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CN116829053B - 最小化电粘附剂致动器中的体电荷 - Google Patents

最小化电粘附剂致动器中的体电荷 Download PDF

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CN116829053B
CN116829053B CN202180093355.8A CN202180093355A CN116829053B CN 116829053 B CN116829053 B CN 116829053B CN 202180093355 A CN202180093355 A CN 202180093355A CN 116829053 B CN116829053 B CN 116829053B
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Abstract

一种电粘附离合装置可以包括:第一电极组件,其包括至少部分被第一电介质绝缘体覆盖的第一导电部分;第二电极组件,其包括至少部分被第二电介质绝缘体覆盖的第二导电部分;以及电信号发生器,其配置为分别向电极组件的第一和第二导电部分提供第一和第二信号。第一和第二电极组件可以至少部分重叠,并且配置为在包括第一和第二电介质绝缘体的相应表面处相对于彼此滑动。

Description

最小化电粘附剂致动器中的体电荷
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年12月30日提交的美国专利申请序列号63/132265和2021年3月22日提交的美国专利申请序列号63/164210的优先权,这两个申请的内容通过引用整体结合于此。
背景技术
服饰比如胸罩、上衣、下装、紧身衣、紧身裤、内衣、帽子或其他头罩等可以构造成在各种活动中为穿戴者提供支撑。这种服饰可以配置成适应身体尺寸和体型的差异,并且可以配置成用于特定的活动。一些服饰可能具有有限的调节机制或适应性。
发明内容
本发明人已经认识到,尤其需要改进服饰的合身性和功能,例如胸罩、紧身衣和各种其他服装、内衣或基层(在本文中也称为支撑服装)、帽子、头盔、头罩、鞋类和其他服饰。一个示例包括适应性胸罩,其可以为个体身体轮廓提供定制的合身性,并且可以自动或手动调整以适应不同的动态条件(例如活动水平的变化)。
例如,当穿戴者从休息过渡到剧烈运动时,适应性胸罩可以在从最大舒适度到最大乳房支撑的设置范围内可变地调节。适应性胸罩还可以利用耦合到运动传感器的自动调节机构来进行动态调节,以抑制活动例如跑步期间乳房的不希望的运动。适应性服饰例如适应性紧身衣、运动支撑物或下文讨论的其他物品也可以提供动态支撑,具有提高表现或减少受伤可能性的潜力。在某些活动中,可调节的压缩套筒可以帮助恢复或支撑身体。这里介绍的各种支撑服饰的许多示例将在下面的公开内容中讨论。
这里使用的术语“支撑服装”意在包括任何数量的支撑服装,例如胸罩、运动胸罩、背心、具有内置支撑物的背心、游泳衣上衣、紧身衣、基层、紧身裤袜、紧身裤、运动支撑物以及用于支撑身体组织(例如乳房组织)和/或穿戴者身体的其他部分的其他样式或类型的支撑服装。支撑服装还可以包括内衣、紧身衣、打底裤、基层(例如紧身上衣或下装)、袖子等。此外,本文所用的术语“支撑区域”意在包括任何类型的结构,当支撑服装被穿戴时,该结构与穿戴者的乳房和/或穿戴者身体的其他部分接触或旨在定位成与之邻近,包括但不限于生殖器官。在示例方面,对于典型的穿戴者,支撑服装包括配置为接触或邻近例如穿戴者的右乳房的第一乳房接触表面和配置为接触或邻近例如穿戴者的左乳房的第二乳房接触表面。在示例方面,支撑服装包括分离的不同罩杯(例如模制的或未模制的),每个罩杯包括乳房接触表面,并且每个罩杯配置成覆盖或包裹分离的乳房,或者支撑服装可以包括与穿戴者的两个乳房接触的单一或连续的材料带。在示例中,支撑服装可以包括男性杯状接触表面,其配置成接触或邻近例如穿戴者的下生殖器官。虽然这里讨论的大多数示例涉及适应性胸罩,但这些原理可以应用于各种其他支撑服装,包括但不限于压缩紧身衣、压缩袖子或运动支撑物(通常称为护裆或罩杯)。
本发明人还认识到,尤其需要基于活动水平的变化来动态地修改由某些类型支撑服装提供的支撑。修改支撑的需要源于长期的舒适性和活动期间功能的改进。因此,本文讨论的系统和方法可以包括与控制电路通信的活动传感器,例如惯性测量单元(IMU)、全球定位传感器(GPS)或心率监测器等,该控制电路向包括适应性引擎的适应性支撑服饰发送命令,以促进支撑的自动变化,例如基于检测到的活动水平的变化或位置或加速度或减速度的变化。这种系统可以在不损害性能的情况下为穿戴者提供全天的舒适。如果没有这里讨论的系统、方法和装置,穿戴者可能另外需要为不同的活动更换支撑服饰,或者进行多次手动调整。
本文讨论的活动传感器可以包括提供用户身体活动水平的指示的任何传感器,以及提供使用期间施加在适应性支撑服装上的力(例如动态或静态)的指示的任何传感器。可以将传感器嵌入适应性支撑服装中,以提供与施加在支撑结构的部分(比如绑带、鞋带、线缆或织物区域)上的力相关的数据。具体的传感器比如应变仪或拉伸电容传感器将在下面讨论。
本发明人已经认识到,尤其要解决的问题包括控制或避免静电或电粘附系统中的大量电荷积累。问题可能包括用相对大幅度的电压信号驱动这样的系统,以及避免电极中或系统本身的电介质部件中的电介质吸收。该问题可以还包括降低功耗和最小化系统处或附近的杂散电场或电流的风险。该问题还包括提供离合系统,其可被快速致动,以阻止或抑制振荡、快速变化或重复的身体运动。该问题可以包括在数千或数百万次循环中对离合系统进行充放电,例如以每分钟至少约100次循环或更多的速率,而离合力或剪切力不会随时间退化。换句话说,该问题可包括提供能够快速连续致动多次的坚固的离合系统。
本节旨在提供本专利申请主题的概述。它并不旨在提供对本发明的排他或详尽的解释。包括详细描述是为了提供进一步的信息。
附图说明
为了容易识别任何特定元素或动作的讨论,参考数字中的最高有效数字是指该元素首次被引入的图号。
图1A总体示出了可包括适应性支撑服装的系统的部分。
图1B总体示出了可包括适应性支撑服装的系统的部分。
图1C总体示出了适应性支撑系统的一些部件的框图。
图2A总体示出了电粘附第一离合系统的俯视示意图。
图2B总体示出了电粘附第一离合系统的侧视图。
图2C总体示出了第一离合系统的一部分的示例。
图3总体示出了电粘附系统的示例,例如可以包括或包含第一离合系统。
图4总体示出了第二离合系统的示例。
图5总体示出了第一离合控制方法的示例。
图6总体示出了多个图的示例,这些图以图形方式示出了离合系统的控制示例。
图7A、图7B和图7C总体示出了离合系统的不同电极组件的截面图的示例。
图8A和图8B总体示出了用于离合系统的不同电极组件的俯视图的示例。
图9A、图9B、图9C和图9D总体示出了各种电极组件部件或组件的示例的俯视图。
图10A、图10B和图10C包括用于电粘附离合装置的密封剂示例的视图。
图10D示出了具有离合活动指示器的管的方面。
图10E总体示出了电致发光显示器的示例。
图11总体示出了包围方法的示例。
图12A和图12B包括用于离合装置的导电构件和密封剂之间的结合界面的简化侧视图示例。
图12C-12K总体示出了用于将电极组件与基底对接的方法的示例。
图13A和图13B总体示出了服饰示例的视图。
图13C总体示出了服装控制单元的示例。
图13D和13E总体示出了不同服饰示例的视图。
图14总体示出了支撑服装组件和使用方法的示例。
图15总体示出了显示组织位移和加速度信息的第一图的示例。
图16总体示出了显示组织位移和加速度信息的第二图的示例。
图17包括根据一些实施例配置用于鞋类的电粘附系统。
图18A-18G总体示出了具有由电粘附离合控制的一个或多个孔的服饰物品的示例。
图19总体示出了通风方法的示例。
图20A和图20B分别示出了处于松弛和拉伸配置的服饰物品的示例。
图20C总体示出了带有离合系统的服饰物品的一部分的剖视图。
图21A、图21B和图21C示出了在服饰物品的袖子中使用或与袖子一起使用的离合系统的示例。
图22A总体示出了包括口袋的服饰物品的示例,该口袋具有可由电粘附离合装置控制的入口。
图22B总体示出了敞开口袋的视图,示出了用于电粘附离合装置的电极配置。
图23是示出能够执行本文讨论的各种技术的各方面的示例计算设备的框图。
具体实施方式
以下描述描述了说明本主题的示例实施例的系统、方法、技术、指令序列和计算机程序产品。在以下描述中,出于解释的目的,阐述了许多具体细节,以便提供对本主题的各种实施例的理解。然而,显而易见的是,本主题的实施例可以在没有这些具体细节中的一些或其他细节的情况下实施。示例仅仅代表可能的变化。除非另外明确说明,否则结构(例如结构部件,比如模块、设备、系统或其部件)是可选的,并且可被组合或细分,并且操作(例如在过程、算法或其他功能中)可以在顺序上变化或者被组合或细分。
在示例中,对这里讨论的一个或多个技术问题的解决方案可以包括或使用电粘附装置,例如可以用作离合。通常,离合在这里指的是能够被选择性地或可控地致动以实现多个不同状态或配置中的特定一个的装置,至少包括“开”和“关”状态。例如,在“开”状态下,离合的一个或多个部件可以保持特定的方位、形状或配置,例如相对于离合的至少一个其他部件。在“关”状态下,离合的一个或多个部件可以松弛或释放,从而提供相对顺从的配置,其中该装置的一个或多个部件可以相对于离合的另一个部件移动。
在示例中,离合可以耦合到另一个物体或与之集成,例如服饰或机器。在示例中,离合系统或离合装置可以包括第一电极组件和第二电极组件,第一电极组件包括至少部分被第一电介质绝缘体覆盖的第一导电部分,第二电极组件包括至少部分被第二电介质绝缘体覆盖的第二导电部分。离合可以包括电信号发生器,该电信号发生器配置为分别向电极组件的第一和第二导电部分提供第一和第二信号,并且第一和第二信号可以包括交流(AC)信号的相应相反极性部分。第一和第二电极组件可以布置成至少部分重叠的配置,例如在它们各自的包括第一和第二电介质绝缘体的表面上或沿着该表面。当AC信号被施加并提供给电极组件的导电部分时,电极组件之间的相对运动可被抑制或阻止。当交流信号被解除或从电极组件的导电部分移除时,电极组件之间的相对运动能够实现。
结果,可以解决技术问题,其中包括管理或避免静电或电粘附系统中的体电荷或电介质吸收,例如通过使用一个或多个AC驱动信号,而不是使用DC驱动信号,这可能不利地影响电介质吸收效果,并进而可能不利地影响离合系统的性能。
在示例中,对本文所讨论的一个或多个技术问题的解决方案可以包括或使用电粘附装置,例如可以包括具有平坦导电构件和壳体的离合装置,该壳体包围导电构件的至少一部分。壳体尤其可以包括邻近导电构件的至少第一表面设置的柔性聚合物基底,以及包括邻近导电构件的相对第二表面设置的第一部分和邻近导电构件的第一侧边缘设置并耦合到柔性聚合物基底的第二部分的电介质构件。
可以包括抑制或防止杂散电场或杂散电流离开离合装置的技术问题可以至少部分地通过使用硬件来解决,例如用于离合装置的一个或多个导电构件的壳体。壳体可以包括一种或多种不同的材料,例如可以具有不同的电介质特性,并且在一些示例中,可以部分或完全封装导电构件。
电粘附装置或其部件可适用于构成服饰物品的纺织品和其他材料。也就是说,该装置或其部件可与身体部分比如肢体相一致,并配置成弯曲而不断裂。例如,该装置或其部件可以配置成在用户运动时弯曲、塑造和/或适应用户身体的各种形状和配置。在一些实施例中,装置或其部件的柔性通过弯曲模量或挠曲模量来测量,弯曲模量或挠曲模量是当力施加到材料上时硬度的标准化测量。如本文所述,如ASTM D790或ISO 178标准定义,柔性材料是柔性的。挠曲模量例如以兆帕(N/mm2)为单位表示材料弯曲的能力。当垂直于样品的长边施加力时,这是对材料硬度的测量,称为三点弯曲测试。缺乏刚性的材料被认为是柔性的。挠曲模量由应力-应变曲线的初始直线部分的斜率表示,并通过将应力变化除以相应的应变变化来计算。应力与应变之比是挠曲模量的量度。这里讨论的电粘附装置的各种部件可以使用弯曲模量在0.3和10MPa之间的材料,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯或丙烯腈丁二烯。
此外,本发明人已经认识到保持电粘附系统的操作完整性的问题,尤其是在涉及潮湿环境的情况下。用于阻止或抑制身体运动振荡的电粘附系统可以靠近穿戴者的身体放置,并且可以提供保护机构以将电粘附系统与易于产生汗水、眼泪、环境湿气比如雨、冰雹、雪或雾以及其他水基流体的穿戴者隔离。
在示例中,对这里讨论的一个或多个技术问题的解决方案可以包括或使用电粘附装置,例如具有设置在防水外壳中的一个或多个部件的离合。电子设备可以受益于阻止水或湿气进入或接触电子设备的敏感区域或部件的机制。此外,防水外壳可以是柔性的,以允许电粘附建议的移动性,并且可配置成与服饰物品结合。
例如,在防水外壳中的电粘附离合装置可以装配到各种服饰物品上,包括运动胸罩、紧身衣以及易受汗水和湿气影响的运动支撑物。这些服饰物品受益于由外壳提供的灵活性以及由电粘附离合提供的选择性移动功能。
结果,可以通过将电子设备封装在防水且柔性的封装内来至少部分地解决可能包括易受水和湿气影响的电子设备等的技术问题。外壳可以包括一种或多种不同的材料,并且在一些示例中,可以部分或全部封装离合装置的导电构件。
服饰物品还可以包括放置在外壳内的加速度计。加速度计配置成测量电粘附离合装置所耦合到的主体的运动,并且电信号发生器配置成基于所测量的运动产生信号。加速度计还可以配置成测量离合装置的至少一部分的加速度的幅度,并且电信号发生器配置成至少部分基于加速度的幅度产生具有幅度和/或频率特性的信号。
本发明人已经认识到,要解决的另一个问题包括管理运动中身体质量的周期性上下运动。重复运动会致使身体劳损,导致身体损伤和相应的疼痛。具体而言,当乳房在没有适当支撑的情况下经历循环、重复的运动时,在乳房组织中发现的库珀韧带可能会拉伤。此外,当库珀韧带拉伤或受损或不能支撑乳房组织时,乳房下垂会随着时间的推移而发展。
此外,男性生殖器官经历类似的周期性运动,在长时间运动后会对器官造成损害,这也可能导致疼痛。一个人的其他身体部分可能会经历类似的劳损,例如脚、膝盖、肘部和背部。
在示例中,对这里讨论的一个或多个技术问题的解决方案可以包括或使用电粘附离合,例如具有支撑区域的服饰物品,该支撑区域配置为选择性地收紧和放松。服饰物品尤其可以包括用于支撑区域的纺织品层、包围电粘附离合的绑带以及向电粘附离合提供一个或多个信号的信号发生器。
因此,尤其可以包括抑制或防止身体质量的上下运动(例如当身体运动时)的技术问题可以至少部分地通过使用硬件(例如电粘附离合)结合具有支撑区域的服饰物品来解决,该支撑区域可以选择性地收紧和放松以提供对身体质量的可调节支撑。
在示例中,对这里讨论的一个或多个技术问题的解决方案可以包括或使用穿戴者的支撑服装中的电粘附装置。支撑服装可以包括形成支撑区域的纺织品层,该支撑区域配置成可调节地抑制位于支撑区域附近的穿戴者身体部分的位移。支撑服装还可以包括固定到纺织品层的一部分上的中空绑带,该中空绑带包围电粘附离合。电粘附离合包括第一电极组件、不同于第一电极组件的第二电极组件和电信号发生器。电信号发生器向第一和第二电极组件提供一个或多个信号,以使电粘附离合装置选择性地调节支撑服装允许靠近支撑区域的身体部分位移的量。支撑服装可以是运动胸罩,支撑区域可以是运动胸罩的罩杯。在一些实施例中,中空绑带是封装第一电粘附离合的第一中空绑带,并且支撑服装包括封装第二电粘附离合的第二中空绑带。每个电粘附离合被固定到形成支撑区域的纺织品层的第一和第二部分。
支撑服装还可以包括信号发生器,该信号发生器配置成向第一和/或第二电粘附离合提供一个或多个电信号。第一和第二离合选择性地调节支撑服装允许或抑制身体部分移动的量。在示例中,第一和第二离合的致动可被协调成使得它们基本同时被通电或断电。支撑服装可以是运动支撑物,其具有固定到形成支撑区域的纺织品层右侧的中空绑带和固定到纺织品层左侧的第二中空绑带。诸如设置在每个中空绑带中的离合电极可以单独控制,以选择性地调节支撑服装允许身体部分位移的量。在一些实施例中,支撑服装可以包括用于每个绑带的位移传感器,该位移传感器配置成测量绑带的长度或位移的变化。在一些实施例中,绑带是防水外壳。
在一些实施例中,支撑服装包括加速度计,其配置成测量电粘附离合或离合所耦合到的服装或身体的运动,并基于所测量的运动产生一个或多个信号。支撑服装可以配置成当穿戴者达到或超过加速度或速度阈值时致动或保持特定的位置或方位,并且可以配置成当穿戴者低于阈值时放松。
另一个要解决的问题包括在各种压力条件下,包括锻炼、休息和旅行,保持服饰物品的穿戴者的最佳体温。为了适应特定环境而在各种服饰物品之间进行互换可能是麻烦和浪费的。穿戴者可能面临决定在每种活动和/或环境中穿哪种服饰物品的问题。想要进行一次长距离跑步然后赶飞机的穿戴者可能需要在紧身跑步服饰和舒适的家居服之间做出选择。
在示例中,对这里讨论的一个或多个技术问题的解决方案可以包括或使用服饰物品中的电粘附装置。服饰物品包括具有耦合到电粘附离合装置的孔的纺织品。也就是说,离合装置或其部件可被集成到服饰物品中,并且配置为选择性地允许孔打开和关闭,或者将孔保持在关闭配置。服饰物品可以包括电信号发生器,该电信号发生器配置成向电粘附离合装置发送一个或多个信号,以选择性地允许孔打开和/或关闭。
因此,尤其可以解决在没有足够空气流通的情况下衣服中的热量滞留或排汗等技术问题,例如使用具有电粘附离合装置系统的服装来选择性地控制用于向穿戴者提供空气流的孔。
将电子设备结合到可穿戴物品中可能会带来各种挑战。可穿戴物品可能会由于环境条件、穿戴者从事体育活动的汗水和洗涤以及其他水分来源而变湿。将这种电子器件封装在防水密封剂中可以将电子元件与湿气隔离,但在不损害防水密封剂或损坏电子元件的情况下将电子元件物理集成到可穿戴物品中可能存在挑战。
在示例中,对这里讨论的一个或多个技术问题的解决方案可以包括或使用固定到纺织品上的电粘附离合。分别具有第一和第二导电构件的第一和第二电极组件被包围在弹性外壳内。弹性外壳在弹性外壳的第一位置与第一导电构件形成第一结合,并在弹性外壳的不同于第一位置的第二位置附近与第二导电构件形成第二结合。第一和第二导电构件与弹性外壳之间的结合的形成提供了外壳的维护,而不损害第一和第二导电构件的完整性。
诸如帽子、袖子等的服饰物品可能不会在一致的情况下使用。例如,帽子既可以在剧烈活动时穿戴,此时相对紧密或舒适的合身性有利于防止帽子从穿戴者的头上脱落,也可以在非剧烈活动时穿戴,例如行走或坐着,此时更加需要舒适。此外,这种服饰物品可以是“一种尺寸适合所有人”的配置,其中单一尺寸适合各种头部尺寸。然而,这种配置可能会使帽子不舒服,特别是对于相对较大或相对较小的头部。
在示例中,对本文所讨论的一个或多个技术问题的解决方案可以包括或使用形成开口的纺织品和电粘附离合,该开口配置成接纳穿戴者的身体部分,该电粘附离合固定到纺织品并围绕开口的至少一部分延伸。电粘附离合配置成当一个或多个信号(例如第一和第二信号)被施加到离合的电极组件时抑制开口尺寸增加,并且当一个或多个信号未被施加时开口尺寸能够增加。因此,服饰物品可以适用于多种使用情况中的任何一种以及服饰物品的穿戴者的多种不同身体属性。
在示例中,对本文讨论的一个或多个技术问题的解决方案可以包括或使用具有第一电极组件和第二电极组件的电粘附装置。第一电极组件包括第一导电构件和施加到第一导电构件上的第一聚合物基底,第一聚合物基底的硬度大于第一导电构件的硬度。第二电极组件包括第二导电构件和施加到第二导电构件上的第二聚合物基底,第二聚合物基底的硬度大于第二导电构件的硬度,并且第一和第二导电构件彼此靠近,第一和第二聚合物基底彼此远离。
结果,可以解决的技术问题尤其包括当相对于彼此滑动时第一和第二导电构件弯曲或折叠的趋势,例如通过将聚合物基底应用到第一和第二导电构件。聚合物基底还可以通过防止第一和第二导电构件在周围结构(例如防水外壳)上的摩擦来减少第一和第二导电构件上的磨损。通过施加第一和第二聚合物基底,使得第一和第二导电构件彼此靠近,第一和第二导电构件仍可用作电粘附装置,同时降低损坏第一和第二导电构件的可能性。
一种适应性支撑服装系统响应于从用户穿戴的一个或多个传感器获得的活动数据而动态地改变适应性支撑服装(例如胸罩或紧身衣)的合身性和支撑性。适应性支撑系统还可以包括集成到各种可穿戴设备中的部件,例如鞋类、手表或支撑服装。在某些示例中,适应性支撑系统可以通过智能手机、智能手表或与系统的其他部件无线通信的类似可穿戴计算设备来控制。在其他示例中,适应性支撑系统由内置于集成到适应性支撑服装和/或鞋类中的部件中的电路来控制。下面的附图说明了示例系统,并讨论了发明人所设想的至少一些变化。
图1A-1B是根据一些示例实施例的包括适应性支撑服装和相关电子设备的系统的图示。在该示例中,适应性支撑服装系统1包括诸如适应性支撑服装10、鞋组件20和智能手表30的部件。可选地,适应性支撑服装系统1还可以与智能手机35或其他手持或移动设备通信,以控制或调整参数。在该示例中,鞋组件20包括活动传感器25,适应性支撑服装10包括适应性引擎15。在该示例中,适应性引擎15耦合到控制适应性支撑服装10内的适应性支撑结构的离合系统16(也称为电粘附离合16)。可选地,系统1还可以集成第二适应性支撑服装40,这里示出为适应性紧身衣。
在该示例中,鞋组件20包括活动传感器25,该活动传感器25可以包括诸如加速度计、陀螺仪、温度传感器、磁力计、心率传感器或全球定位传感器(GPS)的传感器,以检测活动水平的变化。在一示例中,鞋组件20包括惯性测量单元(IMU),其结合了一个或多个加速度计、陀螺仪或其他适用的传感器来为被监控的身体提供特定的力、方位或角速度变化。来自IMU的数据可用于检测运动,比如脚撞击或节奏等。在该示例中,来自活动传感器25的数据被传送到智能手表30或智能手机35进行处理,以基于来自活动传感器的活动数据来确定是否需要改变适应性支撑。在另一示例中,活动数据可被直接发送到适应性引擎15,用于处理和确定所需的适应性支撑水平。
脚撞击数据可以包括可以从诸如活动传感器25(例如IMU和力传感器组合)的传感器确定的更广泛的活动度量阵列的一部分。步度量可以包括单个步或步计数。可以基于诸如最小竖直力阈值、每步的最小平均竖直力、最小步时间和最大步时间之类的参数为该度量定义步。步度量还可以包括接触时间,该接触时间是使用力信号计算的每英尺每步(例如当竖直力>50N时的时间)。另一步度量是摆动时间,其使用力信号计算每英尺每步的摆动时间(例如当竖直力<50N时直到该脚产生>50N的力的时间)。步度量还包括步调,其可被定义为使用力信号的每只脚的接触和摆动时间之和的倒数。步长度是使用力信号计算的另一种步度量(例如接触和摆动时间的总和乘以平均速度)。另一步度量是影响力,它至少可以通过两种方式计算。冲击可以是竖直地面反作用力上升的峰值速率,或者是竖直地面反作用力的主动峰值。冲量是使用力信号(例如地面反作用力幅度的积分)计算的每英尺每步的另一步度量。接触是从运动数据导出的另一步度量。例如,使用以200Hz采样的IMU数据来确定脚接触时脚相对于水平面的角度。接触可以包括后脚、中脚和前脚角度。这里讨论的任何步度量都可以用作活动数据,或者与其他活动数据一起使用,以帮助确定活动水平,或者直接确定适应性支撑服装的目标支撑水平。
在该示例中,适应性引擎15、智能手表30和智能手机35中的一个或每个,单独地或彼此结合地或通过访问远程计算资源,包括控制电路,该控制电路处理活动数据并向适应性引擎15发送命令以根据需要改变支撑特性。适应性引擎15接收命令并激活系统,以通过与耦合到适应性引擎15的离合系统16的相互作用来调整适应性支撑结构。
