CN105142450A - 定制鞋类以及用于设计且制造其的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于设计且制造定制鞋类及其组成部分的装置和方法。示例方法包括设计为用户定制的鞋类物品的鞋底（152；265；615）的至少一部分的方法。该方法包括以下步骤：确定与用户相关的至少一个输入参数；分析所述至少一个输入参数来确定所述用户的脚（135）的至少一个性能度量；以及基于所述性能度量来确定用于所述用户的鞋类物品的鞋底的至少一部分的至少一个定制结构特性。

Description

定制鞋类以及用于设计且制造其的方法

相关申请的交叉引用

本发明要求2012年12月19日提交的美国临时专利申请系列号61/739,346的优先权和权益，其全部内容以引用的方式并入本文。

发明领域

本发明大体上涉及鞋类、服装和运动设备领域，更加具体地，涉及定制的鞋类、服装和运动设备的物品及其元件，以及用于设计并且制造其的相关的系统和方法。

发明背景

鞋类物品的性能和舒适度的许多方面取决于鞋类穿用者的各种表现和身体特性。例如，步长、步速、脚着地部位、旋前/旋后、跑姿和跑速可以受到所穿鞋类的元件的影响。另外，运动员的身体特性，诸如，身高、体重、鞋子尺码、脚形、腿形、腿尺寸等，可以影响运动员的表现和所穿鞋类物品的性能。

虽然各个运动员具有一套独特的表现和身体特性以及一套独特的美观和性能要求，但是运动员在选择鞋类时一般已经局限于基本选择，诸如，品牌、款式、尺码、宽度、以及（对于跑步钉和带防滑钉的鞋类）鞋钉尺寸和形状，在传统制造技术和产品分销渠道下尚无满足每个人的具体性能和美观要求的全定制鞋类。

发明内容

本发明涉及定制鞋类、服装和运动设备及其元件、以及用于设计并且制造定制鞋类、服装和运动设备及其元件的相关的系统和方法。

本发明的一个方面包括一种设计为用户定制的鞋类物品的鞋底的至少一部分的方法。所述方法包括以下步骤：确定与用户有关的至少一个输入参数；分析所述至少一个输入参数来确定所述用户的脚的至少一个性能度量；以及基于所述性能度量确定用于所述用户的鞋类物品的鞋底的至少一部分的至少一个定制结构特点。

在一个实施例中，确定所述至少一个输入参数包括：测量所述用户的脚的至少一部分的至少一种特性。测量所述用户的脚的至少一部分的至少一种特性可以包括：获取实验数据，所述实验数据表示在步态周期的地面接触阶段（或者，例如跑、跳、剪、转、踢等体育运动的地面接触阶段）的至少一部分期间所述脚的性能特性。所述至少一个输入参数可以包括：例如，压力、摩擦、力、位置、速度、加速度、旋转速度、旋转加速度、脚的至少一部分的形状变化、质量分布、能量分布、应力、应变、和/或事件发生经过的时间的至少一个。在一个实施例中，所述（多个）输入参数可以包括地面接触时间、初始脚着地部位、脚趾离开位置、旋前特性、和/或旋后特性。

在一个实施例中，所述至少一个输入参数包括至少以下一个：（i）在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间，在所述用户的所述脚的脚底的至少一部分上的压力分布；（ii）在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间，所述用户的所述脚的至少一部分的形状和/或位置变化；和/或（iii）在所述步态的所述地面接触阶段的至少一部分期间，在所述脚的所述脚底的至少一部分与地面表面之间的力分布。

确定所述至少一个输入参数可以包括：测量所述用户的脚的至少一种身体特性，并且，例如，测量所述脚的至少一种生理结构特性。所述至少一种生理结构特性可以包括形状、尺寸、磨损模式、损伤轮廓、骨骼结构、汗腺分布、水分含量、温度、循环度量、肌肉活动性、摩擦度量、血压、心率、容积变化、水化水平、排汗水平、韧带结构、脚趾形状、脚趾分布、后跟形状、和/或足弓形状的至少一个。

所述至少一个性能度量可以包括表示在步态周期的地面接触阶段（或者，例如跑、跳、剪、转、踢等体育运动的地面接触阶段）的至少一部分期间在所述用户的所述脚与所述地面之间的相互作用的度量。所述至少一个输入参数可以包括在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间在所述用户的所述脚的脚底的至少一部分上的压力分布测量值和在所述脚的所述脚底的至少一部分与所述地面表面之间的力分布测量值中的至少一个。

在一个实施例中，分析所述至少一个输入参数包括：将所述压力分布测量和力分布测量转换为至少部分地与所述用户的所述脚的至少一部分相关的单个坐标系。在一个实施例中，分析所述至少一个输入参数包括：将所述压力分布测量值和所述力分布测量值相乘，以确定至少部分地与在所述用户的所述脚上的多个部位处在所述脚与所述地面之间的相互作用的角度和大小中的至少一个相关的性能度量。

所述至少一个性能度量可以包括：识别所述用户的所述脚的在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间暴露于较高压力和/或力的一个或者多个区域，并且例如可以包括识别与所述较高压力和/或力相关联的方向向量。

在一个实施例中，鞋类物品的所述鞋底的至少一部分的所述结构特性包括用于外底的一个或者多个牵引元件，所述牵引元件包括鞋底图案、牵引元件形状、牵引元件取向、和/或牵引元件构型中的至少一个。在一个实施例中，鞋类物品的所述鞋底的至少一部分的所述结构特性包括材料分布、和/或材料密度分布、和/或一个或者多个机械结构在所述鞋底的一部分内的分布中的至少一个。

可以使用一个或多个增量/快速制造技术来形成鞋类物品的鞋底的至少一部分的所述结构特性。示例快速制造技术包括但不限于选择性激光烧结、熔融沉积成型、立体光刻、分层实体制造、或者基于喷墨的增量制造。

本发明的另一方面包括一种鞋类物品，其包括：鞋帮；以及鞋底，其中，所述鞋底的至少一部分包括针对与所述用户相关联的至少一个性能度量而定制的一个或多个结构特性。

本发明的另一方面包括一种用于鞋类物品的牵引元件，其包括：前缘、基座部、以及在前缘到基座部之间延伸的底切，其中，该牵引元件被调节为使得前缘垂直于要求最佳牵引的方向而取向。

本发明的另一方面包括一种设计为用户定制的鞋类物品的至少一部分的方法。所述方法包括以下步骤：确定与用户相关的至少一个输入参数；分析所述至少一个输入参数来确定所述用户的脚的至少一个性能度量；以及基于所述性能度量来确定用于所述用户的所述鞋类物品的至少一部分的一个或多个定制结构特性。

本发明的另一方面包括一种鞋类物品，其包括：鞋帮以及鞋底，其中，所述鞋帮和所述鞋底中的至少一个包括专门为特定用户定制的至少一个元件。

本发明的另一方面包括一种设计为用户定制的服装物品的至少一部分的方法。所述方法包括以下步骤：确定与用户相关的至少一个输入参数；分析所述至少一个输入参数来确定所述用户的身体部分的至少一个性能度量；以及基于所述性能度量来确定用于所述用户的所述服装物品的至少一部分的一个或多个定制结构特性。

本发明的另一方面包括一种设计为用户定制的运动设备物品的至少一部分的方法。所述方法包括以下步骤：确定与使用运动设备物品的用户相关的至少一个输入参数；分析所述至少一个输入参数来确定所述运动设备物品的至少一个性能度量；以及基于所述性能度量来确定所述运动设备物品的至少一部分的一个或多个定制结构特性。

在本文中公开的本发明的这些以及其他目的，连同优点和特征，将通过参照下文说明书、附图和权利要求书而变得更加明显。此外，应当理解的是，本文所描述的各个实施例的特征并不是互相排斥的并且可以各种组合和排列的形式存在。

附图说明

在图中，贯穿不同的视图，类似的附图标记一般表示相同的零部件。同样，这些图并不一定是按照比例绘制而成，相反，重点一般放在示出本发明的原理上。在以下说明中，参照以下附图对本发明的各个实施例进行描述，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的设计为用户定制的鞋类物品的鞋底的至少一部分的方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的获取表示运动员的性能特性的实验数据的系统的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的鞋类物品的示意透视图；

图4A是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的协调系统的侧视图；

图4B是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的另一协调系统的侧视图；

图5A是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的压力感测内底的平面图；

图5B是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的另一压力感测内底的平面图；

图6A是根据本发明的一个实施例的针对经历了在跑步运动期间的初始后跟着地型地面接触的运动员的脚的压力分布的示意图；

图6B是针对经历了跑步运动的脚趾离开阶段的运动员的脚的压力分布的示意图；

图6C是针对在跑步通过跑道的转角部分的同时经历了跑步运动的脚趾离开阶段的图6A的运动员的左右脚的压力分布的示意图；

图7A是根据本发明的一个实施例的针对经历了跑步运动期间的初始足中段着地型地面接触的运动员的脚的压力分布的示意图；

图7B是针对经历了跑步运动的脚趾离开阶段的运动员的脚的压力分布的示意图；

图7C是针对在跑步通过跑道的转角部分的同时经历了跑步运动的脚趾离开阶段的图7A的运动员的左右脚的压力分布的示意图；

图8A是根据本发明的一个实施例的针对经历了跑步运动期间的初始足中段着地型地面接触的另一运动员的脚的压力分布的示意图；

图8B是针对经历了跑步运动的脚趾离开阶段的图8A的运动员的脚的压力分布的示意图；

图8C是针对在跑步通过跑道的转角部分的同时经历了跑步运动的脚趾离开阶段的图8A的运动员的左右脚的压力分布的示意图；

图9A是根据本发明的一个实施例的针对经历了跑步运动期间的初始前脚着地型地面接触的另一运动员的脚的压力分布的示意图；

图9B是针对经历了跑步运动的脚趾离开阶段的图9A运动员的脚的压力分布的示意图；

图9C是针对跑步通过跑道的转角部分的同时经历了跑步运动的脚趾离开阶段的图9A的运动员的左右脚的压力分布的示意图；

图10A是根据本发明的一个实施例的针对经历了在跑步运动期间的初始后跟着地型地面接触的运动员的压力数据测量值和压力中心计算值的示意图；

图10B是根据本发明的一个实施例的针对经历了在跑步运动期间的初始足中段着地型地面接触阶段的运动员的压力数据测量值和压力中心计算值的示意图；

图10C是根据本发明的一个实施例的针对经历了在跑步运动期间的足中段着地型地面接触阶段的另一运动员的压力数据测量值和压力中心计算值的示意图；

图10D是根据本发明的一个实施例的针对经历了在跑步运动期间的前脚着地型地面接触阶段的另一运动员的压力数据测量值和压力中心计算值的示意图；

图11A是根据本发明的一个实施例的针对后跟着地跑姿在跑步运动的地面接触阶段期间在鞋类物品与地面之间的力测量值的曲线图；

图11B是根据本发明的一个实施例的针对足中段着地跑姿在跑步运动的地面接触阶段期间在鞋类物品与地面之间的力测量值的曲线图；

图12A是根据本发明的一个实施例的在跑步运动的初始后跟着地型地面接触阶段期间在鞋类物品内底中的多个压力传感器上的压力测量值的示意图；

图12B是在跑步运动的中间地面接触阶段期间在图12A的内底中的压力测量值的示意图；

图12C是在跑步运动的脚趾离开阶段期间在图12A的内底中的压力测量值的示意图；

图13A是根据本发明的一个实施例的在跑步运动的初始后跟着地型地面接触阶段期间的力和局部压力数据的示意图；

图13B是在跑步运动的地面接触阶段期间图13A的鞋子的力和局部压力数据的示意图；

图13C是在跑步运动的脚趾离开阶段期间图13A的鞋子的力和局部压力数据的示意图；

图14A是根据本发明的一个实施例的在跑步运动的初始后跟着地型地面接触阶段期间的压力和分布式性能度量数据的示意图；

图14B是在跑步运动的地面接触阶段期间图14A的鞋子的压力和分布式性能度量数据的示意图；

图14C是在跑步运动的脚趾离开期间图14A的鞋子的压力和分布式性能度量数据的示意图；

图15A是图14A的分布式性能度量数据的示意图；

图15B是图14B的分布式性能度量数据的示意图；

图15C是图14C的分布式性能度量数据的示意图；

图16A是根据本发明的一个实施例的图14A至图14C的组合分布式性能度量数据的示意图；

图16B是具有基于图16A的性能度量数据的结构特性的鞋类物品的外底的示意性平面图；

图16C是具有基于图16A的性能度量数据的结构特性的鞋类物品的另一外底的示意性平面图；

图17A至图17B是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的外底元件的牵引元件的平面图和侧视图；

图17C至图17D是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的外底元件的另一牵引元件的平面图和侧视图；

图17E至图17F是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的外底元件的另一牵引元件的平面图和侧视图；

图17G至图17H是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的外底元件的另一牵引元件的平面图和侧视图；

图17I至图17J是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的外底元件的另一牵引元件的平面图和侧视图；

图17K至图17L是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的外底元件的另一牵引元件的平面图和侧视图；

图17M至图17N是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的外底元件的另一牵引元件的平面图和侧视图；

图17O至图17P是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的外底元件的另一牵引元件的平面图和侧视图；

图18是根据本发明的一个实施例的用于在其上具有多个牵引元件的鞋类物品的外底元件的透视图；

图19A是根据本发明的一个实施例的针对经历了跑步运动的后跟着地型地面接触的运动员的脚的压力向量中心的示意图；

图19B是图16A的压力向量中心的示意性平面图，具有表示在沿着压力向量中心的多个位置处的压力的示例数据；

图20A是根据本发明的一个实施例的针对经历了跑步运动的足中段着地型地面接触的运动员的脚的压力向量中心的示意图；

图20B是图18A的压力向量中心的示意性平面图，具有表示在沿着压力向量中心的多个位置处的压力的示例数据；

图21A是根据本发明的一个实施例的针对经历了跑步运动的前脚着地型地面接触的运动员的脚的压力向量中心的示意图；

图21B是图19A的压力向量中心的示意性平面图，具有表示在沿着压力向量中心的多个位置处的压力的示例数据；

图22A是根据本发明的一个实施例的针对图17A的脚的网格部分的分布的示意性平面图；

图22B是根据本发明的一个实施例的针对图17A的脚的网格部分的另一分布的示意性平面图；

图23A是根据本发明的一个实施例的通过使用圆形装填分析技术基于性能度量信息来形成鞋类物品的结构特性的方法的示意图；

图23B是根据本发明的一个实施例的通过使用狄洛尼三角剖分（Delaunaytriangulation）分析技术基于性能度量信息来形成鞋类物品的结构特性的方法的示意图；

