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Garments made with conductive threads have the potential to enhance exercise, physiotherapy and rehabilitation Photo University of Bath
Garments made with conductive threads have the potential to enhance exercise, physiotherapy and rehabilitation
22.07.2024

SeamSleeve: Tracking the effectiveness of physiotherapy at home

Everyday clothing may soon be able to capture and record body movements, according to new research published by the Universities of Bath and Bristol.

Harmless low voltages are passed through conductive threads which are stitched into garment seams to create electrical circuits. Their resistance changes with the movement of the wearer's body.
This work opens up new possibilities to make digital clothing which senses and captures movements much more accurately than is possible using current phones and smart watches.

The paper describing the new clothing concept, presented this week at the Designing Interactive Systems (DIS) conference in Copenhagen, lays the foundations for e-textile designers and clothing manufacturers to create cutting-edge garments that could enhance exercise, physiotherapy and rehabilitation.

Everyday clothing may soon be able to capture and record body movements, according to new research published by the Universities of Bath and Bristol.

Harmless low voltages are passed through conductive threads which are stitched into garment seams to create electrical circuits. Their resistance changes with the movement of the wearer's body.
This work opens up new possibilities to make digital clothing which senses and captures movements much more accurately than is possible using current phones and smart watches.

The paper describing the new clothing concept, presented this week at the Designing Interactive Systems (DIS) conference in Copenhagen, lays the foundations for e-textile designers and clothing manufacturers to create cutting-edge garments that could enhance exercise, physiotherapy and rehabilitation.

Paper co-author Dr Adwait Sharma from the Department of Computer Science at the University of Bath said: "Our research focuses on integrating technology into everyday clothing to track the effectiveness of physiotherapy exercises done at home. Doing these exercises correctly to recover from injuries is crucial, but it's difficult to know if you're doing them properly alone.
“SeamSleeve helps address this challenge by enabling physiotherapists to monitor your progress remotely. This technology could be particularly beneficial for conditions like Multiple Sclerosis, where monitoring movement is essential.”

According to Dr Sharma, current fitness trackers often don’t provide enough detail for physiotherapy. SeamSleeve is unique in that it covers the entire arm, allowing it to capture important movement data.

“We’ve successfully developed a working system based on machine learning to track 12 different arm exercises using SeamSleeve,” said Dr Sharma. “This paves the way for exciting future remote physiotherapy and exercise monitoring applications."

Professor Mike Fraser from the University of Bristol’s School of Computer Science added: "We're excited by the opportunity for clothing manufacturers to implement our designs in sleeves and other garment seams.
“We've shown that common overlocked seams in standard garment constructions can do a good job of sensing movement. The design avoids the need for a separate power source by pairing the seam with a charging coil, drawing the energy wirelessly from a mobile phone placed in the pocket.

“This means advanced motion sensing garments could be made without altering existing manufacturing processes.

"We have also shown that smartphone apps using advanced Artificial Intelligence (AI) techniques can use this movement data to match body movement to specific postures or gestures such as physiotherapeutic exercises."

Quelle:

University of Bath

Foto: DITF
05.05.2022

Forschungsprojekt SensorStrick 4.0: Fehler früh erkennen und Kosten sparen

Digitalisierte Fertigungsverfahren ermöglichen eine individualisierte Produktion. Eine geringe Fehlerquote ist besonders bei E-Textiles wichtig, da Fehler bei den smarten Zusatzfunktionen in Textilien oft erst am Ende der Wertschöpfungskette erkannt werden. Dadurch werden textile Wearables sehr teuer und ein Mehrwert zu nichttextilen Wearables wie Smartwatches ist nicht mehr gegeben. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) entwickeln für das Prozessmanagement einen globalen „Industrie 4.0-Ansatz“, der bereits bei der Garnherstellung beginnt und sich über alle Prozessketten erstreckt.

