻接收器接收此信號并傳遞給選擇控制器內部的mcu；

所述選擇控制器安裝在服裝上，外部由保護殼包裹，內部有一集成電路，集成電路主體為無線射頻接收器、mcu、多級被控電路及開關控制電路，選擇控制器內部設有射頻接收器接收造型改變選擇信號，mcu將根據選擇信號控制相應開關控制電路，為多級被控電路供電，從而調整電活性聚合物驅動單元兩端電壓，電活性聚合物在不同外加電壓作用下實現不同程度形變，從而驅動服裝造型改變的完成；集成電路板上設有一個電源開關和充電插口，底部有一個出線口，導線通過出線口將多級被控電路與8個電活性聚合物驅動單元相連接。

所述熱熔膠膜為一種eva膠膜，覆蓋于所述每個電活性聚合物驅動單元外側，呈包裹式，同時為電活性聚合物驅動單元提供隔熱保護。

所述防水布為一種滌綸材料，覆蓋于所述每個電活性聚合物驅動單元包裹熱熔膠膜后的外側，為電活性聚合物驅動單元提供防水保護。

所述開關控制電路屬于所述多級被控電路組成部分,包括一個三極管和多個電阻，三極管的e端接地，c端連接電源，b端與mcu8052的27號端口或者28號端口相連接。

所述多級被控電路包括兩個運算放大器、多個電容和電阻以及三個開關控制電路，每個運算放大器需單獨供電；所述第一個運算放大器與兩個支路并聯，一條支路為電容支路，另一條支路包含串聯電阻的開關控制電路；所述第二個運算放大器與三條支路并聯，第一條支路含一個電容，第二，第三條支路都是各自包含一個開關控制電路和一個電阻；兩個運算放大器串聯，并且在第二個運算放大器的輸出端連接有電活性聚合物驅動單元，根據支路中的3個開關控制電路的通斷變換，能夠在一組電活性聚合物驅動單元兩端產生2的3次方即8種不同的電壓，8種不同的電壓即為作用在第二個運算放大器的輸出端連接有一組電活性聚合物驅動單元兩端的電壓，每組電活性驅動單元都能夠根據8種不同的電壓產生8種不同的形變；所述每組電活性聚合物驅動單元根據柔性電極兩端施加的由低到高8種電壓，以水平面為參考依次產生向內側彎曲15°、彎曲30°、彎曲45°、彎曲60°；向外側彎曲15°、彎曲30°、彎曲45°、彎曲60°的8種形變。

所述選擇控制器底部有一個出線口，導線通過出線口將多級被控電路與8個電活性聚合物驅動單元相連接；電源接通狀態下，選擇控制器中的mcu在收到由手機app傳來的選擇信號后，控制開關控制電路的3個開關通斷，使所述多級被控電路輸出端產生8種不同的電壓，該電壓作用于所述第一組或第二組電活性聚合驅動單元上兩端，從而控制每組電活性聚合物驅動單元的形變，根據每組電活性聚合物驅動單元兩端施加電壓的不同，實現每組電活性聚合物驅動單元都有8種不同的形變的操作，使粘貼在服裝上的每組電活性聚合物驅動單元通過自己的形變完成服裝造型的改變，這種組合方式靈活多變，從本質上提高了服裝造型改造的效率并且拓寬了造型改變的現有局限的同時也更加凸顯了發明的環保價值。

一種帶有自主控制服裝造型改變功能的智能服裝的方法，步驟如下：

(1)選擇控制器安裝在服裝上，外側由保護殼包裹，內部由一集成電路構成，集成電路主體為無線射頻接收器、mcu、多級被控電路以及開關控制電路，所述集成電路上的控制電路需要從手機app接收信號，因而選擇控制器內部設有射頻接收器，所述射頻接收器與mcu串聯連接，所述多級被控電路與mcu的一個輸出端相連接，mcu轉譯選擇信號為對應開關控制電路的通斷狀態。所述多級被控電路的輸出端與一組電活性聚合物驅動單元相連接，根據多級被控電路輸出電壓的不同產生不同形變；

