一种耐力跑鞋大底中部结构设计方法技术

本发明专利技术涉及一种耐力跑鞋大底中部结构设计方法，包括设计第一承试鞋，所述第一承试鞋为普通耐力跑鞋，所述普通耐力跑鞋的鞋底设置有压力板；承试人穿着第一承试鞋按照规范的跑步方式完成一定跑步里程后，根据压力板反馈的信息，对第一承试鞋进行优化设计，所述优化设计包括缓冲减震工效评价、减材增效工效评价、外侧纵弓落地模式评估、沿足长度上足底落地与离地时序评估、足底筋膜的绞盘功效和第一跖趾关节结构的绞盘功效评价；通过上述优化设计，设计出第二承试鞋；按照与上述第一承试鞋相同的设计方法对第二承试鞋进行优化设计；重复上述步骤1次以上。该设计方法使得耐力跑鞋大底中部结构设计逐步走向科学化。中部结构设计逐步走向科学化。中部结构设计逐步走向科学化。

【技术实现步骤摘要】
一种耐力跑鞋大底中部结构设计方法


[0001]本专利技术涉及运动鞋设计方法
，特别涉及一种耐力跑鞋大底中部结构设计方法。

技术介绍

[0002]我们从何处来？我们是谁？我们向何处去？四肢的结构演化也不例外。希望螈的化石表明：早在3.8亿年前的泥盆纪，构成我们现今的四肢骨骼已经基本形成，例如肱骨、桡骨、尺骨和指骨等(Cloutier,et al.,2020)。从四肢的演化，我们可以发现四肢具有很强的适应能力，结合“错位演化”(Evolutionary anachronism)(Janzen et al.,1982)、“岛屿法则”(Islandrule)和“镶嵌进化”(mosaic evolution)(Mark,1985；Lomolino,2005)，为了适应环境或生活需要，我们可以改变演化方向，甚至“返祖”，330万年前的小孩的上肢化石就出现了返祖演化(Shane,2007)。这是否意味我们现有的下肢特备适合某种运动呢？答案是肯定的！具体是耐力跑，耐力跑是人类演化史上的罗塞塔石碑！
[0003]即使没有文字，通过口口相传，世界上依然有6500种语言传承下来(Ghasemi et al.,2011)。但对于跑步，不了解的远远超过我们所知道的(Jungers,2010；Altman et al.,2012)。人类专利技术了语言，实现了交流；创造了文字，记录了文明；而人类独创的数学，成为解读大自然本质的工具，数学承担着全部的自然科学描述(Stewart,1998)。因此，建立跑步的动力学方程是耐力跑鞋设计前提。
[0004]150万前的足印迹化石表明肯尼亚的伊莱雷特人(Ileret,Kenya)(Bennett,et al.)的足与现今长期赤足或穿着简易的鞋的人的非常相似的。这暗示着，至少在200万年前(Day et al.,1964)，通过耐力跑，我们足的结构已经稳定下来。
[0005]人类足结构是改进运动鞋结构的关键，而如何利用人类足结构改进耐力跑鞋大底中部正向设计以及其工效分析是亟待解决的关键技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：如何利用人类足结构改进耐力跑鞋大底中部正向设计以及其工效分析是亟待解决的关键技术问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种耐力跑鞋大底中部结构设计方法，包括以下步骤：
[0009]设计第一承试鞋，所述第一承试鞋为普通耐力跑鞋，所述普通耐力跑鞋的鞋底设置有压力板；
[0010]承试人穿着第一承试鞋按照规范的跑步方式完成一定跑步里程后，根据压力板反馈的信息，对第一承试鞋进行优化设计，所述优化设计包括缓冲减震工效评价、减材增效工效评价、外侧纵弓落地模式评估、沿足长度上足底落地与离地时序评估、足底筋膜的绞盘功效和第一跖趾关节结构的绞盘功效评价；
[0011]通过上述优化设计，设计出第二承试鞋；
[0012]按照与上述第一承试鞋相同的设计方法对第二承试鞋进行优化设计；
[0013]重复上述步骤1次以上，得到优化设计后的耐力跑鞋模型。
[0014]进一步，所述缓冲减震工效评价具体为：
[0015]根据承试人脚底初着地至最大支撑弹力或最大的压力板传感器压力峰值，建立缓冲减震工效评价指标，具体公式如下：
[0016][0017]式中，F
(i，j)
(t)为某一时刻压力板上(i，j)位置传感器力值，P(t)为某一时刻压力板上所有传感器中最大压力值，T
f
，T
p
分别表示初着地至最大支撑弹力和最大的传感器压力峰值的时间；当T
f
＞T
p
时，T
p
值之后的P(t)＝1，当T
f
＜T
p
时，T
f
值之后的F
(i，j)
(t)＝1；另外，
[0018]进一步，减材增效工效评价具体为：
[0019]在正向或逆向3D工程设计软件中，获得大底中部的体积，用体积和表面积建立以下公式：
