CN115655948A

CN115655948A - 一种鞋类磨损测试机

Info

Publication number: CN115655948A
Application number: CN202211375745.7A
Authority: CN
Inventors: 王永鑫; 刘丽芳; 丁艳艳
Original assignee: Weihai Research Institute Of Harbin University Of Technology
Current assignee: Weihai Research Institute Of Harbin University Of Technology
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2023-01-31

Abstract

本发明提供了一种鞋类磨损测试机，包括仿真腿模块、仿真脚模块、类地面模块和测控模块，所述的仿真腿模块相对于机架作定轴转动，并通过专用接口和所述的仿真脚模块连接，工作过程中，仿真脚模块通过穿戴其上的测试鞋与所述类地面模块的上表面间歇性地接触，并能够通过测控模块控制类地面模块的升降运动来实时调整测试鞋与类地面模块之间的接触力。采用本发明的技术方案，能够更加真实地模拟人在行走和跑步时的运动和受力状况，且可以模拟不同体重的人与地面接触力的不同大小及踩踏频率的情形，提高测试数据的可靠性和柔性，同时缩短测试周期，降低测试成本，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种鞋类磨损测试机

技术领域

本发明涉及鞋类测试机，更具体地说，涉及一种鞋类磨损测试机。

背景技术

现有的运动鞋磨损测试主要分为真人测试和机器测试两种情况。真人测试是通过测试者在实际路况下的试穿获得数据，这种方式的优点是数据真实可靠，但极大地浪费了人力，且测试的周期也较长，降低整个产品迭代周期。现有的机器测试，主要都是通过简单的重复运动进行测试，其模拟运动与人在真实情况下行走或跑步的情况相差甚远，导致测得的数据缺乏实际的参考价值。因此，为了能够更加真实地模拟人行走和跑步时的运动和受力状况，且实现模拟不同体重的人在行走和跑步时与地面的接触力的大小和频率，提高测试数据的可靠性和柔性，同时缩短测试周期，降低测试成本，设计制作了一种新的鞋类磨损测试机。

发明内容

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种鞋类磨损测试机，其特征在于，包括仿真腿模块、仿真脚模块、类地面模块和机架，所述的仿真腿模块相对于机架作定轴转动，并通过专用接口和所述的仿真脚模块连接，工作过程中，仿真脚模块通过穿戴其上的测试鞋与所述类地面模块的上表面间歇性地接触，并能够通过类地面模块的升降运动来实时调整测试鞋与类地面模块之间的接触力。

更进一步地，所述的仿真腿模块包括转盘主体、多个仿真腿和主轴，所述的仿真腿沿转盘主体外周分布并和其焊接固连或采用螺纹连接，所述的主轴穿过转盘主体的中心并和其固连，所述的仿真脚模块包括足弓主体、脚趾部以及连接管，足弓主体的后端与连接管转动连接，足弓主体的前端与脚趾部转动连接，所述的专用接口分别设于连接管和仿真腿上，所述的类地面模块包括升降台和设于其上的跑步式传动机构。

更进一步地，所述的专用接口包括位于连接管外表面的定位柱和位于仿真腿内表面的J型槽，二者配合形成卡扣式连接，所述的J型槽包括平行于仿真腿轴线的长直槽、短直槽及起周向连接作用的弧形槽，且在连接管和仿真腿之间还设有缓冲器。

更进一步地，所述的定位柱和J型槽均为两个，所述的缓冲器为弹簧。

更进一步地，所述的定位柱和J型槽均为两个，所述的仿真腿和转盘主体采用螺纹连接，所述的缓冲器包括弹簧和调节装置，弹簧为渐增型弹簧，且通过所述的调节装置可以调节弹簧的刚度。

更进一步地，所述的调节装置包括设于仿真腿内表面的螺纹和调节螺钉。

更进一步地，所述的转盘主体采用轮辐式结构，且与仿真腿的连接处设为通孔。

更进一步地，所述的机架包括左右对称的第一支架和第二支架，第一支架和第二支架均包括L型支撑板、立柱和横梁，所述的L型支撑板与地面固定，所述的横梁通过立柱固连在L型支撑板的上部，所述仿真腿模块的转盘主体是通过位于其中心的主轴相对于机架的横梁作定轴转动。