图1B示出了适应性支撑服装系统的用户在可能需要或受益于各种水平的支撑的不同活动之间转换。在该示例中,图示在鞋组件20内的活动传感器25用于检测不同的活动水平,范围从放松的行走到做瑜伽的适度用力到跑步中涉及的更极端的冲击和用力。在该示例中,活动传感器25向智能手表30中的控制电路发送数据,智能手表30运行基于从传感器解释的活动数据来确定当前活动水平的应用。在一些示例中,智能手表30还可以包括活动传感器,该活动传感器还将活动数据发送到在智能手表30上操作的控制电路,以提供附加的活动水平信息,从而通知增加或减少由适应性支撑服装10(例如在该示例中的适应性胸罩)提供的支撑的决定。例如,智能手表30可以包括集成的心率监视器,其可以用作与活动水平相关的附加信息。
在舒适区中,适应性服装支撑系统1检测低水平的身体活动,其已被确定为对应于适应性支撑服装所需的放松水平的支撑。因此,控制电路命令适应性引擎15激活适应性支撑服装10并将其调整到舒适设置。控制应用程序(例如操作控制电路的应用程序)可以包括用户接口,其为用户提供对适应性支撑服装的不同设置的访问。在示例中,设置可以包括将不同的支撑水平与不同的预定义活动水平相关,例如休息=舒适支撑水平(例如低支撑水平)和较高冲击=性能支撑水平(例如高支撑水平)。可以创建其他映射,并且可以呈现用户接口以允许用户生成定制映射,表1示出了活动水平-支撑水平映射的示例映射表。
活动水平 支撑水平
休息(不用力,无冲击) 舒适-最小支撑
步行(适度用力,低冲击) 娱乐-适度支撑
瑜伽(适度用力和冲击) 运动—增强支撑
跑步(高度用力和冲击) 性能—超强支撑
表1
如图所示,用户可以通过增加活动传感器检测到的用力和/或冲击,从舒适过渡到较低冲击。动态地,在检测到过渡时,智能手表30中的控制电路命令适应性引擎15增加适应性支撑服装10提供的支撑水平。如果用户回复到舒适活动水平(例如休息或行走),则控制电路可以命令适应性引擎15将支撑水平放松回到舒适支撑水平。可替代地,如果用户通过跑步来增加活动,则系统可以动态地响应,适应性引擎15将支撑水平增加到更高冲击(性能)支撑水平。
在某些示例中,用户可以从多个不同的活动相关参数(例如心率、节奏、冲击等)中进行选择,并将每个参数的不同水平与不同的支撑水平相关。例如,用户可以创建使用心率和节奏作为触发器的跑步活动分类。然后,可以将正在运行的活动映射到高支撑水平。还可以通过将不同的支撑结构调整与特定支撑水平相关来配置支撑水平,例如支撑结构的离合力或张力。
图1C是示出根据一些示例实施例的适应性支撑系统的部件的框图。注意,在本文件中,适应性支撑系统也称为适应性支撑服饰系统。在该示例中,适应性支撑系统1包括诸如控制电路112、活动传感器120和适应性引擎104的部件,适应性引擎104集成在适应性支撑服装102内。适应性支撑服装102可以包括适应性支撑区域106。适应性支撑区域106包括一个或多个电粘附离合装置108和电信号发生器110,电粘附离合装置108配置成选择性地变为静态和/或弹性,电信号发生器110可以产生控制离合装置108的致动的信号。
在示例中,适应性支撑服装102可以包括或使用离合指示器134来提供离合装置108的状态或状况的指示。例如,离合指示器134可以包括触觉反馈装置、光源或其他接口装置,其可以指示离合装置108是接合还是分离,或者指示离合装置108接合的程度。离合指示器134可以包括配置成驱动离合指示器134的电路或其他部件,例如可调功率信号源或其他信号发生器。
控制电路112包括处理器114、计算机可读存储设备存储器116和通信电路118。如上所述,在一些示例中,控制电路112可以集成在智能手表30或智能手机35内(图1A)。在那些示例中,控制电路112嵌入在智能手表30或智能手机35硬件的操作系统(例如iOS或Android)上运行的软件应用中。因此,处理器114和存储设备存储器116将是智能手机35或智能手表30的一部分。在所示的示例中,控制电路112是独立的设备或者集成到适应性支撑服装102中。
处理器114访问存储在存储设备存储器116中的指令,以处理通过通信电路118接收的活动数据。至少在处理操作期间,活动数据也可以存储在存储设备存储器116上。处理器114还处理指令,这些指令使其能够生成命令并通过通信电路118将其发送到适应性引擎104。传送到适应性引擎104的命令控制适应性引擎104的激活,以改变适应性支撑服装的支撑特性。
控制电路112从活动传感器120接收活动数据。在该示例中,活动传感器120可以包括IMU122、加速度计124、应变仪126(例如配置为测量位移信息的基于电容的应变仪)、全球定位系统(GPS128)、温度传感器130和/或心率(HR传感器132)以及能够产生指示用户活动水平的数据的其他传感器的任意组合。活动传感器120可以包括列出的传感器的任何组合,并且通过无线通信链路,例如LE(低能量),将产生的活动数据传输到控制电路112。此外,如上所述,以上讨论的系统1的部件可以任何组合分布在包括智能手表、智能手机、鞋组件或适应性支撑服装(例如集成到适应性引擎中)的设备上。
术语“电粘附”在本文中通常指使用静电力的物理物体的耦合。物体之间的静电力可以由控制器或处理器电路选择性地控制,该控制器或处理器电路可以协调电信号的产生和提供给使用静电力耦合的物体中或物体上的不同电极。使用电粘附的物体之间的接合、耦合或粘附可以根据例如耦合或去耦合来控制,或者可以根据物体之间的夹持力的幅度或剪切力的幅度来控制。也就是说,电粘附系统中物体之间的接合可以二元开/关的方式控制,或者以耦合物体或阻止物体之间相对运动的力的相对幅度或程度的方式控制。
在示例中,静电力的电控制可以提供各种物体的受控附接或分离。例如,可以使用电粘附将两个或更多个物体表面连接或保持在一起,并且由于来自感应电场的静电力,因此可以影响连接表面之间的抓力、牵引力或摩擦力。在一些示例中,可以在接合的表面之间提供电介质。
使用电粘附连接的表面可以具有各种表面性质或特征。例如,具有不同的平面均匀性或平整度特性、光滑度或粗糙度特性、连续性或不连续性特性、导电性、形貌、柔顺性或柔韧性或其他特性的表面可以使用电粘附来连接。也就是说,本文讨论的电粘附装置和技术不限于特定的材料性质或表面特性,然而,一些材料可以表现出与其他材料不同的电粘附特性。例如,一些材料可以更好地配置用于重复的电粘附耦合和解耦,而一些材料可以更好地配置用于不同材料之间的相对运动。
在一些示例中,电粘附系统或电粘附装置可以包括至少一个柔顺或适形的电粘附表面,其在一个或多个维度上是柔性的。例如,至少部分由于电粘附系统的第一部件的柔顺性,第一部件可以更有效地与第二部件结合或配合,例如可以是或可以包括另一装置的不同或不太柔顺的表面。
例如,第一电粘附表面可以包括柔顺表面部分,其配置成基本独立于第二电粘附表面的表面粗糙度来促进电粘附吸引。也就是说,第一电粘附表面可以配置成符合第一电粘附表面要与之配合的第二表面的不连续性或其他缺陷。在示例中,电粘附表面可以配置为符合微观、介观和/或宏观表面特征。在适当的电刺激的影响下,第一电粘附表面可被吸引到第二电粘附表面,并且可以通过局部变形或弯曲使第一电粘附表面至少部分地符合第二表面。在一些示例中,可以在主和次装置或表面之间提供多种不同的粘附模式,以进一步增强表面之间的配合。
在示例中,电粘附系统可以包括至少一个具有一个或多个电极的主装置。主装置可以配置为附着或“离合”次装置或目标。次装置可以类似地具有一个或多个电极。各种装置电极可被电刺激,以相对于另一电极或装置诱发静电引力,例如当适当的电压或电流信号被施加到一个或两个装置时。在一些示例中,主装置的表面上的电极的极化可以在目标装置中引起相应的极化,并且可以由此使主装置和次装置附着。
在示例中,可控电粘附离合系统可以包括或使用重量轻的电粘附膜,并且通常可以使用相对低功率的电信号来形成与其他表面和基底的结合,例如与其他膜的结合。这里的许多示例包括或使用电粘附离合装置,该装置包括一对或多对膜,这些膜可被充电以产生将膜连接在一起的力。其他电粘附材料可以包括除膜之外的材料,或者不同类型的电粘附材料(例如膜、织物、液体、塑料等)可以类似地用于提供相同或相似的结果。
图2A总体示出了电粘附第一离合系统200的俯视示意图。图2B总体示出了电粘附第一离合系统200的侧视图。图2B的侧视图是局部分解图,以更好地示出第一离合系统200的各种部件和特征。第一离合系统200的示例包括第一电极组件202,该第一电极组件202可以利用静电力选择性地和可控地耦合到第二电极组件208或从第二电极组件208去耦合。在图2B中,第一电极组件202被示出为靠近第二电极组件208,但与其去耦合。也就是说,在图2B中,该图示出了彼此分离的电极组件,并且例如没有受到静电引力的影响。
第一电极组件202包括具有第一导电表面204的电极,第二电极组件208包括具有第二导电表面210的电极。导电表面可以具有各自的部分,这些部分可以至少部分地彼此相邻。在第一离合系统200的示例中,相应的表面部分被示出为平坦表面,然而,其他表面形状或特征(例如圆形表面、倾斜表面等)可以类似地被使用。
在示例中,电信号或多个电信号可被施加到相应电极的第一导电表面204和第二导电表面210,从而感应出静电力,该静电力可以将表面连接在一起,并因此将第一电极组件202和第二电极组件208连接在一起。连接组件的力的强度尤其取决于相邻导电表面的表面积、施加到第一导电表面204和第二导电表面210的一个或多个电信号的幅度、表面之间的距离以及导电表面之间的任何电介质元件或间隙的介电常数。
第一离合系统200的示例包括在第一导电表面204和第二导电表面210之间的电介质层。在第一离合系统200的示例中,每个导电表面至少部分地涂覆或覆盖有电介质绝缘体。在第一离合系统200中,第一电介质层206可以沿着第一导电表面204的一部分设置,该第一导电表面204或者在某些方向上可以邻近第二电极组件208。可以沿着第二导电表面210的一部分提供第二电介质层212,该第二导电表面210与第一电极组件202相邻,或者在某些方位上可以与第一电极组件202相邻。
在其他示例中,导电表面之一包括或使用电介质绝缘体,而另一个不包括或使用电介质绝缘体。电介质绝缘体可被均匀地施加或沉积,或者可以一定图案或准随机地沉积(例如每单位面积具有特定的覆盖率),从而实现第一离合系统200的不同附着特性。在其他示例中,气隙可以设置在导电表面之间,并且可以包括电介质绝缘体。可以使用各种间隔件来控制第一离合系统200的导电表面之间的气隙的均匀性或不均匀性。类似地,间隔件可以用于控制可以在导电表面之间提供的电介质构件上的压缩力。
在第一离合系统200的示例中,第一电极组件202包括在第一导电表面204的相对长度方向末端的第一支撑214和第二支撑216。支撑可以配置成将第一导电表面204保持在大致平坦配置中,然而,不同形状或不同配置的支撑可以类似地被使用,例如取决于离合系统的特定几何形状或应用。类似地,第二电极组件208包括位于第二导电表面210的相对长度方向端部的第三支撑218和第四支撑220。在示例中,支撑包括碳纤维、铝或其他材料。
在示例中,一个或多个支撑可以包括导电或非导电部分。在示例中,第一支撑214耦合到第一引线224或电端子。第一支撑214可以包括导电部分,或者可以为导体提供基底,该导体可以从第一引线224接收电信号并将其提供给第一导电表面204。类似地,第三支撑218可以耦合到第二引线226或电端子。第三支撑218可以包括导电部分,或者可以为导体提供基底,该导体可以接收来自第二引线226的电信号并将其提供给第二导电表面210。在示例中,各种支撑可以使用绝缘体耦合到它们各自的导电表面,并且电引线可以耦合到导电表面,例如具有或不具有任何中间导体、材料或信号总线。例如,第一支撑214可以耦合到绝缘体228,绝缘体228可以耦合到第一导电表面204,从而将第一导电表面204与第一支撑214电去耦。在一些示例中,将导电表面与其支撑电去耦或隔离可以有助于将可用电能集中在导电表面中,而不是将其分布在更大区域上,例如可以包括支撑。在示例中,绝缘体228可以是将支撑耦合到它们各自的导电表面的粘附部件或层。
第一离合系统200的示例包括对准装置222。对准装置222可以配置成将电极组件耦合在一起,例如保持第一电极组件202和第二电极组件208的特定取向或对准。在一些示例中,对准装置222可以包括弹簧、弹性构件或其他可延伸和可缩回部件,其可以配置为将第一电极组件202和第二电极组件208朝向特定方位偏置。在第一离合系统200的示例中,对准装置222可以将第一电极组件202和第二电极组件208的相应表面部分偏置成基本相邻且至少部分重叠的取向。如本文所用,基本邻近可意味着耦合,或可意味着附近但未耦合或去耦合,或可意味着部分耦合,或可意味着足够接近,使得可在表面之间产生静电力,例如在表面之间或在表面之间提供的一个或多个电介质层之间有或没有物理接触。对准装置222的多个示例或者多个不同取向的对准装置可以一起使用,例如帮助避免电极组件的导电部分的弯曲或翘曲。
在示例中,第一导电表面204或第二导电表面210的导电部分可以包括印刷、沉积或溅射到柔性或柔顺基底上的导电材料。例如,导电部分可以包括涂覆或溅射有铝的聚酯薄膜基底。在示例中,第一离合系统200中的一个或两个电极组件可以包括绝缘电介质层,例如陶瓷-聚合物复合材料,其设置在铝溅射的双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或BOPET膜上。
在示例中,诸如第一电介质层206或第二电介质层212的电介质层和/或其他绝缘或部分绝缘的电介质部分可被印刷、沉积、溅射或以其他方式施加到膜或其他基底。例如,电介质可以包括基本不导电的可印刷电介质墨水或类似材料,或者导电部分可以包括导电的可印刷墨水或类似材料。在示例中,电介质可以包括柔性或物理柔顺材料。
在示例中,铝覆盖的膜可以为电极组件提供导电表面,并且聚合物部分可以为铝提供背衬,并且可以帮助增强膜以承受来自支撑的力,例如当电极组件处于物理应变或负载下时。导电表面或组件的厚度可以通过使用不同的膜、每单位面积不同量的聚合物或不同量的导电材料来改变。
第一电极组件202和第二电极组件208的尺寸和形状可以调整以适应各种应用。在第一离合系统200的示例中,第一电极组件202被示出具有第一导电表面204,其宽度小于第二电极组件208的第二导电表面210。在一些示例中,宽度的差异可用于防止电极边缘附近的短路或其他电耦合。
在操作中,可以使用第一引线224和第二引线226向电极施加电信号,例如交流(AC)信号或直流(DC)信号。响应于所施加的信号,相反的电荷可以累积在第一导电表面204和第二导电表面210上,并且反过来,静电力(例如吸引力或排斥力)可以在表面的基本相邻部分之间的界面处产生,例如在表面的重叠长度部分处或沿其产生。在吸引力的情况下,第一导电表面204和第二导电表面210以及因此第一电极组件202和第二电极组件208可以粘附或结合。由此产生的静电粘附和相邻表面之间界面处的摩擦可以防止相对运动并抵抗剪切力。也就是说,当第一离合系统200被致动并且静电引力存在于第一导电表面204和第二导电表面210之间时,可以抵抗任何施加的剪切应力(例如平行于表面施加的力,例如相对于另一个表面移动一个表面)。
当电信号被移除或关闭时,则第一导电表面204和第二导电表面210可以放电,并且表面界面处的任何静电引力可以消散。也就是说,第一导电表面204和第二导电表面210可以脱离,并且可以相对于彼此相对自由地滑动,例如在由对准装置222或任何其他位移限制器建立的任何界限内。
本发明人已经认识到,第一离合系统200的导电表面之间的力可以表示为各种几何参数和电常数ε0的函数。例如,在导电表面无限大的理论条件下,每个板可以产生E=σ/2ε0=Q/2Aε0幅度的电场,其中表面上的表面电荷密度为±σ且σ=Q/A,由于两个表面对电场的贡献相等,因此表面之间的电场为Etotal=Q/Aε0电势差为V=Etotald,其中d为表面之间的距离。本发明人还认识到,由于表面可以带相反的电荷,所以表面之间的吸引力等于一个板产生的电场乘以另一个板上的电荷。也就是用于模拟吸引力的方程可用于确定第一离合系统200的剪切力或保持力或离合力。例如,其中μ是表面之间的摩擦系数,ε是表面之间电介质的相对介电常数,ε0是电常数,A是表面之间界面的面积(例如重叠部分的面积),V是施加的电压,d是表面之间电介质的厚度或表面之间的间隔距离。在示例中,最大剪切力Fshear可以表示为在没有施加电压的情况下表面之间的常数和法向力FN的函数,或者Fshear=kFN
至少部分基于第一离合系统200中的力的理论或理想方程,本发明人已经认识到表面之间的剪切力是所施加电压的平方的函数,因此电压的极性实际上是无关紧要的。因此,本发明人已经认识到,可以使用AC驱动信号,从而可以最小化电粘附系统中不期望的电介质吸收。
图2C总体示出了第一离合系统200的一部分的示例。在图2C中,第一电极组件202与第二电极组件208相邻,并且电压信号被施加到每个电极组件。在图示中,“+”符号表示施加到第一电极组件202的第一导电表面204的正电压信号,而“-”符号表示施加到第二电极组件208的第二导电表面210的负电压信号。作为施加相反极性信号的结果,产生电场230。在图示的示例中,第一电极组件202包括吸引第二电极组件208的带负电部分的带正电部分。电场230导致静电力将电极组件聚集在一起,并抵抗剪切力Fshear。第一离合系统200可以承受的最大剪切力Fshear由上面的方程给出,并且是电场230存在的面积、施加的电压的平方以及组件的导电部分之间的电介质的特性等的函数。
在示例中,第一离合系统200的多个示例可以一起使用以提供增强的离合。例如,可以并行或串行提供多个示例。通常,这里讨论的应用是参照第一离合系统200的单个示例提出的,然而,根据尺寸限制、动力限制和/或性能目标,通常可以使用多个示例。
图3总体示出了电粘附系统302的示例,例如可以包括或包含第一离合系统200。电粘附系统302可以包括处理器电路304、信号发生器306和离合电极阵列322。在示例中,电粘附系统302可以包括能量源308、用户接口310和传感器314。在示例中,电粘附系统302的一个或多个部件可以包括或包含来自图1C的示例的适应性支撑系统100的部件。
在图3的示例中,电粘附系统302的一个或多个部件可以从能量源308接收能量。能量源308可以包括电池或其他AC或DC电能源。在示例中,能量源308包括能量收集电路,例如可用于从例如运动源、RF或其他电磁源或其他地方收集能量。
处理器电路304可以包括如本文别处所讨论的通用或专用处理器。处理器电路304可以配置成从信号发生器306、能量源308、用户接口310、传感器314或离合电极阵列322中的一个或多个接收信息,并且作为响应,控制电粘附系统302的一个或多个操作。
信号发生器306可以包括电信号发生器,其配置为向离合电极阵列322提供DC或AC信号。在示例中,信号发生器306配置成产生具有由处理器电路304指定的特性的电信号。例如,信号发生器306可以配置成根据从处理器电路304接收的指令产生具有指定幅度、频率、脉冲宽度、脉冲或波形形态或其他特征的电信号。
离合电极阵列322可配置成从信号发生器306接收电信号,并将信号提供给一个或多个电极,例如可包括离合系统或离合装置的部分。在示例中,离合电极阵列322包括第一电极324、第二电极326或其他电极,例如包括第n电极328。离合电极阵列322中的不同电极可以单独寻址,并且可以从信号发生器306接收各自不同的信号。在示例中,离合电极阵列322中的每个电极可以包括电极组件的一部分。例如,第一电极324可以包括或包含来自图2A的示例的第一电极组件202的第一导电表面204,并且第二电极326可以包括或包含来自图2A的示例的第二电极组件208的第二导电表面210。
在示例中,用户接口310可以包括能够配置成向用户提供信息或者从用户接收信息的各种系统或装置或模块。用户可以包括人类操作员或辅助装置或者用于电粘附系统302的其他控制器。在示例中,用户接口310配置为从用户接收关于电粘附系统302的期望行为或操作特性的指令或信息,例如可以包括离合力、离合灵敏度、功耗特性或其他信息。用户接口310可以配置成向用户提供关于系统的相同或其他特征的反馈或其他信息。例如,用户接口310可以配置为接收用户指定的离合力指示以提供,并且用户接口310可以配置为向相同或不同的用户报告系统中施加或提供或可用的实际离合力的指示。
在示例中,用户接口310可以包括触觉元件312。触觉元件312可以配置成产生或提供触觉以向用户传达信息。例如,该信息可以包括离合状态指示、离合力指示或关于电粘附系统302的其他信息。
在示例中,电粘附系统302可以包括或使用一个或多个传感器314。处理器电路304可以从一个或多个传感器314接收传感器信号信息,并且作为响应,控制电粘附系统302的离合行为或其他动作。可以使用各种类型的传感器,包括生理传感器316、运动传感器318或位移传感器320。在示例中,生理传感器316配置成感测关于电粘附系统302的用户的生理信息。例如,生理传感器316可以包括心率传感器、氧饱和度传感器、ECG传感器、脉搏传感器、声学传感器、外胚层或皮肤电反应传感器、肌肉氧传感器或配置成测量关于用户的生理信息的其他传感器中的一个或多个。
在示例中,运动传感器318可以包括单轴或多轴加速度计、陀螺仪、应变传感器、惯性测量单元(IMU)传感器或者配置成提供关于电粘附系统302、电粘附系统302的部件或电粘附系统302所耦合到的或配置成影响的身体或物体的运动或移动的信息的其他传感器。在示例中,可以提供运动传感器318的多个示例,诸如在身体周围的不同位置,诸如监视身体的不同段或部分的运动(例如绝对或相对)。在示例中,来自运动传感器318的信息可以用于确定身体的活动水平、姿势、位置或其他特征。
在示例中,位移传感器320可以包括配置成测量距离或位移信息的装置。例如,位移传感器320可以配置成测量第一离合系统200的不同部分的相对位置。例如,位移传感器320可以配置成测量或提供关于第一电极组件202和第二电极组件208的重叠部分的信息,或关于对准装置222的延伸特性的信息,或关于电粘附系统302的组件的方向或位置的其他信息。
传感器314可以包括这里没有具体列举的其他传感器,例如环境传感器、全球定位系统(GPS)传感器、光传感器、接近传感器或其他传感器。
图4总体示出了第二离合系统400的示例。第二离合系统400可以包括或使用第一离合系统200和/或电粘附系统302的部件。例如,第二离合系统400可以包括参考电极组件402,例如可以对应于来自第一离合系统200的示例的第一电极组件202和第二电极组件208中的一个,并且第二离合系统400可以包括可移动电极组件414,例如可以对应于第一电极组件202和第二电极组件208中的另一个。
参考电极组件402可以包括第一离合框架404,其相对于另一个锚定或参考第二离合系统400的至少一个电极。可移动电极组件414可以包括耦合到第二离合系统400的不同电极的第二离合框架416。在图4的示例中,参考电极组件402包括耦合到第一离合框架404的第一聚合物基底406、耦合到第一聚合物基底406的第一导电构件408以及耦合到第一导电构件408的第一电介质构件410。可移动电极组件414类似地包括第二聚合物基底418、第二导电构件420和第二电介质构件422。
在各种示例中,第一和第二聚合物基底406、408配置成提供刚度以防止或降低第一和第二电极组件202、208在使用中弯曲或折叠的可能性,但也是柔韧的,使得第一离合系统200可用于本文公开的可穿戴物品。在各种示例中,第一和第二聚合物基底406、418是或包括聚烯烃泡沫。在各种示例中,使用第一和第二导电构件408、420与聚烯烃泡沫之间的粘附层,将聚烯烃泡沫施加到相应的第一和第二导电构件408、420,在这种情况下,粘附层可以理解为第一和第二聚合物基底406、418的一部分。在各种示例中,聚合物基底具有约0.25毫米的厚度,尽管更大或更小的厚度也是可以考虑的。在各种示例中,第一和第二聚合物基底406、418由5703LE压敏粘附泡沫带形成。
