自行車智能戶外騎行服的設計研究

羅潔，駱楠楠（廣州大學 美術與設計學院，廣州 510006）

前言

21世紀經(jīng)濟研究院、21世紀經(jīng)濟報系與京東聯(lián)合在2016年8月3日發(fā)布了《2016中國體育消費生態(tài)報告》①。在該《報告》中顯示，騎行運動已成為當前國內(nèi)的熱門時尚運動之一，也是兩個人均消費額最高的運動項目之一。各種類型的自行車賽事也在全國各地陸續(xù)舉行，自行車已從過去的代步工具逐步變身為時尚潮流運動工具。先階段在我國自行車運動愛好者大約有600萬人，而且還呈現(xiàn)逐年上升的趨勢人均自行車車消費為1500元，人均零配件消費1200元，騎行消費空間巨大②。

在美騎網(wǎng)發(fā)布的《美騎2016年行業(yè)調(diào)查報告》顯示，僅2015年該平臺銷售的自行車騎行服飾綜合類銷售額已達5.18億元，其中騎行服一項就占據(jù)銷售額度的25%②。

結(jié)合以上數(shù)據(jù)綜合分析，我們不難得出，自行車騎行服的需求量隨著自行車運動愛好者的增長會一并增大，而且會呈現(xiàn)逐年上升趨勢。

一、自行車智能戶外騎行服的需求背景

在當今移動互聯(lián)時代，隨著智能手機，智能手表等多功能智能設備的逐漸普及，自行車運動愛好者對于騎行裝備的要求也越來越高，從自行車、頭盔到導航儀都逐漸朝著多功能智能化的趨勢發(fā)展③。但是縱觀現(xiàn)有的騎行服市場，無論是在國外還是在國內(nèi)，自行車騎行服的設計以及功能都較為單一，現(xiàn)有騎行服的設計主要目的是讓騎行體驗更加舒適，起到基本的保護作用。專業(yè)的室內(nèi)騎行服會讓專業(yè)的騎行運動員室內(nèi)騎行比賽中減少風阻以提高運動成績。而專業(yè)的戶外騎行服，不僅可以讓騎行運動員提高運動成績，還對運動員起到一定的保護作用作用。常規(guī)的復合騎行服，具有防風、透氣和保暖的作用，這些功能基本滿足了大多數(shù)騎行者的日常需要，但是隨著智能穿戴在市場上的興起，一些智能服飾的陸續(xù)出現(xiàn)，智能戶外騎行服的出現(xiàn)也勢必會引起專業(yè)騎行運動員及騎行愛好者的關注。

二、自行車智能戶外騎行服的設計理念

已經(jīng)上市的騎行服在設計上，專門針對減少運動員的事故傷害、提高運動員著裝的舒適性、提高運動員的比賽成績等方面都有了較大的改善，相關技術日趨成熟，現(xiàn)已成為一種專業(yè)性、功能性很強的服裝。在高亦文和高磊2015年合著出版的《戶外服飾設計與產(chǎn)品開發(fā)》一書中的第四章第四節(jié)就對騎行服的結(jié)構(gòu)與工藝設計作了系統(tǒng)的講解④。

將現(xiàn)有自行車騎行服的設計和智能服飾的設計合為一體，它就構(gòu)成了自行車戶外騎行服設計的雛形，其目的是針對自行車戶外騎行運動的環(huán)境特點，為騎行者提供最基本的保暖、防風、防水和騎行舒適等常見功能，并使其功能最大限度的強化。再運用現(xiàn)有的比較成熟的智能穿戴技術，通過在騎行服上增加多項智能安全預警和智能防護技術，來促使戶外騎行者在騎行過程中盡可能的避免意外損傷，以此來保障騎行者在騎行過程中的趣味性和安全性。同時在戶外騎行過程中收及更多的相關運動數(shù)據(jù)，通過人機互動系統(tǒng)為騎行愛好者及騎行運動員提供自己的生理狀態(tài)和周邊環(huán)境，也為騎行運動的科學研究與發(fā)展提供更加可靠的原始數(shù)據(jù)積累。

