服裝壓力舒適性的研究方法及發(fā)展趨勢

程寧波 吳志明

摘要： 服裝壓力是評價(jià)服裝穿著舒適性的重要指標(biāo)。為提高服裝壓力舒適性的研究方法和手段，總結(jié)了服裝壓力常見的主、客觀評價(jià)方法和裝置，分別闡述了有限元、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、腦電波、表面肌電（sEMG）信號的原理，以及在服裝壓力舒適性研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀和特點(diǎn)，并證實(shí)了這些研究技術(shù)的可行性。同時(shí)，提出可測量面的壓力、無線傳感器的服裝壓力測試裝置的開發(fā)和建立更精確的服裝壓力預(yù)測模型，展望了服裝性能與人體機(jī)能的有機(jī)結(jié)合，以及AI技術(shù)和服裝結(jié)合應(yīng)用的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞： 壓力測試評價(jià);有限元;BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);腦電波;表面肌電（sEMG）

中圖分類號： TS941.17

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號： 1001-7003（2019）03-0038-07

引用頁碼： 031107

Research method and development tendency of garment pressure comfort

CHENG Ningbo， WU Zhiming

（Engineering Research Center of Knitting， Ministry of Education， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract： Clothing pressure is an important index in evaluating wearing comfort of clothing. In order to improve research methods of clothing pressure comfort， this paper summarized the common subjective and objective evaluation methods and devices for testing clothing pressure values， successively expounded the principle， application status and characteristics of the finite element， BP neural network， brain wave and sEMG in clothing pressure comfort study， and confirmed the feasibility of these research techniques. What’s more， it proposed the development of measuring surface pressure， the development of garment pressure testing devices with wireless sensors and the establishment of more accurate garment pressure prediction models. The organic combination of clothing performance and human body function， and the development trend of artificial intelligence technology and clothing combined application are expected.

Key words： evaluation of pressure testing; the finite element; BP neural network; brain wave; surface electromyography （sEMG）

收稿日期： 2018-07-10;

修回日期： 2019-01-10

基金項(xiàng)目： 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61602212）;國家輕工技術(shù)與工程一流學(xué)科自主課題資助項(xiàng)目（2018-28）

作者簡介： 程寧波（1992），女，碩士研究生，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代服裝制造技術(shù)。通信作者：吳志明，教授，wxwuzm@163.com。

隨著社會的發(fā)展和生活水平的提高，服裝舒適性成為了消費(fèi)者選購服裝的重要指標(biāo)。服裝壓力舒適性是指人體與服裝間相互接觸產(chǎn)生的皮膚壓力感覺的舒適范圍[1]。隨著緊身運(yùn)動服和塑身內(nèi)衣等彈性服裝的風(fēng)靡，壓力舒適性已成為服裝舒適性的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。已有研究表明，影響服裝壓力的因素主要有人體、服裝、環(huán)境等，合適的服裝壓力對人體會產(chǎn)生積極作用，如緩解運(yùn)動中的肌肉疲勞，有利于運(yùn)動后肌肉恢復(fù)，提高運(yùn)動表現(xiàn)等[2-4]，但過大的服裝壓力會產(chǎn)生不舒適感，也會對人體產(chǎn)生危害，因此服裝壓力舒適性的研究是非常重要的[5]。通過對服裝壓力分布預(yù)測、測試等的研究，可以為服裝設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和參考，從而指導(dǎo)生產(chǎn)，提高服裝性能和增強(qiáng)企業(yè)間競爭力。本文主要從壓力舒適性的測試評價(jià)方法展開，闡述了目前在航天、機(jī)械、汽車、醫(yī)學(xué)和運(yùn)動神經(jīng)等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用和認(rèn)可的新技術(shù)在服裝壓力舒適性研究中的應(yīng)用，分別為有限元、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、腦電波、表面肌電。

1壓力舒適性的測試評價(jià)方法

1.1客觀評價(jià)方法

客觀評價(jià)就是指通過服裝壓力測量儀器測量壓感部位的壓力值來評價(jià)壓力舒適性，具有一定的可靠性和準(zhǔn)確性，是壓力舒適性研究的重要方法。目前已經(jīng)出現(xiàn)了多種不同的壓力測試裝置，常用的有以下幾種：氣壓式壓力測試裝置、氣囊式壓力測試裝置、傳感器式壓力測試裝置（如電阻式壓力測試裝置、電容式壓力測試裝置、半導(dǎo)體壓力測試裝置）、彈性光纖裝置、流體式壓力測試裝置。其中美國F1exiForce傳感器壓力測試系統(tǒng)、日本AMI氣囊式傳感器壓力測試系統(tǒng)和德國Novel pliance服裝壓力測試系統(tǒng)最常見，均可動態(tài)連續(xù)測量人體在不同姿勢、不同運(yùn)動狀態(tài)下某個(gè)測量點(diǎn)的壓力變化規(guī)律。由于測試系統(tǒng)是通過線纜連接傳感器探頭，運(yùn)動中有牽絆，使得動態(tài)測量存在一定的不便和誤差，而且測量成本高。服裝是以人為載體的，僅從客觀測量值評判服裝的舒適性是不夠的，穿著者的感受是不可忽略的，故需將人的主觀穿著感受相結(jié)合起來，更有實(shí)用價(jià)值。

