一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作

本发明属于鞋类结构设计领域，具体涉及一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法。背景技术：1、现有足底结构参数化生成方法仅仅依据足底压力数据进行判断，且参数化生成原则主要依据有限元分析思想，在压力过大区域，进行结构加强，在压力较小区域，则弱化鞋底结构。但鞋底结构加强区域同时也是足部受力最大区域，该位置的结构加强，将会进一步减弱鞋底对于应力的分散作用，从而加重足底受力，导致穿着时足部状态变差，降低舒适度。技术实现思路1、本发明的目的是提出一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，平衡鞋底结构强度与足部状态，改善鞋体的舒适性与安全性。2、本发明通过以下技术方案实现：3、一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，包括如下步骤：4、步骤s1、使用第一采集装置采集足部压力点位对应的压力数据，使用第二采集装置采集与足部压力点位对应的疼痛敏感性数据，并使压力数据与疼痛敏感性数据的网格点布局一致；5、步骤s2、对足部按照位置划分为多个子区，对于每个子区，对位于该子区内的网格点对应的压力数据取平均值得到平均压力数据、对这些网格点对应的疼痛敏感性数据取平均值得到平均疼痛敏感性数据；6、步骤s3、对每个子区，均根据该子区对应的平均压力数据和平均疼痛敏感性数据得到各子区最优的权重比例；7、最优权重比例获取过程为：设置对应于平均压力数据和平均疼痛敏感性数据的多个初始权重比例，分别根据该多个初始权重比例将平均压力数据和平均疼痛敏感性数据融合得到多个初始融合数据，并分别根据各初始融数据制作具有不同鞋底结构的鞋体，使受试者穿着不同鞋底结构的鞋体进行活动，得到每个受试者的测试平均压力数据、测试平均疼痛敏感性数据和测试舒适度，进而各子区最优的权重比例；8、步骤s4、实际设计时，采用步骤s1所述方式采集目标压力数据和目标疼痛敏感性数据，各子区所有网格点的目标压力数据和目标疼痛敏感性数据均采用最优的权重比例进行融合得到舒适度融合数据点，利用所有子区的舒适度融合数据点形成融合点云场，根据该融合点云场对鞋体进行拓扑结构优化，生成具有vorono i力学缓冲结构的鞋体。9、进一步的，所述步骤s1中，所述第一采集装置包括弹性袜套和覆盖在弹性袜套上的网格层，网格层包括间隔排列的多个下电极、间隔排列的多个上电极和多个电介质夹层，多个上电极与多个下电极交叉布置形成网格，交叉对应的上电极与下电极之间均设置有电介质夹层，下电极和上电极均由柔性导电布裁剪得到。10、进一步的，所述网格采用标准足部三维网络，以确定压力数据以及疼痛敏感性数据对应的点位坐标，将压力数据与疼痛敏感性数据按坐标进行数据整理以使压力数据与疼痛敏感性数据的网格点布局一致。11、进一步的，所述步骤s1中，所述第二采集装置为足部痛觉测量仪。12、进一步的，所述步骤s1中，将足部按照位置划分为如下子区：脚趾子区、足部上表面前子区、足部上表面后子区、足部左侧边子区、足部右侧边子区、后足子区、脚底前子区、脚底后子区、脚底中部子区、足跟子区。13、进一步的，所述步骤s3中，所述测试舒适度通过请受试者填写每一个子区的主观舒适度问卷得到，该主观舒适度问卷采用七点量表设计。14、进一步的，所述步骤s3中，所述根据每个受试者的测试平均压力数据、测试平均疼痛敏感性数据和测试舒适度，获取子区最优的权重比例具体包括：15、建立模型c＝β0+β1·p+β2·s+ε，c为测试舒适度，p为测试平均压力数据，s为测试平均疼痛敏感性数据，β1为对应于测试平均压力数据的权重系数，β2为对应于测试平均疼痛敏感性数据的权重系数，β0为截距，ε为误差项；16、选择一种优化算法对模型进行优化，测试舒适度c作为目标函数的输出，将测试平均压力数据p、测试平均疼痛敏感性数据s、权重系数β1和β2作为优化目标函数的输入；17、设置优化算法的初始参数并进行优化，对优化所得到的权重系数进行评估，评估过程为通过模拟或者交叉验证方法来验证权重系数在实际情况中是否表现良好；18、根据评估结果调整参数或者重新选择其他优化算法继续优化，得到最优的权重系数β1和β2，最优的权重比例即为β1:β2。19、进一步的，所述步骤s4中，生成所述融合点云场包括：根据所述网格点的位置在三维空间中生成相应的点，在每个点上分别存储所述舒适度融合数据点，并进行插值操作，以生成平滑过渡的融合点云场。