CN113058255A - 一种基于三维扫描和3d打印的划艇运动膝盖跪垫 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫，包括硬质的跪垫外壳(1)，跪垫外壳(1)内设置有由弹性材料3D打印的晶格结构块(2)，晶格结构块(2)上表面复合有下凹的弹性面层(3)，所述弹性面层(3)的下凹轮廓通过三维扫描运动员跪姿下的膝盖三维形状确定；所述跪垫外壳(1)底部设有用于固定的底座结构。本发明是一种与膝盖贴合度更高的跪垫，而且能够对膝盖进行更均衡的承托，在提高运动员舒适感的同时还能够便于腿部发力。

Description

一种基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫

技术领域

本发明涉及一种运动装备，特别是一种用于划艇运动的膝盖跪垫。

背景技术

划艇由一名或多名桨手划动的轻而窄的敞舱船，桨手前腿成弓步，后腿跪着，两手握一支单面桨，在艇的一侧划水。划艇运动有其自身的特点,它要求运动员在划行过程中,身体呈单腿跪垫支撑状态,两手握浆在艇的一侧划水前进。伸在前面调整船平衡的腿叫“平衡腿”,跪在后面支撑身体重心的腿叫“支撑腿”,又叫“跪腿”。跪腿则是人体(运动员)与船体接触的媒介。因此“跪腿”在划艇运动中极为重要。为了更好地支撑“跪腿”，以及对于运动员膝盖的保护，通常需要在“跪腿”处设置一个弹性跪垫。

目前，由于缺乏对于跪垫的科学性研究，市面上很少有专业的划艇用跪垫。一般的跪垫都是简单地使用一块弹性泡沫，然后用锉刀挫出一个膝盖大致形状的凹槽，然后通过数个月的使用，不断调整形状以达到最佳舒适度。这种方式的跪垫凹槽形状很难匹配膝盖轮廓，且由于使用时膝盖各部位在泡沫上的施力不同，使用时间久了以后泡沫变形严重，严重影响运动员的发挥。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫。它是一种与膝盖贴合度更高的跪垫，而且能够对膝盖进行更均衡的承托，在提高运动员舒适感的同时还能够便于腿部发力。

本发明的技术方案：一种基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫，其特点是：包括硬质的跪垫外壳，跪垫外壳内设置有由弹性材料3D打印的晶格结构块，晶格结构块上表面复合有下凹的弹性面层，所述弹性面层的下凹轮廓通过三维扫描运动员跪姿下的膝盖三维形状确定；所述跪垫外壳底部设有用于固定的底座结构。

上述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫中，为了进一步均衡晶格结构块对膝盖的承托力：所述晶格结构块依据弹性面层所对应的膝盖不同部位的施力大小比例，具有晶格结构密度变化，从而使各个部位的承托力能够适应膝盖的受力情况。

前述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫中，所述晶格结构密度变化通过调整晶格材料粗细和调整晶格形状中的一种或两种组合的方式实现。施力较大的部位可以增加材料截面面积和/或使用更小的晶格单元。

前述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫中，所述弹性面层上开设有小孔，每单位面积上的开孔率依照所对应的膝盖不同部位的施力大小比例而变化。一方面还是为了与下部晶格结构块承托力相匹配，另一方面小孔能有效提高凹槽内的透气度，并能使汗液或水流出凹槽。

前述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫中，所述跪垫外壳为流线型设计，减小跪垫的空气阻力，跪垫外壳前方设有透气孔，能引导空气进入晶格结构块的孔隙，增加跪垫的透气性。

前述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫中，所述底座结构包括底板，底板上设有安装座，跪垫外壳底部设有与安装座配合安装的安装板。该结构能确保跪垫快速稳固地安装在船体上，放置发生位移而影响运动员发挥。

前述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫中，其特征在于：所述安装座上表面为下凹弧面，下表面为上拱弧面，跪垫外壳底部设有排水孔。

前述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫中，所述晶格结构块和弹性面层的材质为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，即TPU。该材质弹性好、承载能力突出、耐油、耐水、耐霉菌，且热塑性好、便于3D打印加工，因此极为适用于划艇跪垫的使用环境、性能要求和工艺要求。