從目前的研究情況來看，壓力測試設(shè)備僅能獲取某個(gè)點(diǎn)的壓力值，仍無法對某個(gè)部位的壓力分布進(jìn)行預(yù)測，或是某個(gè)面的壓力測量。

1.2主觀評價(jià)方法

主觀評價(jià)是直接由穿著者來感知的，符合以人為本的基本原則。服裝壓力舒適性的主觀評價(jià)一般采用心理學(xué)標(biāo)尺法，即5級區(qū)間標(biāo)尺：1分為無壓迫感，2分為輕微壓迫，3分為壓迫，4分為很壓迫，5分為非常壓迫。隨分值增大壓迫感依次增加，將主觀感受定量化，其中主要的評價(jià)指標(biāo)有壓迫感、束縛感、刺癢感、滑爽感、柔軟感、厚重感等，以及整體的舒適感。但由于人體的著裝舒適感受環(huán)境、人體、服裝、運(yùn)動等多方面的影響，因此僅采用主觀評價(jià)是不科學(xué)的，缺乏一定的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性，應(yīng)將主客觀評價(jià)相結(jié)合起來評判服裝壓力舒適性。

2服裝壓力舒適性的分析方法

2.1有限元分析

有限元法是基于近代計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展而發(fā)展起來的一種近似數(shù)值方法，其原理就是將連續(xù)的、均勻的物體劃分為有限個(gè)單元體，單元體通過節(jié)點(diǎn)連接，對物體施加力的作用，引入邊界條件，再通過力的平衡條件建立一套線性方程組，通過求解便可以得到每一個(gè)單元節(jié)點(diǎn)的位移和應(yīng)力，目前在航空航天、建筑、醫(yī)學(xué)和機(jī)械等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。近些年許多學(xué)者逐漸將有限元引入服裝舒適性研究領(lǐng)域，建立了服裝壓力分布預(yù)測模型，并驗(yàn)證了有限元法的可行性，成為了近期服裝壓力舒適性研究的熱點(diǎn)。參考已有研究理論，在有限元模擬中可將人體視為彈性體，人體的材料屬性參數(shù)見表1[6-10]。

早在2004年，Winnie YU[11]開發(fā)了一種人體模型，并嘗試用于壓力測試從而節(jié)約測試的成本。該模型采用真實(shí)的女性人體尺寸，分別用不同模量的軟質(zhì)聚氨酯泡沫和硅橡膠來模擬人體軟組織和皮膚，使用不同的織物在真實(shí)受試者和人體模型上做對比測試，發(fā)現(xiàn)二者的壓力值相近。該研究的人體模型為測試服裝壓力提供了一個(gè)新穎的思路，為后期壓力分布預(yù)測研究奠定了基礎(chǔ)。之后，有學(xué)者將人體模型用于服裝壓力的測試和分布預(yù)測，進(jìn)行了進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證。Mirjalili等[12]采用Ansys-9軟件建立人體模型用于服裝壓力預(yù)測，發(fā)現(xiàn)測試壓力與有限元分析壓力分布數(shù)值誤差小于7%，驗(yàn)證了有限元建立服裝壓力分布預(yù)測模型的可行性和有效性;但該模型是將人體視為由圓柱體和圓錐體組合成的幾何體，而實(shí)際人體是一個(gè)復(fù)雜的曲面體，因此該模型的精確度直接影響了模擬結(jié)果的精確度。忽略人體的動態(tài)，僅對靜態(tài)人體模型進(jìn)行研究，并不能對實(shí)際穿著壓力舒適性進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測和評價(jià)，因此，ZHANG[13]在已有的基礎(chǔ)上，提出了運(yùn)用有限元方法進(jìn)行動態(tài)服裝壓力數(shù)值模擬，將人體與服裝的接觸模擬成動態(tài)接觸，通過不同材料的實(shí)驗(yàn)測量，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與有限元分析壓力值較接近。由此可見，在允許的精度范圍內(nèi)該模型模擬服裝動態(tài)壓力是有效的，可用來模擬和預(yù)測服裝與人體的動態(tài)力學(xué)行為。但是，ZHANG的模擬存在一定的局限性，因?yàn)樗麑⑷梭w視為剛性體，服裝視為具有幾何非線性的薄彈性外殼。因此，該動態(tài)模型不能模擬真實(shí)的人體動態(tài)，不能真實(shí)反映服裝與人體的動態(tài)接觸。

