感测和响应织物制造技术

说明了一种感测或响应织物。在一个实例中，织物具有：由织物的纤维形成的传感器；由织物的纤维构成的换能器；及处理器，耦合到传感器以测量传感器特性，并耦合到换能器以基于传感器的测量结果而向换能器施加电力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】说明了一种感测或响应织物。在一个实例中，织物具有：由织物的纤维形成的传感器；由织物的纤维构成的换能器；及处理器，耦合到传感器以测量传感器特性，并耦合到换能器以基于传感器的测量结果而向换能器施加电力。【专利说明】感测和响应织物
本专利技术涉及织物和服装领域，具体地，涉及一种感测条件并对这些条件做出响应的织物。
技术介绍
在计算性能不断提高并且环境控制系统变得更为高级和自动化的同时，织物继续依赖于基础材料的被动的物理特性。只要环境是静态的，这可能就足够了。然而，如果周围环境变化，那么织物就会变得不适于特定的应用。结果，在进入温暖或炎热天气之前，必须换掉适合于寒冷天气的衣物，反之亦然。类似地，绝热的外套可以在寒冷时避免热损失，但在较高温度中会造成过热。取决于如何使用织物，在任何这种环境中更换织物都会是不方便的、有代价的、或者有延迟。另一方面，计算和信息处理设备在成为人类环境中无处不在的方向上发展。嵌入器具中的可穿戴计算系统以及设备日益普遍并连接到互联网。【专利附图】【附图说明】在附图的图中示例性而非限制性地示出了专利技术的实施例，其中，相似的附图标记指代相似的元件。图1是根据本专利技术实施例的具有感测和响应元件并缝制在一起以形成衬衫的织物的示图。图2是根据本专利技术实施例的织物的示图，示出具有结构、传感器和换能器纤维的编织法。图3是根据本专利技术实施例的温度感测线的示图。图4是根据本专利技术实施例的热换能线的示图。图5是根据本专利技术实施例的应力感测线的示图。图6是根据本专利技术实施例的收缩换能线(constrictive transducing thread)的示图。图7是根据本专利技术实施例的织物中的感测及换能的过程流程图。图8是根据本专利技术另一个实施例的织物中的感测及换能的过程流程图。图9是根据本专利技术第三实施例的织物中的感测及换能的过程流程图。图10是根据本专利技术实施例的计算设备的方框图。【具体实施方式】本专利技术涉及基于可穿戴的和嵌入式的织物的电子设备。如本文所述的，可以制造具有感测环境并依据所感测的来调整其特性的能力的织物或纺织品。这个功能可以基于装入织物装置中的程序，或基于来自人或控制信息系统的指令。这种织物可以应用于服装、室内装潢、构件、和过滤器等中。织物可以制成系统，包括大量的各种传感器和换能器线。系统可以由与电子线相连的CPU (中央处理单元)控制，并可以包含电池，以便为其操作供电。(PU可以无线连接到主计算系统，例如“智能家庭”系统，或制造控制系统。可以使织物看起来几乎是有知觉的，因为它像是统一的系统，感测多个物理量，并基于所述感测调整其响应。嵌入式处理器运行程序，以解释感测的物理量，并确定响应。处理器可以使用自学Al (人工智能)来控制织物。织物可以在没有人干预或个人用户接口的情况下动作。图1是服装10 (例如衬衫)的示图，使用专门的织物将其编织或缝制的一起。尽管示出了衬衫，但类似的原理可以应用于其他服装，例如裤子、鞋、长统袜、裙子、罩衫、便帽和帽子，以及应用于其他类型的织物实施方式，例如帏帐、帘子、管道包覆物、绝热体等。衬衫10具有处理系统12，例如芯片上系统(S0C)，其可以包括处理资源、存储器程序指令和输入/输出(I/o)接口。SOC由耦合到SOC的电池14供电。衬衫的织物具有结构线(未示出)、传感器线16和换能器线18。结构线向织物提供结构，保持并承载传感器和换能器线。结构线还将传感器和换能器线保持在织物内的特定位置。取决于【具体实施方式】，它们可以保持传感器和换能器线的特定距离或位置。传感器线耦合到芯片上系统的处理器，并将传感器输入提供到处理器中。换能器线18由处理器启动，在这个实例中显示为耦合到电池14，使得换能器线可以被供电。