更进一步地，所述的升降台采用电动推杆或液压推杆驱动剪叉机构实现升降运动，所述主轴的一端穿过横梁并通过带传动机构与电机连接。

更进一步地，还包括测控模块，所述的测控模块包括压力传感器、数据采集卡和上位机，所述的压力传感器安装于跑步式传动机构的内部，并能够感知测试鞋和跑步式传动机构上表面的接触力，且通过数据采集卡与上位机连接，所述的上位机能够实时显示测试鞋和跑步式传动机构之间的接触力大小及踩踏频率，并能通过控制推杆和电机的运动来分别调整升降台的高度和仿真腿模块的转速，最终实现测试鞋和跑步式传动机构之间的接触力及踩踏频率的连续可调。

本发明相比现有技术具有以下的优点：

1、相比其他机器测试，能够更加真实地模拟人行走和跑步时的运动和受力状况，同时能够实时调整测试鞋与地面的接触力和踩踏频率，以模拟不同体重不同步频下运动的情形，提高测试数据的可靠性和柔性。

2、相比人力测试，能够缩短测试周期，便于产品更新迭代，同时降低测试成本。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体结构示意图；

图2为本发明实施例1仿真腿模块的立体结构示意图；

图3为本发明实施例1仿真脚模块的立体结构示意图；

图4为本发明实施例1类地面模块的立体结构示意图；

图5为本发明实施例1机架的立体结构示意图；

图6为本发明实施例1专用接口和缓冲器的立体结构示意图；

图7为本发明实施例1J型槽的立体结构示意图；

图8为本发明实施例1测控模块接线示意图；

图9为本发明实施例2缓冲器的立体结构示意图；

图10为本发明实施例2转盘主体的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例1：

如图1～8所示，本发明揭示了一种鞋类磨损测试机，包括仿真腿模块1、仿真脚模块2、类地面模块3、机架4、带传动机构5、电机6和测控模块7。

仿真腿模块1包括转盘主体11、多个仿真腿12和主轴13，此处转盘主体11采用正六棱柱结构，且仿真腿12为6个，仿真腿12沿转盘主体11外周分布并和其焊接固连或采用螺纹连接，所述的主轴穿过转盘主体的中心并和其固连，固连的方式可以是焊接、过盈连接、键连接或花键连接等，主轴13分别在左右两端与机架4转动连接，且一端通过带传动机构5与电机6连接，从而带动转盘主体11和仿真腿12相对于机架4作定轴转动；机架4包括左右对称的第一支架41和第二支架42，第一支架41和第二支架42均包括L型支撑板411、立柱412和横梁413，L型支撑板411通过地脚螺栓与地面或其它固定物固连，横梁413通过立柱412固连在L型支撑板411的上部，从而实现对仿真腿模块1的可靠支撑。此外，根据需要仿真腿12也可以改为2个或4个，并相应的调整转盘主体11的结构。

仿真脚模块2包括足弓主体21、脚趾部22、连接管23，足弓主体21的后端与连接管23转动连接，模拟人体的踝关节，足弓主体21的前端与脚趾部22转动连接，模拟人体的跖趾关节，测试鞋24穿于仿真脚模块2上，此外，仿真脚模块2与仿真腿模块1通过专用接口8和缓冲器9连接。

类地面模块3包括升降台31和设于其上的跑步式传动机构32，升降台31采用电动推杆或液压推杆311驱动剪叉机构312实现升降运动，从而带动跑步式传动机构32升降；跑步式传动机构32与普通跑步机的传动机构类似，但是采用被动运动形式，即通过与测试鞋24接触产生的摩擦力带动其运动。