隨著科技的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，不少學(xué)者采用醫(yī)學(xué)界的CT掃描方法、最新的三維人體掃描技術(shù)提取的數(shù)據(jù)來建立人體模型，極大提高了模型的精確度，從而使得模型更加接近于真實(shí)人體，得出類似的結(jié)論，而且發(fā)現(xiàn)有限元模型不僅可用于預(yù)測接觸壓力分布，還可用于估算服裝的變形[14-17]。Yu等[18]通過3D激光掃描儀獲得手的幾何形狀，得出了類似的結(jié)論。然而，在目前的研究中，雖然提高了模型的精度，仍缺乏對人體與服裝動態(tài)接觸的模擬和動態(tài)壓力分布的預(yù)測。

該方法可預(yù)測人體某個(gè)部位的壓力分布，通過應(yīng)力云圖能直觀地顯示人體和織物的壓力大小分布，極大程度上節(jié)約測量成本和提高效率。但由于人體是由骨骼、肌肉、軟組織和韌帶等構(gòu)成的曲面體，動態(tài)下人體和織物會產(chǎn)生變形和應(yīng)力，在模擬過程中動態(tài)模型的建立、邊界條件的設(shè)定和加載負(fù)荷等計(jì)算量很大而且十分復(fù)雜，與實(shí)際穿著過程的模擬仍存在一定的差距，所以模型的實(shí)際應(yīng)用仍然存在一些不足和困難。

2.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

BP（Back Propagation，反向傳播算法）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種類似于模仿人類神經(jīng)系統(tǒng)的信息處理技術(shù)，是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一般是多層的，它強(qiáng)調(diào)采用誤差反向傳播的學(xué)習(xí)算法進(jìn)行權(quán)值調(diào)整，使誤差沿梯度方向下降，經(jīng)過反復(fù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練，確定與最小誤差相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（權(quán)值和閾值），訓(xùn)練即告停止。此時(shí)經(jīng)過訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即能對類似樣本的輸入信息，自行處理輸出誤差最小的經(jīng)過非線形轉(zhuǎn)換的信息。

研究表明，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在面料性能預(yù)測方面有廣泛應(yīng)用，服裝面料性能是服裝壓力舒適性的影響因素之一。劉曉航[19]以面料、里料和人體數(shù)據(jù)作為輸入層，共28個(gè)節(jié)點(diǎn)，以主觀壓迫感和塑形效果作為輸出層，選用Python進(jìn)行訓(xùn)練、學(xué)習(xí)，結(jié)果預(yù)測值與實(shí)際值對比誤差小于5%，結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的預(yù)測效果，為塑身內(nèi)衣舒適性建立了可靠的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能預(yù)測系統(tǒng)，也為面料性能與壓力舒適性的關(guān)系研究提供了新思路。由于該模型的輸出參數(shù)是主觀值，導(dǎo)致了模型預(yù)測的結(jié)果缺乏一定的客觀性和可靠性。以上研究表明了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對服裝舒適性具有較好的預(yù)測效果，由于選取的輸入、輸出參數(shù)不同，形成了不同的預(yù)測模型。為了更全面地探索面料性能與壓力舒適性的關(guān)系，孟祥令[20]通過因子分析法獲取更符合研究的織物性能因子作為輸入變量，將人體著裝的主觀評價(jià)因子分值（松緊感、柔軟感、粗糙感、壓迫感、總體舒適感）作為輸出層的變量建立不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BP模型對于松緊感與壓迫感的預(yù)測較好，該研究對接觸壓力舒適性的研究方法進(jìn)行了探索和驗(yàn)證。吳志明等[21]將客觀服裝壓力值作為輸入?yún)?shù)，各項(xiàng)主觀感覺因子分值作為輸出參數(shù)，選擇1×3×3的BP網(wǎng)絡(luò)模型（圖1），結(jié)果表明預(yù)測值與實(shí)際測試值相差甚少，得出頸部壓力舒適閾值為1.046kPa，并認(rèn)為服裝壓力與主觀感覺因子有密切關(guān)系，該研究摒棄了傳統(tǒng)的回歸分析法而是利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)探討人體頸部的服裝壓力閾值及相關(guān)感覺因子的相關(guān)性，對于建立完善的服裝壓力舒適性的評價(jià)模型具有指導(dǎo)意義。此外，韓韜等[22]提出了基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的人體不同部位的壓力預(yù)測，采用柔性壓力陣列收集一個(gè)部位壓力信息來預(yù)測人體其他部位的壓力分布。

2.3腦電波技術(shù)