(2)電活性聚合物驅動單元外形為長方體薄膜，主體為長7厘米，寬2厘米，厚0.1厘米的電活性聚合物，所述電活性聚合物的兩端涂有柔性電極，外部包裹一層熱熔膠膜，再包裹一層防水布，所述第一組電活性驅動單元為兩個電活性聚合物驅動單元的串聯，本發明所述第二組電活性驅動單元為六個電活性聚合物驅動單元的串聯，第一組和第二組電活性驅動單元通過各自的柔性電極，分別與多級被控電路的輸出端連接；

(3)將所述電活性聚合物驅動單元粘貼在服裝上，所述選擇控制器中多級被控電路與8個電活性聚合物驅動單元相連接；電源通電狀態下，選擇控制器在收到由手機app傳來的選擇信號后，傳遞選擇至mcu，mcu收到信號后，控制多級被控電路的3個開關控制電路通斷，使所述多級被控電路輸出端產生8種不同的電壓，該電壓作用于所述第一組或第二組電活性聚合驅動單元上兩端，從而控制每組電活性聚合物驅動單元的形變，根據每組電活性聚合物驅動單元兩端施加電壓的不同，實現每組電活性聚合物驅動單元都有8種不同的變形的操作，使粘貼在服裝上的每組電活性聚合物驅動單元通過自己的形變完成衣服造型的改變。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)本發明帶有自主控制服裝造型改變功能的智能服裝裝置及方法，該智能服裝上的服裝內嵌制動器是自主控制系統具體體現為本發明中的選擇控制器。通過電活性聚物薄膜在電場的激勵下，將電能轉化成機械能使其發生形變，從而達到聚合物的尺寸和形狀發生顯著的改變的效果，因此改變服裝造型。目前，智能服裝多體現在功能性改變，未見對造型自主控制改變。本發明可以實現便捷的服裝造型改變控制，彌補服裝美學智能化空白。

(2)本發明為了體現其環境友好性，在設計中運用到了自組織和能量最小化原理。并在此基礎上尋找并選定能夠實現能量最小化的電活聚合物為該發明的主體，實現了制造的簡潔性，最終構型的復雜性。

(3)本發明采用的電活性聚合物驅動單元中的主體-電活性聚合物具有高韌性，大應變，響應快，能效高，成本低，重量輕等特點，使整個帶有自主控制服裝造型改變功能的智能服裝裝置便于攜帶，易于購買和使用。所述電活性聚合物可以實現機械能和電能的相互轉化，當其處于電場中時，將會沿電力線的方向收縮，同時沿垂直于電力線的方向膨脹。因此，以電活性聚合物為主體的電活性聚合物驅動單元在外加電場下能夠產生400％應變和非常大的作用力(3.4j/g的高彈性能密度)，所產生的應變比電活性陶瓷大兩個數量級，并且較形狀記憶合金，其響應速度快、密度小、回彈力大，具有與生物肌肉相似的高抗撕裂強度和動力學性能，可以細致的改變需要變形的衣物的造型。本發明有效利用電活性聚合物的優點實現衣服造型改變，相比已有的造型變形制動裝置，其具有體積小，制動靈活，易于控制的優點。

(4)本發明解決了對于服裝造型改變，舞臺服裝造型的繁復操作，可以更加節省時間和精力。所述選擇控制器安裝在服裝上的外部電路在受射頻收發器的信號后，從外界獲取信號傳輸至外部電路中的mcu，可以實現由基本的造型如收縮，拉伸等操作的復雜組合，并且可以重復多次改變造型，從本質上提高了服裝造型改造的效率并且拓寬了造型改變的現有界限的同時也更加凸顯了發明的環保價值。