升降台31通过升降运动来调整测试鞋24与跑步式传动机构32上表面之间的接触力大小，以模拟不同体重的人行走或者跑步时与地面的接触力大小不同的情形，例如当测试鞋24与跑步式传动机构32上表面接触后，随着升降台的上升，二者之间的接触力逐渐增大，反之亦然；但如果仿真脚模块2和仿真腿模块1之间采用刚性连接，调节距离将极为有限，而且极容易出现测试鞋24与跑步式传动机构32上表面之间的干涉，所以为了更好地调节接触力，且避免出现干涉，仿真脚模块2和仿真腿模块1之间采用柔性连接，这通过专用接口8和缓冲器9来实现。

专用接口8包括对称设于连接管23外表面的两个定位柱231和位于仿真腿12上的两个J型槽121，二者配合形成卡扣式连接，其中J型槽121包括平行于仿真腿12轴线的长直槽1211、短直槽1212及起周向连接作用的弧形槽1213，缓冲器9为弹簧，放置在开有盲孔的仿真腿12内部，且与连接管的上表面接触，将连接管23的定位柱231沿着长直槽1211插至其根部并沿着弧形槽1213转动，待定位柱231滑入短直槽1212内，在弹簧9的预压力作用下实现连接管23与仿真腿12的可靠柔性连接，反方向运动可脱开连接；当升降台31带动连接管23相对于仿真腿12运动改变弹簧变形量时，即可改变测试鞋24与跑步式传动机构32之间的接触力大小，同时避免二者之间的干涉。

测控模块7包括压力传感器71、数据采集卡72和上位机73，压力传感器71安装于跑步式传动机构32的内部并能够感知测试鞋24和跑步式传动机构32上表面的接触力，其通过数据采集卡72与上位机73连接，上位机73能够实时显示测试鞋24和跑步式传动机构32之间的接触力大小以及同一测试鞋的踩踏频率，并通过控制推杆311和电机6的运动来分别调整升降台31的高度和仿真腿模块1的转速，最终实现测试鞋24和跑步式传动机构32之间的接触力及踩踏频率的连续可调。

本鞋类磨损测试机的工作原理如下：

工作过程中，电机6通过带传动机构5使得转盘主体11相对于机架4作低速定轴转动，从而带动固连在其上的多个仿真腿12作定轴转动；仿真腿模块1通过专用接口8带动仿真脚模块2运动，从而通过穿戴其上的测试鞋24依次与跑步式传动机构32上表面接触，通过摩擦力带动跑步式传动机构32运动，且接触时每只测试鞋24均实现由脚后跟逐渐过渡到脚趾的接触顺序，更接近真实情况下人类行走或跑步时的运动状态，提高了测试数据的准确性。

上位机73实时显示测试鞋24与跑步式传动机构32之间接触力的大小和踩踏频率，通过控制推杆311驱动剪叉机构312带动跑步式传动机构32的升降，使得连接管23与仿真腿12之间沿轴线运动进而改变弹簧的变形量，进而改变测试鞋24与跑步式传动机构32的接触力，同时避免发生干涉，用以模拟不同体重的人在行走和跑步时与地面接触力大小不一的情形，通过控制电机6的转速来改变测试鞋24与跑步式传动机构32上表面的接触频率，用以模拟真实情况下不同运动模式下踩踏频率不同的情形。

实施例2：

如图9～10所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，缓冲器9包括弹簧91和调节装置92，仿真腿12通过设于其外周的螺纹与转盘主体11螺纹连接，且将其内孔做成通孔，调节装置92包括设于仿真腿12内表面的螺纹和调节螺钉921，调节螺钉921采用平头紧定螺钉的结构，弹簧91为渐增型弹簧，即刚度随着载荷的增加而增大的弹簧，因此可以通过改变通孔上端调节螺钉921的位置改变弹簧91的预压缩量，进而改变弹簧91的初始刚度。

由于J型槽121的短直槽1212长度有限，因此工作时升降台的升降高度有限，否则可能会脱开连接，因此相比实施例1，实施例2可以在不拆装连接管23的情况下，通过调整调节螺钉921的位置即可实现在升降高度相同的情况下增大力的调节范围，以避免实施例1为了增大力的调节范围需要拆装并更换刚度更大弹簧的情况；此外，实施例1中为了保证工作时接触力处于合适的可调范围，装配时将定位柱231压入仿真腿12的长直槽1211的根部时，弹簧91的产生的压缩力可能会过大，导致安装不方便，而实施例2可以通过调整调节螺钉921的位置使得将定位柱231压入长直槽1211的根部时弹簧91的刚度较小，以便于安装，待定位柱231转到短直槽1212后，再调整调节螺钉921以使弹簧91刚度达到所需要的值。

