本發(fā)明涉及體育用品技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種作為網(wǎng)球?qū)ｍ椀墓δ苄孕瑝|的制作方法。

背景技術(shù)：

網(wǎng)球運動被稱為“世界第二大運動”，是目前在世界上比賽次數(shù)最多的一項運動，于19世紀后期傳入中國，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，網(wǎng)球運動在我國越來越普及。各項重大網(wǎng)球賽事在我國普遍開展，促進了我國全民網(wǎng)球運動的發(fā)展。然而，網(wǎng)球運動也時常引發(fā)運動損傷，調(diào)查發(fā)現(xiàn)大眾網(wǎng)球運動愛好者的運動損傷主要出現(xiàn)在腕、肘、肩、腰、膝以及踝足關(guān)節(jié)，其中，腰部損傷占所有損傷約26％，膝關(guān)節(jié)損傷約占20％，踝關(guān)節(jié)損傷約占12％。下肢運動是網(wǎng)球各項動作技術(shù)的起點，然而劉云龍對國內(nèi)外優(yōu)秀男子網(wǎng)球運動員運動損傷發(fā)生率的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，運動員的損傷率高達100％，其中足踝部的損傷率占比最高，甚至高于肩肘損傷發(fā)生率；祝振軍、王平等人對女子網(wǎng)球運動員的損傷情況進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，女子網(wǎng)球運動員的拇囊炎和跟腱炎的發(fā)生率遠遠高于男子運動員。引發(fā)足部損傷的原因主要有技術(shù)動作不合理、場地器材不適應(yīng)、身體局部負擔過重、準備活動不充分、鞋服不合適等等。運動鞋作為運動專項需求和預(yù)防運動損傷的重要服具，其設(shè)計的合理性與選擇的正確性是影響運動傷病的重要因素。而鞋墊直接與人的足底接觸，有減震緩沖、提高舒適性等作用，不合適的鞋墊不僅可能導(dǎo)致踝足損傷，也會牽涉到膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)，從而引起多部位的損傷。雖然市場上已存在網(wǎng)球?qū)ｍ椷\動鞋，但是其價格較昂貴，功能性單一，而研發(fā)適合網(wǎng)球運動專項的個性化鞋墊將在經(jīng)濟上更實惠，適應(yīng)性廣，配合運動者的其他各種運動鞋也可能起到預(yù)防網(wǎng)球運動損傷、延緩疲勞產(chǎn)生、提高運動能力的作用。

目前在針對運動鞋墊設(shè)計的理論依據(jù)絕大多數(shù)是參考美國及歐洲的相關(guān)學術(shù)觀點，國內(nèi)雖然已有關(guān)于運動鞋墊的研究，例如慢跑減震鞋墊，是根據(jù)足底壓力的分析來設(shè)計鞋墊參數(shù)，重點在于減震材料的選擇和檢測；而針對矯形鞋墊的研究主要有扁平足、高弓足、糖尿病足等，扁平足矯形鞋墊重點在于墊高足弓、改變足底壓力分布，高弓足鞋墊重點在于利用硅膠材料的特殊柔軟性和彈性，增加腳后跟彈性，改變重心；糖尿病足鞋墊重點在于熱塑性材料、多孔減震泡和抑菌材料的添加，借以緩解潰瘍面的壓力等。值得一提的是作為網(wǎng)球?qū)ｍ椀墓δ苄孕瑝|研究幾乎沒有。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種減震性能好、防變形性能強的作為網(wǎng)球?qū)ｍ椀墓δ苄孕瑝|的制作方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種作為網(wǎng)球?qū)ｍ椀墓δ苄孕瑝|的制作方法，具體步驟如下：

(1)采用鞋墊式足底壓力測量系統(tǒng)、步態(tài)測試分析系統(tǒng)和三維足型掃描系統(tǒng)來測量初始參數(shù)；

(2)通過鞋墊設(shè)計cad系統(tǒng)和鞋墊制作加工cam系統(tǒng)分別來進行鞋墊初期產(chǎn)品的參數(shù)設(shè)計和進行加工設(shè)計；