三、自行車智能戶外騎行服設計運用的技術理論

自20世紀90年代 MIT（Massachusetts Institute of Technology，麻省理工學院）媒體實驗室的可穿戴多媒體計算機問世以來，可穿戴技術與智能服飾吸引了國內(nèi)外眾多科研學者的研究和關注⑤。特別是在最近幾年，可穿戴技術與智能服飾發(fā)展呈現(xiàn)急速上升的趨勢。Park S等人在2003年提出將微型監(jiān)控設備和傳感器植入到普通襯衫，已達到遠程醫(yī)療監(jiān)控的作用；Mntyjrvi J 等人在2004年就智能服裝和可穿戴設備的系統(tǒng)結(jié)合進行了詳細的探討；RadeticM于2013年提出可穿戴式天線的設計，以便為穿著者進行全方位的監(jiān)測和通信⑥。

2013年9月由科學出版社出版的《智能服裝理論與應用》面向智能服裝理論與應用的若個方面進行了較系統(tǒng)地闡述和討論。該書詳細地介紹了智能服裝的相關技術和背景，對智能服裝的體系結(jié)構(gòu)進行了討論，列舉案例對智能服裝的各個子系統(tǒng)進行了詳細的設計，并且給出了智能服裝的一些典型應用，為智能服裝的關鍵技術和應用研究提供一個有力的理論框架與系統(tǒng)原型平臺⑦。

（一）關于智能穿戴技術的相關研究

在20世紀60年代，美國麻省理工學院媒體實驗室提出將多媒體、傳感器和無線通信等技術嵌入到服飾設計中，用它可支持手勢和眼動操作等多種交互方式，這一創(chuàng)新技術被稱作可穿戴技術，也稱智能穿戴技術⑧。

比利時魯汶大學和德國漢堡應用科技大學的研究人員合作提出了一種系統(tǒng)級芯片解決方案，利用片上數(shù)字信號處理技術和多種生物醫(yī)學信號（如心電圖、腦電圖、誘發(fā)電位、呼吸有關的信號等）的采集和處理，其特點是：功耗小、體積小、性能可靠和容易編程，其靈活方便的集成化信號檢測技術很利于在智能穿戴傳感與檢測系統(tǒng)中得以應用⑦。

用于檢測人體溫度與濕度的智能穿戴技術已經(jīng)較為成熟，能準確測量人體體溫及出汗量。光纖光柵溫度傳感器作為光纖傳感器的一種，將它植入到織物中便可用來來檢測人體腋下的體溫，并且能夠?qū)崟r傳遞人體溫度信息，周宏圖等人就此項技術的運用做了大量的臨床實驗和研究，現(xiàn)階段已經(jīng)可以投入生產(chǎn)使用。BIOTEX項目（歐盟資助項目）的部分內(nèi)容為以織物為基礎系統(tǒng)已用于人體運動期間的汗液分析，通過實時分析信號即時反饋給智能服飾穿戴者⑨。

（二）關于LED顯示技術的相關研究

最早的 LED只會發(fā)出紅光，它是由美國的霍洛亞克博士利用磷砷化鎵（GaAsP）半導體化合物材料在1962年研制出來的，現(xiàn)如今第四代 LED已經(jīng)出現(xiàn)，已經(jīng)能發(fā)出多種不同顏色，隨著 LED自身技術的成熟與普及，更多的人們開始關注 LED的應用領域。LED體積小、耗電低、抗震防水、無污染等諸多優(yōu)點，使其在服飾中得到應用成為可能。就LED的應用方法，陳元燈編著的《LED制造技術與應用》在書中做了詳細闡述⑩。

（三）關于GPS定位和運動傳感技術的相關研究

衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS（Global Positioning System）于1994年由美國軍方研發(fā)完成，它早期的目的主要是運用在軍事政治上的，但是現(xiàn)如今它在民用市場上也發(fā)揮了巨大的推動力作用，特別是在定位導航方面作用顯著。

傳感器的尺寸隨著芯片制造工藝的日益革新而不斷變小，其制作成本也在的不斷降低，現(xiàn)已逐漸被廣泛用于個人導航定位系統(tǒng)。1999年 Levi和 Judd首次提出了行人航跡推算 PDR（Pedestrian Dead Reckoning）的方法，并應用在 Point Research公司開發(fā)的 PDR模塊中，行人的位置、行走距離、速度和方向等信息通過此種算法都可一一得出，它為個人的運動數(shù)據(jù)傳感奠定了基礎 。