腦電波技術(shù)作為一種客觀的生理心理學(xué)的研究技術(shù)和評價(jià)方法，目前已經(jīng)逐漸被應(yīng)用于服裝舒適性，包括熱濕舒適性、接觸舒適性、壓力舒適性、視覺美觀舒適性等研究領(lǐng)域[23-25]。腦電波原理是：在人體中細(xì)胞兩側(cè)離子分布不均勻，細(xì)胞內(nèi)外離子（Na+、K+、A-）的濃度存在很大差異，因而在細(xì)胞膜兩側(cè)存在很高的濃度梯度，在這樣的濃度梯度作用下，離子將向低濃度一側(cè)擴(kuò)散，從而形成一定的電位差。

服裝壓力舒適性是服裝的物理機(jī)械信號作用于人體皮膚，然后該刺激信號在大腦形成感覺，從而產(chǎn)生的一個(gè)綜合的主觀舒適判斷[26]。Y Horiba[27]通過腦電圖（EEG）測量來評估由服裝中腰帶施加在腹部上的壓力所產(chǎn)生的心理和生理壓力。在研究中，將電極固定在頭皮上，測量EEG在腰部壓力和非壓力狀態(tài)，睜眼并閉著眼睛狀態(tài)的腦電波。實(shí)驗(yàn)表明，在腰帶產(chǎn)生壓力條件下，α波強(qiáng)度比較明顯，在睜眼情況下，與非壓力條件下的α波強(qiáng)度相比，腰帶壓力下α波的強(qiáng)度顯示下降;閉眼情況下，兩種壓力條件下的α波強(qiáng)度沒有明顯差異，并認(rèn)為服裝緊身壓力的視覺感官也會影響腦電波變化。隨后，杉田明子等[28]采用腦電波再次驗(yàn)證了服裝壓力影響受試者的生理和主觀評價(jià)。在此基礎(chǔ)上，有學(xué)者將壓力測量和腦電波結(jié)合，試圖將壓力舒適性感覺從定性分析轉(zhuǎn)為定量評價(jià)。尹玲[29]將胸部至小腹間作為實(shí)驗(yàn)對象，研究了不同壓力的塑身腹帶對人體心率變異、腦電波的影響規(guī)律，該研究為服裝壓力舒適感覺定量評價(jià)和壓力舒適性閾值的預(yù)測提供了新的研究思路和技術(shù)方法，使得壓力舒適性的研究更具可靠性和客觀性。服裝壓力舒適性受多方面因素影響，如環(huán)境、服裝、人體等。M Uemae等[30]發(fā)現(xiàn)在不同亮度條件下，腰帶產(chǎn)生的壓力感對腦電波的影響不同。劉運(yùn)娟[31]將EEG和ERPs兩種腦電技術(shù)結(jié)合，分別探索主觀感受和腦電指標(biāo)的關(guān)系，以及服裝壓力和腦電成分的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在同一動作時(shí)與未穿著塑形腹帶相比，穿著狀態(tài)時(shí)的α波頻譜能量更大。服裝壓力抑制了α波，使人產(chǎn)生不舒適感，但不同的動作也影響了α波頻譜能量變化，證明了在一定服裝壓力下腦電α波強(qiáng)度與主觀心理反應(yīng)、束縛感和舒適感是有相關(guān)性的，為壓力舒適性的后續(xù)研究提供了理論基礎(chǔ)和參考價(jià)值。

綜上可見，由于人對服裝舒適性主觀感受和評價(jià)受多方面因素影響，包括服裝、環(huán)境等，存在個(gè)體差異性問題，可重復(fù)性差，因此將客觀心理學(xué)的腦電波技術(shù)引入舒適性研究會更精確、更客觀、更可靠。由于腦電波或腦電圖是非常敏感的客觀指標(biāo)，容易受環(huán)境、個(gè)體差異的影響，保持單一變量原則比較困難。

2.4表面肌電技術(shù)

已有許多研究表明適當(dāng)?shù)姆b壓力不僅能提高運(yùn)動機(jī)能表現(xiàn)，而且能夠緩解運(yùn)動產(chǎn)生的肌肉疲勞和恢復(fù)，也有研究表明過大的服裝壓力會對人體產(chǎn)生危害，會加速運(yùn)動中的肌肉產(chǎn)生疲勞。sEMG能夠反映肌肉活動狀態(tài)，可以用于肌肉疲勞的評價(jià)[32]。表面肌電具有無創(chuàng)性、時(shí)效性、精確性和易操作性等特點(diǎn)，目前在臨床醫(yī)學(xué)、人類工效學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)和體育科研等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。肌肉疲勞對人體會產(chǎn)生一定的危害，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)緊身運(yùn)動服產(chǎn)生的壓迫在運(yùn)動中對人體有積極作用，如維持肌肉功能、緩解肌肉疲勞、提高運(yùn)動表現(xiàn)、防護(hù)性能，在運(yùn)動后有利于肌肉恢復(fù)[33-35]。