同时，为了方便调整调节螺钉，转盘主体11采用轮辐式结构，且将与仿真腿12的连接处也做成通孔，此时可以在无需拆卸仿真腿12的情况下直接调整调节螺钉921，进一步提高调试效率。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种鞋类磨损测试机，其特征在于，包括仿真腿模块、仿真脚模块、类地面模块和机架，所述的仿真腿模块相对于机架作定轴转动，并通过专用接口和所述的仿真脚模块连接，工作过程中，仿真脚模块通过穿戴其上的测试鞋与所述类地面模块的上表面间歇性地接触，并能够通过类地面模块的升降运动来实时调整测试鞋与类地面模块之间的接触力。

2.如权利要求1所述的鞋类磨损测试机，其特征在于，所述的仿真腿模块包括转盘主体、多个仿真腿和主轴，所述的仿真腿沿转盘主体外周分布并和其焊接固连或采用螺纹连接，所述的主轴穿过转盘主体的中心并和其固连，所述的仿真脚模块包括足弓主体、脚趾部以及连接管，足弓主体的后端与连接管转动连接，足弓主体的前端与脚趾部转动连接，所述的专用接口分别设于连接管和仿真腿上，所述的类地面模块包括升降台和设于其上的跑步式传动机构。

3.如权利要求2所述的鞋类磨损测试机，其特征在于，所述的专用接口包括位于连接管外表面的定位柱和位于仿真腿内表面的J型槽，二者配合形成卡扣式连接，所述的J型槽包括平行于仿真腿轴线的长直槽、短直槽及起周向连接作用的弧形槽，且在连接管和仿真腿之间还设有缓冲器。

4.如权利要求3所述的鞋类磨损测试机，其特征在于，所述的定位柱和J型槽均为两个，所述的缓冲器为弹簧。

5.如权利要求3所述的鞋类磨损测试机，其特征在于，所述的定位柱和J型槽均为两个，所述的仿真腿和转盘主体采用螺纹连接，所述的缓冲器包括弹簧和调节装置，弹簧为渐增型弹簧，且通过所述的调节装置可以调节弹簧的刚度。

6.如权利要求5所述的鞋类磨损测试机，其特征在于，所述的调节装置包括设于仿真腿内表面的螺纹和调节螺钉。

7.如权利要求2所述的鞋类磨损测试机，其特征在于，所述的转盘主体采用轮辐式结构，且与仿真腿的连接处设为通孔。

8.如权利要求2所述的鞋类磨损测试机，其特征在于，所述的机架包括左右对称的第一支架和第二支架，第一支架和第二支架均包括L型支撑板、立柱和横梁，所述的L型支撑板与地面固定，所述的横梁通过立柱固连在L型支撑板的上部，所述仿真腿模块的转盘主体是通过位于其中心的主轴相对于机架的横梁作定轴转动。

9.如权利要求8所述的鞋类磨损测试机，其特征在于，所述的升降台采用电动推杆或液压推杆驱动剪叉机构实现升降运动，所述主轴的一端穿过横梁并通过带传动机构与电机连接。

10.如权利要求9所述的鞋类磨损测试机，其特征在于，还包括测控模块，所述的测控模块包括压力传感器、数据采集卡和上位机，所述的压力传感器安装于跑步式传动机构的内部，并能够感知测试鞋和跑步式传动机构上表面的接触力，且通过数据采集卡与上位机连接，所述的上位机能够实时显示测试鞋和跑步式传动机构之间的接触力大小及踩踏频率，并能通过控制推杆和电机的运动来分别调整升降台的高度和仿真腿模块的转速，最终实现测试鞋和跑步式传动机构之间的接触力及踩踏频率的连续可调。