然而，换能器线可以耦合到处理器或专用接口，以允许对换能器线供电并控制换能器线。服装还包括天线20，其可以用于允许SOC出于各种目的而与外部设备通信。在实施例中，无线连接用于从人、制造控制系统或“智能家庭”发送对织物响应的指令。在另一个实施例中，无线连接向更广泛的传感器网络发送织物的状态。而且，系统的操作的电力可以从外部源无线地传送。传感器线和换能器线可以编织到具有结构线的服装中，或者应用到构成服装的织物结构外部的服装上。SOC和电池可以携带在小袋中或以任意各种不同方式集成到服装中。可替换地，电池可以由电流线或纤维构成，将它们编织到服装中或贴附到服装上。电流线可以连接到处理器，以便为处理器供电，还可以或可替换地连接到传感器或换能器纤维，用以向传感器或换能器供电。电流纤维可以基于周围环境或基于织物中的其他材料产生电流。图2是适合于图1的服装10的织物的分解图。以结构纤维22的经纱和纬线或纬纱来编织服装，这些纤维可以由棉花、尼龙、聚酯或任何各种其他通常的织物纤维(包括其混纺材质)构成。感测纤维16和致动或换能纤维18与结构纤维交织。在图2的实例中，这些纤维与结构纤维一起编织到织物的末端中，以形成单个织物，其包括感测和致动特性。在一个实例中，在跨过并接触织物的纬纱中的感测纤维16的纤维的经纱中可以有电连接纤维24。在织物的编织过程中，在电连接纤维24与感测纤维16或换能器纤维18之间的电触点可以使用在点26的放电(显示为星形)来连接，以熔合纤维的交叉点。这可以在纤维的每一个纬纱上重复。电流纤维(未示出)也可以编织到织物中。通过将这个方案应用于传感器和致动器，可以用单个传感器和单个致动器来覆盖整个织物。以类似的方式，可以通过仔细地施加仅熔合特定纤维的交叉点的放电来组合多个传感器。在温度传感器的实例中，熔合横跨整个织物的一组温度感测纤维的结果得到了单个温度传感器，其使得通过整个织物的感测温度得以平均。温度是平均的，因为所有发送线耦合在一起以产生对温度的单一组合的响应。以相同的方式，通过电连接所有致动纤维，施加到致动纤维的单一控制可以使得所有致动纤维以类似的方式操作。与传统编织的织物相反，类似的方案可以与静电纺纱织物一起使用。感测和致动纤维可以结合到静电纺纱过程中，或者感测或致动纤维或二者可以应用于静电纺纱织物或其他无纺织物,例如毡。使用感测和致动纤维可以实现各种不同功能。图3示出了感测电子线31的实例，其测量温度32。测量的温度是围绕线的环境温度。这个线可以用于感测服装或其他织物器件的特定局部区域中的温度。多个温度传感器可以用于感测不同位置的温度，或者单个温度传感器可以感测一个或多个位置的温度。存在可以用作温度传感器的许多不同类型的线。对于较简单的温度测量，可以使用具有较强的与温度相关效应的材料。如果服装内组合的线的电导率足够强，在线之间的和到CPU的互连可以在这些材料中进行。如果感测线不具有足够的电导率，具有较高电导率的线可以与电子线交织。在可以形成为线或形成到线中的材料中可以展现出各种不同的与温度相关的效应。热阻效应是线的电阻随温度的变化。具有足够高热阻系数的线可以充当用于温度的传感器，如图2所示。处理器测量导线中的电阻，并将其用作传感器或整体织物的温度的表/Jn ο不例性的热阻材料是聚(MEH-PPV)。热电效应是当加热或冷却材料时，暂时电压的产生。处理器测量由传感器施加的电压，并将电压用作温度的表示。示例性的热电材料是聚偏二氟乙烯(polyvinylidene本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种织物，包括：传感器，所述传感器由具有响应于环境条件而改变的特性的线形成；换能器，其由对所施加的电力具有物理响应的线形成；以及处理器，其耦合到所述传感器以测量所述传感器的特性，并且耦合到所述换能器以基于所述传感器的测量结果向所述换能器施加电力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·E·尼科诺夫，V·K·辛格，S·M·利夫，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US