CN104687439B - 一种基于纳米纤维的智能情绪感知服装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于纳米纤维的智能情绪感知服装，包括服装本体、生理信号监测显示织物、监测电路、信号处理器、驱动控制器，生理信号监测显示织物中的PET纳米纤维带、聚二炔碳纳米管复合纤维带均匀织入服装本体。监测电路包括传感器，信号处理器用于对传感器所采集的生理信号进行识别和分类，驱动控制器用于接收信号处理器的指令并对聚二炔碳纳米管复合纤维带加载电流。本发明采用将PET纳米纤维带、聚二炔碳纳米管复合纤维带均匀织入服装本体的方式，减轻了智能情绪感知服装的附件负担，同时将固定有柔性纤维太阳能电池的纱线缠绕进服装本体，还解决了电池的问题，本发明智能情绪感知服装具有结构简单，可穿戴性强的优点。

Description

一种基于纳米纤维的智能情绪感知服装

技术领域

本发明属于智能服装领域，尤其涉及一种基于纳米纤维的智能情绪感知服装。

背景技术

在不断增加的社会压力下，人的情绪变化应该得到关心他的人更多的感知。情感的识别方法有很多，其中的生理信号测量法成为情感计算研究内容的一个重要方向，因为生理变化只受人的自主神经系统和内分泌系统支配，测得的数据更客观和真实一些。最近风靡电子消费品世界的可穿戴设备通过采集情绪激发的生理信号，比如皮肤的电信号（GSR）进行分析,提取能够代表特定情感的特征，建立情感识别模型，可实现情感的识别和显示。中国专利文献CN103504559A是本发明最接近的现有技术。但是目前大多数的可穿戴设备是以手表或者手环形式出现，作为智能服装的负担附件，这种方式中，可穿戴设备与皮肤的接触面积小，准确性比较低。

发明内容

本发明针对现有可穿戴情绪监测设备测量部位受限性以及附件负担性，提供一种基于纳米纤维的智能情绪感知服装，将PET纳米纤维带、聚二炔碳纳米管复合纤维带织入服装本体，减轻了智能情绪感知服装的附件负担，同时具有较高的准确性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于纳米纤维的智能情绪感知服装，包括服装本体、生理信号监测显示织物、监测电路、信号处理器、驱动控制器，其中监测电路、驱动控制器固定在服装本体的纽扣中，生理信号监测显示织物由多条PET纳米纤维带、聚二炔碳纳米管复合纤维带组成，PET纳米纤维带、聚二炔碳纳米管复合纤维带均匀织入服装本体；监测电路包括传感器，传感器内嵌蓝牙发送信号模块，PET纳米纤维带与传感器的输入端连接；驱动控制器包括蓝牙接收信号模块和控制器，控制器的输出端与聚二炔碳纳米管复合纤维带连接，信号处理器与蓝牙发送信号模块、蓝牙接收信号模块之间分别通过无线蓝牙连接；信号处理器用于对传感器所采集的生理信号进行识别和分类，驱动控制器用于接收信号处理器的指令并对聚二炔碳纳米管复合纤维带加载电流。

按上述技术方案，所述信号处理器为智能手机。

按上述技术方案，PET纳米纤维带沿纵向织入服装本体，聚二炔碳纳米管复合纤维带沿横向织入服装本体。

按上述技术方案，监测电路嵌入服装本体左衣领的纽扣内，驱动控制器嵌入服装本体右衣领的纽扣内。

按上述技术方案，所述PET纳米纤维带的表面涂覆导电性高分子材料。

按上述技术方案，柔性纤维太阳能电池缠绕在纱线上，纱线织入服装本体中，柔性纤维太阳能电池为监测电路、驱动控制器供电。

本发明产生的有益效果是：本发明通过将PET纳米纤维带、聚二炔碳纳米管复合纤维带均匀织入服装本体的方式，减轻了智能情绪感知服装的附件负担，同时将固定有柔性纤维太阳能电池的纱线缠绕进服装本体，还解决了电池的问题，该智能情绪感知服装具有结构简单，可穿戴性强的优点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例基于纳米纤维的智能情绪感知服装的结构示意图；