图23C是根据本发明的一个实施例的通过使用沃罗诺伊图（Voronoidiagrams）分析技术基于性能度量信息来形成鞋类物品的结构特性的方法的示意图；

图24A至图24C是根据本发明的一个实施例的基于单位运动员测量性能数据和不同套选择标准的鞋类物品的外底板的平面图；

图25A至图25E是根据本发明的一个实施例的基于单位运动员测量性能数据和不同套选择标准的鞋类物品的其他外底板的平面图；

图26A至图26B是根据本发明的一个实施例的基于通过使用相同选择标准来分析的第一和第二运动员测量性能数据的鞋类物品的其他外底板的平面图；

图27是根据本发明的一个实施例的用于运动员的鞋类的外底板的侧视图，该运动员的鞋子包括用于可插入式鞋钉的基座元件；

图28A和图28B是根据本发明的一个实施例的用于基于在跑步通过跑道的转角部分时测量的性能数据的运动员的左右鞋的外底板的平面图；

图29A和图29B是根据本发明的一个实施例的用于基于在跑步通过跑道的转角部分时测量的性能数据的另一运动员的左右鞋的外底板的平面图；

图30A和图30B是根据本发明的一个实施例的用于基于在跑步通过跑道的转角部分时测量的性能数据的图29A和图29B的运动员的左右鞋的外底板的平面图；

图31A和图31B是图30A和图30B的外底板的透视图；

图32A是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的中底的侧视图；

图32B是图32A的中底的平面图；

图32C是图32A的中底的透视图；

图32D是用于设计图32A的中底的数学网格的透视图；

图33是根据本发明的一个实施例的用于计算中底网格的标量六面体压力映射分布的示意性透视图；

图34A是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的另一中底的侧向侧视图；

图34B是图34A的中底的内侧侧视图；

图34C是图34A的中底的俯视图；

图34D是图34A的中底的仰视图；

图34E是图34A的中底的透视图；

图34F是图34A的中底的另一透视图；

图35是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的另一中底的透视仰视图；

图36A是根据本发明的一个实施例的鞋类物品的侧向侧视图；

图36B是图36A的鞋类物品的内侧侧视图；

图36C是图36A的鞋类物品的俯视图；

图36D是图36A的鞋类物品的仰视图；

图36E是图36A的鞋类物品的透视图；

图37A是根据本发明的一个实施例的用于具有六边形单元的鞋类物品的中底的仰视图；

图37B是图37A的中底的侧视图；

图37C是图37A的中底的透视图；

图37D是图37A的中底的透视图，在底表面上具有压痕；

图38A是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的另一中底的仰视图；

图38B是图38A的中底的透视图；

图39A是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的另一中底的仰视图；

图39B是图39A的中底的侧视图；

图40A是根据本发明的一个实施例的用于具有圆形单元的鞋类物品的中底的仰视图；

图40B是图40A的中底的侧视图；

图41A是根据本发明的一个实施例的用于具有圆形单元的鞋类物品的另一中底的仰视图；

图41B是图41A的中底的侧视图；

图42是根据本发明的一个实施例的用于具有圆形单元和顶板的鞋类物品的中底的透视图；

图43A是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的另一中底的仰视图；

图43B是图43A的中底的侧视图；

图44是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的另一中底的透视图；

图45是根据本发明的一个实施例的用于与脚的形状相符合的鞋类物品的中底的俯视图；

图46是根据本发明的一个实施例的用于具有三角形单元的鞋类物品的中底的透视图；

图47A是根据本发明的一个实施例的用于具有三角形单元的鞋类物品的另一中底的透视图；

图47B是图47A的中底的仰视图；

图48是根据本发明的一个实施例的用于具有三角形单元的鞋类物品的另一中底的透视图；

图49是根据本发明的一个实施例的用于具有三角形单元的鞋类物品的另一中底的透视图；

图50是根据本发明的一个实施例的用于具有三角形单元的鞋类物品的另一中底的透视图；

图51A是根据本发明的一个实施例的用于具有基于球体的单元的鞋类物品的中底的仰视图；

图51B是图51A的中底的侧视图；

图51C是图51A的中底的透视图；

图51D是图51A的中底的俯视图；

图52是根据本发明的一个实施例的用于具有基于球体的单元的鞋类物品的另一中底的透视图；

图53是根据本发明的一个实施例的翘曲阵结构的透视图；

图54A是根据本发明的一个实施例的通过使用脚扫描数据形成的脚形的侧视图；

图54B是图54A的脚形的透视图；

图55A是根据本发明的一个实施例的通过使用脚扫描数据形成的另一脚形的侧视图；

图55B是图55A的脚形的透视图；

图56A是根据本发明的一个实施例的通过使用脚扫描数据形成的另一脚形的俯视图；

图56B是图56A的脚形的侧视图；

图57是根据本发明的一个实施例的用于鞋类物品的中底的联接系统的透视图；

图58A是根据本发明的一个实施例的用于包含了图57的联接系统的鞋类物品的中底的透视图；

图58B是图58A的中底的仰视图；

图58C是图58A的中底的另一仰视图，稍稍延伸了联接装置；

图58D是图58C的中底的侧视图；

图58E是图58C的中底的侧视图，修改了某些联接装置的角度；

图59A至图59D是根据本发明的一个实施例的具有带防滑钉的牵引元件的各种外底板的透视图；

图59E是根据本发明的一个实施例的具有带防滑钉的牵引元件的另一外底板的仰视图；

图60A是根据本发明的一个实施例的具有带防滑钉的牵引元件和屈曲凹槽的外底板的仰视图；

图60B至图60E是根据本发明的一个实施例的具有带防滑钉的牵引元件和屈曲凹槽的各种外底板的透视图；

图61A是根据本发明的一个实施例的在其上叠置有映射结构的外底板的示意性平面图；

图61B是在与图61A的映射结构相对应的位置中具有防滑钉的带防滑钉的外底板；

图62A至图62D是根据本发明的一个实施例的具有基于用于处理运动员数据的各种处理算法而定位和定向的带防滑钉的牵引元件的外底板的示意性平面图；

图63A至图63G示出了根据本发明的一个实施例的对运动员数据进行处理以产生具有带防滑钉的牵引元件的定制外底板的若干步骤；

图64A是根据本发明的一个实施例的具有中空的带防滑钉的牵引元件的带防滑钉的鞋底的俯视图；

图64B是图64A的带防滑钉的鞋底板的仰视图；以及

图65是根据本发明的一个实施例的包括鞋帮的鞋类物品的透视图，该鞋帮具有定位在鞋帮内并且延伸穿过鞋帮的地面接触元件。

具体实施方式

本文描述的本发明大体上涉及用于设计并且制造鞋类、服装和运动设备的物品（以及，例如，定制的鞋类物品）或者其一个或者多个元件的方法和系统、以及通过使用这种方法和系统制造的定制或者非定制的鞋类、服装和运动设备。更加具体地，在一个实施例中，本发明涉及鞋类或者鞋类元件，其是为了满足运动员的一个或者多个需要而特别定制的，以改善在体育活动期间运动员的表现，并且/或者改善鞋类物品穿着时的舒适度。

鞋类定制可以有益于多种人群，诸如，但不限于，运动员（期望通过鞋类改善表现）、患有医疗状况的人（寻求鞋类能针对他们的特别情况提供更好的支持和/或治疗）、或者寻求鞋类同时具有改善且定制的性能优势和/或定制的美学外观（包括，例如，装饰元件、商标、名称等）的休闲跑步者或者步行者。虽然本文的说明大体上涉及对鞋类进行定制以便为运动员提供改进的性能特性，但是应该注意的是，本文所描述的方法、算法、处理和结构也同样适用于定制任何用途且供任何用户使用的元件。

鞋类或者其元件的定制可以包括因素，诸如，但不限于，为了更好地适配穿用者而定制的尺码和形状、为了满足运动员运动的一个或多个具体特性而定制的缓冲件、为了在具体的一个或多个体育活动期间提供改进型抓地而在鞋类的外底（或者接触地面的中底）上的定制的牵引元件、定制材料（例如，所使用的具体材料、材料种类、材料性质等）。定制还可以具体地包括：形成鞋类和鞋类元件，以满足运动员个体偏好的美观和/或性能需要。

本文描述的本发明允许定制整个鞋类物品（例如，鞋子、人字拖鞋、凉鞋、袜子、运动支撑件（诸如，压缩支撑元件））以及/或者定制用于包含到制成品中的鞋类物品的元件。示例鞋类元件包括，但不限于，用于鞋子的外底、中底和/或内底、以及/或者放置在外底、中底和/或内底内的定制元件，该定制元件诸如是在鞋子的特定区域处（例如，在后跟、足中段和/或前脚区域中）插入或者附接（例如，通过机械附接、粘合或者其他适当的附接机构）至鞋子的鞋底的元件。

鞋类或者鞋类元件的定制可以基于与个体或者个体组相关联的多种身体、性能（例如，运动性能）和/或用户偏好特性。例如，除了诸如鞋子尺码等标准参数之外，在设计并且制造专门为给定穿用者或者穿用者子组定制的鞋子时，可以将如下所有身体特性都纳入考虑，诸如，个人的脚的形状，包括：例如，骨骼结构、脚上的胼胝分布、损伤（历史损伤和/或将来可能发生的损伤）、脚踝形状、运动范围、强度、脚趾形状、对袜类的偏好（例如，短袜、紧身袜或者绑腿）或者不着袜类、和/或与鞋类一起穿用的垫片（例如，脚踝和/或脚部支撑垫片或者鞋掌）。其他参数可以包括或者可以主要由如下构成：透气性特性、排汗特性、循环考虑和/或糖尿病因素（诸如，但不限于，最大限度地减少在鞋子内的摩擦）。

个人的与脚不直接相关联的另外的特征也可以对个人的运动表现产生影响，利用定制鞋类，潜在地解决了在个人力学方面的限制或者劣势，并且/或者支撑了在个人力学方面的力量。可以影响鞋类或者服装的定制的这种特征包括，但不限于，个人的身高、体重、年龄、性别、骨骼结构、腿骨长度（例如，小腿长度和/或大腿长度）、身体健康总水平、病史和/或医疗要求。可以通过使用定制鞋类部件解决的医疗要求可以包括元件，诸如是用于如下情况的结构支撑件：诸如但不限于，与脚的肌肉、腱、骨骼和/或皮肤有关的问题，诸如，扁平足、足弓下陷、锤状趾、痛风、水肿（肿胀）、长短脚、截肢、拇趾畸形或者其他脚畸形、神经瘤、与腿或者膝对准有关的问题、和/或平面筋膜炎，或者是针对糖尿病的缓冲型且基本无摩擦的支撑件。

可以通过鞋类的定制来解决运动员或者运动员子组的性能方面，诸如，但不限于，脚着地位置（例如，在步态周期或者其他体育运动期间脚的初始地面接触期间的后跟着地、足中部着地或者前脚着地）、步长、步频（即，节奏）、在脚着地时脚的旋前或者旋后、脚在着地和脚趾离开期间的枢转、跑姿、跑速、循环性、透气性、和/或一个或者多个关节的灵活性，若需要，支持或者补偿了具体的性能特性，以改善运动员在体育活动期间的表现并且/或者改善所穿用的鞋类在体育活动期间的舒适度。

另外，当针对具体运动员或者运动员子组定制鞋类时，可以将具体体育运动的性能要求纳入考虑。例如，针对跑步者（诸如，跑道跑步者、公路跑步者或者越野跑步者）的牵引要求可以不同，这取决于跑步者是短跑选手还是长跑者，以及/或者跑步者是否要求在鞋类鞋底上的牵引元件支持跑步通过转角（例如，在标准室内或者室外运动跑道上）、或者是否主要呈直线地（例如，在公路赛或者慢跑期间）进行跑步。鞋类定制也可以取决于运动员表演时的天气和脚下条件，例如，针对潮湿/干燥条件和/或软/硬脚下条件，需要不同的牵引要求。另外，不同运动可能需要的牵引元件的形状、尺寸和/或构造不同（例如，鞋钉、防滑钉或者防滑件、夹持元件和/或鞋底图案），例如，针对英式足球、美式足球、曲棍球、棒球等的防滑钉都需要不同的防滑钉类型和构型，并且在各个这些运动中的不同位置潜在地需要牵引元件的不同性能特征。

可以定制鞋类的其他体育活动包括具有明显剪切类型运动的活动（例如，篮球、棒球、垒球、英式足球、美式足球、曲棍球、冰球、滑冰、速度滑冰、橄榄球、网球、壁球、短柄壁球、滑板运动、自行车运动等），在这些活动中，个人的技术和身体特性可以极大地因人而异，并且在这些活动中，特别定制的牵引元件、支撑元件和/或结构支撑区域可以极大地改善个人的体育运动成绩。在形成增强或者支持具体运动员和/或活动的性能特性的独特组合的牵引元件时，还可以考虑其他活动，诸如，跳、蹲、踢、掷、转、旋等。

根据本发明的各个实施例，可以通过利用分析工具处理针对运动员（或者运动员组）的输入参数来生成包括具体定位并且构造为解决运动员的具体表现和身体特性的身体元件的设计，来执行针对运动员的鞋类定制。然后，可以制造该设计，以生产该运动员特有的鞋类物品和/或鞋类元件。

在图1中示出了用于设计为运动员定制的鞋类物品的鞋底的至少一部分的示例方法。该方法包括以下步骤：获取/确定与运动员有关的一个或者多个输入参数105，并且分析该输入参数以确定用户的脚的至少一个性能度量110。然后，使用该至少一个性能度量以基于性能度量来确定用于该运动员的鞋类物品的鞋底的至少一部分的一个或多个结构特性115，之后，可以制造定制的鞋底部分120，例如，通过使用添加/快速制造技术，诸如，但不限于，快速制造方法（例如，选择性激光烧结）。

在各个实施例中，（多个）输入参数可以包括实验的性能数据、测量的生物计量信息、和/或所选的用户偏好和/或性能信息。（多个）输入参数可以直接涉及用户的脚的至少一部分的一个或多个特性，以及/或者包括与运动员的腿和/或上身相关联的特性（诸如，身高、体重、腿长、运动能力、损伤等），以及/或者涉及所定制的鞋子所针对的体育活动的性能要求。

