跑鞋三维测力鞋钉制造技术

本发明专利技术涉及一种跑鞋三维测力鞋钉，它包括鞋钉、测力薄膜以及引出导线，一个传力三棱锥台前端旋配一个鞋钉，一个受力槽顶盖内腔三个锥侧面与三棱锥台的三个锥侧面匹配，三棱锥台的锥侧面上粘贴测力薄膜，测力薄膜的引出导线从受力槽顶盖顶端穿孔引出，三棱锥台通过封装挡板推压嵌入受力槽顶盖中，并用螺钉固紧成一体。本发明专利技术能传感三维力，用在跑鞋上能够传感足底在空间中所受到的里在该空间中沿相互正交的三个方向的分解力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三维力测力鞋钉，特别是一种能够感测跑鞋鞋钉在空间中受到的力，并 在该空间中沿相互正交的三个方向分解的三维传感器，属传感器领域。
技术介绍
人体运动时，在自身重力的作用下，足底受到一个地面的反作用力，这个力就是足底压 力。当人体运动状态发生变化时，足底压力和压强分布都会发生相应的改变。通过对人体在 静止或动态过程中的足底压力和压强分布的研究，可以揭示步态的运动特性和动力性特征。 通过对不同状态下的足底压力参数进行分析研究，可以揭示不同的足底压力分布特征和模式 与人体运动的关系。为获取短跑、跨栏等项目中运动员的步频、支撑时间、腾空时间及用力 大小等技术参数，研究一种可用于同时测量鞋地间三维相互作用力的新型传感鞋钉。现阶段，市场已有几种足底压力分布测量系统，如德国Novel公司的Pedar、美国Tekscan 公司的F-Scan、比利时Rsscan公司的insole和德国Medilogic公司的足底压力测量系统等 等。上述测量系统所采用的传感器技术各有千秋，主要采用了压敏半导体传感器技术、压敏 电阻式传感器技术和压变电容式传感器技术。具体产品中的传感器阵列主要采用了网格状布 置，以达到较大的有效测量面积。上述己经取得实际应用的足底压力测量领域的各类传感器都局限于垂直于足底方向的一 维压力，有关用于足底与鞋底、地面的切向方向压力检测的传感器系统还不成熟。目前产品 的另 一个局限在与还不能胜任田径运动员剧烈活动状态下足底三维压力的测量。本专利技术所提出的能够将足底在空间中所受到的力在该空间中沿固定角度的分解的鞋钉套 件，能够同时测量鞋钉所承受的垂直方向的力以及足底所承受的切向方向的力，而且能够获 得运动员剧烈活动状态下足底的有效三维压力数据。
技术实现思路
本专利技术涉及一种跑鞋三维测力鞋钉，能传感三维力，用在跑鞋上能够传感足底在空间中 所受到的力在该空间中沿相互正交的三个方向的分解力。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种跑鞋三维测力鞋钉，包括一个鞋钉、测力薄膜及其引出导线，其特征在于a. —个传力三棱锥台前端中心螺孔与所述鞋钉上端的螺柱旋配；b. —个受力槽顶盖作为所述传力三棱锥台的外壳，传力三棱锥台的三个锥侧面与所述受 力槽顶盖的内腔三个锥侧面相匹配；c. 所述传力三棱锥台顶部与受力槽顶盖内腔顶面之间留有空间，且受力槽顶盖上有穿孔； 以便引出所述测力薄膜的导线；d. 所述传力二棱锥台通过一个封装挡板推压而嵌入所述受力槽顶盖中，并用螺栓旋入受 力槽顶盖上的螺栓孔固定连接成为一个封闭整体；e. 在所述传力三棱锥台的锥侧面上粘贴所述测力薄膜，测力薄膜的连接导线从受力槽顶 盖上穿孔中引出。上述的传力三棱锥台锥侧面上粘贴的测力薄膜共有三块，沿三个锥侧面均布，所述受力 槽顶盖端面的穿孔为一个，穿孔的圆心即为受力槽顶盖圆柱体中心，螺栓孔共三个沿圆周均 匀分布，而且三个螺栓孔对应封装挡板上的三个过孔。 h述的测力薄膜材料为高分子材料聚偏氟乙烯。上述引出导线为低噪声的导线。上述鞋钉为标准跑鞋鞋钉。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性和显著优点-本专利技术提供的三维测力鞋钉体积小巧，重量轻；对鞋底挤压所产生的维间干扰很小，可 以使得误差积累减少，提高精度；每个鞋钉只要三路引线，便于鞋上安装；而且前端不需生 产配套鞋钉，用标准跑鞋鞋钉即可方便更换。通过标定三个锥侧面上粘贴的测力薄膜的受力 情况，能得到垂直斜面的方向的力；又传力三棱锥台锥侧面角度为已知，通过计算三个薄膜 受力参数进而能够感测鞋钉在空间中所受到的力在该空间中沿相互正交的三个方向的大小。 附图说明图l是本专利技术一个实施例跑鞋三维测力鞋钉零件分解示意图。图中图a为受力槽顶盖剖面图，图b为传力三棱锥台、封装挡板和鞋钉的组合图，图c为图b的俯视图。 