图2是本发明实施例基于纳米纤维的智能情绪感知服装的工作原理图；

图3是本发明实施例中生理信号监测显示织物的结构示意图；

图4是本发明实施例的情绪识别流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，提供一种基于纳米纤维的智能情绪感知服装，包括服装本体、生理信号监测显示织物、监测电路、信号处理器、驱动控制器，其中监测电路、驱动控制器固定在服装本体的纽扣中，生理信号监测显示织物由多条PET纳米纤维带、聚二炔碳纳米管复合纤维带组成，PET纳米纤维带、聚二炔碳纳米管复合纤维带均匀织入服装本体；监测电路包括传感器，传感器内嵌蓝牙发送信号模块，PET纳米纤维带与传感器的输入端连接；驱动控制器包括蓝牙接收信号模块和控制器，控制器的输出端与聚二炔碳纳米管复合纤维带连接，信号处理器与蓝牙发送信号模块、蓝牙接收信号模块之间分别通过无线蓝牙连接；信号处理器用于对传感器所采集的生理信号进行识别和分类，驱动控制器用于接收信号处理器的指令并对聚二炔碳纳米管复合纤维带加载电流。

进一步地，所述信号处理器为智能手机。智能手机与监测电路、驱动控制器之间分别通过无线蓝牙连接。该智能情绪感知服装中，信号的采集通过PET纳米纤维和与其相连的的监测电路完成，数据的传输采用近距离无线通信蓝牙技术完成，情绪的识别和分类由智能手机的软件完成，服装的变色通过聚二炔碳纳米管复合纤维带加载电流实现。针对生理信号的情绪识别，本发明实施例利用传感器采得所需生理信号建立实验数据库，对生理信号进行预处理，然后采用改进的G-P算法和Cao方法分别提取非线性特征，结合分类器对快乐、悲伤、愤怒、恐惧、厌恶、惊讶这六种情绪进行状态分类识别，然后对应相应的颜色，驱动控制器输出相应的电流值，加载于聚二炔碳纳米管复合纤维带上，从而实现智能情绪感知服装的情绪感知变色功能。可以选择服装颜色对应的情绪为：绿色对应快乐、蓝色对应悲伤、红色对应愤怒、紫色对应恐惧、黑色对应厌恶、黄色对应惊讶。

其中，PET纳米纤维带沿纵向织入服装本体，聚二炔碳纳米管复合纤维带沿横向织入服装本体。

进一步地，监测电路嵌入服装本体左衣领的纽扣内，驱动控制器嵌入服装本体右衣领的纽扣内。传感器和驱动控制器，以可取出的方式容纳并固定在服装本体的配饰纽扣中，纽扣有可旋转式的盖子，方便打开，纽扣的底部设置洞口方便传感器和驱动控制器与PET纳米纤维和聚二炔碳纳米管纤维的连接。使智能情绪感知服装的结构更加简单，便于使用。监测电路除了具有监测身体的各项生理信号功能，还可以通过短距离无线通信方式将数据蓝牙发送到智能手机上，驱动控制器可以从智能手机上接收对应的情绪指令，并按照一定的电流值接通聚二炔碳纳米管复合纤维，此纤维可以根据加载的电流值显示不同的颜色，从而可以实现人的情绪和衣服颜色的一一对应。聚二炔碳纳米管复合纤维具有良好导电性能，当加载超过临界值的电流时，该复合纤维在两秒钟内指示颜色变化；卸载电流后，该复合纤维的颜色又在两秒钟内恢复如前。该复合纤维还显示了良好的机械性能，断裂强度超过1兆帕。

其中，所述PET纳米纤维带的表面涂覆导电性高分子材料。可以高效地将PET纳米纤维带的数据传送到监测电路中。

进一步地，柔性纤维太阳能电池缠绕在纱线上，纱线织入服装本体中，柔性纤维太阳能电池为监测电路、驱动控制器供电。解决了供电的问题，使智能情绪感知服装的结构更加简单。基于碳纳米管（CNT）的纤维状全锂离子电池，可编织成一个柔性织物。基于碳纳米管的柔性纤维太阳能电池的阳极和阴极由凝胶电解质分隔。

本发明的较佳实施例中，参见图1，一种基于纳米纤维的智能情绪感知服装，包括服装本体、监测电路、智能手机、驱动控制器、PET纳米纤维带2、聚二炔碳纳米管复合纤维带1，监测电路4嵌入左衣领的纽扣内，驱动控制器3嵌入右衣领的纽扣内。生理信号包括心电信号、肌电信号、呼吸信号、皮电信号四种。将纳米纤维织入布料，配合传感器就能监测生理信号信息，如图2所示，监测到的数据通过无线蓝牙技术传送到智能手机上，手机内载有情绪类别分析软件，分析的结果反馈回植入智能情绪感知服装的驱动控制器，驱动控制器按照不同的情绪给聚二炔碳纳米管复合纤维带通电，进而使服装改变颜色，变色服装可以是图1中的款式，也可以是其它的款式。