肌肉疲勞受運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動時(shí)間、運(yùn)動者體質(zhì)和服裝壓力等多方面因素影響。日本Mikiko和Miyamoto N[36-37]探索了服裝壓力與腿部肌肉表面EMG指標(biāo)的關(guān)系，認(rèn)為適當(dāng)?shù)膲毫梢跃徑庑⊥燃∪獾倪\(yùn)動疲勞。陳金鰲等[38]同步采集不同程度緊身壓迫下踏蹬運(yùn)動中股內(nèi)側(cè)肌下iEMG和MF值，發(fā)現(xiàn)不同程度緊身壓迫在不同強(qiáng)度的運(yùn)動下，服裝壓力對肌肉疲勞會產(chǎn)生不同的影響。之后，有學(xué)者進(jìn)一步研究了不同強(qiáng)度的運(yùn)動下服裝壓力對肌肉活動的影響，得出了類似的結(jié)論[39-40]。

不同部位肌肉的運(yùn)動機(jī)能存在差異，李夢園等[41]選取頻域指標(biāo)中的MPF、MF和時(shí)域指標(biāo)中的MA、RMS作為肌電測試指標(biāo)，結(jié)合心率數(shù)據(jù)變化和疲勞性主觀評價(jià)，發(fā)現(xiàn)跑步運(yùn)動中服裝壓力越大對股直肌和股外側(cè)肌著裝疲勞性的緩解作用越明顯，運(yùn)動強(qiáng)度對股直肌和股外側(cè)肌沒有明顯影響，而服裝壓力的大小對臀大肌、股二頭肌、半劍肌沒有明顯影響。盧華山等[42]進(jìn)一步以跑步運(yùn)動服裝為例，將RMS指標(biāo)和測量壓力值結(jié)合分析，再次驗(yàn)證了增大服裝壓有利于緩解肌肉疲勞，而且不同部位肌肉疲勞的緩解作用不同。可見，不同運(yùn)動強(qiáng)度、不同服裝壓力對不同部位肌肉的影響存在較大差異性，因此結(jié)合肌肉疲勞的研究，有利于運(yùn)動服裝的分區(qū)設(shè)計(jì)。

表面肌電是生物力學(xué)和人體運(yùn)動學(xué)領(lǐng)域的一種評價(jià)方法，服裝壓力對肌肉有重大影響，肌電信號是評價(jià)肌肉疲勞的主要指標(biāo)，因此將表面肌電應(yīng)用于服裝領(lǐng)域，為設(shè)計(jì)出更符合人體工效學(xué)的服裝提供了研究方法和思路。由于肌電傳感器應(yīng)放置在肌肉的肌腹（肌肉最隆起處）并與肌纖維方向一致，傳感器的精確放置對于非專業(yè)領(lǐng)域的人具有一定的困難，同時(shí)，肌電傳感器體積不夠小，會影響服裝對測試肌肉的壓迫，而且傳感器數(shù)據(jù)的可監(jiān)測范圍不夠大，無法采集一些室外運(yùn)動數(shù)據(jù)。

3發(fā)展趨勢

服裝壓力舒適性是服裝人體工效學(xué)中的研究熱點(diǎn)，但目前服裝壓力舒適性的研究還存在一些缺陷，有待進(jìn)步和完善。基于以上的總結(jié)和分析，認(rèn)為未來研究可關(guān)注以下幾個(gè)方面。

3.1無線傳感器和新的動態(tài)壓力測試裝置的開發(fā)

雖然目前服裝壓力測試裝置可基本滿足動態(tài)壓力的測量，但還有待提高。近年開發(fā)的足底壓力分析儀可進(jìn)行步態(tài)、靜態(tài)站立姿勢足部壓力測試和壓力可視化，操作簡便且更容易從步態(tài)和平衡測試中獲得分析結(jié)果，比以往更快速，已在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。因此開發(fā)新的壓力測試裝置，提高傳感器精度，研究無線壓力傳感器可使操作更簡易、數(shù)據(jù)更可靠、測量部位更廣、測試結(jié)果呈現(xiàn)更直觀且多樣化。

3.2服裝機(jī)能和人體機(jī)能的有機(jī)結(jié)合

服裝壓力舒適性是服裝和人體共同作用的結(jié)果，現(xiàn)有的研究很少涉及人體在運(yùn)動中的變形和摩擦，只考慮了織物的組成和性能等，要進(jìn)一步提高服裝的舒適性、功能性和防護(hù)性，就必須對人體形態(tài)特征、人體運(yùn)動中各個(gè)部位的變化規(guī)律、運(yùn)動特點(diǎn)及生物力學(xué)等進(jìn)行深入研究，包括著裝后的心理、生理變化等。不同類型運(yùn)動中的生理、心理指標(biāo)存在差異，需針對性研究相關(guān)的指標(biāo)并綜合分析，這些因素都會影響壓力的大小分布和壓力舒適性的評價(jià)。將服裝機(jī)能和人體機(jī)能的有機(jī)結(jié)合使得評價(jià)結(jié)果更具代表性，也是壓力分布預(yù)測的基礎(chǔ)。