（四）關于太陽能電池和智能傳輸顯示技術的相關研究

技術先進、性能卓越、價格便宜和用途眾多等特點正是目前柔性太陽能電池所全部具備的，它作為一種新興的薄膜太陽能電池現(xiàn)已被大量應用于太陽能背包和太陽能服飾的設計上 。太陽能電池作為新興的環(huán)保能源，更適合運用到戶外服飾的設計上，以便為相關智能設備提供便捷清潔的能源。

通信功能作為智能服裝的設計必備功能之一，在有線傳輸和無線傳輸兩種傳輸方式中，無線傳輸無疑是最適合智能服裝的傳輸方式。藍牙技術作為全球統(tǒng)一標準的全免費的短距離無線通信協(xié)議，在手機、電腦等諸多電子設備中已得到了廣泛的應用，它的這些特點也正適合智能服裝通信各方面需求。

現(xiàn)如今智能手機 APP的使用已經(jīng)非常普遍具，用戶界面友好、控制方式靈活和無線通信方式多樣的三大特點，對于人機交互來說再合適不過，它能及時的將智能穿戴設備監(jiān)測和計算出的有用的數(shù)據(jù)以及決策結(jié)果展現(xiàn)給使用者，這也有力地推動了近幾年智能服裝設計的興起 。

根據(jù)以上相關技術綜述，可以得知在自行車騎行服和智能服飾的設計領域，以及日趨成熟的智能穿戴技術方面，已有眾多研究機構(gòu)和科研學者做了大量的系統(tǒng)研究和論證試驗，特別是在智能穿戴技術方面，隨著現(xiàn)代科技日新月異的進步，各種現(xiàn)有智能穿戴技術不斷成熟，新型的智能穿戴技術也不斷出現(xiàn)，各式各樣的智能服飾推陳出新，但是縱觀現(xiàn)有的智能服飾市場，將智能穿戴技術和自行車戶外騎行服合為一體的智能騎行服還未出現(xiàn)，所以筆者就此展開相關設計研究，希望能夠填補這一領域的空白。

四、自行車智能戶外騎行服的設計方案

自行車智能戶外騎行服在款式及顏色設計上，將參考戶外沖鋒衣的款式和色彩設計，并在其基礎上做改良設計，例如將其原先較為寬松的設計改為修身或緊身設計，使其騎行者在騎行過程中減少空氣阻力。在腰部下擺位置加長設計，特別是在后背部位置，加長衣身和下擺設計能夠保護騎行者在彎腰騎行的過程中，腰部也能得到很好的保護作用。自行車智能戶外騎行服的色彩主要以鮮艷的亮麗顏色為主，一是能夠使其更加時尚美觀，符合現(xiàn)在騎行者的審美愛好，二是可以促使戶外騎行道路上的其他行人或車輛能夠及時發(fā)現(xiàn)騎行者，避免碰撞危險。

如何將上文提到的智能功能加入到自行車智能戶外騎行服的設計中，這將是此類服飾設計的最大難點。自行車智能戶外騎行服也將采用雙層設計，外層服飾表面將采用防水透氣性較好的涂層面料，柔性薄膜太陽能電池板和LED警示燈也將嵌入到外層服飾表面，設計安裝在合適位置。太陽能電池板主要設計安裝在騎行服的肩部和背部一些位置，以最大大限度來接受太陽光，產(chǎn)生電能。LED警示燈將設計成特殊形狀安裝在騎行服的背部和上臂的位置，來對周圍車輛及行人起到提示作用，特別是在夜晚尤其重要。

自行車智能戶外騎行服里層的設計不僅要考慮到傳感器和傳輸線路的安裝走線位置，還要考慮到騎行者的穿著舒適度。心率呼吸監(jiān)測傳感器將會分別安裝在手腕脈搏位置和胸部位置；溫濕度監(jiān)測傳感器將靠近人體腋下位置；GPS接收器與運動軌跡傳感器將靠近前肩部位置，以最大程度接收信號；最重要的數(shù)據(jù)集成處理器和蓄電池將分別放在前胸口袋和下口袋位置隱藏起來，藍牙傳輸將和集成處理器一起放置，在靠近下頜的衣領位置會設有一個2.0耳機插孔，方便通話聽歌。這些傳感器檢測到的數(shù)據(jù)最終都會通過手機APP實時顯示到騎行服穿戴者的智能手機上，方便記錄和監(jiān)測。這些傳感器的走線盡量沿著裁片車縫位置來走，避免線路混亂。

