一种鞋子防侧翻性能试验设备的制作方法

本发明涉及鞋类性能测试设备，具体涉及一种鞋子防侧翻性能试验设备。背景技术：1、在人类进行各种足部运动如走路、跑步、登山时，会经历后跟着地、全掌支撑、前掌蹬伸等过程，这些动作中踝关节的旋转摆动尤为关键，特别是在弯道跑步时表现得尤为明显。然而，当这些动作过度，超出了人体的控制能力以及鞋子的稳定保护能力时，足部就有可能遭受崴伤等伤害。整鞋防侧翻性能，是指在人体运动过程中，如脚部着地、变向突破、急停等动作时，运动鞋能够有效地防止脚部向内外侧翻转，从而降低脚踝扭伤或崴伤的风险。这一性能对于鞋类产品来说至关重要，但目前市场上缺乏直接测量整鞋防侧翻性能的试验装置。现有的评估方法大多依赖于真人试验，通过让测试者进行一系列固定动作，然后结合视觉感知测量系统来评价不同鞋子的防侧翻性能差异。然而，这种方法存在诸多局限性。首先，它无法准确模拟各种复杂运动状态下鞋子的实际表现；其次，真人试验的结果受测试者个体差异影响较大，难以保证评测结果的客观性和一致性；最后，这种方法需要消耗大量时间和人力，成本较高。行业内也缺乏通过物理机械方式来测评鞋子防侧翻性能的有效手段。尽管可以对鞋子的局部区域性能进行测评，但这种方式很难准确反映整鞋的防侧翻性能。而采用人体生物力学的方式虽然更为接近实际运动状态，但由于不同个体间的差异较大，评测结果难以准确重复，且对人体测试者的要求较高，不适合大规模应用。因此，为了系统地研究不同类型运动中防侧翻性能的差异，制定科学有效的测评方法及相应的产品功能标准，以指导新产品研发，急需一种能够模拟真实运动状态、准确测量整鞋防侧翻性能的试验装置。技术实现思路1、本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种鞋子防侧翻性能试验设备，该设备可以模拟不同腿、足与地面之间的落地角度、冲击力及作用时间，通过这些不同的受力试验，能够评估鞋子在不同运动强度下的整体防侧翻性能差异。2、为达成上述目的，本发明各个实施例采用如下技术方案但不限于下述方案：3、第一技术方案涉及一种鞋子防侧翻性能试验设备，包括：仿真脚装置，其包括带有模拟踝关节机构的仿真足模和模拟腿部机构的仿真腿模，所述仿真腿模连接仿真足模，所述仿真腿模适于模拟腿进行踩踏和抬起时膝关节的动作，所述仿真足模适于穿上鞋子以模拟脚部在站立或侧向蹬伸动作并抬起过程中踝关节活动的动作；类地面装置，其设有踩踏平台机构和升降机构，所述踩踏平台机构固接于升降机构；所述踩踏平台机构包括测试平台，所述测试平台装设于所述仿真足模的下方，其设有用于模拟所述仿真足模站立的踩踏平面，所述踩踏平面承受所述仿真足模进行侧向蹬伸动作的踩踏力；所述升降机构控制所述踩踏平台机构沿竖直方向移动以使所述仿真足模的鞋底能够与所述踩踏平面紧密接触；和控制与数据采集模块，其用于脚部侧向蹬伸动作的数据采集、处理、展示和试验参数设定。4、第二技术方案基于第一技术方案，其中，所述模拟腿部机构包括第一控制组件和摆角度件，所述第一控制组件控制仿真腿模以使仿真腿模模拟腿部站立、抬起、侧向蹬伸的运动状态；所述摆角度件装设于所述仿真腿模靠近仿真足模的下端以模拟人腿膝关节弯曲和伸直的活动。5、第三技术方案基于第二技术方案，其中，所述第一控制组件包括电缸、伺服电机和谐波减速机，所述电缸连接仿真腿模，推动或拉动与所述仿真腿模模拟腿部站立或者抬起的动作，所述伺服电机和谐波减速机控制所述仿真腿模模拟腿部在站立和侧向快速蹬伸过程中的动态行为。6、第四技术方案基于第二技术方案，其中，所述模拟踝关节机构包括带有同步带的螺杆和编码器，所述螺杆装设所述仿真足模的踝关节处以模拟人腿踝关节活动，所述编码器通过所述同步带与螺杆连接以实时测量并记录仿真足模在测试过程中侧翻的角度。