基于兒童雙足步態(tài)特征比對(duì)分析的個(gè)性化鞋墊設(shè)計(jì)12李再冉孫天赦毛偉鋒（溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江溫州325003）通過(guò)壓力測(cè)試分析技術(shù)及行走步態(tài)特征數(shù)據(jù)，得出兒童雙足行走步態(tài)比對(duì)模型，研發(fā)一種雙足個(gè)性化鞋墊結(jié)構(gòu)，為童鞋功能研發(fā)提供。

　　刖言在國(guó)內(nèi)，有關(guān)專家基于對(duì)兒童腳型基本規(guī)律的研究，通過(guò)測(cè)量腳長(zhǎng)、跖圍等兒童足部數(shù)據(jù)，對(duì)童鞋設(shè)計(jì)給出了基礎(chǔ)建議，這些建議對(duì)童鞋的常規(guī)參數(shù)設(shè)計(jì)具有一定價(jià)值。如建議在設(shè)計(jì)小童鞋時(shí)，應(yīng)有一定的較為明顯的前蹺，以防止腳在行進(jìn)中戳地，并可以隨著年齡增大適應(yīng)降低到合理前蹺，其次認(rèn)為兒童的鞋跟不宜過(guò)高，鞋底不宜過(guò)厚、過(guò)硬，以免影響兒童的行進(jìn)和足部發(fā)育。一雙好的童鞋，不僅是保護(hù)腳部免受外界侵害，更重要的是符合足部生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及個(gè)性化生理機(jī)能的特點(diǎn)。

　　目前，雖然國(guó)內(nèi)童鞋的研發(fā)與生產(chǎn)已經(jīng)初步形成固有模式，但基本上是模仿成人鞋技術(shù)來(lái)實(shí)施的。

　　由于研發(fā)人員對(duì)兒童的足部發(fā)育關(guān)注較少，加上孩子的錯(cuò)誤穿著和不正確的動(dòng)姿習(xí)慣等，很多兒童的足部出現(xiàn)了這樣那樣的異型現(xiàn)象。

　　當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外改善個(gè)性化穿鞋舒適性的研究方法，主要是借助足底壓力測(cè)試分析方法，通過(guò)在鞋內(nèi)添加鞋墊或改變鞋底形狀及改變各部位的材料，以改善足底壓力分布，提高鞋的穿著舒適性。

　　對(duì)于童鞋的研發(fā)應(yīng)該掌握兒區(qū)域性腳型特征（基礎(chǔ)性的足部長(zhǎng)度、圍度等數(shù)據(jù)）以及足底壓力數(shù)據(jù)以外，還需要重視個(gè)體左右足的步態(tài)特征數(shù)據(jù)，如：背屈角度、跖屈角度等。由于兒童足部發(fā)育及個(gè)性化步態(tài)特征等原因，足底中軸線與行走（站立）方向形成固定范圍的夾角，增強(qiáng)了身體各部位的協(xié)調(diào)機(jī)能，如：隨著身體活動(dòng)范圍的增大，身體的平衡性能提高；行走發(fā)力面積的增大及各關(guān)節(jié)活動(dòng)角度的足弓示意圖減小，足部運(yùn)動(dòng)更加省力。

　　1兒童雙足步態(tài)特征研究1.1研究基礎(chǔ)足底部位負(fù)荷著全部身體重量，是人體保持直立姿態(tài)的重要支撐點(diǎn)，其主要結(jié)構(gòu)包括：骨骼、關(guān)節(jié)、足弓、肌肉、皮膚等，在不同的步態(tài)特征中起到支撐體重、身體平衡、傳遞運(yùn)動(dòng)、吸收震蕩和杠桿聯(lián)動(dòng)等作用。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，關(guān)節(jié)的作用尤為重要，主要由踝關(guān)節(jié)、跗骨間關(guān)節(jié)、跗跖關(guān)節(jié)、跖趾關(guān)節(jié)構(gòu)成足部聯(lián)動(dòng)體。踝關(guān)節(jié)的全范圍活動(dòng)約45，負(fù)重時(shí)約40，其中：背屈的正常范圍為2030，跖屈的正常范圍為3050（如所示）。