20、进一步的，所述步骤s4具体包括：21、步骤s41、调整融合点云场各点对应的voronoi区域的密度，权重越大的点，其周围的voronoi区域密度更大；22、步骤s42、以已设计的鞋体模型为基础，用均匀的体素网格从上到下划分鞋体模型的边界框空间，并将这些体素网格的顶点视为候选位点，采用k最近邻算法计算候选位点的权重；23、步骤s43、从所有候选位点中提取m个样本点作为vorono i节点，m远小于候选位点数量；24、步骤s44、根据相应的权重对各vorono i节点进行加权，以构建3d vorono i图；25、步骤s45、根据鞋体模型对生成的vorono i图进行裁剪和边缘重建，得到具有vorono i力学缓冲结构的鞋体结构。26、本发明具有如下有益效果：27、1、本发明首先通过第一采集装置和第二采集装置分别采集压力数据和疼痛敏感性数据，然后得到对应于各个子区的平均压力数据和平均疼痛敏感性数据，对于每个子区，均根据该子区对应的平均压力数据和平均疼痛敏感性数据得到各子区最优的权重比例，最优权重比例被保存，实际设计时，各子区所有压力点位的目标压力数据和目标疼痛敏感性数据均采用最优的权重比例进行融合得到舒适度融合数据点，进而得到融合点云场，最后根据该融合点云场对鞋体进行拓扑结构优化，生成具有vorono i力学缓冲结构的鞋体，如此能够在鞋底设计过程中，兼顾足底所受压力以及足部疼痛感受，从而平衡鞋底结构强度与足部状态，有效改善鞋体的舒适性与安全性。技术特征：1.一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，其特征在于：包括如下步骤：2.根据权利要求1所述的一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述第一采集装置包括弹性袜套和覆盖在弹性袜套上的网格层，网格层包括间隔排列的多个下电极、间隔排列的多个上电极和多个电介质夹层，多个上电极与多个下电极交叉布置形成网格，交叉对应的上电极与下电极之间均设置有电介质夹层，下电极和上电极均由柔性导电布裁剪得到。3.根据权利要求2所述的一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，其特征在于：所述网格采用标准足部三维网络，以确定压力数据以及疼痛敏感性数据对应的点位坐标，将压力数据与疼痛敏感性数据按坐标进行数据整理以使压力数据与疼痛敏感性数据的网格点布局一致。4.根据权利要求1或2或3所述的一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述第二采集装置为足部压力痛觉阈值测量仪。5.根据权利要求1或2或3所述的一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，其特征在于：所述步骤s1中，将足部按照位置划分为如下子区：脚趾子区、足部上表面前子区、足部上表面后子区、足部左侧边子区、足部右侧边子区、后足子区、脚底前子区、脚底后子区、脚底中部子区、足跟子区。6.根据权利要求1或2或3所述的一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，其特征在于：所述步骤s3中，所述测试舒适度通过请受试者填写每一个子区的主观舒适度问卷得到，该主观舒适度问卷采用七点量表设计。7.根据权利要求1或2或3所述的一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，其特征在于：所述步骤s3中，所述根据每个受试者的测试平均压力数据、测试平均疼痛敏感性数据和测试舒适度，获取子区最优的权重比例具体包括：8.根据权利要求1或2或3所述的一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，其特征在于：所述步骤s4中，生成所述融合点云场包括：根据所述网格点的位置在三维空间中生成相应的点，在每个点上分别存储所述舒适度融合数据点，并进行插值操作，以生成平滑过渡的融合点云场。9.根据权利要求1或2或3所述的一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，其特征在于：所述步骤s4具体包括：技术总结本发明提供一种结合足部疼痛敏感性与压力的定制鞋体制作方法，包括步骤S1、获取压力数据和疼痛敏感性数据，使两者的网格点布局一致；步骤S2、获取每个子区的平均压力数据和平均疼痛敏感性数据；步骤S3、对每个子区，均根据该子区对应的平均压力数据和平均疼痛敏感性数据得到各子区最优的权重比例；步骤S4、实际设计时，采集目标压力数据和目标疼痛敏感性数据，各子区所有网格点的目标压力数据和目标疼痛敏感性数据均采用最优的权重比例进行融合得到舒适度融合数据点，利用所有子区的舒适度融合数据点形成融合点云场，根据该融合点云场对鞋体进行拓扑结构优化，生成具有Vorono i力学缓冲结构的鞋体。本发明能够平衡鞋底结构强度与足部状态，提升舒适性。技术研发人员：刘永红,吴凡,李景鑫,瞿翔宇,张锋瑜受保护的技术使用者：泉州湖南大学工业设计与机器智能创新研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/15