(3)通過數(shù)控加工機床來加工初期鞋墊樣品；

(4)對初期鞋墊樣品進行效果分析實驗以及試用者試用感受調(diào)查，從而改進鞋墊的參數(shù)；

(5)完成初級改良的鞋墊樣品后進行批量生產(chǎn)。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述鞋墊式足底壓力測量系統(tǒng)包括足底壓力測試鞋墊、數(shù)據(jù)發(fā)射盒、纖維光纜線、電池和連接線，用來測量網(wǎng)球常用步法的足底壓力數(shù)據(jù)；所述步態(tài)測試分析系統(tǒng)包括測試軟件和6m長的測力平板，受試者赤腳以正常行走步態(tài)在平板上行走，從而測得受試者步態(tài)周期以及步態(tài)壓力變化；所述三維足型掃描系統(tǒng)包括測試軟件及三維足型掃描儀，受試者潔凈足部后放入儀器中進行三維掃描，得到足部模型以及足部形態(tài)參數(shù)；所述鞋墊設(shè)計cad系統(tǒng)用來將足底壓力分布圖和足部模型導(dǎo)入軟件，生成初始鞋墊，設(shè)計鞋墊參數(shù)；所述鞋墊制作加工cam系統(tǒng)將cad系統(tǒng)導(dǎo)出的鞋墊文件放入模板中進行加工設(shè)置，最終導(dǎo)出被機床識別的nc鞋墊數(shù)據(jù)；所述數(shù)控加工機床識別鞋墊制作加工cam系統(tǒng)中的nc數(shù)據(jù)，運行加工模式，生產(chǎn)出鞋墊。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述網(wǎng)球常用步法包括正手擊球、反手擊球、正手截擊和反手截擊。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述足底壓力數(shù)據(jù)包括壓力中心軌跡、壓力、壓強、和接觸面積與時間曲線。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述鞋墊初期產(chǎn)品的參數(shù)包括跖骨頭厚度、遠端邊緣厚度、內(nèi)側(cè)足弓高度限界、內(nèi)弓填充、側(cè)弓填充、內(nèi)緣及側(cè)緣寬度、內(nèi)緣及側(cè)緣高度、鞋跟杯厚度、前腳掌內(nèi)外側(cè)角度和足跟抬起高度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明針對網(wǎng)球運動項目中的墊步、正反手擊球、正反手截擊、沖刺腳步等常見動作進行不同的步態(tài)分析以及足底壓力分析，結(jié)合足部形態(tài)，以科學的檢測手段挖掘網(wǎng)球運動項目各動作對鞋墊設(shè)計的功能需求，利用足底壓力軌跡來完善網(wǎng)球運動中人體的運動學及動力學評價體系，減少網(wǎng)球運動中運動損傷的發(fā)生，進而提高運動能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明實驗中的足底分區(qū)示意圖。

圖3為本發(fā)明實驗中鞋墊式足底壓力測量系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)示意圖。

圖4為本發(fā)明實驗中正手擊球左足足底壓力示意圖。

圖5為本發(fā)明實驗中正手擊球右足足底壓力示意圖。

圖6為本發(fā)明實驗中左右足足底壓力中心變化坐標系設(shè)置示意圖。

圖7為本發(fā)明實驗中左足足底壓力中心變化示意圖。

圖8為本發(fā)明實驗中右足足底壓力中心變化示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本專利的技術(shù)方案作進一步詳細地說明。

請參閱圖1-8，一種作為網(wǎng)球?qū)ｍ椀墓δ苄孕瑝|的制作方法，具體步驟如下：

(1)采用鞋墊式足底壓力測量系統(tǒng)、步態(tài)測試分析系統(tǒng)和三維足型掃描系統(tǒng)來測量初始參數(shù)；

(2)通過鞋墊設(shè)計cad系統(tǒng)和鞋墊制作加工cam系統(tǒng)分別來進行鞋墊初期產(chǎn)品的參數(shù)設(shè)計和進行加工設(shè)計；