在本发明的一个实施例中，用于设计定制鞋部件的输入参数包括实验数据，该实验数据表示在步态周期或者其他体育运动的地面接触阶段的至少一部分期间脚的性能特性。在图2中示出了用于获取实验数据的示例系统。在本实施例中，运动员125在包括数据采集设备的环境中进行待定制的鞋子所针对的体育活动（例如，跑道跑步），该数据采集设备设计为捕获且记录表示在体育活动期间运动员125的脚的各种性能特性的数据。在图2的示例中，数据采集设备包括：力板130，其用于捕获在运动员125的脚135与地面145之间的力；以及压力传感器140的阵列，这些压力传感器140位于脚135与地面145之间。压力传感器140可以位于放置在运动员125的鞋子150内的内底中。在替代实施例中，压力传感器140可以嵌入在鞋子150的中底155内，或者，位于鞋子150的地面接触外底157内或者附接至鞋子150的地面接触外底157。替代地或者另外地，在本文所描述的方法中利用的压力传感器或者任何其他传感器可以位于运动员的脚、腿、和/或上身上的任何适当的位置处。在图3中示出了用于运动员125的示例鞋子150，示例坐标系160为数据捕获系统提供了取向轴。鞋子包括鞋帮158和鞋底（包括内底、外底157和中底155），由鞋帮158和鞋底152限定了脚接纳腔159。鞋子150可以是易穿脱类鞋子或者具有拉紧/紧固机构，诸如，但不限于，鞋带、钩环紧固件、拉链、绳索、弹性元件、按钮、和/或扣。

在一个实施例中，压力传感器140形成运动员125在体育活动期间穿着的便携式数据捕获系统的一部分，压力传感器140位于鞋子150内并且联接至数据捕获系统，该数据捕获系统可以对传感器供电、记录从传感器获取的数据、并且/或者将数据无线发送到数据处理系统进行分析。在替代实施例中，压力数据捕获系统仅仅可以记录在体育活动期间的压力数据，并且然后在之后某个时间通过无线或者有线连接将数据传送到数据处理系统。在另一替代实施例中，数据处理系统可以位于便携式数据捕获系统内。

在一个实施例中，压力传感器140包括单独传感器元件180的分布，所述单独传感器元件180布置为阵列，用于放置在脚135的脚底与地面140之间（例如，在放置于运动员125的鞋子150内的内底187内）。在图5A和图5B中可以看到示例传感器阵列，图5A示出了具有按照规则分布布置的二百一十九个传感器元件180的阵列，并且图5B示出了具有按照规则分布布置的五十九个传感器元件180的阵列。在替代实施例中，可以利用任何尺寸的传感器阵列（例如，10、20、50、99、100、200、500等个传感器元件180），传感器元件180规则布置或者按照不规则的图案布置（例如，非常重要/高撞击区域包含更多的传感器元件180）。如上所论述的，各个传感器元件180可以形成便携式数据捕获的一部分，该便携式数据捕获包括用于对该系统供电、记录来自各个压力元件180的数据、并且/或者发送该数据进行分析的元件。

在一个实施例中，力板130嵌入在地面140内、固定至地面140、或者放置在地面140上，运动员在数据捕获期间在力板140上跑步。在替代实施例中，力传感器可以定位在鞋子150的鞋底上或者其中，并且可以形成便携式数据捕获系统的部分。

在一个实施例中，可以利用与鞋子150的外底155、地面145、脚自身的脚底、或者脚的任何其他适合的要素相关联的单个坐标系，来捕获并且处理数据。在图4A中示出了具有单个坐标系160的示例实施例。在替代实施例中，可以利用与脚135和鞋子150的各个要素有关的多个坐标系。例如，图4B示出了具有与鞋子150的前脚165相关联的第一坐标系以及与鞋子150的后跟部分175相关联的第二坐标系170的系统。利用多个坐标系使得采集到的数据能够被处理且能够相对于脚135的脚底或者脚的任何其他适当的要素而被定向在沿着脚135的若干位置处，无论在步态周期的地面接触阶段期间脚如何屈曲。在特定实施例中，这可以相对于特定定制目标所需的性能度量而允许更加准确的数据处理和分析，然而在特定实施例中如图4A所示的单个轴系可能足以提供准确的分析结果。

图2的系统允许同时测量在步态周期的地面接触阶段期间在脚135的脚底上的压力分布以及在步态周期的地面接触阶段的至少一部分期间在脚的脚底的至少一部分与地面表面之间的力相互作用。在一个实施例中，压力传感器140仅仅测量在地面145与脚135之间的法向压力，而力板130在坐标系160的所有三个方向上测量在脚135与地面140之间的力，从而允许了对在地面接触阶段期间在脚135与地面140之间的力的大小以及竖直和水平方向两者的计算。测量在脚135的脚底上的法向压力分布和力向量数据两者允许了对性能度量的计算，该性能度量识别在地面接触阶段期间施加在脚135与地面140之间的力的大小以及在脚135上的多个位置处的该相互作用的方向。

在替代实施例中，压力传感器140可以测量在与脚135相关联的坐标系（即，简正的、向后的以及侧向的）的所有三个方向上的压力，从而允许了在不需要单独三维力测量的情况下获取方向数据。在另一替代实施例中，可以将在脚135的脚底上的法向压力分布数据关于时间结合，来产生方向向量数据，该方向向量数据表示在地面接触阶段期间在脚135与地面140之间的力的方向，从而再次允许了在不需要单独力板的情况下获取方向数据。

在图6A至图9C中可以看到针对四个不同运动员的示例压力数据。更具体地，图6A、图7A、图8A和图9A示出了在脚着地期间在接近与地面初始接触的点处针对四位运动员的压力分布数据，图6A示出了在直线跑步期间在第一运动员的后跟（后跟着地）的区域内针对初始地面着地的压力分布，图7A和图8A示出了在直线跑步期间在第二和第三运动员的足中段（足中段着地）的区域内针对初始地面着地的压力分布，以及图9A示出了在直线跑步期间在第四运动员的前脚（前脚着地）的区域内针对初始地面着地的压力分布。相似地，图6B、图7B、图8B和图9B示出了在直线跑步期间在脚着地事件结束后刚好在脚离开地面之前（即，在脚趾离开之前）在四位运动员的脚底上的压力分布，图6C、图7C、图8C和图9C示出了当运动员在标准400米运动跑道上跑步通过转角时在脚趾离开之前在四位运动员的左右脚两者上的压力分布。图6A至图9C的压力分布图基于从嵌入在各位运动员的鞋子的内底190内的九十九个传感器阵列取得的实验压力数据示出了压力的等高线图（千帕（kPa）），各个有阴影的等高线图的（多个）中心195表示垂直于内底190的表面的最高压力位置，以及没有阴影的部分197表示未测量到基本法向的压力的区域（例如，因为脚的该部分在那时未与地面接触）。

如可见的，在地面接触的初始脚着地阶段期间，压力分布对于不同的运动员明显不同，对于后跟着地的运动员而言，压力中心位于后跟区域200内，而对于足中段着地的运动员，压力中心分布遍及足中段区域205，以及对于前脚着地的运动员，压力中心位于前脚区域210内。另外，相较于针对后跟着地者和前脚着地者测量的最大压力读数，位于在足中段着地运动员的压力中心处的最大压力读数具有明显更低的最大值，因为初始地面接触时的负载对于足中段着地者比后跟和脚趾着地者分布在更大的面积上。

虽然在脚趾离开阶段期间的压力分布更加相似，但是可以再次观察到在运动员之间的压力分布差异，压力中心和压力分布对于不同的运动员明显不同。例如，图7B的运动员显示出在接近第四个脚趾区域215处的压力鞋钉，其他运动员未观察到此情况，并且各位运动员在其跖骨头部区域220（即，与趾骨邻接的跖骨的头部）周围显示出不同的压力分布。在跖骨区域处的结果变化是由于例如跑姿变化以及各位运动员的跖骨头的形状和构型差异导致的。结果，可以清楚看到，对于不同运动员，在脚与地面之间的相互作用可以明显不同，这取决于例如各位运动员的跑步技术和各位运动员的脚的身体特性。可以通过适当的算法来测量并且分析针对给定运动员进行地面相互作用的独特特征的此识别，以确保基于它们自己单独的输入参数来优化设计穿用者的鞋子以增强各位运动员的表现。

在图6C、图7C、图8C和图9C中可以看到在压力分布之间的另外的变化，这些图示出了当运动员在标准400米运动跑道上（在标准的逆时针方向上）跑步通过转角时在脚趾离开之前在四位运动员的左右脚上的压力分布。如图可见，在各位运动员的左右脚上的压力分布不是完全对称的，在地面与各个脚上的鞋子之间的不同地面相互作用受到运动员的转弯动作的影响。另外，在压力分布不完全对称的情况下，针对各个脚的力测量值明显不同，力的定向是朝向弯道的外缘（即，在内足上，力的取向是朝向脚的脚背，而在外足上，力的取向是朝向脚的外侧）。允许定制左右脚来弥补这种压力差异和力分布差异可以有益于运动员在需要高速转弯的情况下进行跑步。在各个实施例中，本文描述的方法和系统可以用于针对任何类型的跑道提供定制的鞋类，诸如，但不限于，标准200米跑道或者400米跑道和/或在转弯处和/或沿着直线具有任何倾斜角度的跑道。

在图10A至图10D中可以看到示例原始压力测量数据，这些数据示出了针对在初始地面接触点处四位不同运动员的九十九个压力传感器元件内底的压力数据（kPa），图10A示出了后跟着地运动员的数据，图10B和图10C示出了两位足中段着地运动员的数据组，以及图10D示出了前脚着地运动员的数据。各个数据组中还示出了在脚着地事件整个过程期间各位运动员的压力向量189的中心。

在图11A和图11B中可以看到在脚着地事件的整个长度期间从力板130得到的示例力数据，图11A示出了后跟着地的运动员的力数据，以及图11B示出了足中段着地的运动员的力数据，在这些曲线图中，竖直轴表示在给定轴上测量的力（牛顿（N）），而水平轴表示时间（将该时间标准化使得‘0.0’表示初始地面接触，以及‘100.0’表示脚趾离开）。对于各个图，竖直轴标有“力（N）”的顶部曲线图表示由地面145施加至脚135的与地面垂直的垂直分力（即，沿着坐标系160中的‘Z’轴），竖直轴标有“力（N-向后）”的中间曲线图表示通过地面145施加至脚135的与行进方向平行的水平分力（即，沿着坐标系160中的‘X’轴），以及竖直轴标有“力（N-侧向）”的下曲线图表示通过地面145施加至脚135的与行进方向垂直的水平分力（即，坐标系160中的‘Y’轴）。如可见的，对于各个运动员，在脚135与地面145之间的力在脚着地事件的长度期间动态地改变，并且对于后跟着地式跑步运动和足中段着地式跑步运动明显不同。

在一个实施例中，多个压力传感器可以定位在地面上，而非嵌入在一部分脚中或者附接至一部分脚，传感器测量脚在其与位于地面上的传感器阵列接触时施加的压力。

在各个实施例中，实验数据可以包括除了由图2的系统捕获的压力和/或力数据之外或者替代由图2的系统捕获的压力和/或力数据的其他测量值。这种测量系统可以包括用于测量如下要素的传感器：诸如，但不限于，位置、速度、加速度、旋转速度、旋转加速度、脚的至少一部分的形状变化、摩擦、质量分布、能量分布、应力、应变、温度、变形、水分含量、和/或事件发生经过的时间。除了测量与在脚135与地面140之间的相互作用相关联的力/压力向量之外或者替代测量与在脚135与地面140之间的相互作用相关联的力/压力向量，这样的传感器可以用于测量如下事件：诸如，地面接触时间、初始脚着地部位、脚趾离开位置、旋前/旋后特性、和/或在步态周期或者其他体育运动的地面接触阶段的至少一部分期间用户的脚的至少一部分的形状和/或位置变化。在美国专利公开号2013-0041617Al中描述了一种适于识别与运动员在体育活动期间的表现（诸如，但不限于，脚着地位置）相关联的参数的示例便携式系统，其全部公开内容以引用的方式并入本文。

与本文描述的方法和系统一起使用的各种传感器可以包括或者基本由以下构成：加速计、压力传感器、力传感器、光学应力/应变传感器、温度传感器、化学传感器、全球定位系统、压电传感器、旋转位置传感器、磁力计、陀螺传感器、心率传感器、和/或测角仪。在本发明的各个实施例中，还可以利用其他传感器，诸如，但不限于，心电图传感器、皮肤电阻图传感器、脑电图传感器、肌电图传感器、反馈温度计传感器、光电容积描记传感器、和/或呼吸描记传感器。例如，可以通过使用适于测量皮肤电导因子的任何适当的传感器（例如，皮肤电流反应（GSR）、皮肤电反应（EDR）、心理电反射（PGR）、皮肤电导反应（SCR）或者皮肤电导水平（SCL）传感器），来测量与人体内的水分有关的参数。

例如，本发明的一个实施例可以包括在鞋子的鞋底上的一个或者多个剪应力传感器，分布式剪应力测量值提供了表示在脚135与地面140之间的相互作用的方向的方向数据。在鞋子上的鞋底上的应力和/或应变测量值还可以用于确定在脚着地事件期间鞋子和脚的屈曲。除了压力和/或力数据之外或者替代压力和/或力数据，可以使用该数据来确定在脚着地事件期间在脚135与地面140之间的相互作用的大小和方向。

以上的测量选项列表不是限制性的，并且在本发明的各个实施例中，可以利用任何适当的传感器或者传感器的组合来捕获表示运动员125在进行体育活动时的表现的数据，该数据被用作分析运动员的特定表现特点的输入参数，以允许对定制鞋类元件的设计。更加具体地，通过上面的测量选项所识别的各个数据组和性能特性可以取决于运动员的具体运动技术和身体特性而动态地改变，因此，任何这些要素的测量可以极其有助于识别可用于为特定运动员定制鞋子的性能度量。

可以按照任何适当的速率对针对本文描述的任何实验测量值采集的数据进行采样，但是一般而言，是按照足以充分地捕获在步态周期的地面接触部分期间的测量值的级数的速率，以允许运动员所要求的准确度的定制，在各个示例中，可以利用约10Hz、20Hz、50Hz、100Hz或者200Hz的采样速率，然而，如若适当，也可以使用不同的速率以及更大或者更小的速率。在一个实施例中，可以通过任何适当数量的脚着地事件来得出所采集的数据的平均值，以提供运动员的性能特性的平均表示。在一个实施例中，可以通过使用任何适当的滤波技术（例如，高通、低通和/或勃特沃斯（Butterworth）滤波），来对原始数据进行滤波，以滤除不必要的信息并且确保在定制算法中仅仅分析了适当的数据。例如，在一个实施例中，可以对结果应用高通型滤波，滤除在设置量以下的数据，并且仅仅允许在定制设计算法中处理更高量的数据。另外，可以对数据应用各种形式的数据平滑，以提供对结果的进一步滤波（例如，在需要构成牵引元件的布置来控制在相邻牵引元件之间的尺寸、形状、取向等的情况下）。

