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摘要：高跟鞋近年來颇受女性消费者青睐，由于国内高跟鞋企业在高跟鞋设计方面存在美感以及舒适性的缺陷，国内高跟鞋品牌一直无法跻身世界一流高跟鞋行列。如何设计更为舒适的高跟鞋，并且在兼顾高跟鞋舒适性的同时提高高跟鞋的美感等问题亟待解决。因此，对高跟鞋设计中美感以及舒适度的研究势在必行。
关键词：高跟鞋智能设计；多目标优化；综合评价分析；
一、序言
高跟鞋的舒适度与美感是女性消费者选择高跟鞋的关键因素。影响高跟鞋美感与舒适性的指标大相径庭，需在诸多因素中分别选择出真正影响感与舒适性的因素。由于高跟鞋的主根高度、鞋跟形状、消费者的身高以及腿部长度对于高跟鞋整体美感影响较大，因此选择项指标对高跟鞋美感进行评价；而高跟鞋腰窝的倾斜角度、防水台高度、跟面面积以及鞋里硬度对高跟鞋的舒适度影响较大，因此选择此四项因素作为评价指标对高跟鞋舒适性进行评价。而后将高跟鞋美感以及舒适性评价结果结合得到最终的高跟鞋评价结果。
二、模型假设
（1）消费者所选取的高跟鞋尺寸合适。
（2）不将松糕鞋视作高跟鞋。
（3）所有高跟鞋高度不超过12cm。
（4）只有女性消费者选择购买高跟鞋。
（5）假设女性消费者脚部结构正常，无扁平足、第六指等情况。
三、模型的建立与求解
（1）高跟鞋综合评价模型
本文需要针对高跟鞋的美感与舒适性进行综合评价。那么选取的指标需要兼具科学性以及对于结果明显的影响度。所选取的指标中，高跟鞋的鞋跟形状、主跟高度、防水台高度、跟面面积以及消费者的腿部长度对高跟鞋的评价结果有正反馈现象，因此将此五种指标标定为效应型指标；高跟鞋的腰窝倾斜度、鞋里硬度以及消费者的身高对高跟鞋综合评价结果具有负反馈现象，因此将此三种指标标定为成本型指标。
（2）高跟鞋结构影响模型
研究高跟鞋的结构对高跟鞋美感与舒适度的影响可以看做一个双目标优化问题。一个目标是高跟鞋的美感，将高跟鞋穿出合适的美感需要消费者的腿部长度与鞋跟长度之和符合黄金分割比例，因此需要计算出消费者最适合的鞋跟高度。另一个目标是高跟鞋穿着的舒适性，当消费者穿着高跟鞋时前脚掌与后脚掌所承受的压力之比越与相近高跟性的舒适性越佳。
（3）高跟鞋结构特征模型
随机选取两个点作为聚类中心，计算每个点到聚类中心的距离，并将每个点的聚类到离该点最近的类中，计算每个聚类中所有点的坐标平均值，并将这个平均值作为新聚类的中心。重复聚类取点，计算每个点到聚类中心的距离并聚类到离该点最近的类中去，重复上述过程直至聚类中心不再扩大范围为止。
高跟鞋的防水台也是高跟鞋结构的一部分，资料显示，高跟鞋防水台具有减震和缓冲的作用，高跟鞋是否有必要设计防水台，本文根据多项式拟合和高斯拟合得到了静立状态下与行状态下高跟鞋有防水台时和无防水台时主根的高度对脚部所受压力的影响。
（4）智能高跟鞋设计
智能高跟鞋的自动探测与调节系统包括：鞋内温湿度传感器、鞋底微型风扇、鞋底压力传感器、鞋帮内部压力传感器以及所需要的电池和集成电路结构。高跟鞋内温度会随着穿鞋时间逐渐增高，根据相关文献，其温度变化如上图所示，当到达一定温度时会引起脚部不适，因此将鞋内温度控制在23～24℃是很有必要的。该智能高跟鞋具有温湿度探测和调节模块，当温度过高或者湿度过大时，位于高跟鞋鞋底中间部位的排气孔打开，同时微型风扇启动，帮助鞋内空气循环，降低鞋内温度，维持足部一定程度的干燥和合适的温度。
智能高跟鞋鞋底位置安装有压力测量装置，测量出穿鞋者体重大小；鞋帮内部压力传感器感知得出脚底轮廓，从而得出脚长c，由于人的脚长一般为身高的1/7，进而得出穿鞋者的身高l。由身高l和体重c指标根据分析人体体态得到高跟鞋特征的目标规划模型得出既最大程度符合美感又兼具舒适性的鞋跟高度。根据鞋帮内压力传感器测得的数据，判断鞋帮是否过松或者过紧，从而调节鞋帮的松紧使高跟鞋既不对脚产生挤压也不会过松导致鞋子脱落。
四、研究推广
本文在研究高跟鞋结构对于高跟鞋美感以及舒适度的影响时，对女性消费者进行了体态分析，分别针对不同体态的高跟鞋消费者建立了不同的高跟鞋结构数学模型。此模型可以推广到智能服饰的各个领域，推广成为一种智能穿戴设备定制体系。
参考文献：
[1]郝琦，顾耀东，李建设.高跟鞋不同外底接触面对下肢运动学的影响[R][J].第十五届全国运动生物力学学术交流大会（CABS2012）论文摘要汇编，2012.