附圖說明

圖1為本發明裝置組成示意圖；

圖2為本發明中電活性聚合物驅動單元示意圖；

圖3為本發明中電活性聚合物驅動單元的熱熔膠膜展開圖；

圖4為本發明中電活性聚合物驅動單元的防水布展開圖；

圖5為本發明中選擇控制器的結構示意圖；

圖6為本發明中安裝在服裝上的選擇控制器核心電路構成；

圖7為本發明中的安裝在服裝上的選擇控制器中的多級被控電路；

圖8為本發明中的安裝在服裝上的選擇控制器中開關控制電路；

圖9為第一組電活性聚合物驅動單元連接圖；

圖10為第二組電活性聚合物驅動單元連接圖；

圖11為本發明中的裙子自然狀態示意；

圖12為本發明中的基本造型1，陀螺裙；

圖13為本發明中的基本造型2,魚尾裙；

圖14為本發明中的基本造型3，燈籠裙。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清晰，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，為本發明的電活性聚合物驅動單元的正面截面圖，電活性聚合物驅動單元包括防水布1.1(具體結構如圖4所示)、熱熔膠膜1.2(具體結構如圖3所示)、電活性聚合物1.3以及柔性電極1.4。

如圖2所示，為本發明的電活性聚合物驅動單元示意圖，包含電活性聚合物驅動單元的正面2.1，電活性聚合物驅動單元的背面2.2，電活性聚合物驅動單元的側面2.3以及柔性電極正極2.4和柔性電極負極2.5。所述電活性聚合物驅動單元為一層長方形薄膜，長約7厘米、寬約2厘米、厚約1毫米。其主體材料為電活性聚合物，兩側涂抹有柔性電極，電活性聚合物外側覆蓋一層熱熔膠膜，熱熔膠膜的外側再覆蓋一層防水布。

如圖3所示，為本發明的熱熔膠膜展開圖。所述熱熔膠膜上有兩個小孔3.1和3.2，用導線通過小孔3.1連接到電活性聚合物驅動單元中的柔性電極的正極，用導線通過小孔3.2連接到電活性聚合物驅動單元中的柔性電極的負極。

如圖4所示，為本發明的防水布展開圖。所述防水布上有兩個小孔4.1和4.2，用導線通過小孔1連接到電活性聚合物驅動單元中的柔性電極的正極，用導線通過小孔2連接到電活性聚合物驅動單元中的柔性電極的負極。

電活性聚合物驅動單元(如圖2)的主體電活性聚合物兩極涂有柔性電極，背面貼有熱熔膠膜(如圖3)，其中所述熱熔膠膜(如圖3)為一種eva膠膜，其覆蓋于所述每個電活性聚合物驅動單元外側，呈包裹式，同時為電活性聚合物驅動單元提供隔熱保護。在熱熔膠膜(如圖3)外部貼有防水布(如圖4)，所述防水布為一種滌綸材料，其覆蓋于所述每個電活性聚合物驅動單元熱熔膠膜的外側，呈包裹式，為電活性聚合物驅動單元提供防水保護。所述電活性聚合物驅動單元(如圖2)粘貼在服裝需要造型改變的位置上。

如圖5所示，為本發明的選擇控制器的外部結構示意圖。選擇控制器由電源開關5.1、保護殼5.2、usb插孔5.3、出線口5.4以及內部集成電路5.5組成。選擇控制器為一個長方體，是一個外側由保護殼包裹，內部設有一塊集成電路，安裝在服裝上。

如圖6所示，為本發明的選擇控制器的核心電路構成，選擇控制器的核心電路設置在一塊集成電路板上。該電路由射頻接收器6.1、mcu6.2、多級被控電路6.3和6.4、第一組電活性聚合物驅動單元6.5、第二組電活性聚合物驅動單元6.6以及開關控制電路6.7、6.8、6.9、6.10、6.11、6.12構成。集成電路板上的核心電路由多級被控電路6.3、6.4通過控制開關控制電路的通斷調整電活性聚合物驅動單元兩端電壓。根據支路中的開關通斷，可以在一組電活性聚合物驅動單元里產生八種不同的電壓。