在一个实施例中，除了本文描述的实验数据之外或者替代本文描述的实验数据，针对定制设计过程的输入参数可以包括运动员125的脚135的一个或多个身体特性。这些身体特性可以包括，但不限于，脚和/或身体的生理结构特性，诸如，形状、尺寸、磨损模式、损伤轮廓、骨骼结构、韧带结构、汗腺分布、水分含量、循环布置或者度量、肌肉活动性、摩擦度量、血压、心率、容积变化、水化水平、排汗水平、韧带结构、脚趾形状和/或分布（例如，脚趾的长度和相对位置、跖骨头的相对位置等）、足弓形状、和/或后跟形状（例如跟骨形状）中的至少一个。例如，可以通过自动化2D或者3D扫描装置来手动地测量、扫描并且记录这些身体特性，或者通过对脚135的摄影图像进行3D处理来确定这种身体特性。

在图12A至图16A中可以看到用于分析输入参数，并且更加具体地，诸如法向压力分布数据和三分力数据的输入参数，以产生待用于鞋类定制中的性能度量的示例方法。在本实施例中，可以处理压力数据和力数据，并且将它们相乘，以形成表示在脚的整个脚底面积上在地面145与脚135之间的相互作用的向量（同时具有大小和方向），将由此产生的向量用于识别最满足个体运动员的要求的鞋类的结构特性的位置和分布。

图12A至12C示出了通过使用图5B的内底187由压力传感器元件180测量的压力数据的示意图，图12A示出了针对后跟着地的运动员在初始地面接触时或者其附近的压力测量值，图12B示出了该运动员在接近地面接触阶段的中点处的压力测量值，以及图12C示出了该运动员刚好在脚趾离开之前的压力测量值。垂直于内底187表面的压力的大小通过放置在各个传感器元件180上的阴影圈225的尺寸来表示，圆形越大表示压力越大，圆形越小表示压力越小。如图可见，测量值示出了，在整个地面接触事件期间，压力从接近内底的后跟190（在初始后跟着地时）处，移动经过足中段区域205，并且向前移动到前脚区域207（在脚趾离来时）。如上所论述的，压力大小和分布的具体变化对于不同的运动员可能极大地不同。虽然在图12A至图12C中仅仅示出了脚着地事件内的三个时间步骤，但是在输入参数的整个分析中可以取决于所利用的测量装置的采用速率和所利用的处理算法的要求而使用任何数量的时间步骤，。

图13A至图13C示出了与图12A至图12C中的压力数据相同的压力数据，只是增加了在那个时间由力板140测量的由脚135施加在地面145上的水平分力230（该水平分力由示出了水平分力的方向的向量230表示，力的相对大小由向量的长度表示）。如可见的，对于所表示的后跟着地式地面接触，脚135在初始脚着地时基本上在脚的行进方向上施加了较大的力，在脚着地事件中间期间施加了较小的水平力，以及在脚趾离开时在与行进方向相反的方向上施加了较大的大体向后的力。

然后，可以处理压力和力数据，来确定待用于定制的适当的性能度量。在本实施例中，将各个点处的压力数据乘以在该时间处的力向量，来产生表示在脚着地事件内的各个时间步骤的在脚的脚底上的各个点处的脚/地面相互作用的向量，以根据以下公式获取性能度量向量（PMV）：

PMV_{各个时间步骤}={C₁×压力×力}_{各个时间步骤}的函数

其中，C₁是适当的乘法/调节因子。

图14A至图14C示出了使用图13A至图13C的数据计算得到的作为结果的性能度量向量235，各个点处的压力数据由圆形225表示，向量235的长度表示向量的大小。图15A至图15C示出了在三个示出的时间步骤中的性能度量向量235，图中移除了所有其他信息。一旦已经为各个时间步骤计算出了性能度量向量235，在一个实施例中，可以根据以下函数对各个时间步骤的在各个位置处的单独性能度量向量求和，来确定在脚底上的各个位置处的最终性能度量：

PMV_总计=[C₂×PMV{t_i,t₂,t₃,...t_N}]之和

其中，C₂是适当的乘法/调节因子。

在图16A中可以看到作为结果的性能度量向量（PMV）的分布，各个向量240表示在脚底上的该位置处的在各个时间步骤的性能度量向量的总和。这些向量240提供了对在地面接触事件过程期间在地面145与脚135之间的相互作用的水平分力的大小和方向的指示。

在各个实施例中，可以使用校正因子C₁和C₂对结果进行加权和/或调节，以确保由此作为结果的性能度量向量表示在分析中重要的性能特性。例如，可以使用校正因子，以确保在各个位置处的结果重点讨论该位置处的在脚底的峰值负载期间的向量的大小和方向上，而滤除在着地事件的低负载时间段期间的大小和方向结果。在替代实施例中，不需要校正因子。

一旦已经生成性能度量向量，就可以利用该信息，以基于性能度量来确定供用于用户的鞋类物品的鞋底的至少一部分的结构特性。例如，对于需要定制鞋类以改善在地面接触事件期间的牵引力的实施例中，可以使用性能度量向量来将牵引元件定向并且分布在鞋子（或者其部分）的外底或者接触地面中底的表面，牵引元件的尺寸、形状和/或分布取决于在外底的具体区域中的性能度量向量的大小。在图16B和图16C中可以看到用于鞋类物品的示例外底，该鞋类物品包括基于图16A的性能度量向量240的定制的牵引元件245。

在图16B中，牵引元件245布置为规则图案，该图案与在测量输入参数期间利用的压力传感器元件180的位置相对应，在替代实施例中，诸如在图16C中一样，牵引元件245可以位于任何规则或者非规则图案中，而不取决于在测量输入参数期间利用的压力传感器元件180的具体位置。

可以不对称地构造牵引元件245，从而使得它们包括前缘250和后缘255，当牵引元件被定向为使得前缘250垂直于性能度量向量的方向时，对牵引元件245提供的牵引力进行优化，从而在对具体运动员的表现最重要的方向上提供定制的且优化的牵引力。在图17A至图18中示出了各个示例性的方向上取向的牵引元件245，针对具体的运动员，各个牵引元件245具有优选的取向，前缘250（细长缘或者点）被定向在性能度量向量的方向上。

牵引元件245的各个实施例可以包括底切257，该底切257是为产生更尖锐的前缘250而设计的，从而改善在面朝前缘250的方向上的牵引力。底切257的尺寸和形状还可以影响且控制牵引元件245在地面相互作用期间的柔性，底切257越大，产生的牵引元件245越薄，因此更具柔性（针对倾斜背部259的相同构型）。牵引元件245的特定实施例可以包括倾斜背部259，该倾斜背部259可以潜在地减小牵引元件245在面朝倾斜背部259的方向上产生的牵引力。结果，可以定制牵引力，以在特定方向（例如，与在脚着地事件期间在脚上的各个部位处的地面相互作用相关联的方向）上产生更大的牵引力，而在不需要高牵引力并且事实上高牵引力可能对性能不利的方向上，减小牵引力，因此减小摩擦。谨慎塑造牵引元件245的形状也可以允许所用材料的最小化（因此，所需材料重量的最小化），而不会使牵引元件245的性能做出妥协。

在一个实施例中，牵引元件245可以定制为使得牵引元件245的尺寸根据在该区域中的性能度量向量的大小和/或方向而改变。替代地或者另外地，牵引元件245的数量可以根据该区域中的性能度量向量的大小和/或方向而改变，例如，更大数量的牵引元件245聚集在性能度量向量大小高的区域中。在各个实施例中，可以利用任何适当的牵引元件、鞋底图案和/或鞋钉图案的分布、以及牵引元件/鞋底/鞋钉取向、形状、和/或构型来定制外底，这取决于讨论中的体育活动所要求的具体性能特性和/或运动员的审美和/或性能偏好。

本发明的各个实施例可以包括处理输入参数信息以获取用于定制鞋子的性能度量信息的不同的和/或另外的方法。例如，可以在若干预定区域（例如，后跟区域、足中段区域和前脚区域）上对该信息进行平均（而不是为在脚的脚底上的各个测量部位提供单独的性能度量向量），这些区域具有不同的性能度量向量，因此针对各个不同的区域具有不同尺寸和取向的牵引元件，并且相同取向和尺寸的牵引元件分布遍及单独的区域中。例如，这可以通过如下实现：使用在各个时间步骤中的原始压力分布数据来估计该时间步骤的压力中心，然后使用针对各个时间步骤的压力中心数据来生成向量，以便为个体运动员的脚着地提供压力中心向量。与分布式压力数据一样，压力中心数据对于不同的运动员可能极大地不同，因此可以提供有价值的区分信息，以允许针对具体运动员的鞋类定制。

在图19A至图21B中可以看到用于各种脚着地类型的示例性示意压力中心向量250，针对后跟着地者（图19A和图19B）、足中段着地者（图20A和图20B）和前脚着地者（图21A和图21B）示出了压力中心向量250，连同具有代表性的力向量230和总计压力测量值255。在图22A和图22B中可以看到，示例区域260（其中，在定制过程中利用针对沿着压力中心向量250的各个位置的性能度量向量），图22A示出了分为八个单独区域260的鞋底265，八个单独区域260沿着鞋底265的长度平分，以及图22B示出了覆盖了鞋底265的长度和形状不同的七个区域260。在各个实施例中，可以取决于所要求的定制水平而利用区域260的任何分布。

在一个实施例中，可以进一步分析性能度量信息（例如，性能度量向量），来确定在外底内的牵引元件的分布细节。可用于分析输入参数和/或性能度量信息以设计定制鞋类元件的示例几何和数学建模技术可以包括，但不限于，圆形装填、狄洛尼三角剖分、和/或沃罗诺伊分解（Voronoidecomposition）（或者，沃罗诺伊分布（Voronoitessellation）/沃罗诺伊图）。

如图23A所示的示例分析方法包括使用圆形装填，由此可以在给定表面（例如，鞋底265）上优化尺寸相等或者不等的圆形280的布置，从而使得不发生重叠，并且使得所有圆形280彼此相接。可以根据系统的具体要求，来控制圆形的数量、圆形的尺寸（尺寸统一或者不同）、以及圆形的局部分布。在一个实施例中，可以将性能度量信息（例如，在整个鞋底的各个位置处的性能度量向量的大小）用作对圆形装填算法的输入，在给定区域中的性能度量向量的大小控制了在该区域中的圆形280的尺寸和/或数量。将控制输入，诸如但不限于，待分布遍及鞋底265的圆形280的数量和/或待分布遍及鞋底265的圆形的最大和最小尺寸用作附加输入允许了圆形装填算法处理性能度量信息，以基于例如定位于各个圆形280中心处的牵引元件245提供的具体输入来生成牵引元件245的优化分布。

如图23B所示的另一种分析方法包括使用狄洛尼三角剖分，以通过输入参数数据和/或性能度量数据的优化三角剖分，将牵引元件245分布在鞋底265内的最佳位置处。在该分析方法中，可以利用原始输入参数数据和/或性能度量数据，来形成最佳分布遍及鞋底265的多个三角形285，其后，牵引元件位于各个三角形285的中心顶点处。另一种有关的分析方法包括使用沃罗诺伊分布，沃罗诺伊分布是一种将空间分为多个区域的方法，在这些区域中，预先规定多个点（称为种子、部位或者发生器），并且在这些区域中，该算法导致利用种子点来生成多个沃罗诺伊顶点或者节点290，这些沃罗诺伊顶点或者节点表示与三个（或者更多个）位置等距的点。将输入参数数据和/或性能度量数据用作沃罗诺伊分布算法的控制要素允许了沃罗诺伊单元295（节点之间的区域）的形成和分布，可以对这些沃罗诺伊单元295进行优化以识别出牵引元件245的位置。

除了将表示脚的性能特性和/或用户的脚的身体特性的实验数据用作输入参数之外，可以使用运动员的审美和/或基于性能的偏好，来帮助进行鞋类定制。例如，要素，诸如但不限于，牵引元件的尺寸、分布和形状、所需牵引力水平、鞋类的耐用性、鞋类的柔性、和/或鞋类的重量的重要性根据不同的运动员可以有所不同。结果，本发明的一个实施例允许运动员根据各个可控制的基于用户偏好的输入参数或者选择标准来控制定制鞋类的设计。在本实施例中，使用实验性能数据和/或身体特性数据来形成基线定制鞋底，使牵引元件分布为针对具体用户优化牵引力。然后，可以修改该基线定制，例如，通过减小牵引元件的尺寸并且/或者在牵引元件之间形成空穴以减小重量（低重量比改善牵引力对于运动员更为重要），以满足用户偏好，或者，以改变牵引元件的形状、尺寸和分布，其中，为运动员考虑更加舒适、性能更好并且/或者更加美观的一种具体牵引元件类型。在一个实施例中，可以根据脚底条件和表面、天气情况和/或进行的体育活动，来选择不同的牵引元件和鞋钉形状。另外，由于直线跑和绕曲线跑针对运动员和该运动员的各个鞋子产生不同的性能度量，所以运动员可以选择由直线跑输入参数数据和曲线跑输入参数数据对牵引元件分布和取向的加权程度，作为输入参数。在一个实施例中，针对不同的竞赛（例如，对于短跑赛、中等距离事件、长距离事件、跨栏赛跑事件等），可能需要或者优选不同的性能要求和牵引要求。

在一个实施例中，鞋子可以适应于接纳可拆卸的并且可互换的外底元件（例如，外底鞋钉板）或者地面接触中底元件，允许了通过根据运动员的具体要求更换外底元件来调节鞋子的牵引力。例如，运动员可以具有为各种天气状况、脚底条件、竞赛和其他相关参数而定制的若干不同的外底元件，运动员自由选择针对具体事件的最适合的鞋钉板。

在一个实施例中，鞋类的外底的定制的身体特性可以包括或者主要由鞋底图案构成，对具体的图案形状和取向进行定制，以处理具体运动员的具体性能度量信息和用户偏好信息。

在一个实施例中，可以通过形成腔或者空穴从仔细选择的外底区域中移除材料，来减轻重量。从策略上，可以将空穴放置为仅仅位于不需要太多牵引力的区域（诸如，对于较后跟着地者而言是足中段区域）和/或增加空穴不会对外底的结构完整性产生不利影响的区域中。空穴和/或腔的形成也可以形成柔性得到改善的区域，这可以对某些运动员的鞋类的性能产生有利影响。

在图24A至图24C中示出了鞋类外底，并且更具体地，用于道钉鞋的外底板的示例构型。所示三个板中的每一个都是由相同的输入参数和性能度量生成的，完成的设计和构型的变化基于不同用户偏好的选择。在图24A的实施例中，例如，板300设计有规则分布的牵引元件305和空穴310，各个牵引元件305的尺寸基于在该区域中的性能度量数据的大小。另外，设置用户偏好，使牵引力成为较重要的因子，而减轻重量次重要，从而产生更多数量的牵引元件305和更少数量的减重空穴310。