生理信号监测显示织物由多条PET纳米纤维带、聚二炔碳纳米管复合纤维带织就，参见图3，PET纳米纤维带2为直径700nm的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纤维（PET纳米纤维），上面涂有导电性高分子“PEDOTPSS”12，PEDOT-PSS不仅具有柔软性、亲水性和一定的强度，还具有生物相容性，因此，即使紧贴皮肤，也不会感到不舒服，而PET纳米纤维使得耐洗涤性得到提高，因此本发明实施例的智能服装具有方便清洗的功能。

碳纳米管是由石墨层卷成的无缝、中空管体，由于独特的化学结构，碳纳米管显示了极其优异的室温导电率，高达104S/cm。聚二炔碳纳米管复合纤维带是通过化学反应或物理作用把聚二炔连接到碳纳米管表面，具有良好导电性能，当加载超过临界值的电流时，该复合纤维在两秒钟内指示颜色变化；卸载电流后，该复合纤维的颜色又在两秒钟内恢复如前。该复合纤维还显示了良好的机械性能，断裂强度超过1兆帕。

如图4所示，针对生理信号的情绪识别，本发明利用传感器采得所需信号建立实验数据库，对信号进行预处理，然后采用改进的G-P算法和Cao方法分别提取非线性特征，结合分类器对快乐、悲伤、愤怒、恐惧、厌恶、惊讶这六种情绪进行状态分类识别，然后对应相应的颜色，驱动控制器输出相应的电流值，加载于聚二炔/碳纳米管复合纤维上，从而实现智能服装的情绪感知变色功能。

智能情绪感知服装通过将生理信号监测显示织物织入服装本体中，可以拥有更多更接近皮肤的传感器，测得更多和更准确的数据，PET纳米纤维带和聚二炔碳纳米管复合纤维带非常轻便耐用，穿在身上没有异样感，而且可以正常清洗，由于电极已植入普通衣物中，因此不需要在身体表面贴附金属电极，在运动和睡眠时也可轻松监测体征信息。

与现有的可穿戴设备或者智能服装比，本发明的优点是：

（1）由于电极已由纳米纤维植入衣物中，因此不需要在身体表面贴附金属电极，就能够随时获得可靠的监测结果，而且由于衣服覆盖了身体大部分肌体，因此测得的数据会更多。

（2）监测电路、驱动控制器微缩到衣服的正常的配饰纽扣中，减少了智能服装给人带来的附件性的多余负担。

（3）将互动艺术应用于智能服装，开创了情绪识别研究应用的新领域，可以帮助交流中的人迅速发现另一方的情绪状态而达到更高的交流目的。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于纳米纤维的智能情绪感知服装，其特征在于，包括服装本体、生理信号监测显示织物、监测电路、信号处理器、驱动控制器，其中监测电路、驱动控制器固定在服装本体的纽扣中，生理信号监测显示织物由多条PET纳米纤维带、聚二炔碳纳米管复合纤维带组成，PET纳米纤维带、聚二炔碳纳米管复合纤维带均匀织入服装本体；监测电路包括传感器，传感器内嵌蓝牙发送信号模块，PET纳米纤维带与传感器的输入端连接；驱动控制器包括蓝牙接收信号模块和控制器，控制器的输出端与聚二炔碳纳米管复合纤维带连接，信号处理器与蓝牙发送信号模块、蓝牙接收信号模块之间分别通过无线蓝牙连接；信号处理器用于对传感器所采集的生理信号进行识别和分类，驱动控制器用于接收信号处理器的指令并对聚二炔碳纳米管复合纤维带加载电流。

2.根据权利要求1所述的基于纳米纤维的智能情绪感知服装，其特征在于，所述信号处理器为智能手机。

3.根据权利要求1或2所述的基于纳米纤维的智能情绪感知服装，其特征在于，PET纳米纤维带沿纵向织入服装本体，聚二炔碳纳米管复合纤维带沿横向织入服装本体。

4.根据权利要求1或2所述的基于纳米纤维的智能情绪感知服装，其特征在于，监测电路嵌入服装本体左衣领的纽扣内，驱动控制器嵌入服装本体右衣领的纽扣内。

5.根据权利要求1或2所述的基于纳米纤维的智能情绪感知服装，其特征在于，所述PET纳米纤维带的表面涂覆导电性高分子材料。

6.根据权利要求2所述的基于纳米纤维的智能情绪感知服装，其特征在于，柔性纤维太阳能电池缠绕在纱线上，纱线织入服装本体中，柔性纤维太阳能电池为监测电路、驱动控制器供电。