以上所述的設計方法還在不斷試驗調(diào)整中，會結(jié)合設計需要以及用戶體驗不斷調(diào)整，以求最終能設計出既科學又實用又時尚的自行車智能戶外騎行服。

五、自行車智能戶外騎行服設計在相關領域的推動作用

集自行車騎行服和智能穿戴技術一體式設計的自行車智能戶外騎行服，能為戶外騎行運動者提供更加舒適的運動體驗，保護騎行運動者在戶外騎行運動中免受常見的運動損傷，它的出現(xiàn)不僅僅能夠改變現(xiàn)有騎行服主動防護能力比較薄弱的現(xiàn)狀，還能使其智能穿戴技術能夠通過日漸風行的騎行運動推廣設計到更多戶外運動服飾中，讓其更加高效廣泛的服務于大眾。智能戶外騎行服的多功能設計能最大限度地降低戶外騎行運動的相關設備購買成本，將戶外騎行運動更加大范圍的在大眾之間推廣，以此來帶動更多的人們參與到戶外騎行，由此來倡導更加環(huán)保的運動生活理念。

通過對現(xiàn)有騎行服和智能穿戴技術相結(jié)合設計，也為更多品類的智能服飾設計提供相應的理論依據(jù)和設計參考，以此來推動智能穿戴技術在服飾上的設計運用。在前期調(diào)查實踐中通過對戶外騎行運動員運相關動數(shù)據(jù)測試情況統(tǒng)計分析，可以設計出適合戶外騎行的智能騎行服裝，為騎行服飾的專業(yè)化設計提供方向參考，同時也為中國專業(yè)運動服飾設計在世界上引領潮流做好奠基?！?/p>

注：本文為國家自然科學基金資助項目支持，項目編號：61502112；教育部人文社會科學研究一般項目工程科技人才培養(yǎng)研究專項支持，項目編號：17JDGC021；廣州市屬高?？蒲许椖恐С郑椖烤幪枺?201630279，廣東省省級科技計劃項目支持，項目編號：2015A020219014；廣東省高校學科建設專項資金資助項目支持，項目編號：2013WYXM0094；廣州市教育科學“十二五”規(guī)劃項目支持，項目編號：2013A058；廣州市羊城青年文化英才項目支持，惠宣通［2015］90號，以及2017年度廣東省大學生創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目支持。

注釋：

①王輝.從“大數(shù)據(jù)”看——跑步騎行賽事來扎堆[N].中國體育報，2017.4.

②美騎網(wǎng)，2016美騎中國運動自行車行業(yè)調(diào)查報告.2016.9.

③智研咨詢集團. 2015—2020年中國騎行服市場運行態(tài)勢及發(fā)展趨勢研究報告.2014.11.

④高亦文，高磊.戶外服飾設計與產(chǎn)品開發(fā)[M].上海：東華大學出版社，2015.

⑤田苗，李俊. 智能服裝的設計模式與發(fā)展趨勢[J]. 紡織學報，2014（02）：109-115.

⑥薛哲彬，沈雷，任祥放.基于兒童安全的智能服裝系統(tǒng)研發(fā)模式[J]. 服裝學報，2016（05）：470-476.

⑦丁永生，吳怡之，郝礦榮，任立紅. 智能服裝理論與應用[M].北京：科學出版社，2013.9.

⑧閆亞飛，王溯，陳小莉，李壯.可穿戴設備國際專利技術研發(fā)態(tài)勢分析[J]. 新材料產(chǎn)業(yè)，2016（12）：8-16.

⑨周宏圖，張美玲，劉雙寶，等. 光纖光柵溫度傳感器植入織物的研究[J].上海紡織科技， 2010，38（3）：18-20.

⑩于躍. LED服飾的視覺效應與應用設計研究[D].大連：大連工業(yè)大學，2010.