基于三维人体测量的轮椅使用者裤装的结构研究

随着生活质量的提高,今日的轮椅使用者越来越重视精神生活,他们渴望以轮椅代步,和正常人一样走入社会。正常体裤装若为轮椅使用者穿用,在舒适性、美观度等方面会出现问题(图 1),腰臀膝等处会出现不舒适的感觉,股沟、膝盖下方出现大量的褶皱以及裤腿面料上提等造成不美观现象。因此,对轮椅使用者裤装结构的研究改进迫在眉睫。本文采用体表画线法,借助法国力克非接触式三维人体扫描仪采集测试者相关部位的尺寸,在轮椅使用者裤装结构的改进、细部规格的设计、基型样板的制作等方面进行了基础性研究。

1采用三维人体测量技术获取轮椅使用者下体 尺寸

1.1法国力克三维人体测量仪的优势

法国力克非接触式三维人体测量系统,通过应用光敏捕捉设备投射到人体表面的激光在人体上形成的图像,描述人体三维特征,具有扫描时间短、精确度高、测量部位多等多种优于传统测量技术和工具的特点,可在 8 ～ 10 s内完成扫描过程,可捕捉人体的 8 万个数据点,获得人体相关的 80 个部位尺寸值,精确度为小于 ±0.2 mm,可以全面精确地反映人体体型各相关部位的尺寸。基于此,本课题采用法国力克三维人体扫描仪来测量轮椅使用者下体各相关部位尺寸具有较强的科学性、准确性。

1.2实验方案

影响裤装样板结构的因素有很多,比如面料、目标顾客的体型特征及常见的运动形态。本方案在选定无弹力服装面料的基础上研究轮椅使用者裤装的基型样板。实验以青年女性轮椅使用者日常生活中最频繁的动作为研究对象,借助非接触式三维人体扫描仪测得轮椅使用者在站姿和坐姿状态下的下体各关键部位的尺寸,从而对各关键部位的数据进行比较和统计分析,得出裤装结构中各控制部位与人体的对应关系,最终得出轮椅使用者在坐姿状态下的裤装加放量以及如何改善正常服装使之适合轮椅使用者。

实验中,采用体表画线法进行标记,在被测者体表腰围线向下按要求进行划线:腰围处及向下每隔 3 cm画围度线,共 3 条,分别记为 1 ～ 3,臀围处画围度方向线记为 4。股关节两侧分别画长度 20 cm的纵向线段,臀围处向上、下延伸画长度 25 cm的纵向线段,分别将其记为 5 ～ 8。将大腿长三等分,三等分点分别画 2 条横向的线段,将其记为 9 ～ 10。膝盖处画 1 条横向的围度线,左右腿前后的中心处各画 2 条 20 cm的纵向线段,将其依次记为 11 ～ 15。每位测试者总共画 15 条线,并从上向下依次将其标记为 1 ～ 15。

1.3实验动作

实验动作是在轮椅使用者日常动作的基础上选择得来。被测着穿着实验指定的白色内衣与内裤,做实验指定的动作。然后测量出在各组动作下各标记部位的尺寸值。(1)站立,双腿自然挺直,双臂自然下垂,与腿保持一定的距离;(2)端坐:双腿并拢,大腿与地面水平,双臂自然垂于体侧;(3)端坐前倾:双腿并拢,大腿与地面水平,双臂自然垂于体侧,上身前倾 60°。

1.4测量样本的选择

轮椅使用者是一个庞大的群体,体型千差万别,有的是残肢,有的是非残肢,研究时难以面面俱到,故本文选取青年女性轮椅使用者(20 ～ 25 岁)为研究对象,无肢体残缺,体型与常人相比差别不是太大。表 1 是被测者 8 个关键部位的尺寸值的平均值,根据均值和标准差的值分析可知,选择的样本符合实验的要求。

2轮椅使用者下体的数据分析

2.1轮椅使用者较正常体相应部位尺寸的比较分析

人体腰围,臀围,大腿围的截面是近似于圆的复杂图形,为避免研究过分复杂化,将这些部分的截面简化为圆,设人体站立状态下某部位截面周长为l,在进行实验指定的某一动作状态下相应标记部位的截面周长为L,则标记部位尺寸的变化率为K=(L-l)/L×100%。

2.2各标记处皮肤的伸长率和伸长量分析

皮肤横向与纵向伸长变形的乘积,作为该处皮肤的变形量,用f表示。皮肤的变形主要有两种情况:一种是当人体运动时皮肤的变化量很小,另一种皮肤的变形非常明显。对于第一种情况,服装本身的面料伸缩性及宽松量大体可满足运动需要,故不需对结构进行修正,第二种情况则是本文讨论的,即这些部位是人体运动时变形的关键部位,通过对它们的着重研究,可以较好地把握运动变形与服装的关系,减少人体运动时服装对人体的障碍。

2.3轮椅使用者下体关键部位相关性分析

对各组变化率K和变形量f的值进行回归分析,列出f=A+BK的回归方程,代入平均值,可得出理想宽松率、理想半径和理想加放量(表 2)。

3轮椅使用者裤装基型样板的建立

轮椅使用者一般都处于坐姿状态,所以在进行服装设计的时候,裤装的工效性和功能性是设计的关键。在上文测得的数据基础上,基于正常人体的裤型样板和实验数据,采用剪切法对部分部位进行补正,增大放松量或减少浮余量,重新建立轮椅使用者裤装的基型样板。

首先,考虑到裤子的合体性,把裤装由原来的 4 片式改为 6 片式,这样更能符合人体的体形特征。在前裤片腰围的前中心处下调 1 cm,侧缝处上抬 0.5 cm;在后马裆线臀围处剪开加入 4 cm,在前马裆线腹处剪开重叠 2 cm,解决人体在坐姿状态时腹部与前横档处褶皱堆积以及弥补后腰臀处迁移的问题。另外在问题较大的中裆处,采用前片中心剪开加入 6 cm,后片重叠 3 cm方法来使裤子的结构更加适合坐姿人体状态。样板的具体剪切方法如图 2(a)所示,剪切展开后的结构图如图 2(b)所示。

4结论

轮椅使用者裤装的设计过程实际上是对正常体裤装的改造过程,这在它的放松量设计上体现最为明显。轮椅使用者的裤装比正常体的裤装涉及的因素更多,而且其更强调服装穿着时的舒适性和功能性,所以在设计轮椅服装过程中,要把功能性放在首位。注重正常体为轮椅使用者穿着时带来的不舒适,然后根据实验数据和人体特征进行板型的调整,从而得出轮椅使用者的基型样板。

参考文献(略)