基于足底壓力與sEMG技術(shù)的三維軍警皮靴鞋墊研究.pdf

1、軍警是國(guó)家和人民的鋼鐵長(zhǎng)城，他們分布于祖國(guó)的大江南北，執(zhí)行各類任務(wù)，因?yàn)槁殬I(yè)的特殊性導(dǎo)致了他們的運(yùn)動(dòng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常人，所以他們對(duì)鞋子的要求更高。軍警皮靴是軍警出任務(wù)時(shí)的必要裝備，它不僅要能夠保護(hù)足部不受傷害，還要符合人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)原理，讓軍警在長(zhǎng)期穿著過程中更為舒適與省力，以提高任務(wù)完成效率。鞋墊作為鞋子的功能組件，在穿著過程中起著重要的作用。
　　本課題擬在現(xiàn)有軍警皮靴鞋墊的基礎(chǔ)上，對(duì)材料參數(shù)與足底壓力數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行研究，并測(cè)

2、量與行走相關(guān)的下肢肌肉信號(hào)變化，用更為客觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)指導(dǎo)符合人機(jī)工效學(xué)的三維鞋墊制作，以提高軍警皮靴的穿著舒適度。
　　本研究包括四部分。第一部分對(duì)鞋墊緩沖材料物理參數(shù)進(jìn)行篩選。測(cè)量足-地界面與足-鞋界面的壓力分布情況，分析結(jié)果表明前掌、后跟部位為足底壓力集中部位，軍警皮靴改變了足底壓力分布狀況，設(shè)計(jì)緩沖材料篩選辦法。對(duì)緩沖材料進(jìn)行測(cè)試，通過正交分析法得到最佳緩沖材料物理參數(shù)。第二部分應(yīng)用光學(xué)三維掃描儀掃描標(biāo)準(zhǔn)腳型并用Geoma

3、gic軟件建模。在OrthoMODEL軟件中對(duì)足部模型進(jìn)行三維鞋墊初步設(shè)計(jì)，根據(jù)鞋墊設(shè)計(jì)要求用Delcam Powershape三維設(shè)計(jì)軟件繼續(xù)調(diào)整，制作出符合實(shí)驗(yàn)要求的三維鞋墊模型。第三部分將三維鞋墊模型導(dǎo)入OrthoMILL軟件中生成NC路徑，通過控制數(shù)控系統(tǒng)操作三軸雕刻機(jī)加工制作出三維鞋墊基墊，并與篩選出的緩沖材料相結(jié)合，制作出實(shí)驗(yàn)用三維軍警皮靴鞋墊。第四部分對(duì)三維鞋墊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，對(duì)穿著改進(jìn)鞋墊的足底壓力數(shù)據(jù)、sEMG數(shù)據(jù)以及主

4、觀舒適性進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄與數(shù)據(jù)分析。
　　研究結(jié)果表明：
　?。?）根據(jù)人機(jī)工程學(xué)進(jìn)行足部掃描、建模設(shè)計(jì)的三維鞋墊更符合足底的形狀。
　?。?）相對(duì)于原有鞋墊，墊有改進(jìn)后的三維鞋墊有效降低了行走過程中的足底壓強(qiáng)峰值和壓力時(shí)間積分，足底壓力分散效果明顯。其中硬度為Shore-A50°、厚度為5mm的基墊與硬度為Shore-A28°、厚度為3mm的硅膠墊組合成的三維鞋墊均衡足底壓力效果較明顯并能提高行走過程中的穩(wěn)定性。