参考电极组件402或可移动电极组件414的各种部件可以包括或对应于来自图2A、图2B或图2C的示例的第一电极组件202或第二电极组件208的部件。例如,第一聚合物基底406可对应于第一支撑214或第二支撑216,或者第二聚合物基底418可对应于第三支撑218或第四支撑220。第一导电构件408可以对应于第一导电表面204,或者第二导电构件420可以对应于第二导电表面210。第一电介质构件410可以对应于第一电介质层206,或者第二电介质构件422可以对应于第二电介质层212。第二离合系统400的示例包括弹性对准器428的多个示例,例如可以对应于第一离合系统200的对准装置222等。如以上在第一离合系统200的讨论中类似地解释,可以提供弹性对准器428以将参考电极组件402和可移动电极组件414布置或保持在适当位置,使得可以在第一导电构件408和第二导电构件420之间产生电场,从而感应静电力以将电极组件保持在一起。
在使用中,第二离合系统400包括参考电极组件402的第一电介质构件410,其在界面430处或沿着界面430基本邻近可移动电极组件414的第二电介质构件422布置。当电极组件以这种方式布置时,可以在第一导电构件408和第二导电构件420之间感应电场,这又可以导致静电力在界面430处将参考电极组件402和可移动电极组件414结合在一起。在没有电场的情况下,可移动电极组件414可以配置成相对于参考电极组件402移动。在示例中,可移动电极组件414可以在平面中移动,例如平行于参考电极组件402的平面。
图4的示例包括第一位移传感器426,例如可以包括或对应于来自图3的示例的位移传感器320。第一位移传感器426可以耦合到第二离合框架416,并且可以与第二离合框架416一起移动。第一位移传感器426可以配置成测量传感器和参考点之间的距离dx,例如沿着特定轴。参考点可以由例如位移传感器参考元件412提供,例如可以设置在第一离合框架404上或耦合到第一离合框架404,或者可以设置在第二离合系统400中的其他地方。在示例中,第一位移传感器426可以配置成测量在多于一个维度上或沿着多个轴的位移或位置信息。例如,第一位移传感器426可以配置成测量传感器相对于位移传感器参考元件412在x、y和/或z方向上的位置。
图4的示例包括加速度计424,例如可以包括或对应于来自图3的示例的运动传感器318。加速度计424可以配置成测量可移动电极组件414的第二离合框架416的加速度。如本文其他地方解释,来自加速度计424的信息可用于确定或控制第二离合系统400的致动,或控制第二离合系统400施加的离合力。
在实践中,当第一导电构件408和第二导电构件420耦合到电端子并由电信号(例如来自信号发生器306的电信号)驱动时,该组件形成可以充电和放电的电容器。当在端子之间施加电压时,电容器充电并产生静电引力。吸引力将导电构件驱动到一起,从而增加摩擦并抑制任何相对运动。当电压被移除或降低时,静电吸引力被移除或降低,并且导电构件被有效地释放并允许相对于彼此更自由地滑动。
图5总体示出了第一离合控制方法500的示例。第一离合控制方法500可以包括或使用第一离合系统200、电粘附系统302或第二离合系统400或者本文讨论的其他系统或装置的各种元件。
在框502,第一离合控制方法500可以包括接收用于电粘附离合系统的用户控制指令。在示例中,框502可以包括使用用户接口310从用户接收控制指令。在示例中,框502可以包括使用一个或多个传感器314从用户接收控制指令。例如,用户控制指令可以包括启用或禁用离合系统,或者控制操作系统的程度或幅度的用户指令。也就是说,用户控制指令可以指示系统要提供的离合力或剪切阻力的量(例如相对量或绝对量)。
在框504,第一离合控制方法500可以包括检测或确定电粘附离合系统的状态。在示例中,框504可以包括使用一个或多个传感器314来确定离合系统的状况、位置或其他状态。在示例中,框504可以包括确定离合系统中电极的相对位置,例如使用位移传感器320,并且向处理器电路304提供关于相对位置的信息。在示例中,框504可以包括确定离合系统的加速度,或者离合系统所耦合到的物体的加速度,或者离合系统配置为控制的物体的加速度,并且向处理器电路304提供加速度信息。
在示例中,框504可以包括测量电粘附系统302或其部件的一个或多个属性。在示例中,框504可以包括应用滤波器(例如平滑滤波器或降噪滤波器)或以其他方式处理所测量的属性,以确定位置、方向、配置或关于电粘附系统302的部件或系统本身的其他信息。在示例中,框504可以包括确定一个或多个电极组件部件的对准、位置和/或方向。
在框506,第一离合控制方法500可以包括基于来自框504的电粘附系统的检测状态产生离合控制信号。例如,框506可以包括使用处理器电路304来处理来自用户接口310或来自传感器314或来自其他来源的信息,以产生可以控制系统离合的信号。在示例中,框506可以包括产生离合系统的二进制开/关指示,或者框506可以包括产生指示系统要提供的离合力的幅度的信号。例如,框506可以包括产生对应于要提供的不同幅度的离合力的不同控制信号。
在框508,第一离合控制方法500可以包括向电粘附离合系统中的电极提供离合电极驱动信号。例如,框508可以包括使用信号发生器306向离合电极阵列322提供DC或AC信号。在示例中,框508包括向离合电极阵列322中的不同电极提供不同的电信号。在示例中,框508包括向离合系统中的相应不同电极提供相同AC信号的相反极性分量,从而在电极之间感应静电力并产生离合力。
在示例中,框506和/或框508可以包括使用处理器电路304或使用另一个本地或远程控制器来执行关于检测到的状态的各种计算,使用校准信息,使用关于先前检测到的或存储的状态的信息,使用先前定义的控制参数,或使用其他信息来控制电粘附系统302的各个方面。计算的结果可以使电粘附系统302实现多种不同响应或控制中的一种,例如根据应用或控制算法。在示例中,处理器电路304或其他控制器可以包括状态机、反馈回路、前馈控制器、查找表(LUT)、比例积分微分(PID)控制器、参数控制器、基于模型的控制器、基于运动模型的控制器或状态空间控制器等。可以训练或优化控制器的各种参数。在示例中,各种参数或算法可以包括或使用机器学习或深度学习来更好地理解和响应输入,例如使用来自多个不同用户的信息。在示例中,电粘附系统302的控制器可以配置为改进、适应或以其他方式重新配置以改进或更新系统的行为或性能,例如基于使用模式、系统本身或其部件的属性(包括退化或磨损)或其他信息。
在示例中,用于电粘附离合系统的基于模型的控制器可以便于系统适应不同的用户,例如可以具有不同的体型,或者可以便于系统适应不同的环境或不同的条件,例如有或没有训练数据或训练周期。例如,可以使用关于用户或用例的先验信息来指定或设置控制模型参数。在示例中,可以基于检测到的系统或用户的变化或属性来更新模型。例如,模型参数可以根据例如穿戴者身体部分的形状或重量,或者系统或用户身体的顺应性来更新。在示例中,模型参数的变化或偏离可以指示离合系统的部件的变化或用户的变化。例如,参数变化可以指示系统部件的故障或磨损,并且可以通知用户(例如使用用户接口310)。另外或可替代地,通知可以被提供给远程操作者或系统,例如可以自动提供替换的制造商或供应商,从而增强用户体验。在示例中,模型参数的变化可以指示用户步态或姿势的变化,例如可以指示受伤或疲劳。可以使用用户接口310通知或警告用户这种变化。
图6总体示出了多个图600的示例,其图示了离合系统的控制示例。图600包括加速度信号图602、离合信号图604和电压信号图606。图600包括共同的时间轴,以总体示出加速度信息、离合控制和电极驱动电压信号如何对应的示例。
加速度信号图602的示例包括加速度信号608,例如可以从来自电粘附系统302的示例的运动传感器318接收或导出。加速度信号608可以指示身体、电粘附系统302或电粘附系统302的部件的加速度的幅度。例如,加速度信号608可以指示离合系统的特定电极或电极组件的加速度,例如本文在图4的示例中描述。在图6的示例中,加速度信号608通常被示为具有适度恒定频率和变化幅度的振荡信号。在该示例中,加速度信号608的第一或早期部分包括具有第一加速度幅度特性的振荡加速度指示信号,而加速度信号608的第二或后期部分指示更大的第二加速度幅度特性。
加速度信号图602包括具有固定幅度Ath1的第一加速度幅度阈值610和具有固定幅度Ath2的第二加速度阈值幅度612。加速度阈值代表幅度阈值,如果超过该阈值,则指示电粘附系统302的控制状态或控制状态的变化。例如,如果加速度信号608指示小于第一加速度幅度阈值610的加速度幅度,则系统可以具有第一控制状态,并且如果加速度信号608指示大于第一加速度幅度阈值610并且小于第二加速度阈值幅度612的加速度幅度,则系统可以具有第二控制状态,并且如果加速度信号608指示大于第二加速度阈值幅度612的加速度幅度,则系统可以具有第三控制状态。尽管图6的示例将幅度阈值条件图示为固定或静态值,但是可以使用其他幅度阈值条件,例如基于加速度信号608的形态,或者基于加速度信号608的绝对或相对变化。类似地,可以使用少于或多于两个阈值条件;为了说明的目的,在图6的示例中使用了两个阈值条件。
图6的示例表明,可以基于加速度信号608的加速度幅度阈值来指定或确定各种控制状态。类似地,可以使用其他基于加速度的改变或触发。例如,加速度信号608的频率可以用于触发控制状态的变化,或者可以使用加速度信号608的频率变化。
离合信号图604的示例包括离合控制信号614。在图6的示例中,离合控制信号614是二进制信号,其指示用于电粘附离合的控制信号是开还是关。在开状态下,离合控制信号614可以指示电信号被提供给离合系统中的一个或多个电极,而在关状态下,离合控制信号614可以指示电信号被移除或改变为不同的值。在示例中,当离合控制信号614为高或开时,处理器电路304可以配置为向信号发生器306提供第一控制信号,并且作为响应,信号发生器306可以向离合电极阵列322中的一个或多个电极提供电信号。当离合控制信号614为低或关时,处理器电路304可以配置为向信号发生器306提供第二控制信号,并且作为响应,信号发生器306可以改变提供给离合电极阵列322中的一个或多个电极的电信号的值,或者信号发生器306可以停止提供电信号。在示例中,当离合控制信号614为低或关时,离合电极阵列322中的一个或多个电极可以耦合到地或参考电压源。
在示例中,离合控制信号614可以是具有多于两个状态或值的多值信号。也就是说,离合控制信号614可以具有指示由系统提供的离合控制的不同水平的状态或值。例如,在第一状态中,离合控制信号614可以指示零离合或者没有电信号被提供给离合电极阵列322中的电极。在不同的第二状态下,离合控制信号614可以指示提供给离合电极阵列322中的电极的适度离合或中等幅度的电信号。在不同的第三状态中,离合控制信号614可以指示提供给离合电极阵列322中的电极的高离合或高幅度电信号,从而感应出比第二状态中更大的电场和静电力。类似地,可以使用更多具有相应不同离合力的状态。
电压信号图606的示例包括离合电压信号616。在图6的示例中,离合电压信号616代表第一AC信号的一部分,其可被提供给离合电极阵列322中的一个或多个电极,例如使用信号发生器306。例如,离合电压信号616可以代表可被提供给第一电极324的第一AC信号,并且互补的、极性相反的第二AC信号可被提供给第二电极326,例如基本同时。当提供AC信号时,可以在第一电极324和第二电极326之间感应静电力,从而提供将电极保持在一起的离合力。AC信号的幅度会影响合成离合力的幅度。例如,AC信号的电压幅度的增加会导致离合力的相应增加,而电压幅度的减小会导致离合力的相应减小。在示例中,AC信号的占空比会影响合成离合力的幅度。例如,接通持续时间的增加(例如提供AC信号)可以导致离合力的相应增加,而接通持续时间的减少可以导致离合力的相应减少。
例如,在t1和t2之间的第一离合时段期间,离合电压信号616可以包括具有第一AC信号幅度v1的AC信号。在t3和t4之间的随后的第二离合时段期间,离合电压信号616可以包括具有相同的第一AC信号幅度v1的AC信号。在示例中,AC信号幅度可以基于相同离合时段期间加速度信号608的幅度,或者可以基于加速度信号608的幅度和一个或多个加速度幅度阈值之间的关系。换句话说,在图6的示例中,离合电压信号616的幅度可以取决于或者可以部分基于加速度信号608的幅度与第一加速度幅度阈值610和第二加速度阈值幅度612之间的关系。由于加速度信号608在第一和第二离合时段期间没有超过第二加速度阈值幅度612,所以离合电压信号616的幅度可以设定为v1
图6的示例包括t5和t6之间的第三离合时段、t6和t7之间的第四离合时段以及t8和t9之间的第五离合时段的示例。在第三离合时段的示例中,加速度信号608在时间t5超过第一加速度幅度阈值610,从而触发离合控制信号614的状态从关变为开。由于在第三离合时段期间加速度信号608超过第一加速度阈值610,但不超过第二加速度阈值612,离合电压信号616的幅度可被设定或保持在第一AC信号幅度v1。在该示例中,加速度信号608可以在时间t6超过第二加速度阈值幅度612,并且作为响应,离合电压信号616的幅度可以从第一AC信号幅度v1变为第二AC信号幅度v2。也就是说,提供给离合系统中的一个或多个电极的电压信号的幅度可以响应于关于加速度的相应增加的信息而增加。在图6的示例中,离合电压信号616表现出从第三离合时段到第四离合时段的逐步变化,例如由于加速度信号608在对应于第三和第四离合时段的相同时间间隔内的变化。
在示例中,离合电压信号616可被控制或者可以除了步进方式之外的方式改变。例如,离合电压信号616的幅度可以更直接或类似地取决于加速度信号608的幅度。也就是说,由于加速度信号608可以指示或可以替代离合力需求(例如由于身体或其他物体的运动或运动变化),处理器电路304和信号发生器306可以根据加速度信号608的幅度来改变离合电极阵列322中的离合电极的一个或多个驱动信号的幅度。在图6的示例中,第五离合时段示出了离合电压信号616的示例,该离合电压信号616具有通常对应于相应时间的加速度信号608的包络或形态特征的幅度包络或形态特征。换句话说,离合电压信号616的幅度可以对应于加速度信号608的幅度的增加而增加。在图6的示例中,离合电压信号616的幅度增加到约第三AC信号幅度v3,例如可以对应于加速度信号608的幅度的峰值。在示例中,离合电压信号616的幅度变化可以或多或少地立即跟踪加速度信号608的变化,或者离合电压信号616的幅度变化可以是加速度信号608的变化的函数。例如,来自加速度信号608的变化幅度信息可被平滑,并且平滑的信息可以用于控制离合电压信号616的幅度。
在示例中,离合电压信号616的频率可以是固定的或动态的。例如,离合电压信号616的频率可以尤其取决于加速度信号608的幅度、离合控制信号614的频率、离合系统的功率或电池状态、用户偏好或其他频率控制指标。在图6的示例中,离合电压信号616的频率在第一、第二、第三和第四离合时段中基本相同,并且离合电压信号616的频率在第五离合时段中降低。可以类似地使用其他离合电压信号616频率或频率变化,例如取决于离合系统的期望行为或功率消耗特性。
本发明人已经认识到,要解决的问题包括在开和关状态之间快速致动离合系统。例如,该问题可以包括以至少约60Hz或120Hz或更高的速率在开和关(例如有动力和无动力)状态之间循环离合系统。也就是说,问题可以包括提供有效的离合,该离合可以在静电激活或夹紧状态和静电非激活或松弛状态之间变化,例如每秒多次。该问题可包括管理电粘附系统中的电介质吸收,例如在第一离合系统200、电粘附系统302或第二离合系统400等中,例如可在系统的电容或类似电容器的部件中发展。电介质吸收现象在实践中可以理解为代表系统中电极上或电极之间不希望的电荷积累。离合系统中的电介质吸收尤其会在相对高的电压激励信号被施加到离合电极相对长的时间段时出现。
例如,第一离合系统200可以包括第一电极组件202和第二电极组件208,它们的配置容易受到电介质吸收的影响。第一导电表面204和第二导电表面210可以像电容器的极板一样起作用,并且电容器被理解为表现出电介质吸收的效果。如果离合系统被充电,例如致动离合,然后放电和开路,由于电介质吸收,在导电表面之间会产生电压。也就是说,即使没有将第一导电表面204和第二导电表面210重新连接到诸如信号发生器306的电压源,包括第一导电表面204和第二导电表面210的“电容器”也会由于包括不同组件的电介质分子偶极子上的电压激励或激励信号的影响而表现出电压记忆。换句话说,离合系统易受电介质吸收或残余电压影响,这会损害系统的功效,并且会损害系统在开和关状态之间循环的速率。例如,如果在第一导电表面204和第二导电表面210之间存在残余电压,则可以防止离合在离合循环之间完全脱离,或者系统或其部件可被无意地或中间地致动,例如在中间离合位置,这可能对系统的期望行为有害或不利,并因此可能对用户体验有害。
本发明人已经认识到快速致动问题的解决方案可以包括解决离合系统中的电介质吸收。例如,该解决方案可以包括使用极性随时间变化的电压激励信号来致动系统,即使用交流(AC)信号,例如图6的示例中的离合电压信号616。本发明人已经认识到,离合系统的剪切力Fshear是所施加电压的平方的函数,因此剪切力与所施加的驱动电压的极性无关。换句话说,本发明人已经认识到,使用AC离合电压信号616激励离合系统相对于DC驱动信号是有益的,因为AC信号可以帮助减少体电荷或电介质吸收的影响,而不会不利地影响最大剪切力。
用于电粘附离合系统的电驱动信号的范围可以从几伏到数百伏。可以使用各种机械特征来帮助物理隔离离合系统的电极,从而防止电极和另一个物体之间的电接触。例如,机械特征可以有助于防止两个或更多个有源电极之间可能导致短路的接触,或者可以用于有助于防止电极和其他敏感物体或表面(例如身体组织)之间的接触。
图7A、图7B和图7C总体示出了离合系统的不同电极组件的截面图的示例,并且电极组件可以包括各种隔离特征。例如,图7A包括第一示例组件702a的截面图。第一示例组件702a可以包括或对应于这里讨论的一个或多个其他电极组件。在图7A的示例中,第一示例组件702a包括被第一电极壳体710a包围的第一导电构件706a。在示例中,第一电极壳体710a气密密封第一导电构件706a,并将其与环境绝缘。
第一电极壳体710a可以包括至少第一聚合物基底704a和第一电介质构件708a。在图7A的示例中,第一导电构件706a的底表面耦合到第一聚合物基底704a的顶表面。第一导电构件706a可以沉积或以其他方式附着到第一聚合物基底704a,例如沿着它们各自的邻接或相邻表面。在图7A的示例中,第一电介质构件708a可以耦合在第一导电构件706a的其他侧面或表面周围。例如,第一电介质构件708a可以设置在第一电介质构件708a的顶面和侧面周围或者可以与之耦合,并且第一电介质构件708a可以耦合到第一聚合物基底704a,从而将第一导电构件706a包围在第一电介质构件708a和第一聚合物基底704a之间。
第一示例组件702a包括延伸穿过第一聚合物基底704a的第一引线712a,以在第一导电构件706a和第一电极壳体710a中的接入端子之间提供电信号通信路径。在示例中,所得到的信号通信路径可以用于将第一导电构件706a耦合到信号发生器306。
图7B包括第二示例组件702b的截面图。第二示例组件702b可以包括或对应于这里讨论的一个或多个其他电极组件。在图7B的示例中,第二示例组件702b包括被第二电极壳体710b包围的第二导电构件706b。在示例中,第二电极壳体710b气密密封第二导电构件706b,并将其与环境绝缘。
第二电极壳体710b可以包括至少第二聚合物基底704b和第二电介质构件708b。在图7B的示例中,第二导电构件706b的侧表面和底表面的至少一部分可以耦合到或嵌入第二聚合物基底704b中。在图7B的示例中,第二电介质构件708b可以耦合在第二导电构件706b的其他侧面或表面周围。例如,第二电介质构件708b可以设置在第二电介质构件708b的顶表面周围或者可以与之耦合,并且可被耦合在第二电介质构件708b的全部或部分侧表面周围。电介质构件和聚合物基底可以耦合,从而将第二导电构件706b包围在第二电介质构件708b和第二聚合物基底704b之间。
第二示例组件702b包括远离第二导电构件706b延伸到或穿过第二电极壳体710b的第二导电引线712b。在图7B的示例中,第二导电引线712b设置在第二聚合物基底704b和/或第二电介质构件708b上或之间,以在第二导电构件706b和第二电极壳体710b中的接入端子之间提供电信号通信路径。其他导电引线配置或附件可类似地用于提供例如信号发生器306和离合系统中电极组件的导电构件之间的电连通。
图7C包括第三示例组件702c的截面图。第三示例组件702c可以包括或对应于这里讨论的一个或多个其他电极组件。在图7C的示例中,第三示例组件702c可以包括耦合在第三聚合物基底704c和第三电介质构件708c之间的至少第三导电构件706c。在图7C的示例中,第三导电构件706c的底表面耦合到第三聚合物基底704c的顶表面。第三导电构件706c可以沉积或以其他方式附着到第三聚合物基底704c,例如沿着它们各自的邻接或相邻表面。在图7C的示例中,第三电介质构件708c可以耦合到第三导电构件706c的相对的第二侧,例如不耦合到或沿着第三导电构件706c的侧表面。第三导电构件706c的侧面可以是未覆盖的或暴露的,例如以便于与诸如信号发生器306的外部电路耦合。
图7C的示例包括设置在第三电介质构件708c上或与之耦合的平滑剂714。平滑剂714可以包括配置成平滑或填充第三电介质构件708c的表面中的任何不规则性的材料,从而提供具有低摩擦系数的表面。在示例中,离合系统可以包括一对电极组件,并且至少一个组件可以包括平滑剂。当组件以面对面的方式彼此相邻设置,并承受表面相对于彼此滑动或移动的重复应力时,平滑剂可有助于延长系统寿命,并减少电极组件的磨损。在示例中,平滑剂714可以包括基于墨水的、基于聚合物的或其他可印刷的材料,其可以沉积在第三电介质构件708c上的相对薄的层中。在示例中,平滑剂714可以具有与第三电介质构件708c相似的介电常数特性。
在示例中,平滑剂714的弯液面可以降低电介质构件708c的表面能特性,并且该弯液面可以帮助启动电粘附。平滑剂714可以帮助填充电介质构件708c中的孔隙或空隙(例如缺陷),这些孔隙或空隙可以通过较低介电常数的空气短路。在示例中,平滑剂714可以包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)或其他硅液压油或油脂。
在第一示例组件702a、第二示例组件702b或第三示例组件702c的示例中,相应的电介质或聚合物材料可以是预先存在的材料或子组件,或者它们可以包括在电极组件的组装点印刷、沉积或以其他方式形成的材料。例如,电极组件可以包括基于膜的聚合物基底,导电构件可以印刷或沉积在该基底上。电介质构件可以包括可沉积或印刷或覆盖印刷在导电构件和聚合物基底上的介电材料。通过覆盖印刷,介电材料可以连接到聚合物基底或其他插入材料,如图7A和图7B的示例所示。在示例中,介电材料或平滑剂714可以包括印刷材料,该印刷材料以多遍或多层沉积以帮助最大化覆盖的均匀性。在一些示例中,平滑剂714或介电材料可以图案化或不规则的方式印刷或沉积,以提供不同的摩擦特性或离合行为。
在示例离合系统中,特定成对电极组件中的电极组件可以类似或不同地配置。例如,组件或组件的部件的高度、长度或宽度特征可以相似或不同。在示例中,同一对中的不同电极组件可以具有不同的长度或宽度特征,例如以促进或适应组件之间相对较宽范围的相对运动(例如在多个方向上,比如沿着不同轴)。为一个组件相对于另一个组件的横向运动提供一些间隙或空间有助于减少重复磨损,重复磨损会在组件表面形成凹槽或凹陷。
