智能高跟鞋美感及舒適度評價

段思羽+史浩然

摘要：高跟鞋近年來頗受女性消費者青睞，由于國內(nèi)高跟鞋企業(yè)在高跟鞋設計方面存在美感以及舒適性的缺陷，國內(nèi)高跟鞋品牌一直無法躋身世界一流高跟鞋行列。如何設計更為舒適的高跟鞋，并且在兼顧高跟鞋舒適性的同時提高高跟鞋的美感等問題亟待解決。因此，對高跟鞋設計中美感以及舒適度的研究勢在必行。

關鍵詞：高跟鞋智能設計；多目標優(yōu)化；綜合評價分析；

一、序言

高跟鞋的舒適度與美感是女性消費者選擇高跟鞋的關鍵因素。影響高跟鞋美感與舒適性的指標大相徑庭，需在諸多因素中分別選擇出真正影響感與舒適性的因素。由于高跟鞋的主根高度、鞋跟形狀、消費者的身高以及腿部長度對于高跟鞋整體美感影響較大，因此選擇項指標對高跟鞋美感進行評價；而高跟鞋腰窩的傾斜角度、防水臺高度、跟面面積以及鞋里硬度對高跟鞋的舒適度影響較大，因此選擇此四項因素作為評價指標對高跟鞋舒適性進行評價。而后將高跟鞋美感以及舒適性評價結果結合得到最終的高跟鞋評價結果。

二、模型假設

（1）消費者所選取的高跟鞋尺寸合適。

（2）不將松糕鞋視作高跟鞋。

（3）所有高跟鞋高度不超過12cm。

（4）只有女性消費者選擇購買高跟鞋。

（5）假設女性消費者腳部結構正常，無扁平足、第六指等情況。

三、模型的建立與求解

（1）高跟鞋綜合評價模型

本文需要針對高跟鞋的美感與舒適性進行綜合評價。那么選取的指標需要兼具科學性以及對于結果明顯的影響度。所選取的指標中，高跟鞋的鞋跟形狀、主跟高度、防水臺高度、跟面面積以及消費者的腿部長度對高跟鞋的評價結果有正反饋現(xiàn)象，因此將此五種指標標定為效應型指標；高跟鞋的腰窩傾斜度、鞋里硬度以及消費者的身高對高跟鞋綜合評價結果具有負反饋現(xiàn)象，因此將此三種指標標定為成本型指標。

（2）高跟鞋結構影響模型

研究高跟鞋的結構對高跟鞋美感與舒適度的影響可以看做一個雙目標優(yōu)化問題。一個目標是高跟鞋的美感，將高跟鞋穿出合適的美感需要消費者的腿部長度與鞋跟長度之和符合黃金分割比例，因此需要計算出消費者最適合的鞋跟高度。另一個目標是高跟鞋穿著的舒適性，當消費者穿著高跟鞋時前腳掌與后腳掌所承受的壓力之比越與相近高跟性的舒適性越佳。

（3）高跟鞋結構特征模型

隨機選取兩個點作為聚類中心，計算每個點到聚類中心的距離，并將每個點的聚類到離該點最近的類中，計算每個聚類中所有點的坐標平均值，并將這個平均值作為新聚類的中心。重復聚類取點，計算每個點到聚類中心的距離并聚類到離該點最近的類中去，重復上述過程直至聚類中心不再擴大范圍為止。

高跟鞋的防水臺也是高跟鞋結構的一部分，資料顯示，高跟鞋防水臺具有減震和緩沖的作用，高跟鞋是否有必要設計防水臺，本文根據(jù)多項式擬合和高斯擬合得到了靜立狀態(tài)下與行狀態(tài)下高跟鞋有防水臺時和無防水臺時主根的高度對腳部所受壓力的影響。