在图24B的实施例中，板315设计有不规则的牵引元件320和空穴310分布，牵引元件320的尺寸与该区域中的性能度量数据的大小直接相关，重点更放在低重量和更高柔性上，从而产生更多数量的空穴，尤其是在足中段区域325内。在图24C的实施例中，板330设计有不规则分布的牵引元件335，牵引元件335以更紧密的形式聚集在具有高性能度量数据大小的区域中（诸如，在前脚区域345的中心区域340中）。

在图25A至图25E中可以看到基于针对单个输入参数和性能度量组的用户偏好标准变化的定制设计变化的其他示例。例如，图25A和图25B示出了具有相同输入参数和性能度量的两个板（350、355），但是，板350是为了降低重量而设计的（通过增加空穴310的分布和尺寸，尤其是在性能度量数据的大小较低的足中段区域360以及前脚区域370的外缘365内），而板355是由将牵引力设置为比减轻重量更重要的参数而设计的（从而产生更少空穴310和更多牵引元件380）。

相似地，图25C和图25D示出了具有针对与图5A和图25B相同的输入参数和性能度量的不同设计构型的板（400、405），板（400、405）的牵引元件380的尺寸限制为设置尺寸，该设置尺寸比在图25A和图25B的实施例中允许的尺寸更小，以及牵引元件380更紧密地聚集在具有大的性能度量数据大小的区域中。再次将板（400、405）设计为具有相同的特性，但是板400的重点放在低重量而非高牵引力，而板405的重点放在牵引力比板400的牵引力更大的程度，从而产生更少的空穴310。

图25E示出了使用与图5A和图25D相同的输入参数和性能度量而设计的外底板410的另一构型。在本实施例中，已经将选择标准设置为减少牵引元件380的数量，但是允许明显增加在与更大性能度量结果大小相对应的区域中的牵引元件380的尺寸。再次，已经将选择标准设置为，通过增加空穴310的分布和尺寸，尤其是在性能度量数据的大小较低的足中段区域360以及前脚区域370的外缘365内，来减轻重量。在各个替代实施例中，可以通过与若干性能和运动方面（诸如是但不限于，牵引元件和/或空穴的尺寸、形状、分布、数量、和/或尺寸变化）相关的若干选择标准，来控制牵引元件380和空穴310的分布。

在一个实施例中，如图24A至图25E所示，可以将包括牵引元件的鞋底板形成为板状结构，牵引元件从板延伸并且空穴或者腔形成在板的特定部分内。在替代实施例中，如图26A至图31B所示，可以将鞋底板形成为具有网状结构的互连元件（例如，杆）415的多个牵引元件，所述多个互连元件415连接牵引元件，在另一替代实施例中，可以以适当的方式将板形成为具有满足穿用者的性能需求的需要的结构要求。

图26A和图26B示出了使用相同的用户选择标准（例如，牵引元件形状、尺寸、分布等）和相同的板结构（具有在网状或者格子结构中连接单独牵引元件430的杆415）但却来自两个不同运动员的输入参数（例如，压力数据和力数据）和性能度量（例如，基于预先选择的算法而分析且处理的输入数据）而设计的板（420、425）。如可见的，由于不同运动员生成的输入参数不同，所以用于处理输入参数甚至对于相同用户选择标准的算法产生了不同的牵引元件430分布。加入具有杆415或者其他细长元件的网状结构允许将结构元件包含在内，所述结构元件设计成取决于细长元件的形状、厚度取向来提供受控的稳定性、柔性/硬度、支撑、和/或保护。

在一个实施例中，用于道钉式跑步鞋的外底板可以形成有安装元件，这些安装元件允许可拆卸式鞋钉安装至板，以提供除了与板一体形成的牵引元件之外的进一步的牵引。取决于所需的具体的鞋钉和鞋钉构型，这些安装元件可以是任何尺寸、形状和构型。在各个实施例中，可以将任何数量的鞋钉安装至板，许多跑道运动员利用3、4、5或者6个鞋钉。在图27中示出了用于具有用于道钉的安装元件445的道钉式鞋子的示例外底板440。

在一个实施例中，可以将板形成为满足在运动员跑步通过曲线跑道时在地面与左脚和右脚的鞋子之间的不同地面相互作用。在图28A和图28B中可以看到用于左鞋450和右鞋455的示例板。各个脚具有不同的输入参数（例如，压力数据和力数据），从而导致用于各个板的不同的牵引元件460构型。在一个实施例中，具体适应于跑步通过曲线跑道的一双鞋子可包括定制的鞋底板和专门设计且潜在定制的鞋帮，诸如，在美国专利公开号2010/0229426中描述的鞋帮，其全部公开内容以引用的方式并入本文。在图29A和图29B中可以看到由在曲线跑道跑步期间取得的输入参数设计的另一双外底板（462、465），针对与图28A和图28B不同的鞋底板形状以及不同运动员的输入参数，来校准结果。在各个实施例中，可以设计处理算法，以取决于鞋子的具体形状将牵引元件和/空穴分布在任何形状的板或者外底的表面中。

在图30A至图31B中示出了利用在直线跑步期间取得的输入参数测量值的一双外底板（470、475），在平面图和透视图中都示出了左脚板470和右脚板475。如图31A和图31B中所示，可以将板（470、475）形成为基本上平整的结构，牵引元件480从其延伸。在替代实施例中，诸如在图27中示出的鞋底板440，可以将板制造为曲线或者带角度的轮廓，以允许板与鞋底或者其部分（例如，具有曲线或者带角度的下表面轮廓的外底）匹配。在各个替代实施例中，可以设计任何适当形状的鞋底板或者外底元件。

在本发明的一个实施例中，可以利用输入参数来确定性能度量，该性能度量可以用于设计（除了具有牵引元件的地面接触结构之外或者替代具有牵引元件的地面接触结构的）定制中底或者定制中底部件（例如，鞋跟杯和/或前脚插入式部件）。在图32A至图32C中可以看到由分析压力和力测量输入参数而设计的示例中底。在本实施例中，中底500形成为格子或者网状结构，其具有在节点510之间延伸的多个细长元件505。通过从具体运动员的输入参数和该运动员的选择标准获得的性能度量数据，来确定细长元件505和节点510在格子结构中的分布。更加具体地，可以将细长元件505和节点510布置为在中底500的不同区域中提供支撑作用增加或者降低、缓冲作用增加或者降低、和/或稳定性增加或者降低的面积。

在图32A至图32C的实施例中，格子结构布置为使更多的节点510和更短的细长元件505定位在具有高性能度量值的区域中，从而，在这些区域中，诸如在接近运动员520的跖骨头位置的中心前脚区域515中，提供另外的结构支撑。在各个实施例中，可以通过指定格子结构的各个方面，诸如，但不限于，各个细长元件505的长度、各个细长元件505的厚度、各个细长元件505的密度、和/或用于各个细长元件505的（多个）材料，来控制格子结构的性质。另外，也可以控制如下性质，诸如，但不限于，节点510的尺寸、形状、密度和/或（多个）材料，以确保满足中底500的特定性能特性。在图32A至图32C的实施例中，细长元件505和节点510形成三角形结构，在替代实施例中，可以利用任何适当的结构形式。在一个实施例中，细长元件505和节点510形成多个多面体形状，诸如，但不限于，四面体（即，具有四个三角形面的多面体）、立方体、八面体、十二面体、二十面体等。例如，可以由形成多个四面体形状的“单元”的细长元件505的阵来形成中底500或者其部分。在整个中底500中，这些单元的相对尺寸、形状和结构形状可以有所不同，以向鞋子的不同区域赋予不同的结构特性。

诸如图32A至图32C的格子结构，对于运动员的益处可能在于，其允许鞋底部件（例如，中底或者中底元件）的定制设计满足运动员的性能要求，同时也通过允许打开网状构造在细长元件505与节点510之间具有打开腔来最大限度地减轻重量。在一个实施例中，格子结构可以保留为打开结构。在替代实施例中，可以将材料（例如，轻型泡沫）注入到格子结构中来填充打开腔，从而提供另外的结构支撑。

在一个实施例中，可以通过数学算法，诸如，但不限于，圆形填充、狄洛尼三角剖分、体积网格划分、和/或沃罗诺伊分解，对性能度量数据进行处理，来形成中底格子结构的设计。在图32D中示出了使用沃罗诺伊分解分析运动员的性能度量数据的中底的示例结构构造，在图33中示出了用于计算在该分析中使用的中底网格的性能度量数据，其表示为标量六面体压力映射分布。在本实施例中，用等高线图527表示在鞋类物品的鞋底的体积表示内的压力分布，根据针对特定运动员所取得的压力测量值，高压力区域528和低压力区域529围绕该体积分布。

在图34A至图34F中示出了根据本文描述的方法和系统而设计并且构造的另一示例中底。在本实施例中，中底530包括具有翘曲脚趾部分540的前脚区域535、足中段区域545和后跟区域550。中底530还包括用于接合鞋子的鞋帮的上表面555和用于接合鞋子的外底并且/或者提供地面接触表面的下表面560（不需要提供另外的一个或多个外底元件）。中底530还包括侧壁565，该侧壁565在组装到成品鞋中时可以暴露出来，或者，在组装到成品鞋中时可以全部地或者部分地被透明或者不透明的覆盖元件覆盖。中底530的结构包括在多个节点575处连接的多个细长元件570，组合的细长元件570和节点575形成多个打开的三角形结构段580。如上论述的，可以基于给定运动员的具体性能度量来定制细长元件570和节点575的具体布置，从而，中底530为具体运动员提供了定制的缓冲作用、支撑作用和柔性（以及其他可能的性能优势）。

在各个实施例中，在形成之后，可以向该结构加入任何适当的外皮、覆盖件和/或包封件，来为该结构或者其部分提供外表面覆盖件。这可以为该结构提供保护，防止该结构被泥、水等堵塞，向该结构提供另外的结构性质，并且/或者向该结构提供独特的美观元件。可以由任何适当的材料，诸如，但不限于，TPU的、TPE的和/或针织的、编织的或者无织造物，来制造外皮/覆盖件。

可以将上表面555粘合、缝合、或者附接至鞋子的鞋帮，例如，附接至用于鞋子的鞋帮的斯特罗贝尔板（strobelboard）。在特定实施例中，可以将内底放置在成品鞋中的中底530上方，以在中底530与鞋子穿用者的脚之间提供分隔层。在特定实施例中，除了分隔内底部件之外或者替代分隔内底部件，定位在上表面555上方、附接至上表面555的斯特罗贝尔板在中底530与穿用者的脚之间提供了材料层。在替代实施例中，将上表面555仅仅在边缘处附接至鞋帮，在中底530与成品鞋穿用者的脚之间无斯特罗贝尔板、内底或者其他材料层。

在图34A至图34F的实施例中，上表面530包括多个空穴585，这些空穴585可以减轻中底530的重量，并且在中底530与鞋子的鞋帮之间提供透气性。空穴585可以布置为任何特定的图案，并且可以是任何适当的形状，这取决于鞋类的具体性能、透气性和重量要求。在一个实施例中，可以基于运动员的具体性能度量，来确定空穴585的位置、尺寸和形状，从而提供定制的透气性和负载分布板。在一个实施例中，上表面555在其中可以不具有任何空穴585，例如，这对于提供鞋帮可以粘合到其上的另外的表面面积可能是有益的，并且在另外的透气性是不期望或不必要的实施例（例如，在防水鞋类中）中也可能是有益的。在一个实施例中，可以具体地针对给定运动员的脚做出上表面555的形状的轮廓，从而为该运动员提供量身定制。

中底530的下表面560包括多个平整的下接触表面590，在本发明的各个实施例中，该下接触表面590可以提供表面，一个或者多个外底元件可以固定（例如，通过粘合）在该表面上，或者该下接触表面590可以提供用于中底530的直接地面接触表面。可以使这些下接触表面590的形状、尺寸和构型标准化，或者通过分析并且应用个体运动员的输入参数、性能度量和/或选择标准来定制。在替代实施例中，下表面560可以是实心的、无空穴的表面。在图35中可以看到本发明的另一实施例，包括中底530，该中底530具有从底表面560延伸的多个牵引元件595。在本实施例中，牵引元件595的底表面600提供了用于中底530的直接地面接触表面，从而允许中底530在无需加入另外的外底元件的情况下起作用。

在一个实施例中，可以利用输入参数和算法来设计用于鞋子的内底，为运动员的具体身体特性来定制内底，并且将内底的结构设计为向运动员提供定制体验和/或性能特性。在替代实施例中，本文描述的方法和系统可以用于设计并且制造任何外底、中底和/或内底结构和部件，诸如，但不限于，整个外底、中底和/或内底、放置在外底、中底和/或内底内的插件（例如，在鞋子的前脚、足中段和/或后跟内、以及/或者在鞋子的内侧、侧向侧和/或中心部分）。在一个实施例中，除了定制鞋底元件之外或者替代定制鞋底元件，本文描述的方法和系统可以用于形成定制鞋帮和/或鞋帮部分。

在图35A至图35E中示出了示例鞋子610，该鞋子610包括根据本文描述的方法和过程制造成单个整体结构的鞋底615和鞋帮620。在本实施例中，鞋底615包括由多个邻接的圆形元件630形成的中底625，该圆形元件630彼此间隔开以形成打开网状结构。鞋帮620与鞋底615一体形成以形成了形成鞋子610的整体结构，鞋帮620包括形成鞋帮620的大部分的连接的网格状部分635，其包括鞋舌640，支撑元件645在高应变区域中（例如，在足中段区域650和后跟区域655中）提供了另外的机构支撑。在替代实施例中，定制的整体构造仅仅可以形成鞋子的鞋底和/或鞋帮的具体区域，将另外的材料和结构元件附接至定制结构。在各个实施例中，鞋子610可以构造有任何适当的闭合机构，该闭合机构沿着鞋帮和/或鞋底元件形成或者在形成之后附接至鞋子。在一个实施例中，可以在增量制造过程中形成钩环式布置的两侧，由此作为结果的钩环结构在制造之后可分隔开，以提供闭合机构。

在一个实施例中，可以通过本文描述的方法（例如，通过增量制造）来形成鞋帮或者其部分，并且之后，将鞋帮或者其部分热焊接、熔合、粘合或者在其他方面附接至织物或者其他材料以形成成品部件。在一个实施例中，可以通过增量制造来形成用于鞋帮的平整的帮壳，之后，将帮壳热压（或者在其他方面粘合或者附接）至织物以形成制成的鞋帮。在一个实施例中，可以形成成形模具/热压形式（与帮壳一起或者与帮壳分开），其然后可以用于确保帮壳（例如，凸起部分）的结构限定不会在热压程序期间失去。