图8A和图8B总体示出了用于离合系统的不同电极组件的俯视图的示例,并且电极组件可以包括各种隔离特征或部件,其可以帮助最小化或防止导电部分和其他物体之间的接触。例如,图8A包括第四示例组件802a的俯视图。第四示例组件802a可以包括或对应于这里讨论的一个或多个其他电极组件。在图8A的示例中,第四示例组件802a包括至少部分被壳体包围的第四导电构件806a,该壳体包括第四聚合物基底804a和第四电介质构件808a。在图8A的示例中,第四电介质构件808a沉积在第四导电构件806a的顶面和侧面上,例如类似地在图7A和图7B的截面图示例中所示。图8A的示例包括第三导电引线810,其在驱动信号源(例如信号发生器306)和第四导电构件806a之间提供电信号路径。
图8B包括第五示例组件802b的俯视图。第五示例组件802b可以包括或对应于这里讨论的一个或多个其他电极组件。在图8B的示例中,第五示例组件802b包括被壳体部分包围的第五导电构件806b,该壳体包括第五聚合物基底804b和第五电介质构件808b。在图8B的示例中,第五电介质构件808b沉积在第五导电构件806b的顶部和纵向侧表面上。第五导电构件806b的横向侧表面可被第五电介质构件808b暴露或露出。图8A和图8B的示例总体示出了侧表面可被基底和电介质部分或全部覆盖或封装,并且可以类似地使用除了所示出的那些之外的其他排列和配置。
图9A、图9B、图9C和图9D总体示出了各种电极组件部件或组件的示例的俯视图。如本文其他地方类似地解释,当不同电极组件的导电部件在离合系统中彼此相邻设置时,可产生静电力以将组件保持在一起。力的幅度可以取决于用于驱动电极组件的电信号,并且可以取决于导电部件本身的配置。也就是说,本发明人已经认识到,离合系统中的离合力的幅度可以至少部分地由导体的几何形状或形状来控制,当导体接收到例如来自信号发生器306的电信号时,导体的几何或形状又可以影响导体周围的电场分布密度。
例如,图9A总体示出了第六示例组件902a的示例,其包括基底部件、导电构件和电介质部件,例如类似于图8B的示例中所示。在图9A的示例中,电介质部件包括介电梯度构件904。介电梯度构件904可以包括不均匀或不规则地沉积在导电构件顶面周围的电介质材料。在示例中,梯度可以表示介电梯度构件904的可变厚度,或者可以表示电介质部件的可变介电常数特性。介电梯度构件904的可变厚度或介电常数特性可以影响包括第六示例组件902a的离合系统的行为或功率消耗。
图9B总体示出了第七示例组件902b的示例,该组件包括基底部件和导电构件。电介质部件可以可选地包括在包括第七示例组件902b的电极组件中,但这种电介质从图示中省略。第七示例组件902b包括不规则导电构件906。也就是说,不规则导电构件906可包括类似于本文别处讨论的一个或多个其他导电构件或部件的导电构件,然而,不规则导电构件906包括侧边特征、表面特征或形状不规则的其他特征。在图9B的示例中,从导电构件的纵向侧表面切出凹口。
当不规则导电构件906例如从信号发生器306接收驱动信号时,不规则导电构件906可以在其表面区域周围提供电场。由于表面区域是不规则的,因此产生的电场可能是不均匀的。结果,包括第七示例组件902b的离合系统的行为可以不同于具有更均匀的导电构件的系统的行为。
在一些示例中,第七示例组件902b可用于离合系统具有不同的、离散的“止动件”或离合位置的情况。这些位置可以对应于特定的电极取向。例如,离合系统可以配置为在不同电极组件中相应相邻导电构件的相对较宽部分重叠的地方停止,例如因为由于它们相对较大的表面区域,在这些区域之间可以产生较大幅度的电场。较窄的部分可以呈现较小的场,并且可以促使组件“滑移”或移动到离散位置之一。
图9C总体示出了第八示例组件902c的示例,其包括基底部件和导电构件。电介质部件可以可选地包括在包括第八示例组件902c的电极组件中,但这种电介质从图示中省略。第八示例组件902c包括锥形导电构件908。在该示例中,锥形导电构件908在第八示例组件902c的第一侧附近具有较大的每基底单位面积的导电表面积特性,并且在第八示例组件902c的相对的第二侧附近具有较小的每基底单位面积的导电表面积特性。类似于图9B的示例,包括第八示例组件902c的离合系统的离合行为会受到锥形导电构件908的形状和取向的影响或改变。
图9D总体示出了第九示例组件902d的示例,其包括基底部件和导电构件。电介质部件可以可选地包括在包括第九示例组件902d的电极组件中,但这种电介质从图示中省略。第九示例组件902d包括穿孔导电构件910。穿孔导电构件910可以配置成具有各种尺寸、形状或方向的穿孔或通孔,当示例组件被电信号驱动时,这些穿孔或通孔又可以影响电场。在示例中,穿孔可以规则或不规则地分布,从而提供不同的电场。
在示例中,离合系统可以包括类似或不同配置的电极或导电构件或导体。例如,第七示例性组件902b可被提供作为与第八示例性组件902c相对的离合系统中的第一电极组件。在另一示例中,第七示例组件902b的两个单独示例可以设置在离合系统中。在另一示例中,第六示例组件902a可被设置为与第九示例组件902d相对的离合系统中的第一电极组件。不同电极导体类型、形状、尺寸和方向的其他组合和排列可以类似地用于提供不同类型的离合行为和不同量的离合力。
图10A包括例如用于服饰物品的电粘附离合装置的密封剂示例1000的第一视图。密封剂示例1000可由柔性或顺从性材料制成,并可形成包括离合装置的电极或电极组件的保护壳体。离合系统的其他部件或装置,例如电信号发生器、加速度计或其他装置,可以设置在壳体内部。
在图10A中,密封剂示例1000包括细长套筒或中空管1008,其中可以提供离合装置的电极。电极可以配置为当离合装置脱离时相对于彼此横向滑动,并且管或套筒可以配置为相应地膨胀或收缩,使得电极被保持在其中。在示例中,密封剂示例1000包括第一端1004和第二端1006。密封剂示例1000可以在第一端1004和第二端1006中的每一端附着到纺织品或服饰物品上。第一端或第二端中的一个或两个可以帮助形成防水密封,以保护中空管1008内的内容物(如图10C所示)。管1008或细长柔性外壳可以由弹性材料制成,并且还可以包括棱纹纹理。棱纹纹理由橡胶材料构成。外壳可以包括在外壳的面向外的表面上的防水涂层。
在示例中,电粘附离合的第一电极组件可以固定到细长柔性外壳的第一端,并且电粘附离合的第二电极组件可以固定到细长柔性外壳的第二端。细长柔性外壳的中心或中间部分配置成相对于第一和第二电极组件移动。细长柔性外壳可以在第一和第二电极组件周围形成气密配合。
在示例中,柔性外壳由热塑性聚氨酯涂覆的拉伸针织材料制成。柔性外壳可以由涂有聚氨酯的四向拉伸材料制成,例如斯潘德克斯弹性纤维,例如由特里科聚酯制成(例如85%聚酯,15%斯潘德克斯弹性纤维混合物)。柔性外壳可以基本防风和防水,并且可以由可拉伸织物制成,例如具有黑色聚氨酯涂层的薄氯丁橡胶材料。
在另一示例中,外壳被制成不透水的、防水的、避水的或其任何变体。可以使外壳符合与水进入相关的各种标准。例如,外壳可以符合由侵入保护代码(IPC)描述的消费电子产品水侵入标准,例如IPX2、IPX7、IPX8或其他合适的水侵入保护等级。IPC试验IPX2涉及倾斜达15°时滴水,并规定当外壳从其正常位置倾斜达15°时,竖直滴水不会产生有害影响。测试持续时间为10分钟,涉及的水量相当于每分钟3毫米的降雨量。
IPC测试IPX7涉及1米深的浸没,并规定当壳体在规定的压力和时间条件下浸没在水中时,不应有有害量的水进入(例如达1米的浸没)。测试持续时间为30分钟,在装置底部测量的浸入深度最多为1米,在装置顶部测量的深度至少为15厘米。
IPC测试IPX8涉及超过1米的浸没,例如在3-5个ATM下,例如可以基本相当于30米或50米的水深。该测试有助于确定设备是否适合在制造商规定的条件下持续浸没在水中。
国际电工委员会(IEC)标准60529(或等效的欧洲EN 60529标准)对机械外壳和电气壳体提供的防侵入、防尘、防意外接触和防水保护程度进行了分类和评级。可以测量或评估进水的其他标准包括IEC标准60529、MIL-STD-810和/或DIN 40050-9。
在示例中,包括外壳的电粘附装置可被制成以与应用外壳的织物相似或相同的悬垂特性悬垂。悬垂通常指织物在边缘处的形状或轮廓,或指织物用作桌布或裙子时覆盖物体的方式,在后一种情况下通常指织物的可成形性,这可能是由于目标材料在其自身重量下对重力的反应造成的。在示例中,电粘附装置(例如电粘附离合和外壳)可以具有与使用该装置的织物基本相同的悬垂性。例如,电粘附装置部件和外壳可以对应于与其一起使用的织物或其他纺织品的悬垂系数来制造,这可以使用ISO标准9073-9:2008中描述的关于悬垂系数的确定的技术来确定。
图10B包括从装置后侧观察的密封剂示例1000的第二视图。在一些示例中,密封剂示例1000的主体可以包括肋状物1002或其他合适的纹理,以在视觉上与服饰物品一致。肋状物1002还可以用作功能机构,以在密封剂示例1000和服饰物品的纺织品之间提供摩擦保持。肋状物1002可以由橡胶、硅树脂或其他具有相对高摩擦系数的柔顺材料制成。此外,密封剂示例1000的外表面1014的全部或部分,例如包括具有肋状物1002的部分,可以涂有防水或避水涂层。肋状物1002可以位于密封剂示例1000的主体上、密封剂示例1000的一侧上、密封剂示例1000的两侧上,或者任何其他合适的组合。
例如,肋状材料可以通过将四向拉伸材料(例如斯潘德克斯弹性纤维或其他合适的材料)结合到弹性带状材料上来形成。可以用热激活膜(例如Sampo公司的NASA-T)将弹性带状材料结合到外壳(例如结合到密封剂示例1000)。通过结合,外壳聚集并形成棱纹图案。
图10C示出了密封剂示例1000的第三侧视图。第一和第二电极组件可以在开口1010处插入到密封剂示例1000中。也就是说,电极组件可被引入到密封剂示例1000中,使得它们可被横向封装在中空管1008内或内部。诸如信号发生器110、加速度计124或传感器120之类的其他部件可以另外或替代地插入并封装在密封剂示例1000内。密封剂示例1000可在第一和第二电极组件以及任何其他也被包围的部件周围形成气密配合或气密密封。密封剂可以配置成在横向和/或纵向方向上拉伸。
在示例中,密封剂或壳体有助于将包围的第一和第二电极组件朝向彼此偏置,以促使组件保持紧密接触,同时仍保持足够的间隔,使得组件可以相对于彼此横向移动或滑动。
在示例中,中空管1008可以包括透明或半透明材料。在该示例中,设置在管内的离合装置的电极对用户来说是可见的。在示例中,该管可以是流体填充的(例如使用半透明的油或其他流体)。该管可以可选地被照亮,例如用指示离合装置的离合状态的照明强度或颜色,或者由离合装置提供的离合力的幅度,例如可被包围在管中。在示例中,管本身或管内部的材料可以是电致发光的,即配置为响应于电信号或电场(例如来自离合装置或来自另一个源)而发光。
图10D总体示出了密封剂示例1000的中空管1008的示例,具有离合指示器134,其可以提供关于在管中、管附近或耦合到管的离合装置的离合活动的信息。在图10D的示例中,离合指示器134包括体现为LED电路1018的一个或多个光源,例如发光二极管或LED。LED电路1018可以耦合到中空管1008,例如在管的内部或外部。该管可以可选地包括透明或半透明材料。LED电路1018可以包括一个或多个LED器件,例如可以沿着中空管1008的长度分布或定位。包括LED电路1018的LED设备可以配置成发射相同或不同波长或颜色的光,或者每个装置可以配置成发射多种不同波长或颜色的光。
LED电路1018可以耦合到照明驱动电路1016,其配置为向包括LED电路1018的一个或多个LED装置提供功率信号。照明驱动电路1016可以从例如信号发生器110接收照明指令。在示例中,照明驱动电路1016可以基于信号发生器110提供的离合驱动信号特性来控制LED电路1018发出的光的亮度或颜色。例如,当信号发生器110向离合装置108提供相对大幅度的离合驱动信号(例如对应于设置在中空管1008中的离合装置的强致动)时,则照明驱动电路1016可以向LED电路1018提供相对大的功率信号,从而明亮地照明包括LED电路1018的LED装置。当信号发生器110向离合装置108提供较低幅度的离合驱动信号(例如对应于设置在中空管1008中的离合装置的微弱致动或无致动)时,照明驱动电路1016可以向LED电路1018提供相对较低功率的信号,从而微弱地照明LED装置。类似地,照明驱动电路1016可用于控制LED电路1018,以根据来自信号发生器110的一个或多个信号的特性,或基于来自适应性支撑系统100中的一个或多个其他传感器120的信息,发出不同颜色的光。离合指示器134,例如包括LED电路1018,因此可以向适应性支撑系统100的用户或穿戴者提供关于系统行为或状态的视觉反馈。该反馈可以用于例如提供系统正在运行的验证,或者帮助训练用户,例如训练用户使用不同的步态或节奏。
尽管提到了LED装置,但其他照明源可以类似地用于中空管1008中或者与中空管1008一起使用。例如,可以类似地使用液晶、电致发光或磷光材料、灯或其他光源。在示例中,中空管1008可以包括或者可以填充有流体,并且该流体可被照亮。流体可以可选地包括液体,并且在示例中,离合装置可以浸没在液体中。在示例中,液体可以具有有助于提高离合装置寿命的粘度或其他特性,例如超过数千次离合致动循环。
图10E总体示出了一对电极组件的示例,该电极组件可以包括电致发光显示器电粘附离合,或ELD EAC。该示例可以包括第一ELD电极组件1020和第二ELD电极组件1030。在图10E的示例中,每个ELD组件都以分解图示出,以更好地示出多个层。在使用中,第一和第二ELD电极组件1020和1030可以至少部分重叠的方式提供,与电粘附第一离合系统200的示例中所示类似。在使用期间,如图10E中虚线之间的部分所示,重叠区域可以发光。在示例中,电极组件中的一个或两个可以配置为发光。
第一ELD电极组件1020的示例可以包括膜基底1021、导电层1022、磷光体层1023和电介质层1024。第二ELD电极组件1030的示例可以包括膜基底1034、导电层1033、磷光体层1032和电介质层1031。在示例中,膜基底1021和1034可以包括PETE膜,例如可以是透明聚合物膜,例如可以具有约50微米的厚度。磷光体层1023和1032可以包括电致发光材料,其可以配置为发射光,例如白光或彩色光。在示例中,磷光体层可以包括DuPont8150L/8152B材料。每个磷光体层可被沉积或印刷,并且可以具有约5000埃的厚度。在示例中,第一ELD电极组件1020的导电层1022可以包括铝涂层或其他导电材料,例如可以具有约5000埃的厚度。在示例中,第二ELD电极组件1030的导电层1033可以包括氧化铟锡(ITO)材料或导电聚合物,例如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。导电层因此可以包括基本半透明材料,并且在一些示例中可以具有约2000埃的厚度。为至少一个导电层提供半透明或透明材料有助于最大化从系统发射的光量。在其他示例中,导电层可以是穿孔的或其他不规则形状的,使得至少一个导电层不阻挡从磷光体层发射的光。在图10E的示例中,电介质层1024和1031可以包括电介质墨水,例如DuPont LuxPrint 8153。电介质层1024和1031可以具有约32微米的厚度。各种厚度信息仅作为示例提供,并且可以类似地使用其他尺寸。
图11总体示出了通过封装方法1100组装用于服饰物品的电粘附系统的示例。封装方法1100可以包括或使用第一离合系统200、电粘附系统302或第二离合系统400或本文讨论的其他系统或装置的各种元件。
在框1102,封装方法1100可以包括组装用于电粘附离合系统的电粘附离合装置。在示例中,框1102可以包括组装形成防水外壳的细长柔性外壳,以容纳离合装置的第一和第二电极组件。框1102还可以包括组装或提供电信号发生器,以向第一和第二电极组件提供第一和第二驱动信号来致动离合系统。
在示例中,加速度计可以放置在外壳内。加速度计可以配置成测量电粘附离合装置所耦合到的身体的运动,并且配置成驱动电极组件的电信号发生器可以配置成基于来自加速度计的测量运动产生驱动信号。当外壳以高速率加速时,加速度计测量该速率,并且测得的速率信息可被发送到处理器,以确定该速率是否满足指示电粘附离合将被激励的指定阈值。根据速率满足阈值的确定,处理器然后可以向电信号发生器发送指令,以向电粘附离合装置的电极组件提供一个或多个信号。
在框1104,组装的电粘附离合装置可被插入柔性外壳中,并且外壳可以在第一和第二电极组件周围提供防水壳体。电信号发生器也可以与第一和第二电极组件一起插入柔性外壳中,或者信号引线可以在柔性外壳的一部分处或通过其耦合。在示例中,外壳可以在外壳的至少第一端附接到服饰物品的纺织品材料上。外壳允许服饰物品选择性地为静态的(即离合)或柔性的。
在示例中,外壳内的电粘附离合的第一电极组件可以相对于外壳的第一端基本固定。电粘附离合的第二电极组件可以相对于外壳的第二端固定,并且外壳的中间部分可以配置为相对于第一和第二电极组件移动。
在框1106,柔性外壳中的电粘附离合可以固定到纺织品材料上。例如,柔性外壳可以包括用于运动胸罩的双绑带系统的第一绑带。柔性外壳可以缝合、附着、嵌入或以其他方式固定到运动胸罩的绑带上。
在示例中,电信号发生器可以向电粘附装置提供信号。继续参考框1106给出的示例,运动胸罩可以由穿戴者穿着用于跑步。运动胸罩绑带包括容纳电粘附离合装置的柔性外壳。加速度计424可以测量穿戴者的加速度,并且当加速度满足阈值条件时,电信号发生器可以向电粘附装置提供信号以将其打开,从而导致第一和第二电极组件的重叠部分变得相对于彼此静止或固定。运动胸罩的这种静态定位或锁定功能可以防止穿戴者身体以令人疼痛或有害的速度加速和减速。
在示例中,加速度计可以配置成测量电粘附装置的至少一部分或者电粘附装置所耦合到的身体部分的加速度幅度。诸如信号发生器306的电信号发生器可以配置成至少部分基于加速度的幅度产生具有幅度和/或频率特性的信号。
在示例中,纺织品或可穿戴物品的有效弹性或柔顺性可以使用离合系统并基于关于身体运动的信息来调节。例如,如果物品穿戴者以高速率加速(例如在跑步时),则通过向电粘附离合装置施加一个或多个特定信号,所测量的穿戴者加速度可用于使离合系统(例如在服饰物品中或与之集成)变硬(例如保持或变得静止)。当穿戴者进行运动时,该服饰物品的硬度或静态允许该物品支撑穿戴者。
图12A和图12B分别包括离合装置的一部分(例如第一传导构件408)和密封剂示例1202之间的热结合界面的简化侧面轮廓示例1200a、1200b。注意并强调的是,示例1200a、1200b为了说明的目的而被简化,并且第一离合系统200、第二离合系统400或本文公开的任何离合系统的任何和所有部件可被类似地结合。然而,为了提供第一导电构件408和密封剂示例1202之间的结合的清晰性,省略了其他部件。示例1200a和1200b的不同之处在于,在示例1200a中,密封剂示例1202设置在第一导电构件408的第一主表面上(例如仅在第一主表面上),而在示例1200b中,密封剂示例1202围绕第一导电构件408,并且与第一主表面以及相对的第二主表面接触。
示例1200a、1200b是相对于穿孔导电构件910呈现的。然而,应该认识到和理解的是,第一导电构件408的任何特定实施方式,包括但不限于图9A-图9D的所有示例,都是可以预期的,并且关于穿孔导电构件910描述的原理可以应用于任何第一导电构件408。此外,尽管出于示例1200a、1200b的目的呈现了第一导电构件408,但应当认识到和理解,相同的原理适用于第二导电构件420和本文所述的任何系统或设备的任何导电构件。
在示例1200a、1200b中,密封剂示例1202已经通过任何合适的机制结合到第一导电构件408,例如热熔、射频或超声波焊接或本领域已知的任何其他技术。密封剂示例1202的加热已经导致密封剂示例1202流入孔或开口,例如开口1204,例如可以形成在第一导电构件408、电介质构件410、聚合物基底或其他部件中的任何一个或多个中。虽然孔的存在可以促进第一导电构件408和密封剂示例1202之间的结合以及牢固且有弹性的界面,但是没有孔的第一导电构件408的示例仍可以提供第一导电构件408和密封剂示例1202之间的结合。在一些示例中,待结合的电极组件的一部分不包括通孔,而是包括粗糙或不平坦表面,其配置为增强与邻接构件的基于粘附的耦合。
加热或以其他方式向第一导电构件408和/或密封剂示例1202施加能量可导致第一导电构件408和/或密封剂示例1202的材料熔化并一起流动,从而产生结合区域1206。结合区域1206是其中导电构件408或910和密封剂示例1202的分子相互混合或混合的区域。在导电构件408或910和密封剂示例1202冷却之后,在结合区域1206中形成结合,倾向于将密封剂示例1202固定到导电构件,反之亦然。
第一导电构件408和密封剂示例1202的材料可被选择为与加热两种材料兼容,使得可以在结合区域1206中形成强结合,例如不损坏或破坏第一导电构件408和密封剂示例1202的底层完整性。在示例中,靠近结合区域1206的第一导电构件408由聚酯薄膜构成。在示例中,密封剂示例1202由具有弹性纤维的针织纺织品形成,该弹性纤维的熔化温度低于聚酯薄膜的玻璃化转变温度。
如本文详细讨论,第一导电构件408和第二导电构件420配置为相对于彼此横向滑动。因此,示例1200a、1200b示出了在密封剂示例1202的第一端处或附近结合到密封剂示例1202的第一导电构件408。在这样的示例中,第二导电构件420可以在密封剂示例1202的与第一端相对的第二端处或附近结合到密封剂示例1202。结果,当导电构件的运动没有被离合200的操作抑制时,第一和第二导电构件408、420适于沿着包括密封剂示例1202的壳体的中间部分的内部横向滑动,如本文详细描述。
通过将密封剂示例1202固定到可穿戴物品上,可将包括第一导电构件408和包含密封剂示例1202的壳体的所得结合物品结合到本文公开的可穿戴物品或服饰中。在各种示例中,密封剂示例1202可以缝合、紧固、结合或以其他方式固定到可穿戴物品,而不需要这种机构穿过离合的导电构件,例如第一导电构件408。这样做可以有助于保持离合的导电构件的结构完整性,以及保持密封剂示例1202的防水性质。然而,应该认识和理解的是,可以使用接触第一导电构件408的紧固技术,例如缝合等,而不损害离合的导电构件的功能或者不损害离合装置或系统的耐用性。
图12C-12K总体示出了用于将离合装置的电极与基底或其他导体附接的方法的示例,例如可用于将电极与电源或控制器耦合。首先,热激活膜(例如Sampo公司的NASA-T),例如具有约200um的厚度,可被切割以匹配电极的暴露导电部分(例如包括铝;在图12C中标为“AL”),可选地具有特定深度或宽度的突出部分(见图12C)。电极的电介质涂覆部分(例如涂覆有诸如DuPont LuxPrint 8153的电介质墨水)可以邻近电极的暴露导电部分。接下来,多线导体(例如28AWG)的端部可以张开或成扇形(图12D)。端部可被切割成与导体暴露部分的深度大致相同的长度。然后,可以将扇形导线放置在暴露的导电部分(例如在图12C的示例中标记为“AL”的部分)上,并且可选地居中。导线的绝缘可以设置在聚酯薄膜的边缘处或附近(见图12E),以便最小化组件的厚度或体积。
接下来,可以从两条热激活膜的每一条的一侧移除衬垫或背衬。通过将导体和聚酯薄膜夹在中间,条带可用于附接多线导体和聚酯薄膜(见图12F,示出了诸如在附接之前,条带与导体/聚酯薄膜组件间隔开)。接下来,可以将掩蔽剂或保护材料(例如掩蔽胶带或其他非永久性粘合材料)的条带施加到膜的边缘和导体的两侧,以暂时将组件保持在适当位置,用于进一步处理(参见图12G,示出了组件上适当位置的胶带条)。
接下来,该组件可被对准或调整到刚好在双面热压机的相对板的边缘内。在图12H的示例中,热压机的板显示为标记为“热”的块。印刷机压板的每一侧都可以覆盖有脱模剂(例如羊皮纸等)。导体可以穿过脱模剂之间并且不接触压板,并且电极组件的电介质(例如涂有墨水的)部分可以可选地设置在压板区域的外部。接下来,压机可用于将膜和导体固定在适当位置,例如,使得导体中的导线与电极的导电部分电接触。可以调整或优化压机以确保最佳结合(例如设定在约190华氏度下、在约6PSI的压力下加热约6秒钟)。在压制循环之后,掩蔽剂和脱模剂可被移除或切割(图12I)。
