Extraction of Functional Role of Sports Shoes Based on Dynamics analysis of a Shoes-Human Coupling System

基于鞋-人耦合系统动力学分析的运动鞋功能作用提取

• 批准号: 21500578
• 负责人: KOIKE Sekiya
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21500578/
• 关键词: 動力学的分析; シューズ; 人体; 用具と人体の連成; 機能抽出; 前進の運動方程式; 足底圧分布; 関節機能; 全身の運動方程式; 順動力学的分析; 連成; 運動方程式; 足圧分布

This study has established a methodology to quantify the functional role of compressive characteristics of shoe sole by combining a finite-truss-element shoe sole model and the equation of whole-body motion. The equation of the shoe sole deformation was developed by modeling shoe sole as a construction of truss elements that have nonlinear spring and damper. The properties of the spring and damper were identified from impact test by using an impact device containing an accelerometer and an arm with impactor. The equation of whole-body motion was derived by modeling the human body as a system of 15-rigid linked segments. Dynamic contributions of the support leg joint torques, which were caused by the elastic and viscous forces on the shoe sole, to the generation of whole-body CG's acceleration were calculated under constant running speed condition. The results for a fore/mid foot striker indicate that 1) the ankle joint torque caused by the elastic property of the forepart of shoes sole contributes to the acceleration of whole-body CG, and 2) the knee joint torque caused by the viscous property of shoe sole shows negative contribution to the body support but shows positive contribution to the propulsion.

这项研究已经建立了一种方法，可以通过结合有限的乐谱鞋鞋底模型和全身运动方程来量化鞋鞋的压缩特性的功能作用。鞋底变形的方程是通过将鞋底建模为具有非线性弹簧和阻尼器的桁架元件的结构而开发的。通过使用包含加速度计和带有撞击器的手臂的冲击设备，通过冲击测试来鉴定弹簧和阻尼器的性质。全身运动的方程是通过将人体建模为15 rigid链接段的系统来得出的。在恒定的运行速度条件下计算了由鞋底上的弹性和粘性力引起的支撑腿关节扭矩的动态贡献。前脚前锋的结果表明，1）鞋底鞋底的弹性特性引起的踝关节扭矩有助于全身CG的加速，2）鞋底扭矩由鞋子鞋底粘性引起的膝关节扭矩对人体支撑显示负面贡献，但对促进者表示积极的贡献。

项目成果

身体-シューズ連成系の動力学的分析のためのシューズ特性のモデル化

用于身体-鞋子交互系统动态分析的鞋子特性建模

• 发表时间: 2011
• 作者: 翁晋平;小池関也
• 通讯作者: 小池関也

走動作における身体関節機能の定量化(足部MP関節を含む支持脚関節の機能)

跑步运动时身体关节功能的量化（支撑腿部关节的功能，包括足部 MP 关节）

• 发表时间: 2010
• 期刊: 日本機械学会シンポジウム:スポーツ・アンド・ヒューマン・ダイナミクス2010講演論文集
• 作者: 小池関也;石川達也;阿江通良
• 通讯作者: 阿江通良

走動作における足部MP関節トルクの順動力学的貢献

跑步运动中足部 MP 关节扭矩的前向动态贡献

• 发表时间: 2010
• 期刊: 第21回日本バイオメカニクス学会大会論集
• 作者: 小池関也;石川達也;阿江通良
• 通讯作者: 阿江通良

シューズ-人体連成モデルを利用したシューズの機能抽出

利用鞋-人体交互模型提取鞋功能

• 发表时间: 2011
• 期刊: シンポジウム:スポーツ・アンド・ヒューマン・ダイナミクス2011講演論文集
• 作者: 小池関也;翁晋平
• 通讯作者: 翁晋平

受動的関節自由度を考慮した身体動作の順動力学的分析手法の定式化

考虑被动关节自由度的身体运动正向动力学分析方法的制定

• 发表时间: 2009
• 期刊: 日本機械学会ジョイント・シンポジウム2009講演論文集
• 作者: 小池関也;石川達也
• 通讯作者: 石川達也