7、第五技术方案基于第一技术方案，其中，所述踩踏平台机构包括传感器，所述传感器感应并记录所述仿真足模进行侧向蹬伸动作时踩踏力的数值大小；所述传感器装设于所述测试平台的下方；所述测试平台适于沿水平方向移动和沿垂直于水平方向移动以确保所述传感器在测试不同尺寸和角度的鞋子时，始终处于鞋子的正中间位置。8、第六技术方案基于第五技术方案，其中，所述传感器为力值传感器，可选用单轴或者三轴类型。9、第七技术方案基于第六技术方案，其中，所述踩踏平台机构包括第二控制组件，所述第二控制组件驱动并控制所述测试平台沿水平方向上左右移动和垂直于水平方向的方向上移动。10、第八技术方案基于第七技术方案，其中，所述第二控制组件包括t型丝杆、涡轮减速机和步进电机。11、第九技术方案基于第一技术方案，其中，所述升降机构包括第三控制组件、导杆和升降平台，所述导杆垂直于所述升降平台并与所述升降平台固接，所述踩踏平台机构固接于所述升降平台上，所述第三驱动组件通过驱动导杆沿垂直方向上移动，进而带动所述升降平台及固定在其上的踩踏平台机构沿垂直方向上移动，以使所述仿真足模的鞋底能够与所述测试平台紧密接触。12、第十技术方案基于第九技术方案，其中，所述第三控制组件包括第三电机、第三同步轮、第三同步带和第三丝杆，所述第三电机与第三同步轮通过第三同步带连接第三丝杆的轴上，所述导杆与所述第三丝杆可移动连接。13、由上述对本发明各个实施例的描述可知，相对于现有技术，本发明各个实施例具有如下14、有益效果：15、在第一技术方案及相关实施例中，通过机械方式真实模拟了实际运动过程中的动作，并通过测定足部与鞋子在冲击过程中的变化参数来评价鞋子的性能。这样，就能更准确地了解鞋子在不同运动状态下的表现，从而为消费者提供更合适的运动鞋选择。人体在运动状态下，落地方式会因运动类型的不同而有所差异。例如，跑步时通常是后跟先落地，而前掌则负责蹬伸发力；在打球时，则需要快速进行侧向变向。这些动作过程中，足部的受力大小及时间分布各不相同。为了准确评估鞋子的性能，特别是防侧翻性能，本实施例通过仿真脚装置，能够真实模拟人体在站立或侧向蹬伸动作时脚部的运动状态。特别是模拟踝关节机构的仿真足模穿着鞋子进行了一系列冲击压缩测试，模拟实际运动中踝关节的翻转角度和动作，从而更准确地反映鞋子在真实运动场景下的性能表现。类地面装置的设置，踩踏平台机构和升降机构的结合，不仅模拟了真实的踩踏平面，还能通过控制测试平台的升降，确保仿真足模的鞋底与测试平台紧密接触。测试过程中，通过控制与数据采集模块设定了不同的腿部角度、足部角度、冲击力值以及冲击时间等参数，以模拟真实运动场景中的冲击情况。通过这些测试，能够采集到足部踝关节的翻转角度以及鞋帮面形变的大小等关键数据。通过测定这些真实运动过程中参数结果来评价鞋子的防侧翻性能。16、在第二技术方案及相关实施例中，模拟腿部机构通过集成第一控制组件和摆角度件，实现了对仿真腿模的精确控制。第一控制组件能够模拟腿部站立、抬起、侧向蹬伸等多种运动状态，为鞋子的防侧翻性能测试提供了丰富的模拟场景。同时，摆角度件的设计使得仿真腿模在摆角度件松开时能够自然地模拟人腿膝关节的弯曲和伸直活动，进一步增强了模拟的真实性。这种设计不仅提高了试验设备的仿真度，使得测试结果更加接近实际穿着情况，还能够对鞋子的防侧翻性能进行全面、准确的评估。17、在第三技术方案及相关实施例中，第一控制组件通过电缸、伺服电机、谐波减速机和压板等组件，实现了更为精准和真实的腿部动作模拟。具体来说，电缸的推动或拉动功能能够模拟腿部站立或抬起的动作，为测试提供了更为接近实际运动状态的模拟环境。伺服电机则负责实现人腿站立和侧向快速蹬伸的复杂动作，而谐波减速机则用于精确调节腿部的倾斜角度，确保模拟的腿部动作更加自然和准确。18、在第四技术方案及相关实施例中，模拟踝关节机构通过引入带有同步带的螺杆和编码器，实现了对仿真足模踝关节活动的精准模拟和侧翻角度的实时测量。具体而言，螺杆的设置使得仿真足模能够模拟人腿踝关节在运动中的复杂活动，包括弯曲、伸展以及侧翻等动作，从而更真实地还原了实际运动状态。