An increasing number of electronics are directly embedded on the clothing to monitor human status (e.g., skeletal motion) or provide haptic feedback. A specific challenge to prototype and fabricate such a clothing is to design the wiring layout, while minimizing the intervention to human motion. We address this challenge by formulating the topological optimization problem on the clothing surface as a deformation-weighted Steiner tree problem on a 3D clothing mesh. Our method proposed an energy function for minimizing strain energy in the wiring area under different motions, regularized by its total length. We built the physical prototype to verify the effectiveness of our method and conducted user study with participants of both design experts and smart cloth users. On three types of commercial products of smart clothing, the optimized layout design reduced wire strain energy by an average of 77\% among 248 actions compared to baseline design, and 18\% over the expert design.


翻译:越来越多的电子设备直接嵌入服装中,用于监测人体状态(如骨骼运动)或提供触觉反馈。设计和制造此类服装的一个关键挑战在于规划布线布局,同时最大程度减少对人体运动的干扰。我们通过将服装表面的拓扑优化问题建模为三维服装网格上的变形加权斯坦纳树问题来应对这一挑战。所提出的方法定义了一个能量函数,用于最小化不同运动下布线区域的应变能,并辅以总长度正则化项。我们制作了物理原型以验证方法的有效性,并组织了涵盖设计专家与智能服装用户的用户研究。在三种智能服装商业产品上,优化后的布局设计在248个动作中将导线应变能平均降低77%(与基线设计相比),且较专家设计降低18%。

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