[2]杨璐铭，冉美玲，李晓芸，等.连续穿着高跟鞋对青年女性足底压力的影响[J].皮革科学与工程，2015，25（5）：57-60.
[3]杨九瑞，张杲阳.女式高跟鞋鞋跟形状对压力舒适性的影响[J].中国皮革，2011，40（12）：114-117.
[4]赵珊.浅谈女性美对高跟鞋设计形态美的影响[J].
[5]黄文.基于脚型和足底压力分布的鞋垫设计方法研究[D].华侨大学，2016.
[6]谈诚，夏永明，曹毅，赵琦，王慧娟，李志利，张剑锋，王林杰，陈晓萍，万玉民，王政，严曲，王春慧.模拟不同重力环境下步态运动的足底受力分析[J].医用生物力学，2014，29（03）：200-205.[2017-08-21].DOI：10.16156/j.1004-7220.2014.03.009
[7]金姝.从人体工程学的角度浅谈高跟鞋设计[J/OL].艺术科技，2013，26（05）：166.（2013-06-28）[2017-08-21].2014，29（03）：200-205.[2017-08-21].DOI：10.16156/j.1004-7220.2014.03.009
[8]刘园园.穿不同高跟鞋的生物力学研究[D].南京体育学院，2013.
[9]夏永明，赵自强，谈诚，张剑锋，曹毅，杨鸿慧，陈文娟，王慧娟，刘书娟，李志利，王林杰.不同重力环境下足底受力的步态差异分析[J].中国康复医学杂志，2013，28（03）：215-219.[2017-08-21].
[10]李慧.鞋压力舒适性的研究[D].西安工程科技学院，2005.
关键词：高跟鞋智能设计；多目标优化；综合评价分析；
一、序言
高跟鞋的舒适度与美感是女性消费者选择高跟鞋的关键因素。影响高跟鞋美感与舒适性的指标大相径庭，需在诸多因素中分别选择出真正影响感与舒适性的因素。由于高跟鞋的主根高度、鞋跟形状、消费者的身高以及腿部长度对于高跟鞋整体美感影响较大，因此选择项指标对高跟鞋美感进行评价；而高跟鞋腰窝的倾斜角度、防水台高度、跟面面积以及鞋里硬度对高跟鞋的舒适度影响较大，因此选择此四项因素作为评价指标对高跟鞋舒适性进行评价。而后将高跟鞋美感以及舒适性评价结果结合得到最终的高跟鞋评价结果。
二、模型假设
（1）消费者所选取的高跟鞋尺寸合适。
（2）不将松糕鞋视作高跟鞋。
（3）所有高跟鞋高度不超过12cm。
（4）只有女性消费者选择购买高跟鞋。
（5）假设女性消费者脚部结构正常，无扁平足、第六指等情况。
三、模型的建立与求解
（1）高跟鞋综合评价模型
本文需要针对高跟鞋的美感与舒适性进行综合评价。那么选取的指标需要兼具科学性以及对于结果明显的影响度。所选取的指标中，高跟鞋的鞋跟形状、主跟高度、防水台高度、跟面面积以及消费者的腿部长度对高跟鞋的评价结果有正反馈现象，因此将此五种指标标定为效应型指标；高跟鞋的腰窝倾斜度、鞋里硬度以及消费者的身高对高跟鞋综合评价结果具有负反馈现象，因此将此三种指标标定为成本型指标。
（2）高跟鞋结构影响模型
研究高跟鞋的结构对高跟鞋美感与舒适度的影响可以看做一个双目标优化问题。一个目标是高跟鞋的美感，将高跟鞋穿出合适的美感需要消费者的腿部长度与鞋跟长度之和符合黄金分割比例，因此需要计算出消费者最适合的鞋跟高度。另一个目标是高跟鞋穿着的舒适性，当消费者穿着高跟鞋时前脚掌与后脚掌所承受的压力之比越与相近高跟性的舒适性越佳。
（3）高跟鞋结构特征模型