接下来,可以提供聚合物织带(例如可拉伸的或不可拉伸的),例如具有均匀的编织或包括无纺材料。织带可以具有约W/2的宽度,或者电极组件宽度的一半。在示例中,织带可以被切割成约6D的长度,使得折叠部分可以具有约3D的宽度(图12J)。接下来,可以使用胶带或其他粘合剂将织带保持在靠着聚脂薄膜的位置,其中导线部分设置在两个织带之间(图12K)。接下来,组件可以在热压机中用脱模剂对准,并再次加热(例如在约6PSI下、在约240华氏度下加热约11秒)。热压之后,可以移除组件,可以移除胶带或其他脱模剂,并且可以将组件修整到期望的尺寸或者移除任何多余的材料。接下来,可以可选地附接传感器,并且可以可选地热压以将其固定到组件上。可以使用用于耦合传感器的其他手段。传感器可以包括例如拉伸传感器或配置成测量电极组件或织带的位移的其他传感器。另一传感器或者同一传感器的另一部分可以类似地附接到相反取向的电极上,以为离合提供完整的电极组件。
图13A总体示出了服饰示例1300。支撑服装1302的女性前视图显示为具有左外壳1304的左前视图、右外壳1306的右前视图、左固定点1308、右固定点1310、右罩杯1312和左罩杯1314。
服饰示例1300是用于穿戴者的支撑服装的示例,其具有形成支撑区域的纺织品层,该支撑区域配置成可调节地抑制位于支撑区域附近的穿戴者身体部分的位移。服饰示例1300还可以包括固定到一部分纺织品层的中空绑带。中空绑带包围具有第一电极组件和第二电极组件的电粘附离合装置。第一和第二电极组件至少部分重叠,并配置成相对于另一个横向滑动。服饰示例1300还可以包括诸如信号发生器110的电信号发生器,以向第一和第二电极组件提供一个或多个信号,并且电粘附离合装置可以配置成选择性地调节服饰示例1300允许靠近支撑区域的身体部分位移的量。
服饰示例1300是运动胸罩,并且支撑区域是运动胸罩的右罩杯1312和左罩杯1314。被称为左外壳和右外壳的中空绑带在图13A中示出为左外壳1304的前视图和右外壳1306的前视图。每个中空绑带可由控制器(例如由控制电路112)单独寻址或控制,以选择性地调节支撑服装允许身体部分位移的绝对或相对量。例如,如果穿戴者具有较大的左乳房,则左外壳1304可以提供与右外壳1306为右乳房提供的不同水平的支撑。
图13B示出了服饰示例1300的后视图。支撑服装1320的后视图示出了左外壳1316的后视图和右外壳1318的后视图。支撑服装可以包括嵌入在支撑服装内或与之耦合的服装控制单元1322。服装控制单元1322可以包括配置成控制离合致动的系统或处理器。
支撑服装还可以包括信号发生器,该信号发生器配置成向第一和第二电极组件提供一个或多个电信号。信号发生器可以固定在服饰示例1300上,例如在服装控制单元1322内。可替代地和/或另外,信号发生器可以与第一和第二电极组件一起嵌入外壳内。
支撑服装配置成当以高于阈值的加速度速率测量穿戴者或穿戴者的身体部分时,抑制穿戴者的身体部分的位移。支撑服装配置为松弛或允许支撑服装弯曲。
在一些实施例中,支撑服装是运动支撑物,其具有固定到形成支撑区域的纺织品层的右侧的右中空绑带(例如用于电粘附离合装置的柔性外壳)和固定到形成支撑区域的纺织品层的左侧的左中空绑带。左中空绑带和右中空绑带协同工作,以选择性地阻止或允许穿戴者的相应身体部分的移动。
尽管所示的实施例包括女性支撑服装,但在此也考虑了其他服装,包括关节支架(例如膝盖支架)、运动支撑物、运动腰带、护胫、足球垫、举重支撑带、用于各种运动(例如高尔夫、山地自行车、滑雪、登山)的运动鞋,以及对穿戴者具有支撑特征的其他合适的服装。此外,包括内衣、背心、袜子、袖子、防护装备(例如头盔、护垫、盾牌)在内的其他服装也已被考虑,并且在这里讨论的解决方案的范围内。
在一些实施例中,电粘附离合装置可以包括模块化服饰系统的一部分。例如,支撑服装(或其他服装或服饰物品)可以配置为可选地包括或使用电粘附离合装置或其他类型离合装置或者一个或多个其他系统或装置。在示例中,离合装置可以包括设置在服装的前部、侧部或后部的模块化附接机构。例如,该装置可以配置成附接在支撑服装的前部,例如在乳房之间,或者可以配置成附接在支撑服装的后部上,例如在肩胛骨之间。该系统的模块化性质可以为用户提供不同级别或类型的控制或支撑(例如,如参考图13A-13B所述),例如不需要将有源设备与服装集成(例如,比如在制造时缝入或以其他方式永久固定)。在示例中,具有用于离合的模块化附接的支撑的服装还可以包括一个或多个绑带,或者绑带可以穿过的中空导管,以选择性地耦合服装,从而提供如参照图13A-13B所述的功能。在一些实施例中,支撑服装可以包括男性运动支撑物,其配置为包括或使用模块化离合装置。
图13C示出了服装控制单元1322的示例。该示例示出了左外壳1316的后视图和右外壳1318的后视图。服装控制单元1322可以是配置用于附接到支撑服装1302的模块化装置,并且可以包括电粘附离合装置。电粘附离合装置可以设置在右外壳1318、左外壳1316内,和/或定位在控制单元基座1336附近。
服装控制单元1322可以包括左绑带1324和右绑带1326,例如可以包括调节绑带、电粘附离合装置或一个或多个传感器。绑带1324和1326可以物理耦合到基座1336,并且可以通过各种附接机构1338、1340、1342、1344、1346和1348附接到支撑服装1320。附接机构可以包括O形环、D形环、钩环紧固件、拉链、按扣、缝纫或任何其他类型的合适的附接机构,用于将服装控制单元1322耦合到支撑服装的一部分。在示例中,服装控制单元1322通过右连接器1332和/或左连接器1334耦合到支撑服装和/或附接到支撑服装的子部件。右连接器1332和左连接器1334可用于附接附加模块化单元,包括传感器,例如加速度计、陀螺仪、GPS、心率监视器、EKG监视器或其他传感器。在图13C的示例中,服装控制单元1322包括控制器1350,例如可以包括控制电路112,或者可以包括处理器电路304,或者可以包括另一专用控制器,以选择性地致动电粘附离合装置。
在一些实施例中,服装控制单元1322可以放置在支撑服装前面的位置,例如在乳房之间,或者放置在支撑服装后面的位置,例如在肩胛骨之间。模块化单元可帮助提供如本文所述的对用户身体的动态支撑,例如,不与支撑服装集成或永久固定到支撑服装上(例如缝入或以其他方式永久固定)。模块化单元可以包括一个或多个中空绑带(例如右中空绑带1326和左中空绑带1324),以选择性地耦合到支撑服装,从而提供如参照图13A-13B所述的功能。
离合装置或系统或其模块化部件可被提供用于各种其他支撑服装,例如用于女性或男性使用。图13D总体示出了第一男性支撑服装1350的前视图。男性支撑服装1350包括左腿部分1352、右腿部分1354、杯状部分1356和腰带部分1358。男性支撑服装1350可包括离合系统,以选择性地约束或放松服装的各个区域,包括腰部、腿部或胯部周围。图13E总体示出了第二男性支撑服装1360或护裆的示例。在一些示例中,第一和第二男性支撑服装1350和1360可以一起使用。
第二男性支撑服装1360的示例包括腰带1364、杯状部分1366、具有左中空绑带1370的左腿带1368和具有右中空绑带1374的右腿带1372。在示例中,第二男性支撑服装1360可以包括耦合到腰带1364的服装控制电路1362。杯状部分1366可包括各种纺织品层和相应的壳体(例如塑料杯),以为穿戴者的阴茎和睾丸提供支撑和保护。
在图13E的示例中,中空绑带(例如左中空绑带1370和右中空绑带1374)可以耦合到或嵌入左腿带1368或右腿带1372的纺织品层中。在一些实施例中,中空绑带,例如可以包括用于电粘附离合装置的柔性外壳或管,可以固定到腿带,并且可以包括一个或多个离合电极组件。电极组件可以选择性地通电或断电,以选择性地抑制或允许杯状部分1366的位移。第二男性支撑服装1360的示例可以另外包括诸如信号发生器110的电信号发生器,以向电极组件提供一个或多个信号。在一些实施例中,设置在右中空绑带1370和左中空绑带1374中的离合配置成独立工作以提供独特的配合,或者可配置成协同工作以选择性地抑制或允许以协调的方式位移。
图14总体示出了支撑服装组件和使用方法1400的示例。支撑服装可以包括或使用第一离合系统200、电粘附系统302或第二离合系统400或本文讨论的其他系统或装置的各种元件。
在框1402,支撑服装组件和使用方法1400包括形成用于支撑服装的纺织品层,例如具有支撑区域。支撑服装可以是运动胸罩、运动支撑物或具有支撑区域的另一支撑服装。支撑区域可以是运动胸罩的罩杯或运动支撑物的罩杯。支撑区域可以具有模制成特定形状的限定区域,或者可以是由柔性或柔顺材料制成的区域。
在框1404,支撑服装组件和使用方法1400包括形成封装电粘附离合的中空绑带。中空绑带可以是通过图11的示例中的封装方法1100生产的柔性封装。在示例中,中空绑带可以包括第一和第二电极组件。
在框1406,支撑服装组件和使用方法1400可以包括将纺织品层和中空绑带固定在一起。纺织品层(例如具有支撑区域)可以与中空绑带耦合,以对与支撑区域接触的身体部分提供选择性支撑。绑带被设想在支撑区域的近距离内,以提供最大的支撑能力。
在框1408,支撑服装组件和使用方法1400可以包括向电粘附装置提供信号。该信号可以来自电信号发生器,指示电粘附装置将要接合,使得支撑服装保持其形状。例如,当用户穿戴运动胸罩时,该材料已被预先选择以提供给穿戴者紧密贴合。然而,当用户跑步时,该材料可能会拉伸并四处移动,从而停止提供仅由紧密贴合提供的足够支撑。预期的支撑服装提供了限制材料拉伸和弯曲的机构,为用户提供了最初预期的贴身支撑。
图15包括第一图1500的示例。第一图1500包括第一位置信号1502和第一加速度信号1504,第一位置信号1502表示跑步者的结缔乳房组织随着时间的推移所经历的应变。第一位置信号1502基于同一跑步者的乳房组织在同一时间段内的位移。也就是说,第一图1500示出了在跑步期间乳房组织相对于跑步者的核心或躯干的变化位置与跑步者的核心或躯干的相应竖直加速度之间的关系。
本发明人认识到乳房组织中库珀韧带的劳损可能是疼痛或不舒服的,特别是在重复运动期间,例如在跑步期间。从图15的示例中,可以观察到,在第一位置信号1502中存在尖峰,指示韧带上的显著应变。最大应变的定时通常对应于第一加速度信号1504的拐点,例如可以代表组织行进的下限,例如可以对应于躯干运动方向的快速变化。
例如,当人跑步时,跑步运动的自然节奏导致乳房组织上下运动。当人跑步时,每一步都重复这个动作。这种重复的弹跳动作会使韧带拉伤,尤其是库珀韧带,并可能导致长期的损伤和疼痛。此外,随着时间的推移,韧带的重复性劳损可能会导致乳房下垂。
图16示出了第二图1600的示例,其示出了根据一些实施例的支撑服装的性能。第二图1600包括第二加速度信号1604、第二位置信号1602和离合控制信号1606。在该示例中,第二加速度信号1604通常对应于第一加速度信号1504,例如可以表示例如在跑步期间躯干位置的变化。离合控制信号1606可以表示离合系统的致动,例如用于胸罩的离合系统,例如用于服饰示例1300。由第二位置信号1602表示的跑步者可以穿着来自服饰示例1300的胸罩。
在图16的示例中,与来自图15的第一位置信号1502相比,第二位置信号1602指示减小的应变。应变的减少可归因于包括电粘附装置的系统的使用,该电粘附装置具有至少两个配置为离合和释放的电极组件。这种电粘附离合系统可以嵌入到诸如服饰示例1300的服饰物品中。该服饰物品可以选择性地离合和释放,以与穿戴者的运动相协调地减少韧带上的应变。
例如,跑步者可以穿着具有嵌入运动胸罩中的电粘附系统的支撑性运动胸罩。当系统识别到人在跑步时,系统向电粘附离合发送信号,以对应于人的跑步速度的间隔激励和去激励。在向上和/或向下加速时,离合可被激励以静态地将服饰物品保持在稳定的非弹性位置。电粘附离合为运动中的人提供支撑。当该系统识别出该人不再跑步时,该系统发信号通知电粘附离合关闭或进入睡眠状态,从而允许该服装返回到柔性、顺从或放松状态。
图17包括根据一些实施例配置用于鞋类的电粘附系统。在示例中,鞋类物品1702包括基部1704和鞋带1706。在一些实施例中,基部1704由针织材料制成,以获得最大的舒适性和灵活性。在一些实施例中,鞋带1706包括电粘附系统(例如电粘附系统302),其允许鞋带被选择性地固定、静止或刚性。在示例中,鞋1702可以作为休闲、时尚的鞋选择来穿着,同时仍具有由电粘附系统的选择性支撑系统提供的支撑元件。
例如,对于休闲穿着来说舒适但对于跑步来说也舒适的滑入式运动鞋允许穿戴者穿着一双运动鞋用于多种目的。如图17所示,鞋1702包括覆盖鞋1702上部的绑带部分。该绑带可包括机械粘附系统以及电粘附系统,用于将绑带固定到鞋上,并进一步提供支撑,例如当穿戴者跑步时,通过在一部分跨步循环中刚性地包住脚,而在另一部分跨步循环中放松对脚的包住。
鞋1702可以配置成支持多种活动模式,包括运动模式、放松模式或动态模式。该鞋可以基于感测到的输入(例如来自鞋内脚的运动、来自加速度计读数或其他合适的传感器)来调节离合致动的水平或定时。运动模式可为穿戴者提供最高水平的支撑,以保护穿戴者免于与地面不和谐的接触。当用户不处于高度运动状态时,冷却模式可以提供放松的配合。动态模式可以提供运动模式和冷却模式之间的混合配合。在一些实施例中,可以基于来自穿戴者的输入手动选择每种模式。在一些实施例中,每种模式由鞋类或由电粘附系统中或与之耦合的另一传感器自动配置。其他服饰物品可以包括可被类似配置成包括或使用不同的活动模式的电粘附系统。
在示例中,鞋1702的运动可以从离合系统本身感测,例如通过监测电极的相对运动,或者从运动传感器例如加速度计感测。运动信息可用于选择性地致动用于足部支撑的离合系统。
图18A包括根据一些实施例的服饰物品,例如第一凉爽外套1800a,其具有一个或多个耦合到电粘附离合系统的孔。第一凉爽外套1800a可以包括一个或多个孔,例如第一孔1802和第二孔1804。第一孔1802和第二孔1804中的每个可以包括或使用电粘附系统。例如,孔的相对侧部可以包括离合系统的相应电极。当电极被致动时,可以使孔选择性地打开或关闭。也就是说,电极可以与凉爽外套1800的位于孔的相对侧的相应部分耦合或集成,使得电极可以用于打开或关闭孔。
如第一孔1802所示,第一正交离合装置1806和第二正交离合装置1808可以定位在由第一孔1802提供的开口附近。在一些实施例中,根据孔的尺寸,可以使用单个正交装置或多个正交装置。每个正交装置可以包括电粘附系统,例如电粘附系统302。为了功能和/或美观的目的,每个装置可以嵌入或耦合到第一凉爽外套1800a的纺织品或其他材料中,或者可以放置在服饰物品顶层的顶部。
如第二孔1804的示例所示,第一平行离合装置1810和第二平行离合装置1812可以定位在由第二孔1804提供的开口附近。第一平行离合装置1810和第二平行离合装置1812可以彼此平行并且平行于第二孔1804的纵向定位。
图18B示出了根据一些实施例的诸如第二凉爽外套1800b的服饰物品的视图。在图18B的示例中,第一和第二侧孔1822和1828可以在各自的腋下区域向凉爽外套1800b的躯干区域延伸。在外套的第一侧上,离合装置的相对定向或正交的电极1824和1826可以定位在由第一侧孔1822提供的开口附近。在外套的第二侧,平行电极1830和1832可以定位在由第二侧孔1828提供的开口附近。诸如躯干孔1834和1838的附加孔可以设置有相应离合装置1836和1840的相应电极。邻近或接近孔的离合装置的电极可以配置为选择性地打开或关闭孔,从而允许或阻止空气流通过孔,并因此通过服饰物品到达穿戴者。用于各种离合装置或电极的控制组件可以位于凉爽外套1800b上的任何位置,并且在图示的示例中没有示出。控制电极行为的导体可以穿过或邻近构成外套的纺织品或其他材料。
图18C示出了根据一些实施例的诸如第三凉爽外套1800c的服饰物品的视图。在图18C的示例中,侧孔1816在凉爽外套1800的上背部穿过该外套的背面。一个或多个离合装置可以耦合在孔附近。在所示的示例中,一个或多个离合装置的多个上电极1814可以垂直于侧孔1816定位,并且一个或多个离合装置的多个下电极1818可以垂直于侧孔1816定位。成对的上电极和下电极可以配置成协同和/或独立地离合。
在示例中,第三凉爽外套1800c包括嵌入式温度传感器,例如温度传感器130,以确定穿戴者的温度。当穿戴者的温度低于指定的阈值温度时,各种上电极和下电极可被通电以关闭侧孔1816或其一部分。当穿戴者的温度高于指定的阈值温度时,上电极和下电极可被断电,以允许纺织品材料松弛,并允许更多的空气流通过侧孔1816到达穿戴者。
在一些实施例中,第三凉爽外套1800c包括挡片1820以覆盖侧孔1816。挡片1820可以包括手动固定机构,以将挡片物理耦合在孔上。一些服饰物品可以包括不止一个孔和用于每个孔的相应的挡片或离合。
图18D示出了根据一些实施例的诸如第四凉爽外套1800d的服饰物品的视图。在图18D的示例中,侧孔1842在下背部部分穿过凉爽外套1800的后侧。可以提供离合来选择性地打开和关闭侧孔1842。例如,离合可以包括沿着侧孔1842的第一侧定位的上离合电极1844,并且可以包括沿着侧孔1842的相对第二侧定位的下离合电极1846。换句话说,电极可以包括基本平行于侧孔1842设置的细长电极。上和下离合电极1844和1846可以选择性地通电以关闭孔1842,或者断电以打开孔1842。第四凉爽外套1800d的示例可以包括用于覆盖离合的挡片1848。在示例中,可以使用电极的正交和平行放置的组合。可以类似地使用包括相对于孔的锐角和钝角定位的其他方位。尽管图18A-18D的示例呈现为不同的凉爽外套,但凉爽外套的各种特征可以一起使用或者以各种排列组合。
图18E-G示出了根据一些实施例的示例1850,其包括服饰物品,例如一条凉爽裤子1851。该服饰物品可以是下身服饰,例如一条绑腿或裤子1851。绑腿或裤子1851可以包括具有孔的腿面板。孔的侧边或部分可以耦合到一个或多个电粘附离合装置的电极,以选择性地打开或关闭绑腿或裤子中的孔。孔的可能位置包括大腿内侧区域1854或大腿外侧区域1852。
如图18F所示,凉爽裤1851可以包括在膝盖区域1858后面和/或脚踝区域1856处具有孔的面板。可以在裤子上的任何其他位置设置孔,例如对应于通常产生大量体热或排汗的身体区域。如图18G所示,凉爽裤1851可以包括在纺织品接缝或口袋处的狭缝,并且可以包括在孔处或孔下的网状层,以提供柔韧、透气、但连续的服饰物品,如孔1860处的网状层所示。
本文讨论的服饰物品中的离合装置或离合系统可以配置成以使得离合电极相互吸引的方式操作,或者可以配置成脱离或松弛。在示例中,可以包括其他特征,使得离合电极或包括电极的服装部分可以相互排斥。也就是说,离合电极可以包括孔控制机构的一部分,该孔控制机构可以配置为打开孔(例如狭缝或口袋),从而提供身体热量的选择性通风或帮助排汗。可以使用可选的机械装置(例如弹性装置)来偏置该孔,以在没有电信号致动的情况下实现常开或常闭配置。
图19总体示出了通风方法1900的示例。通风方法1900可包括或使用第一离合系统200、电粘附系统302或第二离合系统400或本文讨论的其他系统或装置的各种元件,例如选择性地给服饰物品通风。
在框1902,通风方法1900可以包括感测物品状态或身体状态。框1902可以包括例如使用传感器120中的一个来感测关于可穿戴物品的信息或者关于在该物品附近或者穿戴该物品的身体的信息。在示例中,框1902可以包括感测关于可穿戴物品的运动的信息,或者关于可穿戴物品的温度或水分含量的信息。在示例中,框1902可以包括感测关于物品穿戴者的活动水平或物品穿戴者的温度的信息。
在框1904,通风方法1900可以包括将状态信息,例如关于物品或身体的状态信息,与指定的阈值条件进行比较。例如,框1904可以包括将在框1902获取的体温信息与阈值体温进行比较。在另一示例中,框1904可以包括将在框1902获取的运动信息与阈值运动条件进行比较。
在框1906,通风方法1900可以包括选择性地致动离合以给服饰物品通风。例如,框1906可以包括基于在框1902感测的物品状态或身体状态信息来致动凉爽外套1800中的一个或多个离合装置。
在示例中,通风方法1900可以应用于各种不同的物品,包括但不限于短裤、绑腿、裤子、运动护具、运动裤或具有通风系统的其他服饰物品。在示例中,通风方法1900可以包括例如基于一个或多个输入来协调多个不同物品或设备之间的通风。例如,外套上的通风口和裤子上的通风口可以一起启动,例如响应来自体温传感器的相同信息。可以包括或使用通风系统的服饰物品不限于但包括配置为穿在包括腋窝、胸部和背部在内的身体高温区域上或容易出汗的身体部分上的服饰物品。
图20A和图20B分别示出了处于放松和伸展配置的帽子2002的示例2000。图20C是帽子2002的一部分的详细侧剖视图,以示出第一离合系统200相对于帽子2002的其余部分的定位。虽然描述了第一离合系统200,但应该认识到,可以另外或替代地结合这里描述的任何离合系统。
帽子2002由纺织品2004形成,例如针织、机织、帆布或可用作帽子的其他织物或材料。纺织品2004和帽子2002更一般地形成开口2006,其尺寸适于容纳穿戴者的头部并覆盖穿戴者的头顶。由于将第一离合系统200固定在开口附近(不明显),穿戴者增加开口2006尺寸的能力可能受到限制。第一离合系统可以缝合、紧固或以其他方式固定到纺织品2004上,使得本文公开的第一离合系统200的操作能够抑制本文公开的纺织品2004的拉伸。
第一离合系统200示出为围绕开口2006的一些但不是全部圆周延伸。然而,应认识和理解的是,第一离合系统200可以围绕开口2006的整个圆周延伸。此外,虽然仅示出了一个第一离合系统200,但应当认识和理解,多个第一离合系统200可以包括在帽子2002中。附加的第一离合组件200可以围绕开口2006的其他部分,或者可以定位在围绕帽子2002的其他位置,以选择性地抑制这些位置的弹性或拉伸性,这与本文公开的原理一致。
纺织品2004可以是弹性的或者能够在一个或多个维度上拉伸,允许开口2006的尺寸从第一宽度2008增加到比第一宽度2008大的第二宽度2010。应当注意,为了图示的目的,仅示出了两种宽度,但应当认识和理解,开口2006的宽度可以在宽度范围内增加或减少,直到纺织品2004拉伸而不断裂的能力。因此,第一宽度2008和第二宽度2010是出于说明而非限制的目的。
第一离合系统200的操作会抑制穿戴者将开口2006的尺寸从第一宽度2008增加到第二宽度2010的能力。例如,当处理器电路304使信号发生器306激励第一和第二电极组件202、208时,第一离合系统200被抑制膨胀,因此,开口2006不能从第一宽度2008增加到第二宽度2010。注意,由于第一离合系统200的操作,当信号发生器306激励第一和第二电极组件202、208时,帽子2002可以不被抑制从第二宽度2010松弛回到第一宽度2008。因此,第一离合系统200可配置为设定开口2006的最大宽度,但不一定是开口2006的最小宽度。
如图20C所示,帽子2002的纺织品2004可以形成腔2012,第一离合系统200或其一个或多个部件位于该腔中。可替代地,第一离合系统200可以固定到纺织品2004的一侧,或者可以固定在纺织品2004的层之间,或者根据任何合适的配置或机构。
第一离合系统200可以根据这里描述的相同控制系统操作。因此,一个或多个传感器可以检测帽子2002的方位或使用,并根据帽子2002的使用环境接合或脱离第一离合系统200。
图21A-图21C示出了在示例实施例中,第一离合系统200结合到套筒2102中。虽然袖子2102被呈现为单个可穿戴物品,但这里公开的原理可以应用于结合了袖子或其他孔或开口的任何可穿戴物品,例如衬衫或外套中的颈部、腰部或手臂孔,裤子中的腰部或脚踝或其他腿部开口孔,或者任何其他合适的可穿戴物品。提供套筒2102以示出具有多个一起操作的第一离合系统200A、200B的系统的操作。套筒2102可以由纺织品或其他弹性或可拉伸的材料形成,并且形成为大致管状,在第一端2108和与第一端相对的第二端2110具有开口2106。