通过利用本文描述的方法和过程，可以基于运动员的具体输入参数、性能度量和/或选择标准定制鞋子610的鞋底815和/或鞋帮620的任何元件，以产生完全定制的鞋子。例如，可以基于运动员的输入参数定制支撑元件645的位置、尺寸、形状、图案、结构和材料性质，来提供具体满足运动员的跑姿、脚形、性能要求和审美要求的支撑件。另外，还可以基于运动员的输入参数定制，例如但不限于，网格状部分635的位置、尺寸、形状、图案、结构和材料性质等要素，以提供具体满足运动员的跑姿、脚形、性能要求和审美要求的支撑件。在替代实施例中，可以将鞋底615和/或鞋帮620的元件形成为具有任何适当的尺寸（例如，形状和尺寸）、结构、材料性质（例如，密度）的任何适当的打开或者闭合结构，以产生个体运动员的具体性能和美观要求。

在各个实施例中，本文描述的任何传感器和测量值可以用于提供定制整个鞋子610或者单独定制鞋底615和/或鞋帮620（或者，其有限区域）的适当的输入参数，这取决于运动员的具体要求。可定制鞋子的因素包括但不限于，运动员的表现和技术、运动员的脚的身体结构、损伤预防和/或保护、重量考虑、支撑考虑、和/或美观考虑。在一个示例中，在测量输入参数期间，可以将应力/应变计放置在运动员的鞋子的鞋帮上，以识别在个体运动员的步态周期期间经受高低应力/应变的鞋帮区域，本文描述的算法和方法使用该信息来识别针对该运动员需要更多支撑的定制鞋帮区域和不需要太多支撑的鞋帮区域（并且，因此，可以由更轻的和/或更加柔性的材料以及/或者材料结构来构造这些区域）。

在替代实施例中，可以通过使用光学相机在体育运动期间对脚/鞋子进行扫描（或者其他适当的扫描或者测量技术），来采集应力/应变数据，在脚/鞋子上的标记提供了对脚的多个部分的相对定位以及该相对定位随着时间发生的变化进行识别。对相对位置变化的分析可以用于计算在体育运动期间在鞋子/脚的各个区域处的应力和应变。

在图37A至图37D中可以看到使用本文描述的方法和材料而形成的另一示例中底。在本实施例中，中底500形成为格子或者网状结构，其具有在节点（连接位置）510之间延伸的多个细长元件505。在一个实施例中，由从具体运动员（或者，运动员组）的输入参数和该运动员（或者，运动员组）的选择标准获得的性能度量数据，可以确定细长元件505和节点510在格子结构内的分布。替代地，可以更一般地形成格子结构，来为一类运动员提供标准化的支撑和性能要求。在本实施例中，格子结构（或者，体积网格结构）由阵构成，该阵包括一系列四面体，该四面体包括共用相邻元件的六边形单元705。在本实施例中，通过将四面体的各个面的中心点连接至各个侧面的中点，来形成结构。

在各个实施例中，可以利用多面体或者适当的尺寸、形状和结构关系，以基于性能和美观考虑，形成向鞋子鞋底或者其部分的不同区域提供所需水平的支撑作用、柔性、缓冲作用和其他结构、性能和/或美观参数的单元格子。可用于形成中底的结构特征的示例多面体包括，但不限于，四面体、截头四面体、立方体、截头立方体、十二面体、截头十二面体、八面体、截头八面体、更高阶多面体或者截头多面体、和/或具有任何适当数量的侧面的棱柱（例如，三棱柱、五棱柱、六棱柱或者更高阶棱柱），在一个实施例中，可以由单个多面体结构（若需要，具有不同的尺寸、元件厚度等，用于向不同的区域赋予不同的结构性质）来形成整个中底或者其部分。在另一实施例中，可以将多个不同的多面体包含在单个中底（或者其部分）中。也可以利用这样的结构来形成鞋子的其他部分（例如，鞋帮或者其部分）和/或体育服装、体育防护/护垫装置、和/或体育设备或者其部分。

在一个实施例中，如图37D所示，中底500的底（或者，下）表面560可以包括一个或者多个压痕718，地面接触元件（例如，外底元件）或者其他结构特征可以放置在该压痕718中。其他可能的结构特征可以包括，但不限于，缓冲元件、牵引元件、防护元件（例如，板）、屈曲控制元件、性能监测传感器等。在各个实施例中，一个或者多个压痕或者腔可以位于中底的任何部分（例如，在中心区域内、在上表面或者下表面上、在内侧和/或侧向侧上、和/或在前脚、足中段和/或后跟区域中），以提供放置一个或者多个结构特征的位置。在一个实施例中，可以将牵引元件直接构造到中底中，从而完全地或者部分地省去对另外的单独外底元件的需要。

在图38A和图38B中可以看到使用本文描述的方法和材料形成的另一示例中底。在本实施例中，通过从四面体元件的中心装有细长元件505并且在各个角部的节点510处将它们连接在一起，来形成单元结构720。在图39A和图39B中示出了另一示例中底，该中底包括形成翘曲方形网格的方形单元725，该翘曲方形网格与多面体单元730的中间层交错。

可以由具有形成四面体各个面的圆形元件735（或者，环）的多个多面体（在这种情况下是四面体），来形成另一示例中底500，如图40A和图40B所示。这些环735的尺寸和厚度在中底500的体积上可以有所不同，以向其不同区域赋予不同的结构性质。在图41A至图42中示出了由具有形成立方体各个面的圆形元件735（或者，环）的多个多面体（在这种情况下是立方体）而形成的另一中底。除了尺寸和厚度变化之外，环735在形状上可以有所不同（从圆形变为椭圆形或者任何适当几何形状的其他曲线形状），以向其不同区域赋予不同的结构性质。

在一个实施例中，中底500的下表面560包括定位元件740，可以将地面接触元件（例如，外底元件）或者其他结构元件定位并且固定到定位元件740上或其中。例如，这些定位元件740可以提供稳定结构，外底元件可永久（或者，可移除地）附着和保持在其上，在一个实施例中，一个或者多个板745可以与中底500一体形成（或者附着至中底500），以向中底500的上表面555和/或下表面560提供另外的结构和支撑。在图42中示出了覆盖中底500的整个上表面555的示例板745，而在图50中示出了包括围绕中底500的上表面555的外周向延伸的材料带的板745。板745可以为穿用者的脚提供缓冲作用和保护，并且/或者提供固体表面，鞋子的鞋帮可粘附或者在其他方面固定在其上。

在图43A和图43B中示出了根据本发明的一个实施例的另一示例中底。在本实施例中，椭圆形形状750被形成并且连接在一起以形成中底500。在图44中示出了另一实施例，该实施例包括多个椭圆形元件750，其位于四面体单元的各个面处并且通过共用壁结构755连接在一起以形成打开的结构元件阵。

在一个实施例中，可以由多个邻接的三角形元件760来形成在中底500中的单元，如图45至图50所示，三角形元件形成四面体状结构元件的阵的各个面。在各个实施例中，三角形或者任何其他形状可以具有尖锐的或者倒圆的角部。在一个实施例中，在中底500的特定区域中，细长元件可以布置为大体竖直的布置，以向中底500提供另外的结构稳定性（例如，减小/防止在负载期间的剪切力）。另外，如上所论述的，形成单元的细长元件505的尺寸可以在中底500上有所不同，例如，需要更大结构支撑的区域（诸如，在运动员的前脚下方）具有更小的单元762和更短的细长元件505（如图47B所示）。

在一个实施例中，中底500的形状可以基于运动员的脚形的扫描数据。在图45中可以看到具有与运动员的脚形基本符合的上表面555的示例中底500。

在各个实施例中，细长元件可以是笔直的或者弯曲的，并且可以是任何适当的长度、厚度和取向，以向中底的区域赋予所需的结构特性。厚度可以是恒定的，也可以在细长元件的长度上而有所不同。一个或者多个细长元件的取向可以是基本竖直的或者与竖直方向呈一锐角。细长元件可以在大体纵向方向（相对于鞋子鞋底的方向）上或者在基本横向方向上成角度，或者处于这两个方向之间的任何角度。例如，细长元件可以布置在与在体育运动期间放置在中底的该位置上的主要负载的方向相对的取向上。

在一个实施例中，结构元件，诸如椭圆元件770，可以布置为形成更大结构单元的各个面，诸如，但不限于，在图51A至图52中示出的球状结构775。在各个实施例中，可以以任何适当的方式布置细长元件和/或椭圆元件，以产生向中底提供任何适当的结构特性的结构单元阵。

本文描述的中底结构的各个实施例可以包括结构单元的阵，使该阵翘曲或者在其他方面上对其进行调节，以产生具有不同密度、方向强度等的区域，以向中底的不同区域赋予不同的结构性质。在图53中可以看到具有较低密度区域780（通过增加细长元件505的长度并且因此增加作为结果的单元782的尺寸而形成）和较高密度区域785（通过减少细长元件505的长度并且因此减少作为结果的单元787的尺寸而形成）的示例翘曲阵。

在一个实施例中，可以使用元件的格子或者阵来形成脚形，例如，该脚形可以用于形成用于鞋类物品的鞋帮或者鞋帮的部分，以及/或者形成在制造鞋类时使用的鞋楦。这些脚形式790可以具有中空的内部、或者结构化或者部分结构化的内部。在图54A至图55B中示出了包括形成锁甲型结构的多个细长元件505的示例脚形式，而在图56A和图56B中可见的是包括形成六边形和五边形单元795的阵的多个细长元件505的脚形式。在替代实施例中，可以利用任何适当的结构或者结构的组合来形成脚形式。

在各个实施例中，可以由基本上硬的且不易弯的材料（例如，当出于制造的目的形成鞋楦时）来形成这些结构，或者可以通过柔性的和/或弹性的材料（例如，当形成用于鞋类的鞋帮或者其部分时）来形成这些结构。在一个实施例中，结构，诸如鞋帮的部分和/或其他鞋子元件（例如，鞋底元件、或者鞋底和鞋帮元件的组合），可以形成为全部地或者部分地坍塌或者平整状态，之后，扩展形成成品部件。这对于例如增量制造可以尤其有益，其中，将物体形成为坍塌状态允许了极大地减少在制造期间的体积要求，从而允许在单个制造运转中制造明显更多的部件。在一个实施例中，可以由柔性材料制造鞋子元件或者任何其他结构（例如，防护服装或者护垫装置、运动设备等），该柔性材料在初始成形之后弹性地变形为成品部件（例如，通过使弹性变形应力预先形成在形成结构中，以在构造时或者在从制造模具、粉床等松开该结构时，进行自动变形）。替代地或者另外地，可以由在初始形成之后允许塑性变形以将该结构再形成为期望形状的材料，来形成该结构。

在一个实施例中，例如，可以通过增量制造技术来形成结构（例如，鞋子鞋底和/或鞋帮），一个或者多个铰链或者其他可变形结构元件允许部件在弯曲或者坍塌状态形成并且之后变形以形成成品结构。在另一实施例中，结构可以形成有内部腔，在初始形成为坍塌状态之后，可以将囊放置在该内部腔中，以使该结构“充气”到成品尺寸。

在一个实施例中，可以由通过多个联接元件810连接的多个独立的结构元件805，来形成用于鞋类物品的中底800。在图57至图58E中可以看到示例联接系统以及由多个结构元件805和联接元件810而形成的中底800。在本实施例中，联接元件810可以是柔性的、可弹性或者塑性变形的，以及/或者可以在结构元件805内提供一些给予度（例如，通过足够松散以允许在相邻的结构元件805之间的相对移动），以提供具有受控程度的柔性和可操纵性的中底800。结构元件805形成为具有开口的壁中空元件，联接元件810延伸到这些开口中。联接元件810形成为在相邻结构元件805之间延伸以形成锁甲型联接布置的弯曲细长元件，在替代实施例中，结构元件805和联接元件810可以采取适当的形式，并且可以利用在相邻结构元件之间提供连接的相对移动的任何形式的结构。在一个实施例中，结构元件805可以形成为与联接元件810的整体结构。在另一实施例中，结构元件805和联接元件810可以是单独的互联元件。可以利用结构元件805和联接元件810来形成鞋子的鞋底和/或鞋帮、或者其部分、或者体育服装、体育设备或者防护设备/护垫装置的部分。

在一个实施例中，结构元件805和/或联接元件810的尺寸和形状可以有所不同，使得中底800的不同区域具有形状、尺寸和/或结构特性不同的结构元件805。例如，图58A至图58E的实施例包括：具有较小结构元件805的脚趾部分815、具有较大结构元件805的前脚区域820、以及具有中间尺寸的结构元件805的后跟区域830，尺寸变化允许四个结构元件805在其整个长度上跨过中底的宽度。在替代实施例中，任何适当数量的元件可以跨过结构的宽度，并且元件的数量和布置可以在其长度和/或宽度上改变。

在结构元件805之间提供相对运动允许中底800在形成之后被操纵，以允许对中底800的形状和尺寸的调节，以允许单个结构与多种尺寸和形状的脚适配。例如，可以将可在宽度和/或长度上扩展并且收缩的中底800调节为与多种鞋子尺码适配。如图58B和图58C所示，可以将中底800调节为具有第一长度L（1）和宽度W（l），从而适配第一鞋码，或者，可以使其扩展开以提供第二长度L（2）和宽度W（2），从而适配第二鞋码。允许该调节可以允许单个结构涵盖大量不同的脚码、脚宽和脚形。

另外，在结构元件805之间实现相对移动允许中底800能够被制造成第一构型（例如，平整的，如图58D所示），之后被重新成形为最终的曲线构型（例如，沿着纵向范围的至少一部分弯曲，如图58E所示）。这对于例如增量制造可以尤其有益，其中，将中底800形成为平整状态（以及，在成形之后，仅向该结构增加弯曲）潜在地允许了极大地减少在制造期间的体积要求，从而允许在单个制造运转中制造明显更多的部件。

可以通过任何适当的方法，将中底800锁定到制成的形状中。例如，可以将中底800的形状成形为期望的形式，之后，通过任何适当的化学或者热处理对中底800进行处理，以将结构元件805和联接元件810熔合到锁定布置中。替代地或者另外地，可以将泡沫、粘合剂或者其他材料灌注到中底800中，以将中底800保持为其期望的形状。

在图59A至图59E中示出了示例鞋底元件（在这种情况下是外底板），该鞋底元件具有在例如英式足球、美式足球、橄榄球或者需要防滑钉的其他运动中的带防滑钉的牵引元件。在这些实施例中，可以以适当的方式设置在外底板855上的带防滑钉的牵引元件850的尺寸、形状和布置，以提供穿用者所要求的结构、性能和/或美观性质。在一个实施例中，可以基于利用本文描述的方法和系统，将带防滑钉的牵引元件850的定位、取向和结构特性定制为运动员的要求。