随机选取两个点作为聚类中心，计算每个点到聚类中心的距离，并将每个点的聚类到离该点最近的类中，计算每个聚类中所有点的坐标平均值，并将这个平均值作为新聚类的中心。重复聚类取点，计算每个点到聚类中心的距离并聚类到离该点最近的类中去，重复上述过程直至聚类中心不再扩大范围为止。
高跟鞋的防水台也是高跟鞋结构的一部分，资料显示，高跟鞋防水台具有减震和缓冲的作用，高跟鞋是否有必要设计防水台，本文根据多项式拟合和高斯拟合得到了静立状态下与行状态下高跟鞋有防水台时和无防水台时主根的高度对脚部所受压力的影响。
（4）智能高跟鞋设计
智能高跟鞋的自动探测与调节系统包括：鞋内温湿度传感器、鞋底微型风扇、鞋底压力传感器、鞋帮内部压力传感器以及所需要的电池和集成电路结构。高跟鞋内温度会随着穿鞋时间逐渐增高，根据相关文献，其温度变化如上图所示，当到达一定温度时会引起脚部不适，因此将鞋内温度控制在23～24℃是很有必要的。该智能高跟鞋具有温湿度探测和调节模块，当温度过高或者湿度过大时，位于高跟鞋鞋底中间部位的排气孔打开，同时微型风扇启动，帮助鞋内空气循环，降低鞋内温度，维持足部一定程度的干燥和合适的温度。
智能高跟鞋鞋底位置安装有压力测量装置，测量出穿鞋者体重大小；鞋帮内部压力传感器感知得出脚底轮廓，从而得出脚长c，由于人的脚长一般为身高的1/7，进而得出穿鞋者的身高l。由身高l和体重c指标根据分析人体体态得到高跟鞋特征的目标规划模型得出既最大程度符合美感又兼具舒适性的鞋跟高度。根据鞋帮内压力传感器测得的数据，判断鞋帮是否过松或者过紧，从而调节鞋帮的松紧使高跟鞋既不对脚产生挤压也不会过松导致鞋子脱落。
四、研究推广
本文在研究高跟鞋结构对于高跟鞋美感以及舒适度的影响时，对女性消费者进行了体态分析，分别针对不同体态的高跟鞋消费者建立了不同的高跟鞋结构数学模型。此模型可以推广到智能服饰的各个领域，推广成为一种智能穿戴设备定制体系。
参考文献：
[1]郝琦，顾耀东，李建设.高跟鞋不同外底接触面对下肢运动学的影响[R][J].第十五届全国运动生物力学学术交流大会（CABS2012）论文摘要汇编，2012.
[2]杨璐铭，冉美玲，李晓芸，等.连续穿着高跟鞋对青年女性足底压力的影响[J].皮革科学与工程，2015，25（5）：57-60.
[3]杨九瑞，张杲阳.女式高跟鞋鞋跟形状对压力舒适性的影响[J].中国皮革，2011，40（12）：114-117.
[4]赵珊.浅谈女性美对高跟鞋设计形态美的影响[J].
[5]黄文.基于脚型和足底压力分布的鞋垫设计方法研究[D].华侨大学，2016.
[6]谈诚，夏永明，曹毅，赵琦，王慧娟，李志利，张剑锋，王林杰，陈晓萍，万玉民，王政，严曲，王春慧.模拟不同重力环境下步态运动的足底受力分析[J].医用生物力学，2014，29（03）：200-205.[2017-08-21].DOI：10.16156/j.1004-7220.2014.03.009
[7]金姝.从人体工程学的角度浅谈高跟鞋设计[J/OL].艺术科技，2013，26（05）：166.（2013-06-28）[2017-08-21].2014，29（03）：200-205.[2017-08-21].DOI：10.16156/j.1004-7220.2014.03.009
[8]刘园园.穿不同高跟鞋的生物力学研究[D].南京体育学院，2013.
[9]夏永明，赵自强，谈诚，张剑锋，曹毅，杨鸿慧，陈文娟，王慧娟，刘书娟，李志利，王林杰.不同重力环境下足底受力的步态差异分析[J].中国康复医学杂志，2013，28（03）：215-219.[2017-08-21].
[10]李慧.鞋压力舒适性的研究[D].西安工程科技学院，2005.