[0020][0021]式中，S
o
，S
t
分别表示减材增效前后的大底中部表面积；V
o
，V
t
分别表示减材增效前后的大底中部体积。减材增效的基本条件S
o
＜S
t
和V
o
＞V
t
，因此本指标是被标准化的，与大底中部的绝对面积、体积是无关的。其中质心机械能的计算用
[0022]其中
[0023]进一步，所述外侧纵弓落地模式评估具体为：
[0024]包括沿足宽度上足印迹冲量评估：
[0025]具体为用下列公式计算沿足印迹额状轴上足印迹冲量位置(x
cw
，y
cw
)：
[0026][0027]T
s
表示支撑相时间，P
(i，j)
(t)表示位置为(i，j)的传感器在某一时刻的压力值。n
w
表示在足印迹宽度位置上与足相互作用的传感器数量；
[0028]还包括沿足长度上足底落地与离地时序评估；
[0029]具体为设足底位置(x，y)的落地与离地时间分别为那么沿足印迹主轴上落地、离地时序为：
[0030][0031]式中分别表示在足长度上位置为w的触、离地时间，n
w
同方程(3)中的定义；
[0032]通过方程(3)和(4)，根据沿足印迹额状轴上足印迹冲量的分布以及足内侧、基础和外侧纵弓的工作时序评估外侧纵弓落地模式的工效。
[0033]进一步，所述足底筋膜的绞盘功效和第一跖趾关节结构的绞盘功效评价具体为：
[0034]CT扫描承试人足，重建足骨，分别设跟骨、距骨和第一跖趾关节近端趾骨的形心分别为Ca
c
，Ta
c
，Ph
c
，第一跖骨关节头的转动中心为Me
c
；
[0035]用以下方法计算跟骨、距骨和第一跖趾关节近端趾骨的形心(x
c
，y
c
)位置由以下方程计算：
[0036][0037]式中，(x
i
，y
i
)跟骨或距骨或第一跖趾关节近端趾骨的表面点云的坐标位置；n表示表面点云的数量；
[0038]对第一跖骨进行本体坐标标准化，具体由第一跖骨的表面点云数据，计算第一跖骨的三个欧拉主轴，三个欧拉主轴作为第一跖骨的本体坐标，坐标方向按照左手坐标系的定义，第一跖骨的本体坐标标准化后，沿其长轴找到第一跖骨关节头的最大横截面，把最大横截面的中心，也即最大横截面与长轴的交点；
[0039]连接跟骨与距骨的形心作为绞盘三角形的第一个边，连接距骨与第一跖骨头最大关节面的中心为绞盘三角形的第二个边，连接第一跖骨头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐力跑鞋大底中部结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：设计第一承试鞋，所述第一承试鞋为普通耐力跑鞋，所述普通耐力跑鞋的鞋底设置有压力板；承试人穿着第一承试鞋按照规范的跑步方式完成一定跑步里程后，根据压力板反馈的信息，对第一承试鞋进行优化设计，所述优化设计包括缓冲减震工效评价、减材增效工效评价、外侧纵弓落地模式评估、沿足长度上足底落地与离地时序评估、足底筋膜的绞盘功效和第一跖趾关节结构的绞盘功效评价；通过上述优化设计，设计出第二承试鞋；按照与上述第一承试鞋相同的设计方法对第二承试鞋进行优化设计；重复上述步骤1次以上，得到优化设计后的耐力跑鞋模型。2.根据权利要求1所述的耐力跑鞋大底中部结构设计方法，其特征在于，所述缓冲减震工效评价具体为：根据承试人脚底初着地至最大支撑弹力或最大的压力板传感器压力峰值，建立缓冲减震工效评价指标，具体公式如下：式中，F
(i，j)
(t)为某一时刻压力板上(i，j)位置传感器力值，P(t)为某一时刻压力板上所有传感器中最大压力值，T
f
，T
p
分别表示初着地至最大支撑弹力和最大的传感器压力峰值的时间；当T
f
＞T
p
时，T
p
值之后的P(t)＝1，当T
f
＜T
p
时，T
f
值之后的F
(i，j)
(t)＝1；另外，3.根据权利要求1所述的耐力跑鞋大底中部结构设计方法，其特征在于，减材增效工效评价具体为：在正向或逆向3D工程设计软件中，获得大底中部的体积，用体积和表面积建立以下公式：式中，S
o
，S
t
分别表示减材增效前后的大底中部表面积；V
o
，V
t
分别表示减材增效前后的大底中部体积；减材增效的基本条件S
o
＜S
t
和V
o
＞V
t
，因此本指标是被标准化的，与大底中部的绝对面积、体积是无关的；其中质心机械能的计算用其中4.根据权利要求1所述的耐力跑鞋大底中部结构设计方法，其特征在于，所述外侧纵弓落地模式评估具体为：包括沿足宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：范毅方，刘雅铭，黄国豪，范雨轩，余根宇，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：