3.3AI技術(shù)與服裝的結(jié)合應(yīng)用

隨著個(gè)性化定制的推廣，服裝三維虛擬試衣系統(tǒng)也發(fā)展得如火如荼。在服裝定制過程中，選擇面料后，能在虛擬三維模特展示的同時(shí)，將服裝壓力分布和大小進(jìn)行可視化展示，但目前的模擬試衣仍然相對簡單、粗糙。由于人體與服裝在動態(tài)接觸過程中都會產(chǎn)生變形和動態(tài)的相互作用力，若能結(jié)合AI（Artificial Intelligence， 人工智能）技術(shù)對織物力學(xué)性能和變形、人體動態(tài)變化規(guī)律，以及織物與人體間的應(yīng)力變化進(jìn)行模擬和學(xué)習(xí)，就能通過三維試衣直觀顯示出人與服裝間動態(tài)接觸的壓力分布和變化，使得三維虛擬試衣更加精確、逼真。

4結(jié)語

服裝壓力對人體健康和人體舒適感極為重要，服裝舒適性是服裝行業(yè)的一個(gè)研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。本文闡述了服裝壓力舒適性的主、客觀評價(jià)方法，綜述已有的研究方法，對服裝壓力舒適性的研究方法進(jìn)行分析和總結(jié)，它們在服裝壓力舒適性應(yīng)用中都各有特點(diǎn)。但目前的動態(tài)壓力測試還有待提高和改善，服裝機(jī)能和人體機(jī)能的結(jié)合研究需做進(jìn)一步探討，提出建立高精度的服裝壓力預(yù)測模型，并將AI技術(shù)與服裝行業(yè)結(jié)合應(yīng)用，使得三維實(shí)體展示和服裝壓力分布可視化更加精確、真實(shí)，從而提高行業(yè)核心競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]石丸園子， 中村美穂， 野々村千里， 等. 人體への加圧が圧感覚と快適感に及ぼす影響について[J]. 繊維製品消費(fèi)科學(xué)， 2011， 52（3）： 197-207.

ISHIMARU Sonoko， NAKAMURA Miho， NONOMURA Chisato， et al. Effects of the human body pressure on a pressure sensation and comfort sensation [J]. Journal of the Textile Machinery Society of Japan， 2011， 52（3）： 197-207.

[2]SAHIRO Mizuno， MARI Arai. Wearing lower-body compression garment with medium pressure impaired exerciseinduced performance decrement during prolonged running [J]. Plos One， 2017， 12（5）： 1-12.

[3]趙西西. 馬拉松跑步狀態(tài)下肢骨骼肌肉系統(tǒng)的防護(hù)研究與產(chǎn)品開發(fā)[D]. 上海： 上海工程技術(shù)大學(xué)， 2016： 74-75.

ZHAO Xixi. Marathon Running Condition of the Musculoskeletal System of Lower Limbs Protection Research and Product Development [D]. Shanghai： Shanghai University of Engineering Science， 2016： 74-75.

[4]HILL J A， HOWATSON G， VAN SOMEREN K A， et al. The effects of compression garment pressure on recovery from strenuous exercise[J]. International Journal of Sports Physiology and Performance， 2017， 12（8）： 1078-1084.

[5]橫井亮子， 吉田美奈子， 笹川栄子. ガードルの圧迫が身體に及ぼす影響について[J]. 繊維製品消費(fèi)科學(xué)，2006，47 （ 9 ） ：537-547.

RYOKO Yokoi， MINAKO Yoshida， EIKO Sasagawa. The influence of girdle’s compression on the body [J] Textile Products Consumption Science， 2006， 47 （9）： 537-547.

[6]KENEDI R M. Strength of biological materials[J]. Journal of Anatomy， 1971， 144： 582.

[7]SMOLEN C， QUENNEVILLE C E. A finite element model of the foot/ankle to evaluate injury risk in various postures [J]. Annals of Biomedical Engineering， 2017， 45（8）： 1993-2008.

[8]YEUNG K W， LI Y， ZHANGAA X. A 3D biomechanical human model for numerical simulation of garment-body dynamic mechanical interactions during wear [J]. The Journal of the Textile Institute， 2004， 95（1）： 59-79.

[9]HENDRIKS F M， BROKKEN D， OOMENS C C， et al. Influence of hydration and experimental length scale on the mechanical response of human skin in vivo， using optical coherence tomography[J]. Skin Research and Technology， 2004， 10（4）： 231-241.

