Kinesthetic garments provide physical feedback on body posture and motion through tailored distributions of reinforced material. Their ability to selectively stiffen a garment's response to specific motions makes them appealing for rehabilitation, sports, robotics, and many other application fields. However, finding designs that distribute a given amount of reinforcement material to maximally stiffen the response to specified motions is a challenging problem. In this work, we propose an optimization-driven approach for automated design of reinforcement patterns for kinesthetic garments. Our main contribution is to cast this design task as an on-body topology optimization problem. Our method allows designers to explore a continuous range of designs corresponding to various amounts of reinforcement coverage. Our model captures both tight contact and lift-off separation between cloth and body. We demonstrate our method on a variety of reinforcement design problems for different body sites and motions. Optimal designs lead to a two- to threefold improvement in performance in terms of energy density. A set of manufactured designs were consistently rated as providing more resistance than baselines in a comparative user study


翻译:坚美服装通过量身定做的配制强化材料,提供关于身体姿势和运动的物理反馈。它们能够有选择地硬化服装对具体动作的反应,因此它们呼吁修复、运动、机器人和许多其他应用场。然而,找到分配一定数量的加固材料以最大限度地加大对特定动作的反应的设计是一个具有挑战性的问题。在这项工作中,我们建议以优化驱动方式自动设计运动服装加固模式的自动设计。我们的主要贡献是将这一设计任务作为一个在身体上优化的问题。我们的方法允许设计者探索与各种加固范围相适应的连续设计范围。我们的模型捕捉到衣物和体之间的紧密接触和脱钩。我们展示了我们在不同身体地点和运动中的各种加固设计问题的方法。最佳设计导致在能量密度方面业绩的两至三倍的改进。一组制成品设计在比较用户研究中被一致评为提供了比基线更强的抗力。

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