套筒2102包括分别位于靠近第一端2108和第二端2110的开口2106周围的第一示例离合系统2116和第二示例离合系统2118。第一示例离合系统2116和第二示例离合系统2118可以独立控制,以允许第一端2108和第二端2110附近的开口2106以与帽子2002的开口2006相同的方式独立扩张或不扩张。因此,套筒2102可以在第一端2108和第二端2110中的任一端或两端具有第一宽度2112或第二宽度2114。因此,如图21B所示,如果第一示例离合系统2116起作用,而第二示例离合系统2118不起作用,那么靠近第一端2108的开口2106保持在第一宽度2112,而靠近第二端2110的开口2106被允许扩张到第二宽度2114。如果第一示例离合系统2116被停用,那么靠近第一端2108的开口2106也被允许扩张到第二宽度2114,如图21C所示。图21A示出了处于松弛状态的套筒2102,其中开口2106在第一宽度2112处靠近第一和第二端。
图22A和图22B总体示出了服饰示例2202,其包括具有口袋开口2206的口袋组件2204,该口袋开口2206可由电粘附离合装置或口袋离合控制。图22A总体示出了服装示例2202的俯视图,图22B总体示出了处于部分打开配置的口袋组件2204的视图。在图22B的示例中,离合装置的各个部分是可见的,并且离合装置可以控制对口袋组件2204的内部部分的访问。
在图22B的示例中,口袋组件2204是部分打开的,口袋边缘2216远离口袋组件2204的服饰织物2214或基部。当口袋组件2204打开时,物体可以容易地插入口袋组件2204的内部区域2208或从其中取出。口袋组件2204可以包括邻近口袋边缘2216设置的外部离合电极2210,并且口袋组件2204可以包括设置在服装织物2214处或其上的内部离合电极2212。当口袋组件2204关闭时,例如由于机械或弹性偏置或由于电极之间的电粘附力的致动,外部离合电极2210和内部离合电极2212可以基本对准并彼此相邻。例如,在图22A的俯视图中,当口袋组件2204关闭时,电极可以被服饰示例2202的纺织品或织物部分隐藏。
在示例中,孔控制机构可以配置为操作使得对应于离合的电极的纺织品区域相互排斥,从而打开孔(例如狭缝或口袋)。可以使用诸如弹性装置的机械装置将该孔朝向打开或关闭配置偏置,使得当处于排斥模式时,该孔可以采取相反的配置。在一实施例中,口袋组件2204,例如包括在口袋的开口处包含离合装置的外部离合电极2210和内部离合电极2212,可以朝向打开或松弛的口袋配置偏置,并且可以可选地包括使用机械装置,例如弹性装置。当使用吸引信号(例如具有相反极性的信号)激励口袋离合的电极时,口袋组件2204的口袋开口2206可被有效地密封关闭。也就是说,当通电时,用户将不得不克服电极之间产生的静电力,以便将物体插入口袋的内部区域2208或从口袋的内部区域2208移除物体。当口袋的孔控制机构配置为排斥时,口袋组件2204的口袋开口2206可被强制进入打开配置。
在示例中,口袋离合可以包括或使用第一离合系统200,或者可以包括适应性支撑系统100的一部分或其部件。可控制通过孔进入口袋组件2204的内部区域2208的口袋离合可以任选地使用来自传感器的信息自动控制,例如包括来适应性性支撑系统100的示例的一个或多个传感器120。例如,当加速度计124检测到运动(例如满足或超过指定活动水平阈值的运动)或检测到特定方位(例如可能导致口袋内的物体掉出的方位或位置,例如颠倒或倒置方位)时,口袋离合可被致动以密封或关闭口袋。
在示例中,在特定的方位或运动条件下,或者响应于用户命令,可以致动口袋离合以释放口袋组件2204。因此,孔或口袋开口2206可以通过选择性地锁定入口来帮助防止盗窃,除非或直到用户通过适当的控制或命令允许进入。在示例中,用户可以使用基于手势的锁定或解锁命令来控制口袋访问或离合行为,并且可以使用一个或多个传感器120来检测手势命令。
在示例中,口袋离合可以包括暴露的(或几乎暴露的或部分暴露的)电极部分,该电极部分配置为选择性地通电。暴露的电极可以可选地包括在孔处的离合处或附近的外部离合电极2210或内部离合电极2212之一的一部分,例如在口袋边缘2216处,或者在口袋开口2206处或附近的服饰织物2214的面向外表面上,或者可以包括单独的电极。暴露的电极可以配置成在被触摸时传递威慑电击。例如,当口袋离合被激活以将口袋组件2204保持在闭合配置时,暴露的电极部分可以通过向毫无防备的扒手的手提供电击来增加或增强防盗。暴露的电极部分可以由用户放电,或者可以基于例如指定的传感器信号自动放电,以允许口袋进入。在示例中,可以提供威慑电击电路来驱动暴露的电极。该电路可以包括电源、电容器和可选的变压器,例如可以配置成以小电流产生相对大的电压。
图23是机器2300的图示,在机器2300内可以执行用于使机器2300执行这里讨论的任何一种或多种方法的指令2308(例如软件、程序、应用程序、小应用程序、app或其他可执行代码)。例如,指令2308可以使机器2300执行这里描述的任何一种或多种方法,例如控制离合系统。指令2308将通用的、未编程的机器2300转换成特定的机器2300,该机器2300被编程为以所描述的方式执行所描述和示出的功能。机器2300可以作为独立装置运行,或者可以耦合(例如联网)到其他机器,例如协调多个不同离合装置或离合系统的动作或致动。在网络化部署中,机器2300可以在服务器-客户端网络环境中以服务器机器或客户端机器的身份操作,或者在对等(或分布式)网络环境中作为对等机器操作。机器2300可以包括但不限于服务器计算机、客户端计算机、个人计算机(PC)、平板计算机、膝上型计算机、上网本、机顶盒(STB)、PDA、娱乐媒体系统、蜂窝电话、智能电话、移动设备、可穿戴设备(例如智能手表)、智能家庭设备(例如智能电器)、其他智能设备、web电器、网络路由器、网络交换机、网桥或者能够顺序或以其他方式执行指令2308的任何机器,指令2308指定机器2300要采取的动作。此外,虽然仅示出了单个机器2300,但术语“机器”也应当被理解为包括单独或联合执行指令2308以执行这里讨论的任何一个或多个方法的机器的集合。
机器2300可以包括处理器2302、存储器2304和I/O部件2342,它们可以配置成经由总线2344相互通信。在示例实施例中,处理器2302(例如中央处理单元(CPU)、精简指令集计算(RISC)处理器、复杂指令集计算(CISC)处理器、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、ASIC、射频集成电路(RFIC)、另一处理器或其任何合适的组合)可以包括例如执行指令2308的处理器2306和处理器2310。术语“处理器”旨在包括多核处理器,其可以包括可以同时执行指令的两个或更多个独立处理器(有时称为“核”)。尽管图23示出了多个处理器2302,但是机器2300可以包括具有单核的单个处理器、具有多核的单个处理器(例如多核处理器)、具有单核的多个处理器、具有多核的多个处理器或者它们的任意组合。
存储器2304包括主存储器2312、静态存储器2314和存储单元2316,处理器2302可以通过总线2344访问它们。主存储器2304、静态存储器2314和存储单元2316存储指令2308,指令2308体现了本文描述的任何一个或多个方法或功能。在机器2300执行指令2308期间,指令2308还可以完全或部分地驻留在主存储器2312内、静态存储器2314内、存储单元2316内的机器可读介质2318内、至少一个处理器2302内(例如在处理器的高速缓冲存储器内)或其任何合适的组合中。
I/O部件2342可以包括各种各样的部件来接收输入、提供输出、产生输出、传输信息、交换信息、捕捉测量结果等。包括在特定机器中的特定I/O部件2342将取决于机器类型。例如,诸如移动电话的便携式机器可以包括触摸输入设备或其他这样的输入机制,而无头服务器机器可能不包括这样的触摸输入设备。应当理解,I/O部件2342可以包括图23中未示出的许多其他组件。在各种示例实施例中,I/O组件2342可以包括输出组件2328和输入部件2330。输出部件2328可以包括视觉部件(例如诸如等离子显示面板(PDP)、发光二极管(LED)显示器、液晶显示器(LCD)、投影仪或阴极射线管(CRT)的显示器)、声学部件(例如扬声器)、触觉部件(例如振动马达、阻力机构)、诸如信号发生器110或信号发生器306的其他信号发生器等。输入部件2330可以包括字母数字输入部件(例如键盘、配置为接收字母数字输入的触摸屏、摄影光学键盘或其他字母数字输入组件)、基于点的输入部件(例如鼠标、触摸板、轨迹球、操纵杆、运动传感器或另一指示工具)、触觉输入部件(例如物理按钮、提供触摸或触摸手势的位置和/或力的触摸屏或其他触觉输入部件)、音频输入部件(例如麦克风)等。
在进一步的示例实施例中,I/O部件2342可以包括传感器120,例如可以包括生物测定部件2332、运动部件2334、环境部件2336或位置部件2338中的一个或多个,以及各种其他部件。例如,生物测定部件2332包括检测表情(例如手表情、面部表情、声音表情、身体姿势或眼睛跟踪)、测量生物信号(例如血压、心率、体温、出汗、肌肉氧合或脑电波)、识别人(例如声音识别、视网膜识别、面部识别、指纹识别或基于脑电图的识别)等的部件。运动部件2334包括加速度传感器部件(例如加速度计)、重力传感器部件、旋转传感器部件(例如陀螺仪)等。例如,环境部件2336包括照明传感器部件(例如光度计)、温度传感器部件(例如检测环境温度的一个或多个温度计)、湿度传感器部件、压力传感器部件(例如气压计)、声音传感器部件(例如检测背景噪声的一个或多个麦克风)、接近传感器部件(例如检测附近物体的红外传感器)、气体传感器(例如为了安全检测危险气体的浓度或测量大气中的污染物的气体检测传感器)、或者可以提供对应于环境噪声的指示、测量或信号的其他部件。位置部件2338包括位置传感器部件(例如GPS接收器部件)、高度传感器部件(例如检测可从中导出高度的气压的高度计或气压计)、方位传感器部件(例如磁力计)等。
可以使用各种各样的技术来实现通信。I/O部件2342还包括通信部件2340,其可操作来分别经由耦合2324和耦合2326将机器2300耦合到网络2320或设备2322。例如,通信部件2340可以包括网络接口部件或与网络2320接口的另一合适设备。在进一步的示例中,通信部件2340可以包括有线通信部件、无线通信部件、蜂窝通信部件、近场通信(NFC)部件、部件(例如低能量)、部件以及通过其他形式提供通信的其他通信部件。设备2322可以是另一台机器或多种外围设备中的任何一种(例如经由USB耦合的外围设备)。
此外,通信部件2340可以检测标识符或者包括用于检测标识符的部件。例如,通信部件2340可以包括射频识别(RFID)标签读取器部件、NFC智能标签检测部件、光学读取器部件(例如检测诸如通用产品代码(UPC)条形码、多维条形码和其他光学代码之类的一维条形码的光学传感器),或者声学检测部件(例如识别标记的音频信号的麦克风)。此外,可以经由通信部件2340导出各种信息,诸如经由互联网协议(IP)地理定位的位置、经由信号三角测量的位置、经由检测可以指示特定位置的NFC信标信号的位置等。
各种存储器(例如存储器2304、主存储器2312、静态存储器2314和/或处理器2302的存储器)和/或存储单元2316可以存储一组或多组指令和数据结构(例如软件),这些指令和数据结构体现了本文所述的任何一种或多种方法或功能或由其使用。当由处理器2302执行时,这些指令(例如指令2308)导致各种操作来实现所公开的实施例。
指令2308可以通过网络2320、使用传输介质、经由网络接口设备(例如包括在通信部件2340中的网络接口部件)并使用多种众所周知的传输协议(例如超文本传输协议(HTTP))中的任何一种来发送或接收。类似地,可以使用传输介质经由到设备2322的耦合2326(例如对等耦合)来发送或接收指令2308。
本公开的各个方面可以有助于提供对在此确定的活动服装或服饰相关的或离合系统问题的解决方案。例如,本公开的各个方面涉及用于将致动器集成到服饰中的柔性且可拉伸的防水封装。
在示例中,方面1可以包括或使用主题,例如可以包括或使用电粘附离合装置的服饰物品,该电粘附离合装置包括形成防水外壳的细长外壳、定位在防水外壳内的第一电极组件和定位在防水外壳内的第二电极组件,第二电极不同于第一电极,并且至少部分重叠并配置成相对于第一电极滑动,电信号发生器,配置为分别向第一和第二电极组件提供第一和第二信号,其中第一电极组件可以配置为当没有施加第一和第二信号时相对于第二电极组件横向滑动,并且当施加第一和第二信号时相对于第二电极组件保持静止,以及纺织品材料,细长柔性外壳至少在所述细长柔性外壳的第一端可以附接到纺织品材料,其中离合装置的致动配置为选择性地使服饰物品的一部分被固定(例如保持静止或处于固定配置或方位)或被移动(例如是可移动的或柔性的,或者能够移动离合装置或服饰或外壳的至少一部分)。
方面2可以包括,或者可以可选地与方面1结合以包括,作为由弹性材料制成或包括弹性材料的柔性外壳的细长外壳。
方面3可以包括,或者可以可选地与方面1或2中的任何一个或多个结合以包括,具有棱纹纹理的外壳的横向部分。
方面4可以包括,或者可以可选地与方面3结合以包括,包含橡胶的棱纹纹理。
方面5可以包括,或者可以可选地与方面1-4中的任何一个或多个结合以包括,在外壳的面向外表面上的防水涂层。
方面6可以包括,或者可以可选地与方面1-5中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合的第一电极组件相对于细长柔性外壳的第一端基本固定,电粘附离合的第二电极组件相对于细长柔性外壳的第二端基本固定,并且细长外壳的中间部分配置为相对于第一和第二电极组件移动。
方面7可以包括,或者可以可选地与方面1-6中的任何一个或多个结合以包括,在第一和第二电极组件周围形成气密配合的细长外壳。
方面8可以包括,或者可以可选地与方面1-7中的任何一个或多个结合以包括,设置在外壳内部或内部的加速度计,该加速度计配置为测量离合装置可以耦合到的主体的运动,并且电信号发生器可以配置为基于测量的运动产生信号。
方面9可以包括,或者可以可选地与方面8结合以包括,加速度计配置成测量离合装置的至少一部分的加速度的幅度,并且电信号发生器可以配置成,至少部分基于加速度的幅度产生具有幅度和/或频率特性的信号。
方面10可以包括,或者可以可选地与方面1-9中的任何一个或多个结合以包括,光源,其配置为提供光来照亮细长外壳的至少一部分。
方面11可以包括,或者可以可选地与方面10结合以包括,由光源提供的光的亮度基于提供给电极组件的第一和第二信号中的至少一个的特性。
方面12可以包括,或者可以可选地与前述方面或示例中的任何一个结合以包括,一种方法,该方法包括组装电粘附离合装置,该装置包括形成壳体的细长柔性外壳、位于壳体中的第一电极组件、位于壳体中的第二电极组件,第二电极不同于第一电极,并且至少部分重叠并配置成相对于第一电极滑动,以及电信号发生器,其配置为分别向第一和第二电极组件提供第一和第二信号,其中第一电极组件可以配置为当没有施加第一和第二信号时相对于第二电极组件横向滑动,并且当施加第一和第二信号时相对于第二电极组件保持静止。方面12的方法可以包括将纺织品材料固定到电粘附离合装置的细长柔性外壳的至少第一端,该细长柔性外壳允许纺织品材料选择性地保持静止或变得柔性。
方面13可以包括,或者可以可选地与方面12结合以包括,细长柔性外壳包括防水弹性材料,该防水弹性材料配置为提供离合装置的壳体。
方面14可以包括,或者可以可选地与方面12或13中的任何一个或多个结合以包括,外壳的横向部分具有棱纹纹理。
方面15可以包括,或者可以可选地与方面12-14中的任何一个或多个结合以包括,棱纹纹理具有或包括橡胶材料。
方面16可以包括,或者可以可选地与方面12-15中的任何一个或多个结合以包括,在外壳的面向外表面上的防水涂层。
方面17可以包括,或者可以可选地与方面12-16中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合的第一电极组件相对于细长柔性外壳的第一端基本固定,电粘附离合的第二电极组件相对于细长柔性外壳的第二端基本固定,并且细长柔性外壳的中间部分配置为相对于第一和第二电极组件移动。
方面18可以包括,或者可以可选地与方面12-17中的任何一个或多个结合以包括,细长柔性外壳在第一和第二电极组件周围形成气密配合。
方面19可以包括,或者可以可选地与方面12-18中的任何一个或多个结合以包括,在外壳中或耦合到外壳的加速度计,该加速度计配置为测量离合装置耦合到或可以耦合到的主体的运动,并且电信号发生器可以配置为基于测量的运动产生信号。
方面20可以包括,或者可以可选地与方面19结合以包括,加速度计配置为测量离合装置的至少一部分的加速度的幅度,并且电信号发生器可以配置为至少部分基于加速度的幅度产生具有幅度和/或频率特性的信号。
方面21可以包括,或者可以可选地与前述方面或示例中的任何一个结合以包括,一种用于服饰物品的电粘附离合装置,该装置包括形成防水壳体的细长柔性外壳、位于防水壳体内的第一电极组件、位于防水壳体内的第二电极组件,第二电极不同于第一电极,并且至少部分地重叠并配置成相对于第一电极滑动,以及电信号发生器,其配置为分别向第一和第二电极组件提供第一和第二信号,其中第一电极组件可以配置为当没有施加第一和第二信号时相对于第二电极组件横向滑动,并且第一电极组件配置为当施加第一和第二信号时相对于第二电极组件基本固定不动(例如保持在静止或不移动的位置)。
方面22可以包括,或者可以可选地与方面21结合以包括,位于细长柔性外壳内的加速度计,该加速度计配置为测量离合装置可以耦合到的主体的运动,并且电信号发生器可以配置为基于测量的运动产生信号。
方面23可以包括,或者可以可选地与方面21或22中的任何一个或多个结合以包括,照明或光源,该照明或光源配置为提供光来照明细长柔性外壳的至少一部分或其中的部件。
方面24可以包括,或者可以可选地与方面23结合以包括,用于光源的驱动器,其中该驱动器可以配置为基于由电信号发生器提供的第一和第二信号中的至少一个的幅度来控制由光源提供的光的幅度或量。
本公开的各个方面涉及用于最小化电粘附致动器中的体电荷积累的系统和方法。例如,方面25可包括,或者可以可选地与前述方面或示例中的任何一个结合以包括,一种电粘附离合装置,该电粘附离合装置包括包括可至少部分地被第一电介质绝缘体覆盖的第一导电部分第一电极组件,包括可至少部分地被第二电介质绝缘体覆盖的第二导电部分的第二电极组件,以及电信号发生器,配置为分别向电极组件的第一和第二导电部分提供第一和第二信号,其中第一和第二信号包括交流(AC)信号的相应相反极性部分。在方面25中,第一和第二电极组件可以至少部分重叠,并且配置为在它们各自的包括第一和第二电介质绝缘体的表面上相对于彼此滑动。
方面26可以包括,或者可以可选地与方面25-17中的任何一个或多个结合以包括,第一和第二电极组件中的至少一个配置为相对于另一个线性移动。
方面27可以包括,或者可以可选地与方面25或26中的任何一个或多个结合以包括,电信号发生器配置成产生AC信号作为占空比为约50%的脉宽调制信号。
方面28可以包括,或者可以可选地与方面25-27中的任何一个或多个结合以包括,电信号发生器配置为产生AC信号作为具有约50%的平均占空比的脉宽调制信号。
方面29可以包括,或者可以可选地与方面25-28中的任何一个或多个结合以包括,AC信号具有至少约10Hz频率。
方面30可以包括,或者可以可选地与方面29结合以包括,AC信号具有小于约50Hz的频率。
方面31可以包括,或者可以可选地与方面25-30中的任何一个或多个结合以包括,加速度计,该加速度计配置为测量离合装置可以耦合到的主体的运动,并且信号发生器可以配置为基于测量的运动产生AC信号。
方面32可以包括,或者可以可选地与方面25-31中的任何一个或多个结合以包括,加速度计,该加速度计配置为测量离合装置的运动,并且信号发生器可以配置为基于测量的运动产生AC信号。
方面33可以包括,或者可以可选地与方面32结合以包括,加速度计配置成测量离合装置的至少一部分的加速度的幅度,并且信号发生器可以配置成产生具有取决于所测量的加速度的幅度的幅度和/或频率特性的AC信号。
方面34可以包括,或者可以可选地与方面32结合以包括,加速度计配置成测量离合装置的至少一部分的加速度变化的频率,并且信号发生器可以配置成产生具有取决于加速度变化的测量频率的幅度和/或频率特性的AC信号。
方面35可以包括,或者可以可选地与方面25-34中的任何一个或多个结合以包括,处理器电路,该处理器电路配置为基于来自加速度计的关于离合装置的加速度或者关于离合装置可以耦合到的主体的加速度的信息来控制信号发生器产生AC信号。
方面36可以包括,或者可以可选地与方面35结合以包括,,加速度计,并且处理器电路可以配置为接收来自加速度计的加速度指示信号,基于来自加速度计的加速度指示信号识别振荡运动,并且基于所识别的振荡运动控制信号发生器。
方面37可以包括,或者可以可选地与方面36结合以包括,处理器电路配置为识别振荡运动的幅度或频率特性,并且作为响应,更新AC信号的幅度特性,从而更新离合装置的剪切力抵抗特性。
方面38可以包括,或者可以可选地与方面25-37中的任何一个或多个结合以包括,处理器电路,该处理器电路配置为接收离合力指示,并且作为响应,控制电信号发生器基于离合力指示更新AC信号的频率或幅度特性。
方面39可以包括,或者可以可选地与方面38结合以包括,位移传感器,该位移传感器配置为基于关于第一和第二电极组件的相对位移的信息来提供离合力指示。
方面40可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例结合以包括,一种具有可控膨胀和收缩部分的可穿戴服装,该可穿戴服装包括耦合到可膨胀和收缩部分的离合装置,该离合装置包括至少部分被第一电介质绝缘体覆盖的基本平坦第一导电部分和至少部分被第二电介质绝缘体覆盖的基本平坦第二导电部分,以及电信号发生器,该电信号发生器配置为分别向离合装置的第一和第二导电部分提供第一和第二信号,其中第一和第二信号包括交流(AC)离合控制信号。在方面40中,离合装置的第一和第二导电部分可以在包括第一和第二电介质绝缘体的相应表面处至少部分重叠。
方面41可以包括,或者可以可选地与方面40结合以包括,配置为感测可穿戴服装的运动或方位的传感器。在方面40中,电信号发生器可以配置成基于来自传感器的传感器信号更新AC离合控制信号的频率或幅度特性,并且传感器信号可以包括关于感测到的可穿戴服装的运动或方位的信息。
方面42可以包括,或者可以可选地与方面40或41中的任何一个或多个结合以包括,配置为测量可膨胀和可收缩部分的尺寸变化的位移传感器,并且电信号发生器可以配置为基于可膨胀和可收缩部分的尺寸的测量变化来更新AC离合控制信号的频率或幅度特性。
方面43可以包括,或者可以可选地与方面40-42中的任何一个或多个结合以包括,电信号发生器配置为产生AC离合控制信号作为占空比为约50%的脉宽调制信号。
方面44可以包括,或者可以可选地与方面43结合以包括,AC离合控制信号具有至少约10Hz并且小于约50Hz的频率。
方面45可以包括,或者可以可选地与前述方面或示例中的任何一个结合以包括,一种电粘附离合装置,该电粘附离合装置包括包含平坦第一导电部分的第一电极组件、包含平坦第二导电部分的第二电极组件、设置在第一和第二导电部分之间的第一电介质构件、配置成分别向电极组件的第一和第二导电部分提供第一和第二信号的电信号发生器,其中第一和第二信号包括交流(AC)离合控制信号的相应的相反极性部分,并且第一和第二电极组件可以沿着包括第一和第二导电部分的表面至少部分重叠。
方面46可以包括,或者可以可选地与方面45结合以包括,装置壳体,其中第一电极组件可以相对于装置壳体基本固定,并且其中第二电极组件可以配置为相对于装置壳体和第一电极组件移动。