(3)通過數(shù)控加工機床來加工初期鞋墊樣品；

(4)對初期鞋墊樣品進行效果分析實驗以及試用者試用感受調(diào)查，從而改進鞋墊的參數(shù)；

(5)完成初級改良的鞋墊樣品后進行批量生產(chǎn)。

所述鞋墊式足底壓力測量系統(tǒng)包括足底壓力測試鞋墊、數(shù)據(jù)發(fā)射盒、纖維光纜線、電池和連接線，用來測量網(wǎng)球常用步法的足底壓力數(shù)據(jù)；所述步態(tài)測試分析系統(tǒng)包括測試軟件和6m長的測力平板，受試者赤腳以正常行走步態(tài)在平板上行走，從而測得受試者步態(tài)周期以及步態(tài)壓力變化；所述三維足型掃描系統(tǒng)包括測試軟件及三維足型掃描儀，受試者潔凈足部后放入儀器中進行三維掃描，得到足部模型以及足部形態(tài)參數(shù)；所述鞋墊設(shè)計cad系統(tǒng)用來將足底壓力分布圖和足部模型導(dǎo)入軟件，生成初始鞋墊，設(shè)計鞋墊參數(shù)；所述鞋墊制作加工cam系統(tǒng)將cad系統(tǒng)導(dǎo)出的鞋墊文件放入模板中進行加工設(shè)置，最終導(dǎo)出被機床識別的nc鞋墊數(shù)據(jù)；所述數(shù)控加工機床識別鞋墊制作加工cam系統(tǒng)中的nc數(shù)據(jù)，運行加工模式，生產(chǎn)出鞋墊。

所述網(wǎng)球常用步法包括正手擊球、反手擊球、正手截擊和反手截擊。

所述足底壓力數(shù)據(jù)包括壓力中心軌跡、壓力、壓強、和接觸面積與時間曲線。

所述鞋墊初期產(chǎn)品的參數(shù)包括跖骨頭厚度、遠端邊緣厚度、內(nèi)側(cè)足弓高度限界、內(nèi)弓填充、側(cè)弓填充、內(nèi)緣及側(cè)緣寬度、內(nèi)緣及側(cè)緣高度、鞋跟杯厚度、前腳掌內(nèi)外側(cè)角度和足跟抬起高度。

一、實驗：

(1)研究對象：廣州體育學院網(wǎng)球?qū)ｍ棇W生5名(均采用半西方式握拍方式和半開放式步法擊球)；

(2)研究場地：室內(nèi)網(wǎng)球場、實驗室；

(3)研究內(nèi)容：在室內(nèi)網(wǎng)球場進行網(wǎng)球運動步法的足底壓力分布數(shù)據(jù)采集過程，由一人喂球，使球的落點維持在事先劃定的區(qū)域內(nèi)，受試者攜帶鞋墊式足底壓力測量系統(tǒng)試擊球幾次，動作流暢后開始進行數(shù)據(jù)采集，采集動作包括墊步、正反手擊球、正反手截擊；在實驗室中測受試者正常步態(tài)下的足底壓力特點，掃描得到受試者的足部模型，處理數(shù)據(jù)后導(dǎo)入鞋墊設(shè)計cad系統(tǒng)及制作加工cam系統(tǒng)中，進行鞋墊參數(shù)的設(shè)計和加工處理；最終導(dǎo)入加工機床，生產(chǎn)出鞋墊。

二、實驗研究結(jié)果分析：以網(wǎng)球正手擊球步法為例：

(1)將足底分為5區(qū)，分別為足跟部(1區(qū))、足中部(2區(qū))、前腳掌內(nèi)側(cè)(3區(qū))、前腳掌中部(4區(qū))、前腳掌外側(cè)(5區(qū))，左右對稱。如圖2所示；

