ما هو الغرض من تركيب شرائح التلامس النقطي المعدنية على نعال الأحذية لأبحاث الميكانيكا الحيوية للمشية البشرية؟

الغرض الأساسي من تركيب شرائح التلامس النقطي المعدنية على نعال الأحذية هو عزل القوى الميكانيكية المحددة أثناء تحليل المشي البشري. من خلال تقليل الواجهة بين الحذاء والأرض إلى مساحة سطح صغيرة جدًا، يمكن للباحثين استبعاد عزم الدوران الحر الرأسي (VFM) بشكل انتقائي - وهو عزم الدوران الناتج عن الاحتكاك حول المحور الرأسي للقدم.

من خلال تحويل الحذاء إلى نظام تلامس نقطي، يقوم الباحثون بـ "إيقاف" عزم دوران الاحتكاك الموجود عادة أثناء المشي. هذا يسمح بالتحليل المستقل لكيفية تأثير عزم الدوران الحر الرأسي على استقرار المشي وتنسيق الجذع.

آليات شرائح التلامس النقطي

إنشاء تأثير التلامس النقطي

تسمح الأحذية القياسية بمنطقة اتصال واسعة مع الأرض. هذا يوفر احتكاكًا واستقرارًا كبيرين.

تقوم الشرائح المعدنية بتعديل هذا التفاعل عن طريق تقليل مساحة التلامس بشكل كبير. هذا يخلق تأثير تلامس نقطي محددًا، مما يغير بشكل أساسي كيفية انتقال القوى من الأرض إلى الجسم.

استبعاد عزم الدوران الحر الرأسي (VFM)

عزم الدوران الحر الرأسي هو عزم الدوران الذي ينشئه الاحتكاك أثناء دوران القدم ضد الأرض. إنه يعمل حول المحور الرأسي.

مع نعل مسطح قياسي، يكون هذا الاحتكاك كبيرًا. ومع ذلك، مع شرائح التلامس النقطي، يتم إزالة ذراع الرافعة لهذا الاحتكاك. هذا التدخل الميكانيكي يستبعد بشكل فعال عزم الدوران الحر الرأسي، ويزيله من معادلة المشي.

تطبيقات البحث

عزل متغيرات الاستقرار

يعتمد استقرار المشي البشري على تفاعل معقد للقوى. غالبًا ما يكون من الصعب تحديد القوة التي تساهم في أي جانب من جوانب التوازن.

من خلال إزالة عزم الدوران الحر الرأسي، يمكن للباحثين ملاحظة كيف يتفاعل الجسم في غيابه. هذا يكشف عن الدور المحدد الذي يلعبه عزم الدوران الحر الرأسي في الحفاظ على التوازن أثناء دورة المشي.

تحليل تنسيق الجذع

ينسق الجزء العلوي من الجسم (الجذع) مع الساقين لإدارة الزخم الدوراني. هذا التنسيق يعتمد جزئيًا على قوى رد فعل الأرض.

عند إزالة عزم الدوران الحر الرأسي، يمكن للباحثين تتبع التغيرات في حركة الجذع. تساعد هذه البيانات في تحديد مدى أهمية عزم دوران احتكاك الأرض لتنسيق الجزء العلوي من الجسم الطبيعي.

فهم المفاضلات

ظروف المشي الاصطناعية

من المهم إدراك أن هذا تعديل اصطناعي. المشي على نقاط معدنية لا يحاكي ظروف المشي الطبيعية.

تعكس البيانات التي تم جمعها حالة تجريبية محددة - "المشي بدون عزم دوران حر رأسي". يجب تفسيرها على أنها اختبار إجهاد للنظام الميكانيكي الحيوي، بدلاً من تمثيل للمشية الطبيعية.

تأثيرات التوازن

يؤدي تقليل مساحة التلامس بطبيعة الحال إلى المساس بقاعدة الدعم.

في حين أن هذا هو الهدف المقصود من البحث، إلا أنه يجعله بطبيعته أقل استقرارًا للموضوع. يجب على الباحثين التمييز بين عدم الاستقرار الناجم عن نقص عزم الدوران الحر الرأسي وعدم الاستقرار الناجم ببساطة عن التوازن على نقطة معدنية صغيرة.

اتخاذ القرار الصحيح لهدفك

إذا كنت تصمم دراسة ميكانيكا حيوية، ففكر في التطبيقات التالية لشرائح التلامس النقطي:

إذا كان تركيزك الأساسي هو عزل القوى الدورانية: استخدم هذه الشرائح لإبطال عزم الدوران القائم على الاحتكاك، مما يسمح لك بمعاملة عزم الدوران الحر الرأسي كمتغير مستقل.
إذا كان تركيزك الأساسي هو دراسة آليات التعويض: استخدم هذا الإعداد لاستفزاز ومراقبة كيفية تكيف الجذع والوركين عندما لا يكون عزم دوران رد فعل الأرض القياسي متاحًا.

هذا التعديل هو الطريقة الحاسمة لإثبات الضرورة الوظيفية لعزم الدوران الحر الرأسي في الحركة البشرية.

جدول الملخص:

الميزة	النعل القياسي	نعل التلامس النقطي
مساحة التلامس	سطح كبير / كامل	نقطة واحدة / الحد الأدنى
عزم دوران الاحتكاك (VFM)	مرتفع (موجود بشكل طبيعي)	مستبعد (معزول ميكانيكيًا)
الهدف البحثي الأساسي	تحليل المشي الطبيعي	متغيرات الاستقرار والتنسيق
تنسيق الجذع	مشاركة طبيعية	تكيف تعويضي
مستوى الاستقرار	مرتفع / طبيعي	منخفض / اختبار إجهاد اصطناعي

شراكة مع 3515 لهندسة الأحذية المتقدمة

بصفتنا شركة تصنيع رائدة واسعة النطاق تخدم الموزعين العالميين وأصحاب العلامات التجارية، تقدم 3515 الخبرة الفنية ونطاق الإنتاج المطلوبين لتحويل مفاهيم الأحذية المتخصصة إلى واقع. سواء كنت تقوم بتطوير أحذية السلامة عالية الأداء، أو أحذية تكتيكية، أو نماذج أولية مخصصة للبحث والتطوير لدراسات الميكانيكا الحيوية، فإن قدرات التصنيع الشاملة لدينا تضمن الدقة والمتانة.

من سلسلة السلامة الرائدة لدينا إلى الأحذية الخارجية والتدريبية والرسمية، نقدم حلولًا بكميات كبيرة مصممة خصيصًا لتلبية مواصفات علامتك التجارية. اتصل بنا اليوم لمناقشة احتياجات الإنتاج الخاصة بك واكتشاف كيف يمكن لـ 3515 تعزيز محفظة منتجاتك.

المراجع

Takuo Negishi, Naomichi Ogihara. Functional significance of vertical free moment for generation of human bipedal walking. DOI: 10.1038/s41598-023-34153-4

تستند هذه المقالة أيضًا إلى معلومات تقنية من 3515 قاعدة المعرفة .