方面47可以包括,或者可以可选地与方面45或46中的任何一个或多个结合以包括,第一电介质构件耦合到第一导电部分并且设置在装置的第一和第二导电部分之间。
方面48可以包括,或者可以可选地与方面47结合以包括,第二电介质构件耦合到第二导电部分并且设置在第二电极组件的第一电介质构件和第二导电部分之间。
方面49可以包括,或者可以可选地与方面45-48中的任何一个或多个结合以包括,电信号发生器配置成产生AC离合控制信号作为具有约50%的平均占空比的脉宽调制信号。
方面50可以包括,或者可以可选地与方面49结合以包括,AC离合控制信号具有至少约10Hz且小于约50Hz的频率。
方面51可以包括,或者可以可选地与方面45-50中的任何一个或多个结合以包括,加速度计,其配置为测量离合装置的运动,并且信号发生器可以配置为基于测量的运动产生AC离合控制信号。
本公开的各个方面涉及最小化电粘附致动器中的磨损。例如,方面52可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例结合以包括,一种适应性可穿戴物品,其包括形成开口的纺织品和电粘附离合,开口配置成接纳穿戴者的身体部分,电粘附离合固定到纺织品并围绕开口的至少一部分延伸。在方面52中,电粘附离合可以包括第一电极组件和第二电极组件,第一电极组件包括第一导电构件和施加到第一导电构件的第一聚合物基底,第一聚合物基底的硬度大于第一导电构件的硬度,第二电极组件包括部分覆盖第一导电构件的第二导电构件,第二电极组件包括第二导电构件和施加到第二导电构件的第二聚合物基底,第二聚合物基底的硬度大于第二导电构件的硬度。在该示例中,第一和第二导电构件可以彼此靠近,而第一和第二聚合物基底相对于彼此远离。方面52可以包括或使用电信号发生器,其配置为分别向电极组件的第一和第二导电构件提供第一和第二信号,其中第一电极组件可以配置为当没有施加第一和第二信号时相对于第二电极组件横向滑动,并且当施加第一和第二信号时相对于第二电极组件保持静止。在方面52中,电粘附离合可以配置成当第一和第二信号被施加到第一和第二电极组件时抑制开口尺寸增加,并且当第一和第二信号未被施加时开口尺寸能够增加。
方面53可以包括,或者可以可选地与方面52结合以包括,电粘附离合还包括防水外壳,第一和第二电极组件位于防水外壳内。
方面54可以包括,或者可以可选地与方面53结合以包括,防水外壳作为弹性防水外壳,该弹性防水外壳配置为当力不能施加在弹性防水外壳上时使第一和第二电极组件返回到松弛位置。
方面55可以包括,或者可以可选地与方面52-54中的任何一个或多个结合以包括,第一聚合物基底用第一粘附层施加到第一导电构件上,第二聚合物基底用第二粘附层施加到第二导电构件上。
方面56可以包括,或者可以可选地与方面55结合以包括,第一和第二聚合物基底是聚烯烃泡沫。
方面57可以包括,或者可以可选地与方面56结合以包括,第一和第二聚合物基底的厚度约为0.25毫米。
方面58可以包括,或者可以可选地与方面52-57中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合包括控制器,该控制器可操作地耦合到电信号发生器,并且配置为使得电信号发生器基于接收到的输入施加第一和第二信号。
方面59可以包括,或者可以可选地与方面58结合以包括,电粘附离合包括传感器,该传感器可操作地耦合到控制器,配置为基于适应性服饰物品的检测条件输出传感器信号,并且控制器配置为接收传感器信号作为输入。
方面60可以包括,或者可以可选地与方面59相结合以包括,传感器作为加速度计、陀螺仪或压力传感器中的至少一种。
方面61可以包括,或者可以可选地与方面52-17中的任何一个或多个相结合以包括,电粘附离合还包括用户输入,该用户输入可操作地耦合到控制器,配置为接收来自用户的命令并输出指示可以由控制器作为输入接收的命令的信号。
方面62可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例结合以包括,一种制造适应性可穿戴物品的方法,该方法包括形成包括开口的纺织品,开口配置成接纳穿戴者的身体部分,以及将电粘附离合固定到纺织品并围绕开口的至少一部分延伸。在示例中,电粘附离合包括第一电极组件和第二电极组件,第一电极组件包括第一导电构件和施加到第一导电构件上的第一聚合物基底,第一聚合物基底的硬度大于第一导电构件的硬度,第二电极组件包括部分覆盖第一导电构件的第二导电构件,第二电极组件包括第二导电构件和施加到第二导电构件上的第二聚合物基底,第二聚合物基底的硬度大于所述第二导电构件的硬度,其中第一和第二导电构件彼此靠近,而第一和第二聚合物基底彼此远离。方面62可以包括电信号发生器,其配置为分别向电极组件的第一和第二导电构件提供第一和第二信号,其中第一电极组件可以配置为当没有施加第一和第二信号时相对于第二电极组件横向滑动,并且当施加第一和第二信号时相对于第二电极组件保持静止,并且电粘附离合可以配置成当第一和第二信号被施加到第一和第二电极组件时抑制开口尺寸增加,并且当第一和第二信号未被施加时开口可被允许或能够增加尺寸。
方面63可以包括,或者可以可选地与方面62结合以包括,电粘附离合还包括防水外壳,第一和第二电极组件位于防水外壳内。
方面64可以包括,或者可以可选地与方面63结合以包括,防水外壳作为弹性防水外壳,配置为当力不能施加在弹性防水外壳上时使第一和第二电极组件返回到松弛位置。
方面65可以包括,或者可以可选地与方面62-64中的任何一个或多个结合以包括,用第一粘附层将第一聚合物基底施加到第一导电构件上,并且可以用第二粘附层将第二聚合物基底施加到第二导电构件上。
方面66可以包括,或者可以可选地与方面65结合以包括,第一和第二聚合物基底包括聚烯烃泡沫。
方面67可以包括,或者可以可选地与方面66结合以包括,第一和第二聚合物基底的厚度约为0.25毫米。
方面68可以包括,或者可以可选地与方面62-67中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合包括控制器,该控制器可操作地耦合到电信号发生器,并且配置为使电信号发生器基于接收到的输入施加第一和第二信号。
方面69可以包括,或者可以可选地与方面68结合以包括,电粘附离合还包括传感器,该传感器可操作地耦合到控制器,配置为基于适应性服饰物品的检测条件输出传感器信号,并且控制器配置为接收传感器信号作为输入。
方面70可以包括,或者可以可选地与方面62结合以包括,传感器是加速度计、陀螺仪或压力传感器中的至少一种。
方面71可以包括,或者可以可选地与方面62-70中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合包括用户输入,该用户输入可操作地耦合到控制器,配置为接收来自用户的命令并输出指示可以由控制器作为输入接收的命令的信号。
本公开的各个方面涉及用于服饰的电粘附系统。例如,方面72可以包括,或者可以可选地与前述方面或示例中的任何一个结合以包括,一种用于穿戴者的支撑服装,该支撑服装包括形成支撑区域的纺织品层,该支撑区域配置成可调节地抑制位于支撑区域附近的穿戴者身体部分的位移,以及固定到纺织品层的一部分的中空绑带。在方面72中,中空绑带包围电粘附离合装置,该装置具有第一电极组件、不同于第一电极组件的第二电极组件和电信号发生器,第二电极组件至少部分重叠并配置成相对于第一电极组件横向滑动,电信号发生器向第一和第二电极组件提供一个或多个信号。在方面72中,电粘附离合装置可配置成选择性地调节支撑服装允许靠近支撑区域的身体部分位移的量。
方面73可以包括,或者可以可选地与方面72结合以包括,支撑服装作为运动胸罩,支撑区域作为运动胸罩的罩杯。
方面74可以包括,或者可以可选地与方面73结合以包括,中空绑带包括第一中空绑带,电粘附离合作为第一电粘附离合,罩杯作为第一罩杯,并且支撑服装可以包括固定到形成第二支撑区域的纺织品层的第二部分的第二中空绑带,第二中空绑带包围第二电粘附离合装置,第二支撑区域作为运动胸罩的第二罩杯。
方面75可以包括,或者可以可选地与方面74结合以包括,第一和第二中空绑带中的每个是可单独控制的,以选择性地离合或收紧以及放松或脱离。
方面76可以包括,或者可以可选地与方面74结合以包括,信号发生器配置为向第一和第二电粘附离合提供一个或多个电信号。
方面77可以包括,或者可以可选地与方面76结合以包括,第一离合和第二离合选择性地调节支撑服装允许身体部分在彼此基本相同的时间位移的量。
方面78可以包括,或者可以可选地与方面72-77中的任何一个或多个结合以包括,支撑服装作为运动支撑物,其中中空绑带可以是固定到形成支撑区域的纺织品层的右侧的右中空绑带,支撑服装还可以包括固定到形成支撑区域的纺织品层的左侧的左中空绑带,并且右中空绑带和左中空绑带可以配置为选择性地抑制穿戴者的身体部分的位移。
方面79可以包括,或者可以可选地与方面78结合以包括,用于第一和第二中空绑带中的每个的位移传感器,该位移传感器配置为当带收紧和/或放松时测量绑带的变化。
方面80可以包括,或者可以可选地与方面72-79中的任何一个或多个结合以包括,第一和第二电极组件在它们各自的表面部分重叠。
方面81可以包括,或者可以可选地与方面72-80中的任何一个或多个结合以包括,信号发生器,该信号发生器配置为向电粘附离合提供一个或多个信号,以选择性地离合或收紧和放松。
方面82可以包括,或者可以可选地与方面72-81中的任何一个或多个结合以包括,加速度计,该加速度计配置为测量电粘附离合的运动,并且基于所测量的运动产生一个或多个信号。
方面83可以包括,或者可以可选地与方面82结合以包括,支撑服装配置为当穿戴者可以处于高于阈值的加速度时收紧,并且当穿戴者可以处于低于阈值的加速度时放松。也就是说,方面83可以包括离合装置配置成当所测量的运动指示穿戴者超过阈值加速度时固定第一和第二电极组件,否则配置成允许第一和第二电极组件中的一个或两个运动。
方面84可以包括,或者可以可选地与方面72-83中的任何一个或多个结合以包括,第一和第二中空绑带作为防水外壳。
方面85可以包括,或者可以可选地与前述方面或示例中的任何一个相结合以包括,一种方法,该方法包括形成具有支撑区域的支撑服装的纺织品层,并且形成将被固定到纺织品层的一部分的中空绑带,该中空绑带包围具有基本平坦第一导电部分和基本平坦第二导电部分的电粘附离合装置,该电粘附离合装置选择性地抑制或允许支撑区域相对于纺织品层的穿戴者的身体部分的运动。
方面86可以包括,或者可以可选地与方面85结合以包括,支撑服装作为运动胸罩,支撑区域作为运动胸罩的罩杯。
方面87可以包括,或者可以可选地与方面86结合以包括,中空绑带作为第一中空绑带,电粘附离合作为第一电粘附离合,并且支撑服装可以包括固定到纺织品层的第二部分的第二中空绑带,第二中空绑带包围第二电粘附离合装置,第二电粘附离合装置具有基本平坦第一导电部分和基本平坦第二导电部分。
方面88可以包括,或者可以可选地与方面87结合以包括,信号发生器配置为向第一和第二电粘附离合提供一个或多个电信号。
方面89可以包括,或者可以可选地与方面88结合以包括,第一离合和第二离合配置为基本同时即彼此同时选择性地收紧和放松。也就是说,第一和第二离合装置可以配置成基本同时致动或分离。
方面90可以包括,或者可以可选地与方面85-89中的任何一个或多个结合以包括,支撑服装作为运动支撑物,中空绑带作为固定到形成支撑区域的纺织品层的右侧的右中空绑带,并且支撑服装还可以包括固定到形成支撑区域的纺织品层的左侧的左中空绑带,右中空绑带和左中空绑带配置为选择性地抑制穿戴者的身体部分的位移。
方面91可以包括,或者可以可选地与方面85-90中的任何一个或多个结合以包括,加速度计,该加速度计配置为测量电粘附离合的加速度率,并且支撑服装可以配置为当穿戴者处于高于阈值的加速度率时收紧,并且当穿戴者处于低于阈值的加速度率时放松。换句话说,方面91可以包括测量身体部分的加速度,并且电粘附离合装置可以配置为当测量的加速度大于阈值加速度时致动,否则配置为分离。
方面92可以包括,或者可以可选地与方面85-91中的任何一个或多个结合以包括,与支撑区域的选择性收紧和放松相协调地致动离合装置的电致发光部分。
方面93可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例相结合以包括,一种服饰物品,该服饰物品包括用于选择性地耦合到支撑服装的模块化面板,该模块化面板包括具有第一电极组件的电粘附离合装置,不同于第一电极组件的第二电极组件,其至少部分重叠并配置成相对于第一电极组件横向滑动,以及电信号发生器,其配置成向第一和第二电极组件提供一个或多个信号,电粘附离合装置配置成选择性地调节当耦合到支撑服装时支撑服装允许靠近支撑区域的身体部分位移的量。
方面94可以包括,或者可以可选地与方面93结合以包括,模块化面板还包括加速度计,其配置为测量电粘附离合的加速度,并且离合装置可以配置为基于所测量的加速度和指定的阈值加速度之间的关系来致动。
方面95可以包括,或者可以可选地与方面93或94中的任何一个或多个相结合以包括,电粘附离合装置包括电致发光部件,该电致发光部件可以配置为与离合装置的致动相协调地发光。
方面96可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例结合以包括,一种用于服饰物品的模块化装置,该装置包括配置为与服饰物品上的相应接口机械耦合的接口,以及具有第一电极组件的电粘附离合装置,不同于第一电极组件的第二电极组件,其至少部分重叠并配置成相对于第一电极组件横向滑动,以及电信号发生器,其配置成向第一和第二电极组件提供一个或多个信号。
方面97可以包括,或者可以可选地与方面96结合以包括,模块化装置的接口,该接口包括钩环紧固件,以将模块化装置与服饰物品耦合。
方面98可以包括,或者可以可选地与方面96或97中的任何一个或多个结合以包括,模块化装置的接口,该接口包括一个或多个磁性紧固件,以将模块化装置与服饰物品耦合。
方面99可以包括,或者可以可选地与方面96-98中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合装置配置为当模块化装置的接口耦合到服饰物品上的相应接口时,选择性地控制服装允许穿戴者的肢体在服饰物品的支撑区域中位移的量。
方面100可以包括,或者可以可选地与方面99结合以包括,加速度计,并且离合装置可以配置为响应于来自加速度计的信息而选择性地致动。
方面101可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例相结合以包括,一种服饰物品,其包括配置成支撑用户肢体的支撑部分、耦合到支撑部分并配置成穿戴在用户腰部或躯干周围的带部分、耦合到支撑部分和带部分的可延伸构件以及配置成将离合装置连接到可延伸构件的接口。
方面102可以包括,或者可以可选地与方面101结合以包括,支撑部分配置为接收和支撑用户的胸部(例如乳房组织)。
方面103可以包括,或者可以可选地与方面101或102中的任何一个或多个结合以包括,支撑部分配置为接收和支撑用户的胯部区域(例如阴茎或睾丸)。
方面104可以包括,或者可以可选地与方面101-103中的任何一个或多个结合以包括,可延伸构件进一步配置成缩回。
方面105可以包括,或者可以可选地与方面101-104中的任何一个或多个结合以包括,接口包括钩环型紧固件的钩部分或环部分。
本公开的各个方面涉及服饰合身性或贴身性。例如,方面106可以包括,或者可以可选地与前述方面或示例中的任何一个结合以包括,一种适应性服饰物品,该适应性服饰物品包括形成开口的纺织品和电粘附离合,该开口配置为接纳穿戴者的身体部分,该电粘附离合被固定到纺织品并围绕开口的至少一部分延伸。电粘附离合可以包括包含第一导电构件的第一电极组件、包含部分覆盖第一导电构件的第二导电构件的第二电极组件以及配置为分别向电极组件的第一和第二导电构件提供第一和第二信号的电信号发生器。在方面106中,第一电极组件可以配置为当不施加第一和第二信号时相对于第二电极组件横向滑动,并且当施加第一和第二信号时相对于第二电极组件保持静止。在方面106中,电粘附离合可以配置成当第一和第二信号被施加到第一和第二电极组件时抑制开口尺寸增加,并且当第一和第二信号未被施加时开口尺寸能够增加。换句话说,第一电极组件可以配置为当没有第一和第二信号时相对于第二电极组件横向滑动,并且第一电极组件可以配置为当施加第一和第二信号时相对于第二电极组件横向固定。当第一和第二信号被施加到第一和第二电极组件时,电粘附离合可以用来或配置成帮助抑制或阻止开口尺寸改变,并且当第一和第二信号不存在或被去除时,开口尺寸是可调节的。
方面107可以包括,或者可以可选地与方面106结合以包括,电粘附离合包括防水外壳,第一和第二电极组件位于该防水外壳内。
方面108可以包括,或者可以可选地与方面107结合以包括,防水外壳作为弹性防水外壳,该防水外壳配置为当力不能施加在弹性防水外壳上时使第一和第二电极组件返回到松弛位置。
方面109可以包括,或者可以可选地与方面106-108中的任何一个或多个相结合以包括,纺织品作为防水纺织品,并且纺织品可以配置成在第一和第二电极组件周围形成防水密封。
方面110可以包括,或者可以可选地与方面109结合以包括,纺织品作为弹性纺织品,该弹性纺织品配置为当没有在纺织品上放置或施加力时使第一和第二电极组件返回到松弛或偏置位置。
方面111可以包括,或者可以可选地与方面106-110中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合还包括控制器,该控制器可操作地耦合到电信号发生器,并配置成基于接收到的输入使电信号发生器施加第一和第二信号。
方面112可以包括,或者可以可选地与方面111结合以包括,电粘附离合还包括传感器,该传感器可操作地耦合到控制器,配置为基于适应性服饰物品的检测条件输出传感器信号,并且控制器可以配置为接收传感器信号作为输入。
方面113可以包括,或者可以可选地与方面112相结合以包括,传感器作为加速度计、陀螺仪或压力传感器中的至少一种。
方面114可以包括,或者可以可选地与方面111-113中的任何一个或多个相结合以包括,电粘附离合还包括用户输入,该用户输入可操作地耦合到控制器,配置为接收来自用户的命令并输出指示可以由控制器作为输入接收的命令的信号。
方面115可以包括,或者可以可选地与方面106-114中的任何一个或多个结合以包括,适应性服饰物品作为帽子。
方面116可以包括,或者可以可选地与方面106-115中的任何一个或多个结合以包括,适应性服饰物品作为袖子,该袖子配置为围绕穿戴者的手臂或腿穿戴。
方面117可以包括,或者可以可选地与方面106-116中的任何一个或多个相结合以包括,开口包括口袋的开口或孔部分,该开口或孔部分在服饰物品中或与之耦合。
方面118可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例结合以包括,一种方法,该方法包括形成具有开口的纺织品,该开口配置为容纳穿戴者的身体部分,并且将电粘附离合固定到纺织品,电粘附离合围绕开口的至少一部分延伸。在方面118中,电粘附离合可以至少包括包含第一导电构件的第一电极组件、包含部分覆盖第一导电构件的第二导电构件的第二电极组件、配置为分别向电极组件的第一和第二导电构件提供第一和第二信号的电信号发生器,其中第一电极组件可以配置为当没有施加第一和第二信号时相对于第二电极组件横向滑动,并且当施加第一和第二信号时相对于第二电极组件保持静止,并且电粘附离合可以配置为当第一和第二信号被施加到第一和第二电极组件时抑制开口尺寸增加,并且当没有施加第一和第二信号时能够使开口尺寸增加。
方面119可以包括,或者可以可选地与方面118结合以包括,电粘附离合还包括防水外壳,第一和第二电极组件位于或可以位于防水外壳内。
方面120可以包括,或者可以可选地与方面119结合以包括,防水外壳作为弹性防水外壳,该防水外壳配置为当力脱离或没有施加在弹性防水外壳上时使第一和第二电极组件返回到松弛位置。
方面121可以包括,或者可以可选地与方面118-120中的任何一个或多个相结合以包括,纺织品作为防水纺织品,并且纺织品可以配置成在第一和第二电极组件周围形成防水密封。
方面122可以包括,或者可以可选地与方面121结合以包括,纺织品作为弹性纺织品,该弹性纺织品配置为当力脱离或不施加在纺织品上时使第一和第二电极组件返回到松弛位置。
方面123可以包括,或者可以可选地与方面118-122中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合还包括控制器,该控制器可操作地耦合到电信号发生器,并配置成使电信号发生器基于接收到的输入施加第一和第二信号。
方面124可以包括,或者可以可选地与方面123结合以包括,电粘附离合还包括传感器,该传感器可操作地耦合到控制器,配置为基于适应性服饰物品的检测条件输出传感器信号,并且控制器配置为接收传感器信号作为输入。
方面125可以包括,或者可以可选地与方面124相结合以包括,传感器作为加速度计、陀螺仪或压力传感器中的至少一种。
方面126可以包括,或者可以可选地与方面124或125中的任何一个或多个相结合以包括,电粘附离合还包括用户输入,该用户输入可操作地耦合到控制器,配置为接收来自用户的命令并输出指示可以由控制器作为输入接收的命令的信号。
方面127可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例结合以包括,一种服装,该服装包括服装基层、至少部分固定到服装基层的口袋部分,该口袋部分包括在口袋部分的第一边缘处的口袋孔以及包括第一和第二电极的电粘附离合组件,其中第一电极可以耦合在口袋部分的第一边缘处的口袋孔处或附近,并且第二电极可以耦合到服装基层,并且其中第一和第二电极可以配置为根据电粘附离合组件的致动选择性地关闭口袋孔,并且将口袋孔保持在关闭或密封位置。
方面128可以包括,或者可以可选地与方面127结合以包括,用于电粘附离合组件的控制器,并且该控制器可以配置为向第一和第二电极提供各自的电信号,从而控制离合组件。
方面129可以包括,或者可以可选地与方面128结合以包括,加速度计,其中控制器可以配置为基于来自加速度计的信息向第一和第二电极提供相应的电信号。
方面130可以包括,或者可以可选地与方面129相结合以包括,加速度计配置为测量关于服装穿戴者的方位或姿势信息,并且控制器可以配置为基于使用加速度计测量的方位或姿势信息向第一和第二电极提供相应的电信号。
方面131可以包括,或者可以可选地与方面129相结合以包括,加速度计配置为测量关于服装穿戴者的活动水平信息,并且控制器可以配置为基于使用加速度计测量的活动水平信息向第一和第二电极提供相应的电信号。
本公开的各个方面涉及选择性透气的服饰。例如,方面132可以包括,或者可以可选地与前述方面或示例中的任何方面或示例结合以包括,一种服饰物品,该物品包括服饰物品中的孔,与服饰物品耦合或集成到该服饰物品中并且配置为选择性地打开和关闭服饰物品中的孔的电粘附离合装置,以及配置为向该离合装置发送一个或多个信号以选择性地打开和/或关闭该孔的电信号发生器。
方面133可以包括,或者可以可选地与方面132结合以包括,电粘附离合装置配置为打开孔以允许空气流通过柔性孔。例如,电粘附离合装置的电极可以配置成分离,从而打开孔并允许空气流通过。
方面134可以包括,或者可以可选地与方面132或133结合以包括,覆盖孔的挡片,该挡片耦合到电粘附离合装置,并且配置为选择性地覆盖和打开孔。
方面135可以包括,或者可以可选地与方面134结合以包括,手动固定机构,以将挡片物理耦合在孔上。
方面136可以包括,或者可以可选地与方面134结合以包括,孔作为多个孔中的第一孔,挡片作为多个挡片中的第一挡片,第一挡片对应于第一孔。
方面137可以包括,或者可以可选地与方面136结合以包括,耦合到电粘附离合装置的温度传感器,并且挡片可以配置为当物品的穿戴者的温度低于阈值温度时覆盖孔,而当穿戴者的温度高于阈值温度时打开孔。