如圖7所示，為本發明的多級被控電路，多級被控電路主要由三個開關控制電路7.1，兩個運算放大器7.2以及第一組或第二組電活性聚合物驅動單元7.3構成。每個運算放大器需要單獨供電；所述第一個運算放大器與兩個支路并聯，一條支路為電容支路，另一條支路包含串聯電阻的開關控制電路；所述第二個運算放大器與三條支路并聯，第一條支路含一個電容，第二，第三條支路都是各自包含一個開關控制電路和一個電阻；兩個運算放大器串聯，并且在第二個運算放大器的輸出端連接有電活性聚合物驅動單元，根據支路中的3個開關控制電路的通斷變換，能夠在一組電活性聚合物驅動單元里產生2的3次方即8種不同的電壓，8種不同的電壓即為作用在第二個運算放大器的輸出端連接有一組電活性聚合物驅動單元兩端的電壓，每組電活性驅動單元都能夠根據8種不同的電壓產生8種不同的形變；所述每組電活性聚合物驅動單元根據柔性電極兩端施加的由低到高8種電壓，以水平面為參考依次產生向內側彎曲15°、彎曲30°、彎曲45°、彎曲60°；向外側彎曲15°、彎曲30°、彎曲45°、彎曲60°的8種形變。

如圖8所示，為本發明中的開關控制電路。所述開關控制電路包括一個三極管和多個電阻，三極管的e端接地，c端連接電源，b端與mcu8052的27號端口或者28號端口相連。

選擇控制器(如圖5)底部有一個出線口5.4，導線通過出線口5.4將多級被控電路的輸出端與8個電活性聚合物驅動單元相連接。電源接通狀態下，選擇控制器中的mcu在收到由手機app傳來的選擇信號后，控制多級被控電路的3個開關控制電路的通斷，使所述多級被控電路輸出端產生8種不同的電壓，該電壓作用于所述第一組或第二組電活性聚合驅動單元上兩端，從而控制每組電活性聚合物驅動單元的形變，根據每組電活性聚合物驅動單元兩端施加電壓的不同，實現每組電活性聚合物驅動單元都有8種不同的形變的操作，使粘貼在服裝上的每組電活性聚合物驅動單元通過自己的形變完成服裝造型的改變，這種組合方式靈活多變。

如圖9所示，為本發明的第一組電活性聚合物驅動單元連接圖。第一組電活性聚合物包括兩個電活性聚合物驅動單元9.1、9.2，負責對服裝腰部進行變形操作。兩個電活性聚合物驅動單元相互串聯，多級被控電路的輸出端用導線通過選擇控制器(如圖5)的出線口連接電活性聚合物驅動單元9.1的柔性電極正極9.3，電活性聚合物驅動單元9.1的柔性電極負極9.4由導線連接到電活性聚合物驅動單元9.2的柔性電極正極9.5，電活性聚合物驅動單元9.2的柔性電極負極9.6由導線連接回選擇控制器(如圖5)。

如圖10所示，為本發明的第二組電活性聚合物驅動單元連接圖。與第一組電活性聚合物連接圖結構相似，第二組電活性聚合物包括6個電活性聚合物驅動單元10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6，負責對服裝下部進行變形操作。每個電活性聚合物驅動單元相互串聯，多級被控電路的輸出端用導線通過選擇控制器(如圖5)的出線口連接電活性聚合物驅動單元10.1的柔性電極正極10.7，電活性聚合物驅動單元10.1的柔性電極負極10.8由導線連接到電活性聚合物驅動單元10.2的柔性電極正極10.9，電活性聚合物驅動單元10.2的柔性電極負極10.10由導線連接到電活性聚合物驅動單元10.3的柔性電極正極10.11，電活性聚合物驅動單元10.4、10.5的柔性電極正負極均為上述連接方式，最后電活性聚合物驅動單元10.6的柔性電極負極10.18由導線連接回選擇控制器(如圖5)。

第一組電活性聚合物驅動單元(如圖8)和第二組電活性聚合物驅動單元(如圖9)之間為并聯關系。

如圖11所示，為本發明的具體應用例中的裙子的自然狀態。在腰部兩側分別貼有電活性聚合物驅動單元11.1、11.2，串聯形成第一組電活性聚合物驅動單元(如圖8)，控制腰部造型的改變。裙子下部一共設有6個電活性聚合物驅動單元11.3、11.4、11.5、11.6、11.7、11.8，串聯形成第二組電活性聚合物驅動單元(如圖9)，其中裙子下部的正面貼有2個電活性聚合物驅動單元11.3和11.4，后面貼有2個電活性聚合物驅動單元11.7和11.8，以及左右側面各貼有1個電活性聚合物驅動單元11.5和11.6，每個電活性聚合物驅動單元的距離相同，控制裙子下部造型的改變。通過手機app向選擇控制器輸出改變服裝造型的信號，無線射頻接收器接受信號并將信號傳遞給選擇控制器內部的mcu，mcu根據輸入的信號控制多級被控電路供電，控制第一組和第二組電活性聚合物驅動單元的多級被控電路通過開關控制電路的通斷，產生不同的電壓，從而使得電活性聚合物驅動單元產生向內與向外不同彎曲程度的變化。