　　通過(guò)試驗(yàn)得知，常態(tài)兒童著鞋步行的踝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍約26跖屈16，正常赤腳步行只需平均4跖屈。踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸由內(nèi)踝向外踝傾斜，其內(nèi)側(cè)端與小腿軸線交角為6888在足底中線水平面上交角為68.5.99跖趾關(guān)節(jié)作為一個(gè)整體來(lái)看，其橫軸是斜行的，與足縱軸交角為50°~70°，5個(gè)跖趾關(guān)節(jié)的連線是呈弧形，步行時(shí)，體重負(fù)荷分散在各跖骨頭上。此外，拇趾的跖趾關(guān)節(jié)活動(dòng)度很大，從3090足弓是兒童足部發(fā)育關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其包括：內(nèi)側(cè)縱弓、外側(cè)縱弓和橫弓（如所示），其主要功能是使重力從踝關(guān)節(jié)經(jīng)距骨向前分散到跖骨小頭，向后傳向跟骨，以保證直立時(shí)足底支撐的穩(wěn)固性。當(dāng)身體跳躍或從高處落下著地時(shí)，足弓彈性起著重要的緩沖震蕩的作用。

　　足部的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)不單是個(gè)靜態(tài)站立的支柱基礎(chǔ)，還是適應(yīng)人體活動(dòng)的機(jī)械裝置，其基本功能為維持人體的平衡和穩(wěn)定性。正常人在靜態(tài)站立時(shí)，足底受力可以簡(jiǎn)化為3點(diǎn)負(fù)不同足弓足底重，即在跟骨、第1跖骨頭和第5跖骨頭3點(diǎn)組成的負(fù)重面上，由于兒童足部結(jié)構(gòu)處于發(fā)育期，故3點(diǎn)負(fù)重〃表現(xiàn)并不明顯。

　　1.2足底壓力測(cè)試分析在鞋類技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，應(yīng)用足底壓力測(cè)試分析對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)是比較普遍的，較為**的有美國(guó)Tekscan公司生產(chǎn)的壓力分布測(cè)量系統(tǒng)，這種傳感器薄可達(dá)0.1mm，具有較好的柔性，可以方便的測(cè)試足部與接觸面之間的壓力。

　　項(xiàng)目主要采用的是比利時(shí)RSSCAN（愛(ài)思康）公司研發(fā)的人體力學(xué)設(shè)計(jì)分析和足底測(cè)試系統(tǒng)。

　　通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)（如所示），壓力值分別按紅、黃、綠、藍(lán)4個(gè)梯度遞減，其中，紅色的區(qū)域分布在足跟部位和前掌第1跖趾部位，說(shuō)明該區(qū)域?yàn)閴毫胁课弧?/p>

　　在測(cè)試過(guò)程中，上述紅色的區(qū)域會(huì)出現(xiàn)不舒適的可能性往往大于其他部位。據(jù)此來(lái)判斷鞋墊不同材料和結(jié)構(gòu)變化時(shí)的足底壓力分布特征，從而幫助改進(jìn)鞋品的舒適性能。

　　按照骨性分布特點(diǎn)（如所示），將每只足部足底不同的區(qū)域進(jìn)行劃分，并且測(cè)量得到每個(gè)部位的具體壓力值及其隨時(shí)間變化的規(guī)律，以此判斷足部在整個(gè)與地面接觸的過(guò)程中壓力是如何在足底分布的，配合穿鞋時(shí)的壓力分布狀態(tài)，對(duì)鞋墊對(duì)于舒適性改良效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

　　1.3步態(tài)特征數(shù)據(jù)測(cè)試與分析為了解決由步態(tài)特征所帶來(lái)的個(gè)性化足部變化，我們針對(duì)兒童裸足試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行步態(tài)特征數(shù)據(jù)采集。試驗(yàn)對(duì)象選擇條件為：女童；復(fù)加條件為：有穿過(guò)滿幫鞋經(jīng)歷。

　　試驗(yàn)過(guò)程：每位試驗(yàn)對(duì)象通過(guò)行走動(dòng)作，分別采集20次左、右足的踝關(guān)節(jié)屈度（如所示）和縱軸度（如所示）等步態(tài)特征關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析。