（4）智能高跟鞋設計

智能高跟鞋的自動探測與調節(jié)系統(tǒng)包括：鞋內(nèi)溫濕度傳感器、鞋底微型風扇、鞋底壓力傳感器、鞋幫內(nèi)部壓力傳感器以及所需要的電池和集成電路結構。高跟鞋內(nèi)溫度會隨著穿鞋時間逐漸增高，根據(jù)相關文獻，其溫度變化如上圖所示，當?shù)竭_一定溫度時會引起腳部不適，因此將鞋內(nèi)溫度控制在23～24℃是很有必要的。該智能高跟鞋具有溫濕度探測和調節(jié)模塊，當溫度過高或者濕度過大時，位于高跟鞋鞋底中間部位的排氣孔打開，同時微型風扇啟動，幫助鞋內(nèi)空氣循環(huán)，降低鞋內(nèi)溫度，維持足部一定程度的干燥和合適的溫度。

智能高跟鞋鞋底位置安裝有壓力測量裝置，測量出穿鞋者體重大小；鞋幫內(nèi)部壓力傳感器感知得出腳底輪廓，從而得出腳長c，由于人的腳長一般為身高的1/7，進而得出穿鞋者的身高l。由身高l和體重c指標根據(jù)分析人體體態(tài)得到高跟鞋特征的目標規(guī)劃模型得出既最大程度符合美感又兼具舒適性的鞋跟高度。根據(jù)鞋幫內(nèi)壓力傳感器測得的數(shù)據(jù)，判斷鞋幫是否過松或者過緊，從而調節(jié)鞋幫的松緊使高跟鞋既不對腳產(chǎn)生擠壓也不會過松導致鞋子脫落。

四、研究推廣

本文在研究高跟鞋結構對于高跟鞋美感以及舒適度的影響時，對女性消費者進行了體態(tài)分析，分別針對不同體態(tài)的高跟鞋消費者建立了不同的高跟鞋結構數(shù)學模型。此模型可以推廣到智能服飾的各個領域，推廣成為一種智能穿戴設備定制體系。

參考文獻：

[1]郝琦，顧耀東，李建設.高跟鞋不同外底接觸面對下肢運動學的影響[R][J].第十五屆全國運動生物力學學術交流大會（CABS2012）論文摘要匯編，2012.

[2]楊璐銘，冉美玲，李曉蕓，等.連續(xù)穿著高跟鞋對青年女性足底壓力的影響[J].皮革科學與工程，2015，25（5）：57-60.

[3]楊九瑞，張杲陽.女式高跟鞋鞋跟形狀對壓力舒適性的影響[J].中國皮革，2011，40（12）：114-117.

[4]趙珊.淺談女性美對高跟鞋設計形態(tài)美的影響[J].

[5]黃文.基于腳型和足底壓力分布的鞋墊設計方法研究[D].華僑大學，2016.

[6]談誠，夏永明，曹毅，趙琦，王慧娟，李志利，張劍鋒，王林杰，陳曉萍，萬玉民，王政，嚴曲，王春慧.模擬不同重力環(huán)境下步態(tài)運動的足底受力分析[J].醫(yī)用生物力學，2014，29（03）：200-205.[2017-08-21].DOI：10.16156/j.1004-7220.2014.03.009

[7]金姝.從人體工程學的角度淺談高跟鞋設計[J/OL].藝術科技，2013，26（05）：166.（2013-06-28）[2017-08-21].2014，29（03）：200-205.[2017-08-21].DOI：10.16156/j.1004-7220.2014.03.009

[8]劉園園.穿不同高跟鞋的生物力學研究[D].南京體育學院，2013.

[9]夏永明，趙自強，談誠，張劍鋒，曹毅，楊鴻慧，陳文娟，王慧娟，劉書娟，李志利，王林杰.不同重力環(huán)境下足底受力的步態(tài)差異分析[J].中國康復醫(yī)學雜志，2013，28（03）：215-219.[2017-08-21].

[10]李慧.鞋壓力舒適性的研究[D].西安工程科技學院，2005.