在本發明的一個具體實施例中(如圖12所示)，將裙子的自然狀態更改為基本造型1的陀螺裙。通過手機app向選擇控制器輸出改變服裝造型為陀螺裙的信號，無線射頻接收器將此信號并將信號傳遞給選擇控制器內部的mcu，mcu根據改變成陀螺裙的信號控制多級被控電路供電，選擇控制器的核心電路(如圖6所示)中的多級被控電路6.3控制第一組電活性聚合物驅動單元12.1、12.2的改變，多級被控電路6.3中的開關控制電路6.7和6.8閉合，開關控制電路6.9打開，使得裙子腰部的2個電活性聚合物驅動單元12.1、12.2向內彎曲45°，達到腰部收腰的效果；選擇控制器的核心電路(如圖6所示)中的多級被控電路6.4控制第二組電活性聚合物驅動單元12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8的改變，多級被控電路6.4中的開關控制電路6.11和6.12閉合，開關控制電路6.10打開，使得裙子下部的6個電活性聚合物驅動單元12.3、12.4、12.5、12.6、12.7、12.8向內彎曲15°，達到裙子下部向內微收的陀螺裙效果。

在本發明的一個具體實施例中(如圖13所示)，將裙子的自然狀態更改為基本造型2的魚尾裙。通過手機app向選擇控制器輸出改變服裝造型為魚尾裙的信號，無線射頻接收器將此信號并將信號傳遞給選擇控制器內部的mcu，mcu根據輸入改變成魚尾裙的信號控制多級被控電路供電，選擇控制器的核心電路(如圖6所示)中的多級被控電路6.3控制第一組電活性聚合物驅動單元13.1、13.2的改變，多級被控電路6.3中的開關控制電路6.7和6.9閉合，開關控制電路6.8打開，使得裙子腰部的2個電活性聚合物驅動單元13.1、13.2向內彎曲30°，達到腰部收腰的效果；選擇控制器的核心電路(如圖6所示)中的多級被控電路6.4控制第二組電活性聚合物驅動單元13.3、13.4、13.5、13.6、13.7、13.8的改變，多級被控電路6.4中的開關控制電路6.11閉合，開關控制電路6.10和6.12打開，使得裙子下部的6個電活性聚合物驅動單元13.3、13.4、13.5、13.6、13.7、13.8向外彎曲45°，達到裙子下部向外伸展的魚尾裙效果。

在本發明的一個具體實施例中(如圖14所示)，將裙子的自然狀態更改為基本造型3的燈籠裙。通過手機app向選擇控制器輸出改變服裝造型為燈籠裙的信號，無線射頻接收器將此信號并將信號傳遞給選擇控制器內部的mcu，mcu根據輸入改變成燈籠裙的信號控制多級被控電路供電，選擇控制器的核心電路(如圖6所示)中的多級被控電路6.3控制第一組電活性聚合物驅動單元14.1、14.2的改變，多級被控電路6.3中的開關控制電路6.8和6.9閉合，開關控制電路6.7打開，使得裙子腰部的2個電活性聚合物驅動單元14.1、14.2向內彎曲60°，達到腰部收腰的效果；選擇控制器的核心電路(如圖6所示)中的多級被控電路6.4控制第二組電活性聚合物驅動單元14.3、14.4、14.5、14.6、14.7、14.8的改變，多級被控電路6.4中的開關控制電路6.10和6.12閉合，開關控制電路6.11打開，使得裙子下部的6個電活性聚合物驅動單元14.3、14.4、14.5、14.6、14.7、14.8向內彎曲60°，達到裙子下部向內收縮的燈籠裙效果。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。