在一个实施例中，带防滑钉的牵引元件850的截面可以基本为圆形，例如，如图59E中所示。替代地，带防滑钉的牵引元件850可以是带肋的，以产生从中央芯部延伸出来的多个延伸部分，例如，如图59D所示（该图示出了具有3侧式带肋结构的带防滑钉的牵引元件850）。在替代实施例中，可以利用任何适当截面的防滑钉形状，包括，但不限于，椭圆形防滑钉、叶片状防滑钉或者三角形防滑钉。可以或者可以不使这些防滑钉成锥形，并且所述防滑钉可以从基板以基本90度或者一锐角延伸出来。

在一个实施例中，鞋底结构（例如，外底板或者中底元件）可以包含一个或者多个屈曲凹槽，以在鞋底结构的特定区域内提供受控的柔性。对于定制鞋类，这些屈曲凹槽的定位例如可以基于运动员的扫描的脚数据和/或表现数据。

在图60A至图60E中示出了用于具有屈曲凹槽860的带防滑钉的鞋底结构的外底板855。屈曲凹槽860将外底板855分为多个区域：内侧的前脚区域865、侧向的前脚区域870、内侧的足中段区域875、侧向的足中段区域880（其延伸到侧向的后跟区域885中）、以及内侧的后跟区域890。在替代实施例中，可以利用隔开区域的任何适当布置，这取决于运动员的生理机能、鞋子的性能要求、和/或美观考虑。

在一个实施例中，可以将牵引元件分为主要牵引元件以及一个或者多个次要牵引元件组，基于来自运动员的生物计量和/或表现数据，对主要牵引元件和/或次要牵引元件中的一者或两者进行定位、尺寸确定和/或形状确定。图60B至图60E示出了多种不同的外底板855，图60B示出了仅仅具有主要牵引元件900的板，以及图60C至图60E示出了主要牵引元件900和次要牵引元件905的多种构型。图60E还示出了与在图60B至图60D中利用的主要牵引元件900不同的主要牵引元件900的形状。

在一个实施例中，可以利用性能和/或生物计量信息，来基于测量的并且经过处理的运动员数据产生多边形形状的网格，定制防滑钉可以定位在该网格中。在图61A中可以看到在其上叠置有映射/网格结构910的示例外底板855。在本实施例中，网格元件的边缘915对应于在外底板855上带防滑钉的牵引元件920可以定位在其中的单元925的边缘。带防滑钉的牵引元件920的尺寸（例如，高度）和形状可以基于对来自运动员的性能和/或生物计量信息的处理，如本文所描述的。

如本文描述的，在计算针对具体运动员的定制牵引元件结构和位置时，可以利用处理运动员数据的各种机构。如在图62A至图62D中示出用于例如带防滑钉的牵引元件的若干示例处理方法。这些附图示出了可以由取决于具体的滤波、处理和其他分析工具选择的单个数据组形成的不同牵引元件构型。

图62A示出了基于对体育运动过程期间的所有数据的直接平均和简单加权的在外底板855上带防滑钉的牵引元件850的布置。图62B示出了基于滤波后的数据组的在外底板855上带防滑钉的牵引元件850的布置，仅仅使用在给定位置处的数据样本的最大10%来形成在该位置处带防滑钉的牵引元件850构型。图62B示出了基于针对数据处理的分区方法的在外底板855上带防滑钉的牵引元件850的布置，独立地基于对各个区域（例如，纵向或者侧向支撑、着地或者脚趾离开支撑等）的主要性能要求的识别来处理在外底板855的不同区域（或者分区）中的数据。图62D示出了基于对图62C的分区数据的加权滤波的在外底板855上带防滑钉的牵引元件850的布置，使用接近兴趣点的点处的数据来使区域之间的数据转换顺利进行。在替代实施例中，若适当，可以利用任何其他适当的处理和分析技术。

在图63A至图63G中示出了利用带防滑钉的牵引元件945设计外底板940的示例方法。在本实施例中，采集运动员的生物计量和性能数据，并且用于确定在用于鞋子（诸如，英式足球鞋/靴）的外底板940的表面上的防滑钉945的优选位置、尺寸和形状。还可以使用该数据来确定用于板940的优选结构，以提供针对运动员定制的出众的柔性、支撑作用和稳定性。

在图63A至图63G的实施例中，在定制设计过程中使用的数据包括与运动员的脚的几何形状有关的生物计量数据（例如，通过对脚的几何形状进行光学扫描得到的脚扫描数据950），此外，使用与在体育运动期间在脚下方的压力分布相关的压力数据955以及与在体育运动期间在脚与地面之间的力的方向和大小有关的力向量数据960来提供具体与该运动员相关联的防滑钉构型，在替代实施例中，在定制过程中可以使用另外的和/或不同的生物计量和/或性能数据。

在一个实施例中，运动员可以进行许多不同的体育运动（例如，直线跑、曲线跑、跳、剪、转、踢等），将所有这些不同的数据组包含到数据处理算法中。可以基于具体运动对于运动员表现和/或运动员偏好的主导性，来加权针对不同运动的数据。例如，一位运动员（例如，英式足球选手）可能想要或者需要专门为了最大限度地增加直线速度而设计的鞋子，而另一位运动员可能想要或者需要为了增加剪速度和/或稳定性而设计的鞋子。也可以对数据进行加权或者在其他方面滤波，以确保结果不会过度依赖一个数据组和运动而不利于其他数据集和运动，从而形成对于各种运动提供定制支撑作用的鞋子。

然后，将经过处理的数据用于形成期望的防滑钉945的位置、尺寸和方向取向的阵965，如图63D所示。然后，对该数据进行进一步处理，以确定在外底板940上的需要更大或者更小柔性度（例如，纵向的、侧向的和/或扭转的柔性）、需要更大或者更小刚度、要求更大或者更小结构支撑度、以及要求更大或者更小防护度的位置。然后，可以将该数据用于形成为运动员提供定制牵引控制和结构支撑的整体式多部件结构。例如，可以将数据用于形成主要格子部件970和次要格子部件975，该主要格子部件970包括定制牵引元件阵（如图63E所示），该次要格子部件975包括为了提供定制柔性、刚度、结构支撑和防护而设计的支撑结构的格子或者网（如图63F所示）。然后，可以将这两个格子部件组合在一起，以形成提供了具体适应于运动员的性能和生物计量需要的结构的最终外底板940设计。

在各个实施例中，可以将牵引元件、柔性元件（例如，屈曲凹槽）、支撑元件等的任何适当的组合包含在鞋子元件中。这些元件可以针对具体运动员而定制（基于对该运动员的生物计量和表现数据的分析），或者这些元件可以被设计为基于对进行具体体育运动或者具体范围的运动的多个运动员的分析来提供更普遍的、平均的结构。

在一个实施例中，可以将牵引元件形成为基本中空的结构，以减少制造所需的材料并且减轻板的重量。在图64A和图64B中示出了用于具有多个中空的、带防滑钉的牵引元件980的示例鞋底板978，结构稳定性元件985的网在各个带防滑钉的牵引元件980的中空内部990内延伸。可以使用结构稳定性元件985为带防滑钉的牵引元件980提供结构支撑，并且可以采取任何适当的形式，在替代实施例中，中空的、带防滑钉的牵引元件980自身可以是充分结构稳定的和实心的，从而省去对结构稳定性元件985的需要。在一个实施例中，可以将材料（例如，泡沫、橡胶或者另一适当的材料）插入中空的、带防滑钉的牵引元件980中，以向元件提供稳定性并且/或者向鞋底板978提供缓冲和/或其他结构益处。

可以通过任何适当的制造技术（诸如，但不限于，注塑成型、吹塑成型）、或者使用快速制造（增量制造）技术（诸如，但不限于，选择性激光烧结（SLS）、熔融沉积成型、立体光刻、分层实体制造、或者基于喷墨的增量制造）、或者任何适当的计算机控制制造技术（包括材料的分层添加/沉积），来制造本文描述的定制鞋类元件。

在一个实施例中，可以通过使用SLS制造方法和工具，来制造本文描述的定制鞋类部件。SLS是一种使用大功率激光器（例如，二氧化碳激光器）将塑料、金属（直接金属激光烧结）、陶瓷或者玻璃粉的小颗粒熔合为具有期望三维形状的块的增量制造技术。通过对由粉床表面上的部件的3-D数字说明（例如，扫描CAD文件或者扫描数据）生成的截面进行扫描，激光器选择性地熔化粉状材料。在扫描到各个截面之后，将粉床降低一个层厚，在顶部涂覆一层新的材料，并且重复该过程直到完成该部件。SLS制造允许使用各种塑料、陶瓷和/或金属来形成各个部件。可用于鞋类部件制造的示例材料包括但不限于聚合物以及例如半结晶聚合物，诸如但不限于，尼龙（氨基化合物）、TPU、聚醚共聚酰胺（PEBA）和/或聚酯。其他材料可以包括或者主要由以下构成：形状记忆塑料、热塑弹性体（TPE's）（诸如，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS））、乙烯醋酸乙烯酯（EVA）、和/或橡胶（诸如，丁二烯橡胶）。示例金属包括如下材料，诸如但不限于，铝、钛、不锈钢、镍合金、钴铬合金、马氏体时效钢、形状记忆合金（诸如但不限于，镍钛）或者其他合金。在一个实施例中，可以将另外的填充材料，诸如但不限于，尼龙或者碳纤维或者玻璃纤维，加入到基础材料中，以修改成品部件的性质。在Clausen等人的美国专利号6,110,411和Martinoni等人的美国专利号8,114,334中公开了用于SLS增量制造的示例热塑材料和通过使用这些材料制造部件的方法，这两个专利的全部公开内容都以引用的方式并入本文。

SLS提供了一种在不需要形成部件的模具的情况下，通过将具有期望能量的激光束投射到所选材料的颗粒床上，以分层的方式形成三维物品，来制造部件的快速方法。另外，SLS允许形成通过传统成型技术不能制造的复合整体式结构。例如，通过传统注塑成型或者吹塑成型制造工艺，会极其难以制造包括具有底切部分的一体式牵引元件的外底，但是使用SLS或者其他增量制造方法，则易于制造。在本发明的一个实施例中，可用于制造定制部件的示例SLS机是由德国Krailing的EOSGmbHElectroOpticalSystems公司制造的P395选择性激光烧结系统（P395SelectiveLaserSinteringSystem）。

利用快速制造技术（诸如SLS）的其他优点是形成具有由不同材料的不同层的结构的能力允许，例如，具有第一材料的基板和第二材料的一体式牵引元件的外底结构。另外，通过仔细控制在SLS制造中利用的激光器的性质，诸如，激光器功率和激光器的扫描轨迹的速度，可以在对结构的不同区域上仔细地控制用于构造定制部件的材料的密度和其他结构性质。例如，这允许了低密度的基板（以及因此，更轻并且更具柔性）和高密度的牵引元件（以及因此，强度和刚度增加）。这也允许单个结构的不同部分（例如，在单个结构内的不同牵引元件和/或在单个基板内的不同部分）形成有不同的密度、强度和/或刚度性质。

SLS制造还提供了一种比传统成型技术明显更快的制造定制鞋类元件的方法，这至少是因为不需要在形成定制鞋类元件自身之前制造模具。在一个实施例中，可以在仅仅几个小时内，或者，在可能更少的时间内，执行整个定制过程，从获取输入参数到针对运动员提供成品部件。结果，SLS制造以及其他相关的增量制造（或者3D打印）技术提供了一种有效的制造具有使用传统成型技术难以或者不可能制造的结构的定制部件和/或多个定制部件（无论是为大量用户定制还是设计的）的方法。

在一个实施例中，可以将另外的材料，诸如但不限于，色素和/或UV稳定剂，添加到在增量制造过程中利用的粉状材料中，以提供彩色部件和/或随着时间推移在暴露于UV光时避免发生颜色变化（例如，褪色或者泛黄）的部件。可以在将材料粉末化之前的材料挤出期间添加色素、UV稳定剂和/或其他添加剂，或者以液体或者粉末形式将它们添加到粉状材料中。在替代实施例中，可以在形成部件之后，通过喷涂、浸涂、或者任何其他适当的涂覆技术，将颜色添加到结构中。该颜色可以由任何适当的颜料、油墨或者其他（多个）着色剂或者（多个）化学品提供。

在制造过程期间可以添加的其他添加剂可以包括，但不限于，抗氧化剂、抗静电剂、和/或增白剂（例如，荧光增白剂）。示例抗氧化剂可以包括，但不限于，芳香胺、酚、亚磷酸盐和亚磷酸酯（phosphonites）、硫代增效剂、受阻胺稳定剂、羟胺、苯并呋喃酮衍生物、和/或丙烯酰改性酚。示例抗静电剂可以包括，但不限于，脂肪酸酯、乙氧基烷基胺、二乙醇酰胺、和/或乙氧基化醇。示例荧光增白剂可以包括，但不限于，双苯并恶唑、苯基香豆素、和/或双（苯乙烯基）联苯。

在一个实施例中，可以将流平剂，诸如，但不限于，粉状Cab-O-Sil^?气相二氧化硅（例如，从TwoSeaportLane，Suite1300，Boston，MA02210，美国的CabotCorporation公司购得的Cab-O-Sil?PS530，气相二氧化硅），可以添加到粉状材料中，以改善在将材料沉积在增量制造系统内的粉床中期间材料的流动性，例如，在Clausen等人的美国专利号6,110,411中所描述的，该专利的全部公开内容以引用的方式并入本文。

在一个实施例中，可以由当暴露于另一材料时与该另一材料发生化学反应的材料来形成该部件，以在形成之后，使其膨胀或者发泡至增加的最终尺寸。例如，可以由在暴露于液体（例如，水）时发生膨胀的材料来形成该部件，使得在形成为缩小状态之后，该部件可以通过暴露于液体而膨胀到其最终状态。

在一个实施例中，可以将发泡剂添加到制造材料中（在原始材料的挤压期间或者在原始材料的粉末化期间或者之后）。结果，可以通过增量制造来形成部件，该部件包括设计为在该部件暴露至受控条件（例如，受控的热和压力条件）时使该部件例如在后处理模具或者烘箱内发泡并且膨胀的发泡剂。结果，可以通过增量技术以缩小的尺寸来形成部件，之后，活化在该部件内的发泡剂以产生最终的发泡的部件。这可以允许通过增量制造技术以缩小的尺寸来形成物体，其允许了极大地减少了在制造期间的体积要求，之后，通过活化发泡剂使部件扩展到其所需的尺寸，从而允许在单个制造运转中制造明显更多的部件。在通过增量制造形成部件之后通过活化发泡剂来使部件发泡也可以形成具有与可单独通过增量制造形成的部件不同的结构性质（例如，密度降低、缓冲作用增加等）的部件。发泡剂可以包括或者主要由以下构成：本领域普通技术人员已知的任何适当类型的物理发泡剂，诸如但不限于，氮、二氧化碳、碳氢化合物（例如，丙烷）、氯氟化碳、惰性气体、和/或其混合物。在一个示例实施例中，发泡剂包括或者主要由氮组成。在美国专利公开号2012-0196115Al中描述了示例发泡剂和使用方法，该专利的全部公开内容以引用的方式并入本文。与本文描述的方法和系统一起使用的示例发泡剂是吸热发泡剂，诸如，但不限于，通过改性碳酸氢钠形成的Kycerol91或者Kycerol92。可以使用的另一示例发泡剂包括可热膨胀的微囊，该微囊具有由壳层（例如，丙烯酸共聚物）包封的液化发泡剂（例如，液化烃）。这种发泡剂的示例是Cellcom-CAP/170K。

