基于客戶定制和傳感技術的鞋腔內(nèi)壓力及溫濕度測試系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來，鞋類的舒適性一直都是人們所關注的話題，并且隨著人們的生活水平不斷提高，對鞋靴舒適性的要求也越來越高。影響鞋類舒適性的因素有很多方面，其中最主要的為以下兩方面：其一是鞋楦是否合腳，其二是鞋腔內(nèi)溫濕度的變化。人體步態(tài)和足底壓力的研究推動了醫(yī)療康復和運動領域的發(fā)展。足底壓力的研究對人體足部疾病的預防和診斷帶來了積極作用，在運動和醫(yī)療領域越來越受到人們的肯定與重視。因此，本課題主要基于客戶定制和傳感技術對鞋腔內(nèi)壓力、溫濕度測試系統(tǒng)進行了

2、研究。
　　目前制鞋領域的競爭越來越激烈，為了適應市場需求，鞋靴的制作必須在舒適性和風格等方面滿足消費者的需求，所以有必要開發(fā)一個能夠快速改變鞋楦風格的CAD鞋楦設計系統(tǒng)，從而實現(xiàn)客戶化大規(guī)模定制，同時降低公司的成本。本課題提出的鞋楦制作系統(tǒng)，可以根據(jù)個人的喜好快速改變鞋楦的造型，不需要任何物理設計，最終實現(xiàn)客戶定制。
　　本課題基于Arduino開發(fā)板技術設計了一款智能溫濕度測試裝置，它可以無線傳輸數(shù)據(jù)。本文主要利用它對運

3、動鞋和皮鞋的鞋腔內(nèi)溫度和濕度進行測試。通過測試三種不同運動狀態(tài)（靜坐、慢走、慢跑）來獲取鞋腔內(nèi)溫度和濕度連續(xù)變化數(shù)值，處理分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：當人穿皮鞋或者運動鞋靜坐時，鞋腔內(nèi)的溫度變化趨勢是先上升然后幾乎保持不變；鞋腔內(nèi)的濕度變化趨勢是先快速上升然后緩慢上升趨于穩(wěn)定。兩種鞋內(nèi)溫度和濕度變化趨勢大致相同。模擬人正常走路狀態(tài)下時，運動鞋和皮鞋的鞋腔內(nèi)的溫度是先緩慢上升，然后溫度達到穩(wěn)定值，運動鞋和皮鞋內(nèi)濕度在運動過程中是先上升后下降，停止運動休

4、息時濕度是有上升趨勢的。走路時皮鞋的鞋腔內(nèi)的溫度和相對濕度大于運動鞋鞋腔內(nèi)溫度和濕度。跑步時，運動鞋鞋腔內(nèi)的溫度和濕度都是先迅速上升，然后緩慢上升。綜合分析發(fā)現(xiàn)運動越劇烈，溫度和濕度上升越快，它們的變化值越大。
　　為了研究足底壓力的分布情況，本課題開發(fā)了一種3D打印技術與布拉格光纖光柵傳感技術（Fiber Bragg Grating，簡稱FBG）相結合的足底壓力測試系統(tǒng)。利用3D打印技術制作傳感單元，并將該傳感單元組合后形成最終

5、的足底壓力測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有制作工藝簡單、分辨率高、多路復用、成本低等優(yōu)點。利用該足底壓力測試系統(tǒng)研究學生背負荷載變化對足底壓力分布的影響以及模擬孕婦增重過程對足底壓力分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)：當人背部載荷增加時由于人身體向后傾斜，導致足跟壓力變大，足弓壓力幾乎不變，第一跖骨和第四跖骨壓力變小；當人腹部載荷增加時，足跟和第四跖骨壓力變大，足弓、第一跖骨壓力幾乎不變。無論是背部載荷增加還是腹部載荷增加，足跟部位的壓力都會增加；背部載荷增加時