图2是传力三棱锥台的俯视图。图3是图2示例中传力三棱锥台的B-B剖视图及鞋钉剖视图。 图4是受力槽顶盖的仰视图。 图5是图4示例中受力槽顶盖的C-C剖视图。 图6是传力三棱锥台受力情况的力示意图。 图7是计算三棱台受力角度示意图。 图8是测量三维力要确定的空间坐标示意图。 具体实施例方式本专利技术的一个优选实施例结合附图详述如下4参见附图1，本三维传感器包括受力槽顶盖1、传力三棱锥台2、封装挡板3、鞋钉4、 均匀分布在受力槽顶盖边缘的二个螺栓孔5、受力槽顶盖顶端留出的过线穿孔6、测力薄膜7 及其引出导线8。上述传力三棱锥台2有可拆卸的鞋钉4，传力三棱锥台2前端中心有螺孔与鞋钉4上端 的螺栓旋配。上述受力槽顶盖1作为套壳与传力三棱锥台2的三个锥侧面紧密结合，中间夹入测力薄 膜7。上述受力槽顶盖1顶部保持盈余，使传力三棱锥台2顶端不能与受力槽顶盖1接触，在 受力槽顶盖l顶部留出穿孔4以便引出测力薄膜7的导线8。上述用封装挡板3将所述受力三棱锥台2推压嵌入受力槽顶盖1中并用螺栓9旋入螺栓 孔5，固定成为一个封闭整体；上述测力薄膜7材料为高分子材料聚偏氟乙烯。引出导线8为低噪声的导线。上述的传力三棱锥台2的生产用零件图示于图2和图3。上述的受力槽顶盖1的生产用零件图示于图4和图5。 2.受力理论分析如附图6所示三棱锥台为正四面体切割一角而成，设定三维坐标系中心点为底面正三角形中 心，Z轴为垂直底面方向，Y轴为过一个角顶点的直线方向。设定三棱锥台2三个锥侧面为A、 B、 C面，垂直三个面方向所受力为&、 &、 &，与底面所成角度为9，如附图7所示平面B受力在X、 Y、 Z三个方向的分解:平面C受力在X、 Y、 Z三个方向的分解:<formula>formula see original document page 5</formula>F" = —& * cos 61 cos 30° = _ ~^ K。—3平面A受力在X、 Y、 Z三个方向的分解:3F^c = & * cos Pcos 30° = f &在底面中心受力在X、 Y、 Z方向的分力表达式 & = & + F狄+ & = f& + 0 —,c (当A和C两面受力相等时，合力为零)6 = 6r + ^針+ "^ct = ^~ 、 + 々 A = & +会&(最后X、 Y、 Z三个方向受力都可以用A、 B、 C三个面上受到的力来表示)通过标定受力三棱锥台2三个锥侧面上测力薄膜7受力，可以得到垂直作用在受力三棱 锥台三个锥侧面上的力大小，通过上述公式即可算出鞋钉所受到的三维力大小。使用三维测 力鞋钉时需要根据运动轨迹时时确定空间坐标系位置，可参照附图7所示空间坐标系方向。本专利技术最终目的是为跑鞋提供一种可以检测足底三维受力情况的测力鞋钉，对运动员跑 步时候的足底受力情况进行全面的了解，以区别以往的单向受力分析。权利要求1. 一种跑鞋三维测力鞋钉，包括一个鞋钉(4)、测力薄膜(7)、引出导线(8)、螺栓(9)，其特征在于a. 一个传力三棱锥台(2)前端中心螺孔与所述鞋钉(4)上端的螺柱旋配；b. 一个受力槽顶盖(1)作为所述传力三棱锥台(2)的外壳，传力三棱锥台(2)的三个锥侧面与所述受力槽顶盖(1)的内腔三个锥侧面相匹配；c. 所述传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跑鞋三维测力鞋钉，包括一个鞋钉（４）、测力薄膜（７）、引出导线（８）、螺栓（９），其特征在于：　ａ．一个传力三棱锥台（２）前端中心螺孔与所述鞋钉（４）上端的螺柱旋配；　ｂ．一个受力槽顶盖（１）作为所述传力三棱锥台（２）的外壳 ，传力三棱锥台（２）的三个锥侧面与所述受力槽顶盖（１）的内腔三个锥侧面相匹配；　ｃ．所述传力三棱锥台（２）顶部与受力槽顶盖（１）内腔顶面之间留有空间，且受力槽顶盖（１）上有穿孔（６）；以便引出所述测力薄膜（７）的导线（８）；　ｄ ．所述传力三棱锥台（２）通过一个封装挡板（３）推压而嵌入所述受力槽顶盖（１）中，并用螺栓（９）旋入受力槽顶盖（１）上的螺栓孔（５）固定连接成为一个封闭整体；　ｅ．在所述传力三棱锥台（２）的锥侧面上粘贴所述测力薄膜（７），测力薄膜（７） 的连接导线（８）从受力槽顶盖（１）上穿孔（６）中引出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严壮志，司文，刘书朋，顾红，邵斌，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]