个性化鞋设计的人脚形状与尺寸的选择

个性化鞋设计的人脚形状与尺寸的选择

0鞋设计的重要性th的形状和三维尺寸决定了vh的形状和三维尺寸。穿鞋时,人脚的肌肉和软组织受到鞋内腔形状等因素的影响,或多或少地会产生一定程度的形状改变,人脚也因此受到一定的压力。压力也在某种程度上影响着鞋的舒适性。鞋楦的形状、帮面材料、内底和鞋垫材料的性能等因素影响着人体足部所受到的压力大小。无庸质疑,合脚性是一款鞋设计的最重要的一个需求。很多临床报告显示一些脚部疾病与不合脚的鞋有着重要联系,那什么是合脚的鞋呢?Rossi在1988年给出的答案是:当鞋的空间形状及其各截面符合脚的空间形状和截面时。MichaelRHawes等人也指出有关鞋的合脚性方面的一个重要的考量因素就是要查验脚的形状和楦的形状的接近程度。鞋楦设计是整个制鞋过程中最关键的一个环节,它对鞋的合脚性、形状、风格起着重要作用。JoshWhite在1994年提出测量双脚站立时人脚的围度可用于鞋楦设计,鞋楦的尺寸必须反映出脚型。随着制鞋技术的发展和一些商业软件的开发,脚和鞋楦的三维形状都可以比较容易地通过扫描来获得。最近几年,用计算机辅助系统来设计鞋楦也逐渐成为鞋业界的一种新技术和新趋势。当为一只脚设计一个新鞋楦时,设计师有很多参数的选择。在鞋业界,即使是在设计个性化定制的鞋楦时,由于存在着众多不同风格和鞋楦头型的设计,客户可能选择任何一种设计风格,并且不同的人对所穿的鞋的松紧程度的喜好和要求也不尽相同,因此,在一双鞋子做出来之前,依然很难十分精准地预测一双鞋的合脚性和舒适性。1鞋的设计加鞋楦设计是三维立体造型设计,设计的鞋楦要服帖于脚,但又不完全是脚的形状,楦体尺寸数据千变万化,兼具技术性和艺术性。如何使楦面曲线、楦体曲线线条富有美感,流畅顺滑,同时还要满足人脚在运动状态下的规律,使得做出的鞋子穿着舒适对任何一个鞋楦设计师来说都是一项挑战。即便是根据客户的脚形尺寸数据来设计鞋楦,设计师还是有无尽的楦体尺寸选择。在专门为某人的脚设计一双个性化鞋楦的时候,尤其是在设计一款的新型鞋楦时,由于款式造型等设计的不同需要,鞋楦头型部分的尺寸可能变化较大,如图1所示。显然,对同一只脚来说,选择的鞋的款式不同,其楦长、基宽、各围度等尺寸差别可以很大。女鞋的款式更加繁复,再加上跟高的不同,使得楦底曲面和围度都会产生很大变化。即便是同样围度的不同造型的鞋楦,其横向、纵向截面的形状也可能有显著差别。图2为两个长度和跖围、跗围尺寸相同的两个不同鞋楦的纵截面图;图3为跗围尺寸相同的两个不同鞋楦跗围处的横截面图。显然,脚在这样两个鞋楦所做的鞋子中的感受是不同的。商务实践中,比服装界的“量体裁衣”更加复杂的是:针对某客户的一款全新的个性化鞋楦仅仅是个性化制鞋的开始,还需要为这款完全不同的鞋楦定配一个外轮廓形状和尺寸完全匹配的鞋底以及鞋跟,并且鞋的帮样样板也要专门制作,无疑此过程的各步骤人工和时间成本都很大,这也是制约个性化制鞋普及发展的一个最重要的因素。而鞋子是否能够舒适、合脚,关键还是取决于开始的鞋楦的设计。如果鞋楦不合适,后面的工序都是无意义和浪费的,因此,若能预知或比较准确地评估一款鞋楦和一双脚的匹配程度具有重要意义。2人脚型尺寸和容忍度测量人脚由26块骨头构成,并且相对细小,这样的生理结构也就决定了人脚具有一定的灵活性。穿鞋时,鞋楦的形状决定了脚在鞋腔里的空间和形态。如何将人脚相对柔软的肉体与鞋楦这一刚体恰当地匹配在一起,也就意味着要在量脚制鞋的过程中,如何将所测量的脚的尺寸转化成鞋楦的尺寸,这是整个技术过程中最关键的一步。脚的尺寸和鞋楦的相应尺寸之间的差值是鞋楦设计过程中需要重点考虑的指标。为了确定合脚鞋楦的主要尺寸参数或者参数的范围,了解脚的空间容忍度即人脚的感觉极限是很重要的。为了获取人脚对空间尺寸的容忍度,我们请浙江工贸职业技术学院的56位学生志愿者(30位女性、26位男性)参加了一个实验。目的不仅是为了调查人脚的空间容忍度(即感觉极限或称感差值),并且讨论其在个性化鞋楦设计上的应用。本实验是通过假设脚对一双鞋内腔空间的容忍度即感差值可以通过用纸带包裹的方式进行模拟,也就是用纸带把脚包裹缠绕成尚且舒服并且可以自由地行走和弯折的一种状态,并将其对应的脚型尺寸与自由状态的脚型尺寸进行比较。本实验利用加拿大Vorum公司制造的Yeti三维激光扫描仪获取了人脚在赤足和包裹两种状态下的形状和尺寸。试验参与者的年龄从20到23岁,所用的纸带为厚度为0.08mm的美纹纸。在向受试者详细讲述实验过程的细节后,首先扫描受试者在赤脚状态时脚的三维形状和尺寸。扫描时,受试者双脚站立,并将体重均匀地分配在两只脚上,其中一只脚处在扫描仪的平台上,扫描获取赤脚的三维图形并保存文件。