[10]HENDRIKS F M， BROKKEN D， EEMEREN V J， et al. A numerical experimental method to characterize the non-linear mechanical behavior of human skin [J]. Skin Research and Technology， 2003， 9（3）： 274-283.

[11]YU Winnie， FAN Jintu， QIAN Xiaoming. A soft mannequin for the evaluation of pressure garments on human body [J]. Sen’i Gakkaishi， 2004， 60（2）： 57-64.

[12]MIRJALILI Seyed Abbas， RAFEEYAN Mansour， SOLTANZADEH Zeynab. The analytical study of garment pressure on the human body using finite elements [J]. Fibres and Textiles in Eastern Europe， 2008， 16（3）： 69-73.

[13]ZHANG X， YEUNG K W， LI Y. Numerical simulation of 3D dynamic garment pressure [J]. Textile Research Journal， 2002， 72（3）： 245-252.

[14]YINGLEI L， KAI-FI C， AMEERSING L， et al. Finite element modeling of male leg and sportswear： contact pressure and clothing deformation [J]. Textile Research Journal， 2011， 81（14）： 1470-1476.

[15]ZHANG M， DONG H N， FAN X R， et al . Finite element simulation on clothing pressure and body deformation of the top part of men’s socks using curve fitting equations [J]. International Journal of Clothing Science and Technology， 2015， 27（2）： 207-220.

[16]唐鵬程， 朱英， 趙敏珠， 等. 肘關(guān)節(jié)有限元模型模擬碰撞損傷的生物力學(xué)特性分析[J]. 第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2018，40（7）： 596-602.

TANG Pengcheng， ZHU Yin， ZHAO Minzhu， et al. Establishment of 3-D finite element model of elbow joint and its application for analysis of impact injury [J]. Journal of Third Military Medical University， 2018， 40（7）： 596-602.

[17]YAN L， AMEERSING L. Biomechanical evaluation of heel elevation on load transfer： experimental measurement and finite element analysis [J]. Acta Mechanica Sinica， 2012（1）： 232-240.

[18]YU A， YICK K L， NG S P， et al. Numerical simulation of pressure therapy glove by using finite element method [J]. Burns， 2016， 42（1）： 141-151.

[19]劉曉航. 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的塑身內(nèi)衣舒適性系統(tǒng)評價(jià)研究[D]. 北京： 北京服裝學(xué)院， 2017： 10-12.

LIU Xiaohang. Study on the Systematic Evaluation of the Comfort of Shapwear Based on Neural Network [D]. Beijing： Beijing Clothing University， 2017： 10-12.

[20]孟祥令. 彈性織物著裝接觸壓力研究與觸壓舒適性評價(jià)系統(tǒng)的建立[D]. 上海： 東華大學(xué)， 2010： 6-10.

MENG Xiangling. Study on Clothing Contact Pressure of Elastic Fabricand Establishment of Evaluation on Wearing Touch and Pressure Comfort [D]. Shanghai： Donghua University， 2010： 6-10.

[21]吳志明， 陳星毅. 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的頸部服裝壓舒適閾值的預(yù)測[J]. 天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2010， 29（5）： 26-29.

WU Zhiming， CHEN Xingyi. Subjective assessment of comfort threshold of clothing pressure on human neck based on BP neural networks [J]. Journal of Tianjin Polytechnic University， 2010， 29（5）： 26-29.

[22]韓韜， 郝礦榮， 丁永生， 等. 基于深度LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人體服裝壓力信息預(yù)測[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2018（5）： 1-10.

HAN Tao， HAO Kuangrong， DING Yongsheng， et al. Prediction of human clothing pressure information based on deep lstm network [J]. Journal of Donghua University（Natural Science） ， 2018（5）： 1-10.

[23]李東， 萬賢福. 基于腦電技術(shù)的面料觸感捕捉刺激器的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J]. 紡織器材， 2016， 43（5）： 6-10.

LI Dong， WAN Xianfu. The design and development of EEG-based fabric tactile sensation stimulator [J]. Textile Accessories， 2016， 43（5）： 6-10.

[24]JEONG-RIM Jeong， HEE-EUN Kim. Assessment of the wear comfort of outdoorwear by ECG and EEG analyses[J]. Journal of Korean Society of Clothing and Textiles， 2009， 33（10）： 1665-1672.

[25]HORIBA Y， KAMIJO M，HOSOYA S，et al.Availability of evaluating thermal comfort feeling by using electroencephalogram（EEG） [J]. Journal De Physiologie， 2000， 1（2）： 9-14.

[26]KAMIJO M， HORIBA Y， HOSOYA S， et al. Evaluation of Thermal Comfortable Feeling by EEG Analysis [C]//The 2000 Spring of KOSES & International Sensibility Ergonomics Symposium. 2000： 230-234.