方面138可以包括,或者可以可选地与方面136结合以包括,多个孔中的每个孔具有多个挡片中的相应挡片,并且每个挡片具有相应的电粘附离合装置。
方面139可以包括,或者可以可选地与方面132-138中的任何一个或多个结合以包括,物品作为下身服饰,并且可以包括右腿面板和左腿面板,它们具有穿过右腿面板和左腿面板的下部的细长竖直孔。
方面140可以包括,或者可以可选地与方面132-139中的任何一个或多个结合以包括,孔水平定向并且横向延伸穿过服饰物品。
方面141可以包括,或者可以可选地与方面132-140中的任何一个或多个结合以包括,服饰物品作为上身服饰,该上身服饰包括上背部面板,其具有穿过上身后侧的细长水平孔和相应的细长水平挡片。
方面142可以包括,或者可以可选地与方面132-141中的任何一个或多个结合以包括,耦合到电粘附离合装置的温度传感器,电粘附离合装置配置为基于物品的穿戴者的温度选择性地打开和关闭孔。
方面143可以包括,或者可以可选地与方面132-142中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合装置具有第一和第二电极组件,电信号发生器配置为分别向第一和第二电极组件提供第一和第二信号,并且第一和第二信号是交流离合控制信号的相反极性分量。
方面144可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例相结合以包括,一种方法,该方法包括在服饰物品中形成孔,将电粘附离合装置集成到服饰物品中,电粘附离合配置为选择性地打开和关闭服饰物品中的孔,以及将电信号发生器集成到服饰物品中,电信号发生器配置为向离合装置发送一个或多个信号以选择性地打开和/或关闭孔。
方面145可以包括,或者可以可选地与方面144结合以包括,电粘附离合装置配置用于打开孔并允许空气流通过孔。
方面146可以包括,或者可以可选地与方面144或145中的任何一个或多个结合以包括,形成用于覆盖孔的挡片,该挡片耦合到电粘附离合装置,并且配置用于选择性地覆盖和打开孔。
方面147可以包括,或者可以可选地与方面146结合以包括,集成温度传感器以耦合到电粘附离合装置,并且将挡片配置成当物品的穿戴者的温度低于阈值温度时覆盖孔,而当穿戴者的温度高于阈值温度时打开孔。
方面148可以包括,或者可以可选地与方面144-147中的任何一个或多个结合以包括,孔水平定向并且横向延伸穿过服饰物品。
方面149可以包括,或者可以可选地与方面144-148中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合装置具有第一和第二电极组件,电信号发生器配置为分别向第一和第二电极组件提供第一和第二信号,第一和第二信号是交流电粘附离合控制信号的相反极性部分。
方面150可以包括,或者可以可选地与方面144-149中的任何一个或多个结合以包括,物品作为下身服饰,并且可以包括右腿面板和左腿面板,它们具有穿过右腿面板和左腿面板的下部的细长竖直孔。
方面151可以包括,或者可以可选地与方面146结合以包括,手动固定机构,以将挡片物理耦合在孔上。
本公开的各个方面涉及服饰中电粘附或静电装置的隔离。例如,方面152可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例结合以包括,一种用于电粘附离合的电极装置,该电极装置包括平坦导电构件和包围至少一部分导电构件的壳体,其中壳体可以包括邻近导电构件的至少第一表面提供的柔性聚合物基底,以及电介质构件,其包括邻近导电构件的相对第二表面设置的第一部分,以及邻近导电构件的第一侧边缘设置并耦合到柔性聚合物基底的第二部分。
方面153可以包括,或者可以可选地与方面152结合以包括,电介质构件包括邻近导电构件的与第一侧边缘相对的第二侧边缘设置并耦合到柔性聚合物基底的第三部分。
方面154可以包括,或者可以可选地与方面152或153结合以包括,聚合物基底耦合到导电构件的第一侧边缘。
方面155可以包括,或者可以可选地与方面152-154中的任何一个或多个结合以包括,平坦导电构件包含沉积在聚合物基底上的金属,并且电介质构件可以包括沉积在金属上的基本不导电的材料。
方面156可以包括,或者可以可选地与方面152-155中的任何一个或多个相结合以包括,电介质构件包括具有可以大于空气介电常数的介电常数的弹性电介质墨水。
方面157可以包括,或者可以可选地与方面152-156中的任何一个或多个相结合以包括,与导电构件的第一表面相邻的电介质构件的厚度可以小于约30微米。
方面158可以包括,或者可以可选地与方面152-157中的任何一个或多个结合以包括,壳体具有设置在聚合物基底或电介质构件的一部分中的导电通路,并且壳体可以配置为密封地隔离导电构件。
方面159可以包括,或者可以可选地与方面152-158中的任何一个或多个结合以包括,电介质构件包含柔性电介质材料。
方面160可以包括,或者可以可选地与方面152-159中的任何一个或多个结合以包括,平滑剂设置在外壳的电介质构件侧上,其中平滑剂可以配置为降低外壳的摩擦系数特性。
方面161可以包括,或者可以可选地与方面152-160中的任何一个或多个结合以包括,壳体和导电构件作为柔性或顺从性构件。
方面162可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例结合以包括,一种电粘附离合装置,其包括第一电极组件和第二电极组件,第一电极组件包括可至少部分被第一电介质绝缘体覆盖的第一导电部分,第二电极组件包括可至少部分被第二电介质绝缘体覆盖的第二导电部分,其中第一和第二导电部分具有不同的宽度,并且其中第一和第二电极组件可以在其包括第一和第二电介质绝缘体的相应表面处至少部分重叠,并且第一电极组件可以在第一导电部分的长度方向上相对于第二电极组件移动。
方面163可以包括,或者可以可选地与方面162结合以包括,离合框架,其中第二电极组件可以相对于离合框架固定,并且第一电极组件可以相对于离合框架移动。
方面164可以包括,或者可以可选地与方面162或163结合以包括,第一和第二导电部分具有不同的表面积特性。
方面165可以包括,或者可以可选地与方面162-164中的任何一个或多个相结合以包括,第一导电部分的第一平坦表面可以平行于第二导电部分的第二平坦表面并与之重叠。
方面166可以包括,或者可以可选地与方面162-165中的任何一个或多个结合以包括,第一电极组件可在第一导电部分的宽度方向上相对于第二电极组件移动。
方面167可以包括,或者可以可选地与方面166结合以包括,离合框架,该离合框架配置为耦合第一和第二电极组件,使得导电部分平行并且至少部分重叠。
方面168可以包括,或者可以可选地与方面167结合以包括,耦合离合框架和第一电极组件的弹性张紧器,其中弹性张紧器可以配置为将第一和第二电极组件偏置成在包括第一和第二电介质绝缘体的表面处表面接触。
方面169可以包括,或者可以可选地与方面162-168中的任何一个或多个结合以包括,电信号发生器,该电信号发生器配置为分别向电极组件的第一和第二导电部分提供第一和第二信号,其中第一和第二信号包括交流(AC)离合控制信号的相应部分,并且响应于第一和第二信号,可以在第一和第二电极组件之间产生电粘附吸引力。
方面170可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例结合以包括,一种用于电粘附离合的电极装置,该电极装置包括第一基底、设置在柔性基底上的导电第一迹线,该第一迹线具有高度、宽度和长度,以及设置在与基底相对的导电迹线上的电介质构件,其中电介质构件的至少一部分在第一迹线的侧边缘上延伸,并且可以与柔性基底耦合。
方面171可以包括,或者可以可选地与方面170结合以包括,第一基底包含薄膜聚合物基底。
方面172可以包括,或者可以可选地与方面170或171结合以包括,电介质构件在第一基底上的第一迹线的多个侧面上延伸并且封装第一迹线的至少一部分。
方面173可以包括,或者可以可选地与方面172结合以包括,电耦合到外部离合信号驱动器和第一迹线的导电通路,其中导电通路提供穿过第一基底或穿过电介质构件的电信号路径。
方面174可以包括,或者可以可选地与方面170-173中的任何一个或多个结合以包括,电介质构件包括沉积在第一迹线和第一基底的表面上的电介质墨水。
方面175可以包括,或者可以可选地与方面170-174中的任何一个或多个结合以包括,电介质构件包含印刷在第一迹线和第一基底的表面上的介电聚合物。
方面176可以包括,或者可以可选地与方面170-175中的任何一个或多个相结合以包括,电介质构件的介电常数可以大于空气的介电常数。
方面177可以包括,或者可以可选地与方面170-176中的任何一个或多个相结合以包括,电介质构件的介电常数可以小于空气的介电常数。
方面178可以包括,或者可以可选地与方面170-177中的任何一个或多个相结合以包括,邻近第一迹线的电介质构件的厚度可以小于约30微米。
方面179可以包括,或者可以可选地与方面170-178中的任何一个或多个结合以包括,设置在与第一迹线相对的电介质构件上的聚合物平滑剂。
本公开的各个方面涉及将电粘附装置或其部件与纺织品和其他材料一起使用。例如,方面180可以包括,或者可以可选地与前述方面或示例中的任何一个相结合以包括,一种可穿戴物品,该可穿戴物品包括配置成由穿戴者穿戴的纺织品,以及固定到纺织品上的电粘附离合,该电粘附离合包括包含第一导电构件的第一电极组件,包含部分覆盖第一导电构件的第二导电构件的第二电极组件,第一和第二电极组件可以位于其中的弹性外壳,该弹性外壳在弹性外壳的第一位置处与第一导电构件形成第一结合,并且在不同于第一位置的弹性外壳的第二位置附近与第二导电构件形成第二结合,以及电信号发生器,其配置为分别向电极组件的第一和第二导电构件提供第一和第二信号,其中第一电极组件可以配置为当不施加第一和第二信号时相对于第二电极组件横向滑动,并且当施加第一和第二信号时相对于第二电极组件保持静止。在方面180中,电粘附离合可以配置成当第一和第二信号被施加到第一和第二电极组件时抑制开口尺寸增加,并且其中当第一和第二信号未被施加时能够增加开口尺寸。
方面181可以包括,或者可以可选地与方面180结合以包括,弹性外壳作为防水弹性外壳。
方面182可以包括,或者可以可选地与方面181结合以包括,弹性防水外壳配置为当力从弹性防水外壳移除时使第一和第二电极组件返回到松弛位置。
方面183可以包括,或者可以可选地与方面182结合以包括,弹性防水外壳可以至少部分地由配置为分别与第一和第二导电构件形成第一和第二结合的聚合物形成。
方面184可以包括,或者可以可选地与方面183结合以包括,聚合物作为热塑性聚氨酯(TPU)。
方面185可以包括,或者可以可选地与方面184结合以包括,第一导电部分在可以形成第一结合的第一位置附近形成孔,并且第二导电构件在可以形成第二结合的第二位置附近形成孔。
方面186可以包括,或者可以可选地与方面185结合以包括,第一和第二导电构件由聚酯薄膜形成。
方面187可以包括,或者可以可选地与方面180-186中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合还包括控制器,该控制器可操作地耦合到电信号发生器,配置成使电信号发生器基于接收到的输入施加第一和第二信号。
方面188可以包括,或者可以可选地与方面180-187中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合还包括传感器,该传感器可操作地耦合到控制器,配置为基于适应性服饰物品的检测条件输出传感器信号,并且控制器可以配置为接收传感器信号作为输入。
方面189可以包括,或者可以可选地与方面188结合以包括,传感器作为加速度计、陀螺仪或压力传感器中的至少一种。
方面190可以包括,或者可以可选地与任何前述方面或示例结合以包括,一种制造适应性服饰物品的方法,该方法包括形成配置成由穿戴者穿戴的纺织品,并将电粘附离合固定到纺织品,该电粘附离合包括包含第一导电构件的第一电极组件,包含部分覆盖第一导电构件的第二导电构件的第二电极组件,第一和第二电极组件位于其中的弹性外壳,该弹性外壳在弹性外壳的第一位置处形成与第一导电构件的第一结合,并在不同于第一位置的弹性外壳的第二位置附近形成与第二导电构件的第二结合,以及电信号发生器,其配置为分别向电极组件的第一和第二导电构件提供第一和第二信号,其中第一电极组件可以配置为当不施加第一和第二信号时相对于第二电极组件横向滑动,并且当施加第一和第二信号时相对于第二电极组件保持静止。在方面190中,电粘附离合可以配置成当第一和第二信号被施加到第一和第二电极组件时抑制开口尺寸增加,并且当第一和第二信号未被施加时开口尺寸能够增加。
方面191可以包括,或者可以可选地与方面190结合以包括,弹性外壳作为防水弹性外壳。
方面192可以包括,或者可以可选地与方面191结合以包括,弹性防水外壳配置为当力从弹性防水外壳移除时使第一和第二电极组件返回到松弛位置。
方面193可以包括,或者可以可选地与方面192结合以包括,弹性防水外壳至少部分由聚合物形成,该聚合物配置为分别与第一和第二导电构件形成第一和第二结合。
方面194可以包括,或者可以可选地与方面193结合以包括,聚合物作为热塑性聚氨酯(TPU)。
方面195可以包括,或者可以可选地与方面194结合以包括,第一导电部分在可以形成第一结合的第一位置附近形成孔,并且第二导电构件在可以形成第二结合的第二位置附近形成孔。
方面196可以包括,或者可以可选地与方面195结合以包括,第一和第二导电构件由聚酯薄膜形成或者包括聚酯薄膜。
方面197可以包括,或者可以可选地与方面190-196中的任何一个或多个结合以包括,电粘附离合还包括控制器,该控制器可操作地耦合到电信号发生器,并配置成使电信号发生器基于接收到的输入施加第一和第二信号。
方面198可以包括,或者可以可选地与方面197结合以包括,电粘附离合还包括传感器,该传感器可操作地耦合到控制器,并且配置为基于适应性服饰物品的检测条件输出传感器信号,并且控制器可以配置为接收传感器信号作为输入。
方面199可以包括,或者可以可选地与方面198相结合以包括,传感器作为加速度计、陀螺仪或压力传感器中的至少一种。
这些非限制性方面中的每个都可以独立存在,或者可以各种排列或组合的方式与本文别处讨论的一个或多个其他方面、示例或特征相结合。
以上描述包括对附图的参考,附图构成了详细描述的一部分。附图示出了可以实施本发明的具体实施例。这些实施例在本文中也被称为“示例”。这样的示例可以包括除了所示出或描述的元素之外的元素。然而,本发明人还设想了其中仅提供了那些示出或描述的元件的示例。此外,本发明人还考虑了使用所示出或描述的那些元素(或其一个或多个方面)的任何组合或排列的示例,或者是关于特定示例(或其一个或多个方面),或者是关于本文所示出或描述的其他示例(或其一个或多个方面)。
在本文件中,如专利文件中常见的,术语“一”或“一个”用于包括一个或多于一个,独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他示例或用法。在本文件中,术语“或”用来指非排他性的“或”,因此“A或B”包括“A但不包括B”、“B但不包括A”以及“A和B”,除非另有说明。在本文件中,术语“包括”和“其中”用作相应术语“包括”和“其中”的简明英语等同物。此外,在下面的权利要求中,术语“包括”和“包含”是开放式的,也就是说,除了在权利要求中的这样的术语之后列出的那些元素之外,还包括那些元素的系统、装置、物品、组合物、制剂或过程仍被认为落入该权利要求的范围内。此外,在以下权利要求中,术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标签,并不打算对它们的对象强加数字要求。
几何术语,比如“平行”或“垂直”或“圆形”或“方形”等,并不要求绝对的数学精度,除非上下文另有说明。相反,这种几何术语允许由于制造或等同功能而产生的变化。例如,如果一个元件被描述为“圆形”或“大致圆形”,那么不是精确圆形的部件(例如稍微呈椭圆形或者是多角形的部件)仍包含在该描述中。
这里描述的方法示例可以至少部分是机器或计算机实现的。一些示例可以包括编码有指令的计算机可读介质或机器可读介质,所述指令可操作来配置电子设备以执行上述示例中描述的方法。这种方法的实现可以包括代码,例如微码、汇编语言代码、高级语言代码等。这种代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。该代码可以形成计算机程序产品的一部分。此外,在示例中,代码可以有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上,诸如在执行期间或在其他时间。这些有形计算机可读介质的示例可以包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如光盘和数字视频盘)、盒式磁带、存储卡或记忆棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
以上描述旨在说明而非限制。例如,上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此结合使用。例如,本领域普通技术人员在阅读以上描述后,可以使用其他实施例。提供摘要是为了让读者快速确定技术公开的性质。提交它是基于这样的理解,即它将不被用来解释或限制权利要求的范围或含义。此外,在上面的详细描述中,各种特征可以组合在一起以简化本公开。这不应被解释为未要求保护的公开特征对于任何权利要求都是必要的。相反,发明主题可以少于特定公开实施例的所有特征。因此,下面的权利要求由此作为示例或实施例被结合到详细描述中,每个权利要求独立地作为单独的实施例,并且预期这样的实施例可以各种组合或置换彼此组合。本发明的范围应当参照所附权利要求以及这些权利要求的等同物的全部范围来确定。

Claims (24)

1.一种电粘附离合装置,包括:
第一电极组件,其包括至少部分被第一电介质绝缘体覆盖的第一导电部分;
第二电极组件,其包括至少部分被第二电介质绝缘体覆盖的第二导电部分;
电信号发生器,其配置为分别向电极组件的第一和第二导电部分提供第一和第二信号,其中第一和第二信号包括交流AC信号的相应相反极性部分;以及
加速度计,其配置为测量所述离合装置的运动,其中,所述电信号发生器配置为基于所测量的运动产生所述交流AC信号;
其中,所述第一和第二电极组件至少部分重叠,并且配置为在其包括所述第一和第二电介质绝缘体的相应表面处相对于彼此滑动。
2.根据权利要求1所述的电粘附离合装置,其中,所述第一和第二电极组件中的至少一个配置为相对于另一个线性移动。
3.根据权利要求1所述的电粘附离合装置,其中,所述电信号发生器配置成产生作为具有约50%的占空比的脉宽调制信号的所述交流AC信号。
4.根据权利要求1所述的电粘附离合装置,其中,所述电信号发生器配置成产生作为具有约50%的平均占空比的脉宽调制信号的所述交流AC信号。
5.根据权利要求1所述的电粘附离合装置,其中,所述交流AC信号具有至少约10Hz的频率。
6.根据权利要求5所述的电粘附离合装置,其中,所述交流AC信号具有小于约50Hz的频率。
7.根据权利要求1所述的电粘附离合装置,还包括加速度计,其配置为测量所述离合装置耦合到的主体的运动,其中,所述电信号发生器配置为基于所测量的运动产生所述交流AC信号。
8.根据权利要求1所述的电粘附离合装置,其中,所述加速度计配置为测量所述离合装置的至少一部分的加速度的幅度,并且其中,所述电信号发生器配置为产生具有取决于所测量的加速度的幅度的幅度和/或频率特性的所述交流AC信号。
9.根据权利要求1所述的电粘附离合装置,其中,所述加速度计配置为测量所述离合装置的至少一部分的加速度变化的频率,并且其中,所述电信号发生器配置为产生具有取决于所测量的加速度变化的频率的幅度和/或频率特性的所述交流AC信号。
10.根据权利要求1所述的电粘附离合装置,还包括处理器电路,其配置为基于来自加速度计的关于所述离合装置的加速度或关于与离合装置所耦合的主体的加速度的信息来控制所述电信号发生器产生所述交流AC信号。
11.根据权利要求10所述的电粘附离合装置,还包括加速度计,其中,所述处理器电路配置为:
从加速度计接收加速度指示信号;
基于来自加速度计的加速度指示信号识别振荡运动;以及
基于所识别的振荡运动控制所述电信号发生器。
12.根据权利要求11所述的电粘附离合装置,其中,所述处理器电路配置成识别所述振荡运动的幅度或频率特性,并且作为响应,更新所述交流AC信号的幅度特性,从而更新所述离合装置的剪切力抵抗特性。
13.根据权利要求1所述的电粘附离合装置,还包括处理器电路,其配置为接收离合力指示,并且作为响应,控制所述电信号发生器基于离合力指示更新所述交流AC信号的频率或幅度特性。
14.根据权利要求13所述的电粘附离合装置,还包括位移传感器,其配置为基于关于所述第一和第二电极组件的相对位移的信息来提供所述离合力指示。
15.一种具有可控地可膨胀和可收缩部分的可穿戴服装,该可穿戴服装包括:
耦合到可膨胀和可收缩部分的离合装置,该离合装置包括至少部分被第一电介质绝缘体覆盖的基本平坦的第一导电部分和至少部分被第二电介质绝缘体覆盖的基本平坦的第二导电部分;
电信号发生器,其配置为分别向离合装置的第一和第二导电部分提供第一和第二信号,其中第一和第二信号包括交流(AC)离合控制信号;以及
配置成感测所述可穿戴服装的运动或方位的传感器,其中,所述电信号发生器配置成基于来自传感器的传感器信号更新所述交流(AC)离合控制信号的频率或幅度特性,传感器信号包括关于所感测的可穿戴服装的运动或方位的信息;
其中,所述离合装置的第一和第二导电部分在包括第一和第二电介质绝缘体的相应表面处至少部分重叠。
16.根据权利要求15所述的可穿戴服装,还包括位移传感器,其配置成测量所述可膨胀和可收缩部分的尺寸变化,其中,所述电信号发生器配置成基于所测量的可膨胀和可收缩部分的尺寸变化来更新所述交流(AC)离合控制信号的频率或幅度特性。
17.根据权利要求15所述的可穿戴服装,其中,所述电信号发生器配置成产生作为具有约50%的占空比的脉宽调制信号的所述交流(AC)离合控制信号。
18.根据权利要求17所述的可穿戴服装,其中,所述交流(AC)离合控制信号具有至少约10Hz且小于约50Hz的频率。
19.一种电粘附离合装置,包括:
第一电极组件,其包括平坦的第一导电部分;
第二电极组件,其包括平坦的第二导电部分;
第一电介质构件,其设置在第一和第二导电部分之间;
电信号发生器,其配置为分别向电极组件的第一和第二导电部分提供第一和第二信号,其中第一和第二信号包括交流(AC)离合控制信号的相应相反极性部分;以及
加速度计,其配置为测量所述离合装置的运动,并且其中,所述电信号发生器配置为基于所测量的运动产生所述交流(AC)离合控制信号;
其中,所述第一和第二电极组件在包括所述第一和第二导电部分的表面处至少部分重叠。
20.根据权利要求19所述的电粘附离合装置,还包括装置壳体,其中,所述第一电极组件相对于装置壳体基本固定,并且其中,所述第二电极组件配置为相对于装置壳体和第一电极组件移动。
21.根据权利要求19所述的电粘附离合装置,其中,所述第一电介质构件耦合到所述第一导电部分,并且设置在所述装置的第一和第二导电部分之间。
22.根据权利要求21所述的电粘附离合装置,还包括第二电介质构件,其耦合到所述第二导电部分,并且设置在所述第二电极组件的第一电介质构件和第二导电部分之间。
23.根据权利要求19所述的电粘附离合装置,其中,所述电信号发生器配置成产生作为具有约50%的平均占空比的脉宽调制信号的所述交流(AC)离合控制信号。
24.根据权利要求23所述的电粘附离合装置,其中,所述交流(AC)离合控制信号具有至少约10Hz且小于约50Hz的频率。
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