而编码器与同步带的连接，确保了能够实时、准确地测量并记录仿真足模在测试过程中的侧翻角度。19、在第五技术方案及相关实施例中，踩踏平台机构配备了传感器，用于感应并记录仿真足模在进行侧向蹬伸动作时的踩踏力数值或扭矩大小和方向。首先，传感器能够实时、准确地采集测试过程中踩踏力的关键数据，为评估鞋子的防侧翻性能提供了有力的数据支持。当传感器装设在测试平台下方时，测试平台能够沿水平方向左右移动，还能沿垂直于水平方向前后移动，确保在测试不同角度的鞋子时，传感器始终能够准确地对准鞋子的正中间位置，提高了测试的准确性和可靠性。20、在第六技术方案及相关实施例中，通过使用力值传感器，设备能够精确地测量鞋子在试验过程中受到的力值变化。这有助于我们全面了解鞋子的受力情况，从而准确评估其防侧翻性能。无论是单轴还是三轴力值传感器，都能提供可靠的力值数据，为试验结果的准确性提供有力保障。单轴力值传感器主要关注单一方向的力值变化，适用于特定方向的受力测试。而三轴力值传感器则能够同时测量三个不同方向的力值变化，提供更全面的受力数据。这使得设备能够适应不同的试验需求，灵活应对各种测试场景。21、在第七技术方案及相关实施例中，第二控制组件能够驱动测试平台在水平方向上实现左右移动，同时在垂直于水平方向的方向上实现前后移动，确保在测试不同角度的鞋子时，传感器始终能够准确地对准鞋子的正中间位置。22、在第八技术方案及相关实施例中，第二控制组件通过t型丝杆、涡轮减速机和步进电机的组合控制，实现了测试平台在水平方向上左右移动和垂直于水平方向的方向上前后移动的精准控制。为了确保传感器能够准确感应到力值，测试平台可以在两个维度上进行移动：左右移动和前后移动。首先，通过t型丝杆与步进电机的协同工作，测试平台能够实现精确而稳定的左右或者前后移动。涡轮减速机的引入进一步提升了测试平台在移动过程中的稳定性和精度。涡轮减速机能够有效地降低步进电机的转速并增大扭矩，使得测试平台在移动过程中更加平稳，减少了因振动或晃动对测试数据的影响。具体而言，采用两组t型丝杆、涡轮减速机和步进电机的组合。左右移动是通过第一t型丝杆、第一涡轮减速机和第一步进电机实现的。第一步进电机驱动第一涡轮减速机，进而驱动第一t型丝杆，使测试平台在水平方向上左右移动；前后移动则是通过第二t型丝杆、第二涡轮减速机和第二步进电机实现的。这组机构同样采用第二步进电机驱动第二涡轮减速机，再驱动第二t型丝杆的方式，使测试平台在垂直于水平方向上前后移动。这种双维度的位置调整能够确保传感器在测试不同尺寸和角度的鞋子时，始终处于鞋子的正中间位置，从而获取最准确的力值数据。23、在第九技术方案及相关实施例中，升降机构包括与测试平台相连接的导杆和第三控制组件，增强了升降机构的稳定性和可靠性。第三驱动组件驱动并控制导杆沿垂直方向上下移动以使仿真足模的鞋底能够与测试平台紧密接触；导杆能够确保测试平台在升降过程中的平稳移动，有效防止了晃动或偏移，从而保证了测试数据的准确性。导杆不仅用于支撑测试平台，还能分担侧翻实验时鞋底与测试平台之间产生的反作用力。在侧翻过程中，鞋底会对测试平台施加一个侧向的力，这个力会通过导杆进行分散，从而增强了整个装置的结构稳定性和耐用性。24、在第十技术方案及相关实施例中，第三控制组件包括电机、同步轮、同步带和丝杆，通过同步带将电机与同步轮连接起来，进而驱动丝杆旋转。导杆与丝杆的可移动连接则实现了对导杆的精确控制。电机作为动力源，通过同步带将旋转动力传递给同步轮，再由同步轮带动丝杆旋转。丝杆的旋转运动通过导杆转化为线性运动，从而实现对导杆的精确位移控制。由于导杆与测试平台相连，因此测试平台也会随之升降。这种升降机制确保了仿真足模的鞋底能够与测试平台紧密接触，不论是在踩踏还是释放的过程中。这种机械传动方式具有高效、稳定、精度高的特点，确保了测试过程中导杆移动的准确性和可靠性。