(2)受試者穿戴鞋墊式足底壓力測量系統(tǒng)進行正手擊球的數(shù)據(jù)采集，測試中圖像如圖3所示；

(3)選取有效的正反手擊球、正反手截擊的數(shù)據(jù)，通過spss21.0進行處理后，得出不同步法足底不同區(qū)域的平均壓強(kpa)如表1所示；

表1不同步法足部分區(qū)壓強

(4)選取正手擊球步法的后擺引拍、揮拍擊球、隨揮三個階段共46幀，得出左右足5個區(qū)的足底壓力變化數(shù)據(jù)(如圖4-5所示)、左右足足底壓力中心變化(如圖6-8所示)；正手擊球動作要領(lǐng)：采用半開放式擊球步法，側(cè)身迎接來球，擊球前重心在后腳，擊球時重心移至前腳。當擊球時，左腳向右腳前方45度著地引拍完成，揮拍擊球，右腳隨身體向前方45度著地，擊球完畢。在此過程中以左腳為中軸，右腳同時蹬轉(zhuǎn)發(fā)力后向前踏出一步，重心逐漸向前。

(5)實驗結(jié)果分析：由表1可知，所有步法動作過程中足部第3區(qū)即前腳掌內(nèi)側(cè)與其他區(qū)域相比壓強都最大，其次為前腳掌中部、外側(cè)，足跟部與足中部的壓強均較小，證明網(wǎng)球運動過程中運動員身體重量大部分分擔在前腳掌上；正反手擊球過程中，支撐腳的壓強均小于蹬轉(zhuǎn)腳的壓強，證明運動員主要靠蹬轉(zhuǎn)腳的用力扭轉(zhuǎn)來實現(xiàn)擊球，且蹬轉(zhuǎn)腳足跟部的壓強均小于支撐腳，證明支撐腳足部的支撐面是較大的，這樣才能維持身體重心的穩(wěn)定；正反手截擊過程中，上步腳的壓強也均比跟進腳的壓強大，身體重心跟隨上步腳向前移動。

由圖4-5可知，作為主要發(fā)力腳，右腳的壓力普遍比左腳大，但雙足在整個擊球過程中足后跟部與足中部壓力均較小，且主要集中在前腳掌；右腳在揮拍擊球過程中蹬轉(zhuǎn)時壓力主要集中在前腳掌，且內(nèi)側(cè)壓力最大，中部、外側(cè)壓力較??；右腳扭轉(zhuǎn)的同時左腳隨右腳同時扭轉(zhuǎn)，壓力逐漸從前腳掌內(nèi)側(cè)過渡到前腳掌外側(cè)。

由圖6-8可知，在整個擊球過程中，左腳的足底壓力中心一直居于足部靠前位置即前腳掌區(qū)域，隨著擊球揮拍和隨拍后，壓力中心逐漸從腳掌內(nèi)側(cè)移至腳掌外側(cè)，該結(jié)果與分區(qū)足底壓力結(jié)果相似；右腳的足底壓力中心位置變化略有分散，然而總體趨勢與左腳相似，壓力中心呈由足中部移至足前部又稍微向后移動，由前腳掌內(nèi)側(cè)移至外側(cè)的趨勢。

三、鞋墊的設(shè)計過程：

(1)利用鞋墊設(shè)計cad系統(tǒng)和鞋墊制作加工cam系統(tǒng)，將采集到的足底壓力情況與足部模型貼合，尋找受力最大的區(qū)域，設(shè)計參數(shù)，完成基礎(chǔ)鞋墊設(shè)計，輸出鞋墊nc加工文件；