与现有技术相比，本发明通过将三维扫描技术和3D打印技术进行结合，并使用多层不同结构的复合，实现了一种能够对划艇运动的“跪腿”进行均衡承托的结构。该结构能够对运动员的膝盖进行更好地承托，起到更好的保护作用，也能提高运动员的腿部舒适性，对划艇运动员的成绩提高起到积极作用。而且本发明的复合结构能够具有较高的通气、排湿性能，运动员出汗或跪垫进水都不会对使用舒适性造成不良影响。本发明不同于现有的弹性泡沫，即使使用较长时间，跪垫内的凹槽形状也能自然恢复到初始轮廓，内部承托力变化较小，产品使用寿命较长。

附图说明

图1是本发明的爆炸结构示意图；

图2是图1的立体视角结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫，如图1和图2所示：包括硬质的跪垫外壳1(可选用尼龙材质的包裹性结构)，跪垫外壳1内设置有由弹性材料3D打印的晶格结构块2，晶格结构块2上表面复合有下凹的弹性面层3，所述弹性面层3的下凹轮廓通过三维扫描运动员跪姿下的膝盖三维形状确定；所述跪垫外壳1底部设有用于固定的底座结构。晶格结构块2可选择通过SLS(选择性激光烧结)的3D打印工艺对柔性TPU材料进行快速成型制得。运动员跪姿下的膝盖三维形状可以先让运动员以划艇的标准跪姿，用跪腿在细砂中压出轮廓，再使用三维扫描设备扫描细砂中压出的轮廓，来间接得到。

所述晶格结构块2依据弹性面层3所对应的膝盖不同部位的施力大小比例，具有晶格结构密度变化，从而使各个部位的承托力能够适应膝盖的受力情况。所述晶格结构密度变化通过调整晶格材料粗细和调整晶格形状中的一种或两种组合的方式实现。膝盖不同部位的施力大小可通过预设压力传感器的方式对跪姿下的施力进行采集。

所述弹性面层3上开设有小孔，每单位面积上的开孔率依照所对应的膝盖不同部位的施力大小比例而变化。所述跪垫外壳1为流线型设计，跪垫外壳1前方设有透气孔101。所述底座结构包括底板4，底板4上设有安装座5，底板4和安装座5可采用不锈钢材质，跪垫外壳1底部设有与安装座5配合安装的安装板6(也可采用不锈钢)，可以通过螺丝固定。所述安装座5上表面为下凹弧面，下表面为上拱弧面，跪垫外壳1底部设有排水孔。所述晶格结构块2和弹性面层3的材质为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。跪垫外壳1的外形根据降低风阻系数计算得来的科学数据基础来设计。运动员在冲刺的情况下可以减少风的阻力。跪垫外壳底部抬起设计的外形，可以让空气快速通道通过并上升。

Claims (8)

1.一种基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫，其特征在于：包括硬质的跪垫外壳(1)，跪垫外壳(1)内设置有由弹性材料3D打印的晶格结构块(2)，晶格结构块(2)上表面复合有下凹的弹性面层(3)，所述弹性面层(3)的下凹轮廓通过三维扫描运动员跪姿下的膝盖三维形状确定；所述跪垫外壳(1)底部设有用于固定的底座结构。

2.根据权利要求1所述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫，其特征在于：所述晶格结构块(2)依据弹性面层(3)所对应的膝盖不同部位的施力大小比例，具有晶格结构密度变化，从而使各个部位的承托力能够适应膝盖的受力情况。

3.根据权利要求2所述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫，其特征在于：所述晶格结构密度变化通过调整晶格材料粗细和调整晶格形状中的一种或两种组合的方式实现。

4.根据权利要求1所述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫，其特征在于：所述弹性面层(3)上开设有小孔，每单位面积上的开孔率依照所对应的膝盖不同部位的施力大小比例而变化。

5.根据权利要求1所述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫，其特征在于：所述跪垫外壳(1)为流线型，跪垫外壳(1)前方设有透气孔(101)。

6.根据权利要求1所述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫，其特征在于：所述底座结构包括底板(4)，底板(4)上设有安装座(5)，跪垫外壳(1)底部设有与安装座(5)配合安装的安装板(6)。

7.根据权利要求6所述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫，其特征在于：所述安装座(5)上表面为下凹弧面，下表面为上拱弧面，跪垫外壳(1)底部设有排水孔。

8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的基于三维扫描和3D打印的划艇运动膝盖跪垫，其特征在于：所述晶格结构块(2)和弹性面层(3)的材质为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。

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