Digitalisierte Fertigungsverfahren ermöglichen eine individualisierte Produktion. Eine geringe Fehlerquote ist besonders bei E-Textiles wichtig, da Fehler bei den smarten Zusatzfunktionen in Textilien oft erst am Ende der Wertschöpfungskette erkannt werden. Dadurch werden textile Wearables sehr teuer und ein Mehrwert zu nichttextilen Wearables wie Smartwatches ist nicht mehr gegeben. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) entwickeln für das Prozessmanagement einen globalen „Industrie 4.0-Ansatz“, der bereits bei der Garnherstellung beginnt und sich über alle Prozessketten erstreckt.

Für hochelastische smarte Textilprodukte werden Garne verwendet, die häufig sowohl aus leitfähigen als auch nichtleitfähigen Komponenten bestehen. Dazu werden zum Beispiel konventionelle hochelastische Garne mit leitfähigen Feinstdrähten umwunden. Die Elastizität der Garnkomponente bleibt auf diese Weise weitgehend erhalten. Beim Stricken werden die Fäden jedoch so stark belastet, dass die leitfähigen Garnkomponenten geschädigt werden können. Da dabei häufig nicht das gesamte Garn bricht, wird bei den derzeitigen Produktionsabläufen der Fehler während des Strickprozesses nicht erkannt. Im Extremfall ist das fertige Strickteil Ausschuss. Bei fully fashioned gestrickten Teilen ist der Schaden wegen der relativ geringen Produktivität des Flachstrickprozesses und des relativ hohen Verlusts an Produktionszeit besonders groß.

Um Fehler der elektrischen Eigenschaften bereits während des Herstellungsprozesses zu erkennen, werden im Forschungsprojekt SensorStrick 4.0 Prozess- und Umgebungsdaten bei der Textilproduktion in verschiedenen Prozessstufen erfasst.

Dazu werden Umwinde- und Flachstrickmaschinen mit verteilter Sensorik ausgerüstet, die Temperatur, Feuchte, Licht, Näherung und Fadenzugkraft sowie die Fadengeschwindigkeit misst. Zusätzlich überwachen Mikrofone die Geräusche in der direkten Produktionsumgebung. Diese akustischen Messdaten weisen zum Beispiel auf Vibrationen hin und können besonders gut mit künstlicher Intelligenz ausgewertet werden. Bei der Umwindegarnherstellung werden die erfassten Prozessgrößen direkt für die Steuerung der Prozessparameter verwendet.

Darüber hinaus werden neue kostengünstige Sensoren entwickelt. Für laufende Garne wurde zum Beispiel ein Prinzip mit vier Messröhrchen entwickelt, die schnell und berührungsfrei messen, wie leitfähig das durchlaufende Garn ist und wie seine sensorischen Eigenschaften sind. Diese Sensoren sind so ausgelegt, dass sie in möglichst vielen Textilprozessen eingesetzt werden können ohne sie aufwendig an unterschiedliche Abläufe anpassen zu müssen.

Die Garne werden also sowohl bei der Umwindegarnherstellung als auch im anschließenden Strickprozess überwacht. Tritt ein Bruch der leitfähigen Garnkomponente auf, wird er sofort entdeckt. Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperatur beeinträchtigen die Messgenauigkeit nicht. Die Überwachung der Prozesse funktioniert nicht nur bei Gestricken, sondern auch bei anderen textilen Flächen.

Im weiteren Projektverlauf werden die Sensoren bei der Herstellung von hochelastischen Umwindegarnen und Strickteilen eingesetzt und dabei getestet wie effektiv die auftretenden Fehler erkannt werden.

Mit diesen neu entwickelten Verfahren können fehlerhafte Halbzeuge rechtzeitig aus der Prozesskette genommen werden. Teure zusätzliche Kontrollen während späterer Prozessschritte werden überflüssig.

Weitere Informationen:
DITF E-Textiles Garne
Quelle:

DITF