(2)設(shè)計參數(shù)：鞋墊cad設(shè)計系統(tǒng)中主要的參數(shù)有：

跖骨頭厚度：即前腳掌內(nèi)側(cè)邊緣厚度；

遠端邊緣厚度：即前腳掌外側(cè)邊緣厚度；

內(nèi)側(cè)足弓高度限界：即根據(jù)足部模型中的足弓高度設(shè)置鞋墊足弓高度所能達到的最大值；

內(nèi)弓填充：即內(nèi)側(cè)足弓高度；

側(cè)弓填充：即外側(cè)足弓高度；

內(nèi)緣、側(cè)緣寬度；即足跟與足中部的內(nèi)外側(cè)邊緣寬度；

內(nèi)緣、側(cè)緣高度：即足跟與足中部的內(nèi)外側(cè)邊緣高度；

鞋跟杯高度：即足跟周圍邊緣高度

鞋跟杯厚度：即足跟周圍邊緣的寬度；

前腳掌內(nèi)外側(cè)角度：即前腳掌內(nèi)外側(cè)高度與鞋墊水平面的夾角；

足跟抬起：即足跟部相對于鞋墊底部抬起的高度。

四、鞋墊加工和制造過程：

(1)材料選擇：選擇減震效果較好，軟度較高的eva材料；

(2)機床加工：將鞋墊加工nc文件輸入數(shù)控加工機床中，加工出初期鞋墊產(chǎn)品；

(3)后期鞋墊表面處理：在鞋墊表面粘附一層減震防滑材料，最終生成初期樣品

本發(fā)明制作的鞋墊的減震性能好、防滑加固性能以及防變形性能強：

減震性能：據(jù)相關(guān)研究報道，eva材料相對于其他材料硬度較低，減震性能較強。網(wǎng)球運動中墊步步法通常出現(xiàn)在準備姿勢中，采用雙腳開立、與肩同寬、前腳掌落地的姿勢，減少反應(yīng)時，使運動員的運動更加快速流暢，使運動員隨時迅速向各個方向移動，并保持身體平衡。且除了墊步步法外，大部分移動和擊球步法的足底壓力均集中在前腳掌，因此，網(wǎng)球運動對前腳掌的作用力較大，采用減震材料可以有效分散前腳掌壓力，避免長期運動帶來的腳掌損傷。另外，在鞋墊前腳掌處填充多層減震材料，并于鞋墊全表面粘貼減震材料，實現(xiàn)減震性能的提高。

防滑與加固性能：網(wǎng)球運動中由于動作激烈，強度較大，因此經(jīng)常會出現(xiàn)急停扭轉(zhuǎn)的情況，足部在鞋楦內(nèi)部由于沖力較大，會產(chǎn)生位移，可能造成擠壓傷害。因此本鞋墊不僅著重足-鞋摩擦力的增加，而且在前腳掌前部和外側(cè)專門設(shè)置有如鞋跟杯狀的防護，防止移動時的過度用力造成腳扭傷或者腳趾擠壓傷害；另外，設(shè)計鞋墊時結(jié)合個人足部模型，使鞋墊與人體足部的擬合度極大增加，這也穩(wěn)固了足在鞋楦內(nèi)的移動。

防變形性能：網(wǎng)球作為一種強度較大，運動時間長的運動，其鞋服等裝備的磨損程度也較大，研究發(fā)現(xiàn)網(wǎng)球鞋內(nèi)部鞋墊容易因壓力過重發(fā)生塌陷，因此本研究設(shè)計足跟部鞋墊硬度較大，足中部以及前腳掌硬度較小且彈性較大，鞋墊底部貼有一層耐磨材料。

本發(fā)明通過研究網(wǎng)球愛好者在網(wǎng)球運動中常用的墊步、正反手擊球、正反手截擊、沖刺腳步等系列動作過程中的足底壓力分析，結(jié)合足底結(jié)構(gòu)形態(tài)、運動步態(tài)以及運動生物力學等方面的參數(shù)，以科學的檢測手段挖掘網(wǎng)球運動項目各動作對鞋墊設(shè)計的功能需求，建立網(wǎng)球運動功能鞋墊設(shè)計必需的參數(shù)體系，初步設(shè)計出網(wǎng)球鞋墊，通過三維掃描、步態(tài)分析、足底壓力采集、鞋墊設(shè)計cad系統(tǒng)、鞋墊制作加工cam系統(tǒng)和數(shù)控加工機床等手段方法進行網(wǎng)球鞋墊使用效果的驗證評估，減少網(wǎng)球運動中運動損傷的發(fā)生，進而提高運動能力。

上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。