[27]HORIBA Y， KAMIJO M ， SADOYAMA T， et at. Effect on brain activity of clothing pressure by waist belts [J]. Kansei Engineering International Journal， 2001， 2（1）：1-8.

[28]杉田明子， 岡部和代， 木岡悅子. 中高年女性におけるガードル著用効果と快適性[J]. 繊維製品消費(fèi)科學(xué)， 2002，43（6）：365-376.

AKIKO Sugita， KAZUYO Okabe， ETSUKO Kioka. Girdle wearing effect and comfort in middle-aged women [J]. Journal of the Japan Reseach Associa， 2002，43（6）： 365-376.

[29]尹玲. 基于心率變異和腦波分析的塑身腹帶著裝壓力舒適性研究[D]. 上海： 東華大學(xué)， 2012： 15-20.

YI Lin. Study on Pressure Comfort in Wearing Waist Nipper on the Basis of Human’s Heart Rate Variability and Electroence Phalogram [D]. Shanghai： Donghua University， 2012：15-20.

[30]UEMAE M，UEMAE T. Influence of visual stimuli with brightness changes on physiological response under clothing pressure to abdomen [J]. Transactions of Japan Society of Kansei Engineering， 2014（13）： 479-484.

[31]劉運(yùn)娟. 基于腦電技術(shù)的服裝壓力舒適性評價(jià)方法的基礎(chǔ)研究[D]. 無錫： 江南大學(xué)， 2016： 26-44.

LIU Yunjuan. Basic Research on Clothing Pressure Comfort Evaluation Method Based on EEG Technology [D]. Wuxi： Jiangnan University， 2016： 26-44.

[32]李玉章. 表面肌電在體育中的應(yīng)用[M]. 上海： 復(fù)旦大學(xué)出版社， 2015： 2-15.

LI Yuzhang. Application of Surface Electromyography in Sports [M]. Shanghai： Fudan University Press， 2015： 2-15.

[33]DE GLANVILLE K M， HAMLIN M J. Positive effect of lower body compression garments on subsequent 40 km cycling time trial performance [J].Journal of Strength and Conditioning Research， 2012（26）： 480-486.

[34]MATTHEW W Driller， SHONA L Halson. The effects of wearing lower body compression garments during a cycling performance test [J]. International Journal of Sports Physiology and Performance， 2013（8）： 300-306.

[35]MARTIM Bottaro， SAULO Martorelli， JOSE Vilaca. Neuromuscular compression garments： effects on neuromuscular strength and recovery[J]. Journal of Human Kinetics， 2011（10）： 27-31.

[36]NOSAKA Mikiko， MOROOKA Harumi， TORIUMI Kiyoshi， et al. Clothing pressure design of high elastic knee-socks using emg for reducing muscle fatigue [J]. Journal of Textile Engineering， 2006， 52（5）： 205-210.

[37]MIYAMOTO N， HIRATA K， MITSUKAWA N. Effect of pressure intensity of graduated elastic compression stocking on muscle fatigue following calf-raise exercise [J]. Journal of Electromyography and Kinesiology， 2011， 21（2）： 249-254.

[38]陳金鰲， 陸阿明， 王國棟， 等. 不同程度緊身壓迫對踏蹬運(yùn)動中股內(nèi)側(cè)肌sEMG變化特征的影響[J]. 體育科學(xué)， 2012，32（7）： 22-31.

CHEN Jin’ao， LU Aming， WANG Guodong， et al. Effect of tight-fitting sportswear of different compression degrees on variation characteristics of sEMG on vastus medialis during cycling motion [J]. China Sport Science， 2012， 32（7）： 22-31.

[39]EDUARD Kurz， CHRISTOPH Anders. Effects of wearing lower leg compression sleeves on locomotion economy [J]. Journal of Sports Sciences， 2018， 36（18）： 2105-2110.

[40]NAOKAZU Miyamoto. Is graduated pressure profile an essential feature for compression stockings to reduce fatigue development of the plantar flexors？ [J]. Sports Performance， 2015（1）： 213-221.

[41]李夢園. 影響女子運(yùn)動著裝疲勞性相關(guān)因子與疲勞閾值研究[D]. 杭州： 浙江理工大學(xué)， 2017：6-9.

LI Mengyuan. Affect Women’s Sports Dress Fatigue Related Factor and the Fatigue Threshold Value Research [D]. Hangzhou： Zhejiang Sci-Tech University， 2017： 6-9.

[42]盧華山， 閻玉秀. 跑步運(yùn)動中服裝壓對女子下肢肌肉疲勞的影響[J]. 紡織學(xué)報(bào)， 2017， 38（7）： 118-123.

LU Huashan， YAN Yuxiu. Influence of clothing pressure on female lower limb muscle fatigue during running sports [J]. Journal of Textile Research， 2017， 38（7）： 118-123.