然后扫描获取用纸带包裹缠绕受试者脚体的三维图形并保存文件,进而获得脚的感差值,也就是脚对尺寸空间的容忍度。注意包裹时要让脚依然保持尚且舒服的感觉,不要太紧,也不能过松,并请受试者来回走动来感觉、体会、检查、确认其脚的容忍性,当然,这种容忍性是一种主观的感受。如果受试者感觉太松或太紧,就要打开纸带并重新包裹,直到受试者感觉如同他们穿着一双非常合脚的鞋一样。然后,扫描此时包裹的脚的三维图形。图4所示为用Yeti三维扫描仪在扫描包裹的脚的状态。共有56位受试者参加了本实验。他们每个人的脚经过了赤脚和裹脚两种状态的扫描。图5显示的是扫描获取的赤脚图形;图6显示的是扫描的同一只脚的裹脚状态图形。每个扫描图形的主要尺寸可以通过扫描仪自带的软件析出并显示出来。显然,同一只脚在两种不同状态下的尺寸的差异DD(dimensiondifference)可以反映受试者的的脚对空间尺寸的容忍程度,也称感觉极差值。每只脚的赤脚与裹脚状态的尺寸差可以通过计算获得。无疑,人脚能够容忍的感差值这一信息对为其设计合脚舒适的鞋楦非常有帮助。无论是对个性化定制的鞋子还是大规模市场化的产品,这些信息都是重要的参考。尤其是在计算机辅助设计鞋楦过程中,这些数据参数可以直接应用。脚长和脚宽是国家标准鞋号的两个特征指标;跖围处于脚的最宽处,对整个鞋的合脚性和舒适性起着非常重要的作用。在传统脚型测量过程中,在获得脚长之后,脚的宽度和跖围也是最需要获得和考虑的信息。表1和表2显示的是脚宽和跖围的容忍度统计结果。容忍度是通过同一只脚在两种状态下的扫描结果的尺寸差来获得。56位受试者的脚在赤脚和裹脚两种状态下其长度方向的尺寸差的平均值为0.7mm,在鞋工业领域,这样的尺寸差距的影响在实践意义上影响并不大。因为通常鞋楦在长度方向都有(10-25)mm的趾前空余量,有些设计的鞋楦因为风格款式等原因甚至留出的空余量更多。还需要提及的是,与前掌相比,本实验中涉及到脚的后身部位的两种状态的尺寸差就小得多。如56位参与者的跗围在两种状态下的尺寸差的平均值为0.14mm,SD4.9mm;而其跟宽以及兜跟围等尺寸在两种状态下的尺寸变化都非常小,考虑到包裹纸带的厚度等原因,其结果可以忽略。3鞋的测量结果人脚对空间的容忍度对预测脚在用新楦所做的鞋中的空间状态显得非常关键。由上述研究中我们获知了样本人群中男性和女性的脚的平均容忍度和范围。30位女性参与者对脚的基本宽度的平均容忍度是(4.45±1.86)mm,最大是5.6mm最小是1.3mm;对跖围的平均容忍度(5.48±3.74)mm,最大12.9mm,最小0.2mm。而26位男性对脚宽的容忍度是(4.86±2.15)mm,最大9.5mm,最小2.1mm;其对跖围的平均容忍度为(7.04±3.35)mm,最大13.4mm,最小是2mm。这些脚宽和跖围的容忍度数据为设计鞋楦可以提供了一定的参考。在设计个性化鞋靴时,在获得客户的脚的3D形状和尺寸后,楦师需要确定鞋楦的主要尺寸参数,脚的跖围对应楦的跖围,脚的宽度对应鞋楦的基宽,并把这些尺寸参数输入到计算机辅助设计的系统中,此时,人脚的平均容忍度及其一个标准差SD为确定这些参数提供了一个重要的参考。根据上述实验研究的结果,为大多数女性设计鞋楦时,鞋楦的跖围和基宽可以比测得的人脚的相应尺寸分别小(5.48±3.74)mm和(4.45±1.86)mm;为大多数男性设计鞋楦时,鞋楦的跖围和基宽可以比测得的人脚的相应尺寸小(7.04±3.35)mm和(4.86±2.15)mm。图7显示的是用一个商业软件(Footwaresoftware,VorumCompany,Canada)设计鞋楦的一个截图。鞋楦设计师在获得人脚的三维图形和数据后,需要输入脚楦的尺寸差DD(dimensiondifference)的数据,这些数据正好是我们实验过程中人脚对空间的感觉极限差对应包括基本宽度、跖围和长度等参数。图7中同时显示了脚的主要尺寸和正在设计的鞋楦的主要尺寸,设计过程中可以按需要修改相应参数,软件将输出不同形状和尺寸的鞋楦三维文件。图8显示的是设计完成的一个鞋楦的形状轮廓线和脚的形状轮廓线的对比。人脚的结构和肌肉及软组织特征可以解释脚的后身的容忍度感差值的尺寸数据和前掌比起来相对要小。脚附围的空间容忍度的一个标准差(SD)相对比较大,也就是说各个人之间的感觉差异比较大,这主要归因于人脚足弓部位是由很多细小的骨头构成的,有些实验参与者在包裹脚或穿鞋时,喜欢足弓部位束得相对紧些,而足弓部分又很容易变化和变形,所以导致实验结果中不同参与者的附围变化的差别相对比较大。在为客户设计鞋楦时,某种程度上也还需要