使用SLS或者其他增量制造技术允许形成使用传统制造技术难以或者不可能形成的独特结构和结构的组合。这种结构例如可以包括多个单独元件，其以集成状态形成，同时，在SLS制造期间，产生互锁的多部件结构（诸如，具有如图58A至图58E所示的结构元件和联接元件的中底）。在图65中示出了示例结构，该结构包括具有鞋帮995的鞋子994，该鞋帮995具有形成在鞋帮995的内部997内的多个鞋底元件996。在本实施例中，鞋底元件996包括多个牵引元件998，这些牵引元件998延伸通过在鞋帮995中的开口999，以形成用于鞋子994的地面接触表面。

在一个实施例中，利用SLS制造允许远程地（例如，在体育设施、在商店中、或者甚至在家里）测量或者选择输入参数，远程地或者在用户位置处对输入参数进行分析（通过使用适于允许用户使用输入参数和各种选择标准来设计鞋类部件自身的设计程序），或者在接收到来自用户/运动员的输入参数数据时在制造设施处对输入参数进行分析。分析工具可以包括用于基于性能度量和用户偏好将设计转换为计算机可读文件（例如，CAD文件）的算法，该计算机可读文件可直接发送到SLS机器以形成定制部件。分析工具例如可以包括程序或者应用（App），该程序或者应用（App）可以存储在PC或者便携式电子装置上并且可以通过无线或者有线网络将输入参数、用户选择标准、性能度量信息和/或最终设计信息发送到制造工具，以用于构成定制鞋类部件。结果，运动员可以远程地形成定制设计，将该设计发送到制造工具，并且使该部件被制造且立即发送回用户。测量工具（例如，测量装置，诸如，压力传感器阵列、和/或身体扫描和/或测量工具）可以位于鞋店处、位于体育设施或者事件处、和/或在家里，而制造工具（例如，SLS机）可以位于鞋店处、位于体育设施或者事件处、和/或在远程制造位置处。替代地，用户可以利用便携式消费者增量制造工具，在家里建造定制鞋类元件。

在一个实施例中，可以对通过制造过程以及例如通过SLS形成的部件或者多个部件进行后处理，以提供另外的美观和/或结构特性。该后处理可以包括：给部件涂色并且/或者为部件涂覆一种支持或者修改部件的结构特性的材料、用一个或多个材料灌注部件、用一个或多个材料填充部件中的腔、以及/或者将部件包绕在覆盖材料中。

在本发明的一个实施例中，可以提供多种预定鞋类选项，而不是针对各个个体运动员提供单独定制的鞋类，运动员根据它们的具体需要和特性来选择最适当的选项。例如，可以将运动员数据（例如，压力数据和力数据）的多个数据组分类为多个预定类别，通过如下特性来确定这些类别：诸如，但不限于，脚着地位置（例如，后跟着地者、足中段着地者或者前脚着地者）、旋前/旋后水平、直线跑或者曲线跑道跑步等。在本实施例中，运动员可以基于运动员所适合的类别或者多个类别来选择预制造或者后制造的“定制”鞋。在一个具体实施例中，可以为鞋子提供有限数量的不同选项，针对后跟着地者、足中段着地者和/或前脚着地者具体设置牵引元件。

本发明的一个实施例允许利用本文描述的方法和算法来设计并且制造供运动员和其他用户使用的服装和/或设备。例如，可以使用对个人的身体特性的测量值来定制服装物品（诸如但不限于，防护头盔、用于上身和/或下身的防护服（例如，包含防护材料的衬衣和/或裤子或者包含放置在穿用者的四肢和/或身躯上的防护材料的袖套和/或覆盖物）、防护垫装置等）的设计。也可以将用于进行运动活动的运动员的相关性能测量值包含在输入参数中，以确保服装在不牺牲性能的情况下提供所需防护。例如，可以将运动员头部的形状和尺寸的测量值用作为该运动员设计自定义适配头盔的方法的输入参数，在一个实施例中，输入参数可以包括运动员的移动的测量值（例如，颈部的转动、和/或由于颈部肌肉的屈曲所导致的颈部形状变化），所述测量值可以用于定制头盔并且进一步地限制头盔对穿用者体育表现的影响，而不使所提供的防护做出妥协。在一个实施例中，可以通过测量需要防护的身体部位的身体特性，并且/或者获取与该身体部位在进行护垫装置为其设计的体育活动期间的移动有关的测量值，为运动员提供定制护垫装置（例如，肩垫、肘垫、身躯护垫装置、前臂护垫装置、护腿、臀护垫装置等）。定制头盔、服装和/或护垫装置可以有益于如下运动：诸如但不限于，长曲棍球、美式足球、冰球、曲棍球、橄榄球、英式足球、棒球、垒球、武术和/或拳击。

在一个实施例中，可以基于穿用者的身体特性和/或穿用者的表现特性（例如，与穿用者的滑冰姿势和/或穿用者在其特定体育活动期间进行的特定移动有关），为特定滑冰者定制用于滑冰（例如，在冰球、速度滑冰或者冰上舞蹈）的鞋类和冰刀。由于制造方法，诸如但不限于，SLS允许由包括塑料和金属的许多材料来制造部件，所以可以自定义制造冰鞋的多个部件，包括，但不限于，冰刀、冰刀附着件、鞋底和/或鞋帮。

本发明的一个实施例允许利用本文描述的方法和算法通过使用用户的身体特性和/或用户的性能特性（例如，通过测量该运动设备在体育活动的具体体育表现期间的力、压力、应力、应变和/或屈曲）来设计并且制造运动设备（或者，其元件），这些运动设备诸如是，但不限于，长曲棍球头部、长曲棍球球网、高尔夫球杆、网球拍、用于运动设备的任何件的夹持元件、曲棍球球棍（以及，例如，其头部和/或夹持部）。

应该理解，替代实施例和/或在构造实施例或者替代实施例时使用的材料可适于本文描述的所有其他实施例。

在偏离本发明的精神或者基本特征的情况下，本发明可以具体实施为其他具体形式。因此，在所有方面都将前述实施例认为是示例性的，而不是对本文描述的本发明的限制。本发明的范围由此由所附权利要求书表示，而不是由前述说明表示，并且落入权利要求书的等同方案的意义和范围内的所有变化都旨在包涵在该其中。

Claims (42)

1.一种设计为用户定制的鞋类物品的鞋底的至少一部分的方法，所述方法包括以下步骤：

确定与用户相关的至少一个输入参数；

分析所述至少一个输入参数来确定所述用户的脚的至少一个性能度量；以及

基于所述性能度量来确定用于所述用户的鞋类物品的鞋底的至少一部分的一个或多个定制结构特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述至少一个输入参数包括：测量所述用户的脚的至少一部分的至少一个特性。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，测量所述用户的脚的至少一部分的至少一个特性包括：获取实验数据，所述实验数据表示在步态周期的地面接触阶段的至少一部分期间所述脚的性能特性。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少一个输入参数包括压力、摩擦、力、位置、速度、加速度、旋转速度、旋转加速度、脚的至少一部分的形状变化、质量分布、能量分布、应力、应变、和/或事件发生经过时间的至少一个。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个输入参数包括地面接触时间、初始脚着地部位、脚趾离开位置、旋前特性、和/或旋后特性。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个输入参数包括以下至少一个：（i）在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间，在所述用户的所述脚的脚底的至少一部分上的压力分布；（ii）在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间，所述用户的所述脚的至少一部分的形状和/或位置变化；和/或（iii）在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间，在所述脚的所述脚底的至少一部分与地面表面之间的力分布。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述至少一个输入参数包括：测量所述用户的脚的至少一个身体特性。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述至少一个身体特性包括所述脚的至少一个生理结构特性。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个生理结构特性包括形状、尺寸、磨损模式、损伤轮廓、骨骼结构、汗腺分布、温度、水分含量、循环度量、肌肉活动性、摩擦度量、血压、心率、容积变化、水化水平、排汗水平、韧带结构、脚趾形状、脚趾分布、后跟形状、和/或足弓形状中的至少一个。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个性能度量包括表示在步态周期的地面接触阶段的至少一部分期间在所述用户的所述脚与所述地面之间的相互作用的度量。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述至少一个输入参数包括在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间在所述用户的所述脚的脚底上的至少一部分的压力分布测量值和在所述脚的所述脚底的至少一部分与所述地面表面之间的力分布测量值中的至少一个。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，分析所述至少一个输入参数包括：将所述压力分布测量值和力分布测量值转换为与所述用户的所述脚的至少一部分至少部分地相关的单个坐标系。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，分析所述至少一个输入参数包括：将所述压力分布测量值和所述力分布测量值相乘，以确定与在所述用户的所述脚上的多个位置处在所述脚与所述地面之间的相互作用的角度和大小中的至少一个至少部分地相关的性能度量。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个性能度量包括：识别所述用户的所述脚的在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间暴露于较高压力和/或力的一个或者多个区域。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述至少一个性能度量包括识别与所述较高压力和/或力相关联的方向向量。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，鞋类物品的所述鞋底的至少一部分的所述结构特性包括用于外底的一个或者多个牵引元件。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述一个或者多个牵引元件包括鞋底图案、牵引元件形状、牵引元件取向、和/或牵引元件构型中的至少一个。

18.根据权利要求1所述的方法，其中，鞋类物品的所述鞋底的至少一部分的所述一个或多个结构特性包括材料分布和/或材料密度分布的至少一个。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，鞋类物品的所述鞋底的至少一部分的所述一个或多个结构特性包括在所述鞋底的一部分内一个或者多个机械结构的分布。

20.根据权利要求1所述的方法，其还包括，通过使用一个或多个增量制造技术来形成鞋类物品的鞋底的至少一部分的所述结构特性。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述增量制造技术包括选择性激光烧结、熔融沉积成型、立体光刻、分层实体制造、或者基于喷墨的增量制造的至少一个。

22.一种鞋类物品，其包括：

鞋帮；以及

鞋底，其中，所述鞋底的至少一部分包括关于与所述用户相关联的至少一个性能度量而定制的一个或多个结构特性。

23.根据权利要求22所述的鞋类，其中，与所述用户相关联的至少一个性能度量包括所述用户的脚的至少一部分的至少一个特性。

24.根据权利要求23所述的鞋类，其中，所述用户的脚的至少一部分的至少一个特性包括实验数据，所述实验数据表示在步态周期的地面接触阶段的至少一部分期间所述脚的表现特性。

25.根据权利要求24所述的鞋类，其中，所述实验数据包括压力、摩擦、力、位置、速度、加速度、旋转速度、旋转加速度、脚的至少一部分的形状变化、质量分布、能量分布、应力、应变、和/或事件发生经过时间的至少一个。

26.根据权利要求24所述的鞋类，其中，所述实验数据包括地面接触时间、初始脚着地部位、脚趾离开位置、旋前特性和/或旋后特性。

27.根据权利要求24所述的鞋类，其中，所述实验数据包括以下至少一个：在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间，在所述用户的所述脚的脚底的至少一部分上的压力分布；在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间，所述用户的所述脚的至少一部分的形状和/或位置变化；和/或在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间，在所述脚的所述脚底的至少一部分与地面表面之间的力分布。

28.根据权利要求23所述的鞋类，其中，所述用户的脚的至少一部分的所述至少一个特性包括所述用户的脚的至少一个测量的身体特性。

29.根据权利要求28所述的鞋类，其中，所述至少一个身体特性包括所述脚的至少一个生理结构特性。

30.根据权利要求29所述的鞋类，其中，所述至少一个生理结构特性包括形状、尺寸、磨损模式、损伤轮廓、骨骼结构、汗腺分布、温度、水分含量、循环度量、肌肉活动性、摩擦度量、血压、心率、容积变化、水化水平、排汗水平、韧带结构、脚趾形状、脚趾分布、后跟形状、和/或足弓形状中的至少一个。

31.根据权利要求22所述的鞋类，其中，所述至少一个性能度量包括表示在步态周期的地面接触阶段的至少一部分期间在所述用户的所述脚与所述地面之间的相互作用的度量。

32.根据权利要求22所述的鞋类，其中，所述至少一个性能度量包括在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间在所述用户的所述脚的脚底的至少一部分上的压力分布测量值和在所述脚的所述脚底的至少一部分与所述地面表面之间的力分布测量值的至少一个。

33.根据权利要求22所述的鞋类，其中，所述至少一个性能度量包括：识别所述用户的所述脚的在所述步态周期的所述地面接触阶段的至少一部分期间暴露于较高压力和/或力的一个或者多个区域。

34.根据权利要求33所述的鞋类，其中，所述至少一个性能度量包括识别与所述较高压力和/或力相关联的方向向量。

35.根据权利要求22所述的鞋类，其中，鞋类物品的所述鞋底的至少一部分的所述一个或多个结构特性包括用于外底的一个或者多个牵引元件。

36.根据权利要求35所述的鞋类，其中，所述一个或者多个牵引元件包括鞋底图案、牵引元件形状、牵引元件取向、和/或牵引元件构型的至少一个。

37.根据权利要求22所述的鞋类，其中，鞋类物品的所述鞋底的至少一部分的所述一个或多个结构特性包括材料分布和/或材料密度分布的至少一个。

38.根据权利要求22所述的鞋类，其中，鞋类物品的所述鞋底的至少一部分的所述一个或多个结构特性包括在所述鞋底的一部分内一个或者多个机械结构的分布。

39.根据权利要求22所述的鞋类，其中，通过使用一个或多个增量制造技术来形成所述一个或多个结构特性。

40.根据权利要求39所述的鞋类，其中，所述增量制造技术包括选择性激光烧结、熔融沉积成型、立体光刻、分层实体制造、或者基于喷墨的增量制造的至少一个。

41.根据权利要求22所述的鞋类，其中，所述一个或多个结构特性包括所述鞋类物品的外底、中底和/或内底的至少一部分。

42.一种设计为用户定制的鞋类物品的至少一部分的方法，所述方法包括以下步骤：

确定与用户相关的至少一个输入参数；

分析所述至少一个输入参数来确定所述用户的脚的至少一个性能度量；以及

基于所述性能度量来确定用于所述用户的所述鞋类物品的至少一部分的一个或多个定制结构特性。