集成式力板是鞋类生物力学测试的分析基础。它们的主要功能是在行走周期中高频收集地面反作用力（GRF）。这些数据提供了计算体内应力（如关节力矩和肌肉收缩力）所需的客观力学参数。
通过量化足部与地面的相互作用，力板使研究人员能够超越鞋子的外壳。它们揭示了中底材料的实际物理性能，特别是它们在处理冲击缓冲和能量转换方面的能力。
数据收集的力学原理
捕捉地面反作用力（GRF）
集成式力板的基本作用是捕捉地面反作用力。
当工人行走时，他们施加在地面的力会被地面等量地反作用回来。力板以高频率测量这种反作用力，以生成详细的行走过程图谱。
建立边界条件
收集到的数据构成了生物力学建模的关键“边界条件”。
没有准确的GRF数据，就无法可靠地计算关节力矩或肌肉收缩力。这些计算对于理解特定鞋子设计随着时间的推移对穿着者身体造成的物理负担至关重要。
评估材料性能
分析中底效率
力板是测试中底材料有效性的主要工具。
通过分析GRF的变化，研究人员可以确定鞋子提供冲击缓冲的能力。他们还可以测量能量转换，揭示材料吸收了多少能量以及有多少能量在行走过程中返回给穿着者。
评估关节保护
辅助测量，如载荷率，有助于评估鞋底结构如何减轻冲击载荷。
这种分析可以确定鞋类如何影响足部着地模式，例如诱导后跟着地。这些数据对于验证安全鞋设计的关节保护能力至关重要。
理解权衡
测量范围
虽然力板精度很高，但它们主要测量动力学参数（力）。
它们不直接测量用户舒适度或感官感知。一双鞋在力板上可能显示出出色的力吸收数据，但由于合脚性或热学特性，穿着起来仍然可能不舒服。
个体差异
力板可以捕捉压力中心（COP）的全局位置和个体施力习惯。
然而，数据可能因穿着者而异。摩擦感知和步态的个体差异意味着力板数据通常需要标准化或进行情境化分析才能普遍适用。
根据您的目标做出正确选择
在解读安全鞋的力板数据时，请关注与您特定目标一致的指标。
- 如果您的主要重点是预防伤害：优先考虑关节力矩和载荷率数据，以确保鞋类最大限度地减少对膝盖和脚踝的压力。
- 如果您的主要重点是减轻疲劳：寻找能量转换指标，以表明中底在行走周期中向穿着者回馈能量的效率。
力板数据将鞋类测试从主观试验转变为客观工程学科。
总结表：
| 指标类别 | 收集的数据 | 性能洞察 |
|---|---|---|
| 动力学力 | 地面反作用力（GRF） | 内部关节应力和肌肉收缩负荷 |
| 中底效率 | 载荷率和能量回馈 | 冲击缓冲和减轻疲劳的有效性 |
| 稳定性和平衡性 | 压力中心（COP） | 用户步态模式和整体平衡支撑 |
| 边界条件 | 高频步态图谱 | 生物力学建模的客观力学参数 |
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参考文献
- Judith Osterloh, Rainer Bader. The effect of different midsole materials in safety shoes on perceived comfort, muscle activities, and biomechanical parameters during walking – a musculoskeletal modelling approach. DOI: 10.1080/19424280.2025.2472249
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