　　同時(shí)，采集部分負(fù)重時(shí)的踝關(guān)節(jié)屈度和縱軸度變化數(shù)據(jù)。

　　在試驗(yàn)中，采集踝關(guān)節(jié)屈度關(guān)鍵數(shù)據(jù)是對(duì)雙足足部（行走）步態(tài)特征采集的一部分，分別采集后跟著地、后跟離地、足尖離地等數(shù)據(jù)，該試驗(yàn)采用高速攝影技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。采集縱軸度關(guān)鍵數(shù)據(jù)是通過(guò)雙足足部（行走）著地足印，測(cè)量足底中線與身體前時(shí)方向的夾角數(shù)據(jù)（如表1所示），同進(jìn)還可以取得步長(zhǎng)等相關(guān)數(shù)據(jù)。

　　行走運(yùn)動(dòng)是踵心轉(zhuǎn)移的過(guò)程，踵心點(diǎn)的移動(dòng)與足部動(dòng)作有著直接關(guān)系，將上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出由每位試驗(yàn)者行走步態(tài)數(shù)據(jù)變化規(guī)律。

　　2設(shè)計(jì)分析與功能實(shí)現(xiàn)在童鞋的鞋底設(shè)計(jì)中，采用壓力分析、腳模測(cè)量、步態(tài)特征分析等逆向工程技術(shù)。在生產(chǎn)工藝上克服了功能鞋生產(chǎn)的定制難點(diǎn)。將快速定制技術(shù)引入兒童功能鞋的生產(chǎn)，形成功能鞋個(gè)性化生產(chǎn)的特殊模式。見(jiàn)。

　　關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容主要具有個(gè)性化記憶定I對(duì)支撐足和輔助足i功能。在結(jié)構(gòu)上主I化功能結(jié)構(gòu)"及與寒的鞋組成。對(duì)于支的功能，可以對(duì)左；獨(dú)設(shè)計(jì)，從而，形月的個(gè)注化功能鞋墊。

　　3結(jié)束語(yǔ)發(fā)育階段，足部若之影響曰后骨架的發(fā)1部結(jié)構(gòu)異常會(huì)造成i者甚至造成長(zhǎng)短腿2（如脊椎側(cè)彎）。

　　；化鞋墊功能設(shè)計(jì)I兩個(gè)，是鞋底組功能，二是有針莊行個(gè)性化設(shè)計(jì)的要是由"足部個(gè)性圭墊相配套而設(shè)計(jì)I足和輔助足運(yùn)動(dòng)t足的鞋墊進(jìn)行單￡適合使用者雙足肌肉尚處于成型I生異常，定會(huì)I與成長(zhǎng)。尤其足I盆不平衡，嚴(yán)重5脊椎曲度的變化心理和認(rèn)知成長(zhǎng)P向很大。針對(duì)兒式分析及行走步態(tài)L童雙足行走步態(tài)圭類部件設(shè)計(jì)提供匡，對(duì)于鞋類個(gè)性具有十分重大的（下轉(zhuǎn)第156 0190 2607頁(yè)）兒童處于生理發(fā)育時(shí)期，受外界I童雙足足部壓力測(cè)i：特征數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出比對(duì)模型，為兒童I數(shù)據(jù)支撐及理論依主化設(shè)計(jì)與研發(fā)工作，b調(diào)和法則c對(duì)比法則e主從法則f適合法則g適合法則肌理再造在皮包設(shè)計(jì)中的應(yīng)用法則實(shí)例空、磨砂、拉伸或卷曲等手法。靈活地綜合運(yùn)用多種設(shè)計(jì)手法可以使皮包形態(tài)表情更加豐富、獨(dú)特，加強(qiáng)視覺(jué)和觸覺(jué)感染力。

　　如加法與減法的結(jié)合運(yùn)用使肌理有強(qiáng)烈的對(duì)比效果，加法與變形的結(jié)合運(yùn)用使得肌理更加精致細(xì)膩，減法與變形的結(jié)合運(yùn)用則使肌理更顯高貴典雅。在對(duì)肌理進(jìn)行綜合再造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮工藝技術(shù)，在滿足審美需求的同時(shí)也要注重功能的實(shí)用性（如）。

　　2肌理再造的應(yīng)用法則經(jīng)肌理再造后的皮革面料既可用于局部點(diǎn)綴，起到畫(huà)龍點(diǎn)睛的裝飾效果，又可貫穿應(yīng)用于皮包的整體造型中，以改變?cè)締我坏囊曈X(jué)效果，呈現(xiàn)多樣化的造型風(fēng)格。

　　在皮包設(shè)計(jì)中合理運(yùn)用肌理再造，可使原本單調(diào)無(wú)奇的款式變得獨(dú)特（上接第120頁(yè)）