段思羽+史浩然

摘要：高跟鞋近年來頗受女性消費(fèi)者青睞，由于國內(nèi)高跟鞋企業(yè)在高跟鞋設(shè)計(jì)方面存在美感以及舒適性的缺陷，國內(nèi)高跟鞋品牌一直無法躋身世界一流高跟鞋行列。如何設(shè)計(jì)更為舒適的高跟鞋，并且在兼顧高跟鞋舒適性的同時(shí)提高高跟鞋的美感等問題亟待解決。因此，對(duì)高跟鞋設(shè)計(jì)中美感以及舒適度的研究勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：高跟鞋智能設(shè)計(jì)；多目標(biāo)優(yōu)化；綜合評(píng)價(jià)分析；

一、序言

高跟鞋的舒適度與美感是女性消費(fèi)者選擇高跟鞋的關(guān)鍵因素。影響高跟鞋美感與舒適性的指標(biāo)大相徑庭，需在諸多因素中分別選擇出真正影響感與舒適性的因素。由于高跟鞋的主根高度、鞋跟形狀、消費(fèi)者的身高以及腿部長(zhǎng)度對(duì)于高跟鞋整體美感影響較大，因此選擇項(xiàng)指標(biāo)對(duì)高跟鞋美感進(jìn)行評(píng)價(jià)；而高跟鞋腰窩的傾斜角度、防水臺(tái)高度、跟面面積以及鞋里硬度對(duì)高跟鞋的舒適度影響較大，因此選擇此四項(xiàng)因素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)高跟鞋舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)。而后將高跟鞋美感以及舒適性評(píng)價(jià)結(jié)果結(jié)合得到最終的高跟鞋評(píng)價(jià)結(jié)果。

二、模型假設(shè)

（1）消費(fèi)者所選取的高跟鞋尺寸合適。

（2）不將松糕鞋視作高跟鞋。

（3）所有高跟鞋高度不超過12cm。

（4）只有女性消費(fèi)者選擇購買高跟鞋。

（5）假設(shè)女性消費(fèi)者腳部結(jié)構(gòu)正常，無扁平足、第六指等情況。

三、模型的建立與求解

（1）高跟鞋綜合評(píng)價(jià)模型

本文需要針對(duì)高跟鞋的美感與舒適性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。那么選取的指標(biāo)需要兼具科學(xué)性以及對(duì)于結(jié)果明顯的影響度。所選取的指標(biāo)中，高跟鞋的鞋跟形狀、主跟高度、防水臺(tái)高度、跟面面積以及消費(fèi)者的腿部長(zhǎng)度對(duì)高跟鞋的評(píng)價(jià)結(jié)果有正反饋現(xiàn)象，因此將此五種指標(biāo)標(biāo)定為效應(yīng)型指標(biāo)；高跟鞋的腰窩傾斜度、鞋里硬度以及消費(fèi)者的身高對(duì)高跟鞋綜合評(píng)價(jià)結(jié)果具有負(fù)反饋現(xiàn)象，因此將此三種指標(biāo)標(biāo)定為成本型指標(biāo)。

（2）高跟鞋結(jié)構(gòu)影響模型

研究高跟鞋的結(jié)構(gòu)對(duì)高跟鞋美感與舒適度的影響可以看做一個(gè)雙目標(biāo)優(yōu)化問題。一個(gè)目標(biāo)是高跟鞋的美感，將高跟鞋穿出合適的美感需要消費(fèi)者的腿部長(zhǎng)度與鞋跟長(zhǎng)度之和符合黃金分割比例，因此需要計(jì)算出消費(fèi)者最適合的鞋跟高度。另一個(gè)目標(biāo)是高跟鞋穿著的舒適性，當(dāng)消費(fèi)者穿著高跟鞋時(shí)前腳掌與后腳掌所承受的壓力之比越與相近高跟性的舒適性越佳。

（3）高跟鞋結(jié)構(gòu)特征模型

隨機(jī)選取兩個(gè)點(diǎn)作為聚類中心，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)到聚類中心的距離，并將每個(gè)點(diǎn)的聚類到離該點(diǎn)最近的類中，計(jì)算每個(gè)聚類中所有點(diǎn)的坐標(biāo)平均值，并將這個(gè)平均值作為新聚類的中心。重復(fù)聚類取點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)到聚類中心的距離并聚類到離該點(diǎn)最近的類中去，重復(fù)上述過程直至聚類中心不再擴(kuò)大范圍為止。

高跟鞋的防水臺(tái)也是高跟鞋結(jié)構(gòu)的一部分，資料顯示，高跟鞋防水臺(tái)具有減震和緩沖的作用，高跟鞋是否有必要設(shè)計(jì)防水臺(tái)，本文根據(jù)多項(xiàng)式擬合和高斯擬合得到了靜立狀態(tài)下與行狀態(tài)下高跟鞋有防水臺(tái)時(shí)和無防水臺(tái)時(shí)主根的高度對(duì)腳部所受壓力的影響。

（4）智能高跟鞋設(shè)計(jì)

智能高跟鞋的自動(dòng)探測(cè)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括：鞋內(nèi)溫濕度傳感器、鞋底微型風(fēng)扇、鞋底壓力傳感器、鞋幫內(nèi)部壓力傳感器以及所需要的電池和集成電路結(jié)構(gòu)。高跟鞋內(nèi)溫度會(huì)隨著穿鞋時(shí)間逐漸增高，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，其溫度變化如上圖所示，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定溫度時(shí)會(huì)引起腳部不適，因此將鞋內(nèi)溫度控制在23～24℃是很有必要的。該智能高跟鞋具有溫濕度探測(cè)和調(diào)節(jié)模塊，當(dāng)溫度過高或者濕度過大時(shí)，位于高跟鞋鞋底中間部位的排氣孔打開，同時(shí)微型風(fēng)扇啟動(dòng)，幫助鞋內(nèi)空氣循環(huán)，降低鞋內(nèi)溫度，維持足部一定程度的干燥和合適的溫度。

智能高跟鞋鞋底位置安裝有壓力測(cè)量裝置，測(cè)量出穿鞋者體重大??；鞋幫內(nèi)部壓力傳感器感知得出腳底輪廓，從而得出腳長(zhǎng)c，由于人的腳長(zhǎng)一般為身高的1/7，進(jìn)而得出穿鞋者的身高l。由身高l和體重c指標(biāo)根據(jù)分析人體體態(tài)得到高跟鞋特征的目標(biāo)規(guī)劃模型得出既最大程度符合美感又兼具舒適性的鞋跟高度。根據(jù)鞋幫內(nèi)壓力傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)，判斷鞋幫是否過松或者過緊，從而調(diào)節(jié)鞋幫的松緊使高跟鞋既不對(duì)腳產(chǎn)生擠壓也不會(huì)過松導(dǎo)致鞋子脫落。

四、研究推廣

本文在研究高跟鞋結(jié)構(gòu)對(duì)于高跟鞋美感以及舒適度的影響時(shí)，對(duì)女性消費(fèi)者進(jìn)行了體態(tài)分析，分別針對(duì)不同體態(tài)的高跟鞋消費(fèi)者建立了不同的高跟鞋結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型。此模型可以推廣到智能服飾的各個(gè)領(lǐng)域，推廣成為一種智能穿戴設(shè)備定制體系。

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