تحقیق و ارزیابی طراحی کفش با استفاده از خودکارسازی نرم‌افزاری؛ بخش اول

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی مهندسی مکانیک، گروه مهندسی مکانیک، دانشکدة مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، گروه مهندسی مکانیک، دانشکدة مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

3 دانشیار گروه مهندسی مکانیک، دانشکدة مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

چکیده

در سال‌های اخیر، ورود نرم‌افزارهای هوشمند و ماشین‌های رایانه‌محور به عرصة صنایع سبب شده است تا کیفیت، تنوع و سرعت تولید افزایش چشمگیری داشته باشد. این پیشرفت نرم‌افزاری، که اصطلاحاً طراحی و ساخت به‌کمک رایانه نامیده می‌شود، صنعت نسبتاً پیچیدة کفش را نیز دستخوش تغییراتی کرده است. علاوه بر این، امروزه تولید کفش‌های طبی به‌عنوان یک ارتز، بسیار مورد توجه واقع‌ شده است، اما متأسفانه با تمام تلاش‌هایی که در کشور برای تولید ارزان‌تر این‌گونه کفش‌ها انجام ‌شده، به‌علت عدم استفاده از خودکارسازی، قیمت تمام‌شدة این محصول برای مصرف‌کنندگان مناسب نیست. با توجه به اهمیت این موضوع، شرکت‌های گوناگون نرم‌افزاری، مجموعه‌ای از نرم‌افزارها را برای تولید خودکار کفش ارائه کرده‌اند. در پژوهش حاضر، نخست با استفاده از روش ماتریس تصمیم‌گیری، بهترین شاخة نرم‌افزاری مورد استفاده در ساخت کفش انتخاب و در ادامه، توصیف فرایند طراحی با استفاده از این مجموعة نرم‌افزاری بیان ‌شده است. سپس در بخش مطالعة موردی، طراحی یک نمونه کفش با بهره‌گیری از فرایند خودکارسازی نرم‌افزاری پیاده‌سازی شده است. در این فرایند ابتدا قالب متناسب با نمونه طراحی و در بخش زیره، یک نمونه زیرة مناسب، توسط نرم‌افزار طراحی شده است. سپس طراحی مدل سه‌بعدی کفش روی قالب انجام‌ گرفته و الگوی دوبعدی به‌طور خودکار توسط نرم‌افزار استخراج شده و بدین‌ترتیب طراحی کفش به اتمام می‌رسد.

کلیدواژه‌ها


[1] R. W. Simmons, C. Richardson, R. Pozos, Postural stability of diabetic patients with and without cutaneous sensory deficit in the foot, Diabetes Res Clin Pract, Vol. 36, pp. 153-60, 1997.

[2] B. E. Maki, W. E. McIlroy, Control of compensatory stepping reactions:age-related impairment and the potential for remedial intervention, Physiother Theory Pract, Vol. 15, pp. 69–90, 1999.

[3] M. Young, A. Boulton, A. Macleod, D. Williams, P. A. Sonksen, multicentre study of the prevalence of diabetic peripheral neuro-pathy in the United Kingdom hospital clinic population, Diabetologia, Vol. 36, pp. 1504, 1993.

[4] V. Stel, J. H. Smit, S. Pluijm, P. Lips, Balance and mobility perfor-mance as treatable risk factors for recurrent falling in older persons, J Clin Epidemiol, Vol. 56, pp. 659–68, 2003.

[5] C. Maurer, T. Mergner, B. Bolha, F. Hlavacka, Human balance control during cutaneous stimulation of the plantar soles, Neurosci Lett, Vol 302, pp. 45–8, 2001.

[6] K. Kaufman, K. N. Brodine, R. A. Shaffer, C. W. Johnson, T. R. Cullson, The effect of foot structure and range of motion on musculoskeletal overuse injuries, Am. J. Sport Med, Vol. 27, pp. 585-593, 1999.

[7] J. E. Taunton, M. B. Ryan, D. B. Clement, D. C. McKenize, S. B. Lyoid, B. D. A. Zumbo, retrospective case-control analysis of running injuries, Brit. J. Sport Med., Vol. 36, pp. 95-101, 2002.

[8] A. Zadpoor, A. Nikooyan, The relationship between lower-extremity stress fractures and the ground reaction force: A systematic review, Clin. Biomech., Vol. 26, pp. 23-28, 2010.

[9] B. M. Nigg, J. M. Wakeling, Impact forces and muscle tuning: a new paradigm, Exerc. Sport. Sci. Rev., Vol. 29, pp. 37-41, 2001.

[10] A. A. Zadpoor, A. A. Nikooyan, Modeling muscle activity to study the effects of footwear on the impact forces and vibrations of the human body during running, J. Biomech., Vol. 43, pp. 186-193, 2010.

[11] K. A. Boyer, B. M. Nigg, Soft tissue vibrations and muscle tuning-quantification methods, J. Biomech., Vol. 39, pp. S195, 2006.

[12] K. Christina, S. C. White, L. A. Gilchrist, Effect of localized muscle fatigue on vertical ground reaction forces and ankle joint motion during running, Hum. Movement Sci., Vol. 20, pp. 257-276, 2001.

[13] K. E. Gerlach, S. C. White, H. W. Burton, J. M. Dorn, J. J. Leddy, P. Horvath, Kinetic changes with fatigue and relationship to injury in female runners, Med. Sci. Sport. Exer., Vol. 37, pp. 657-663, 2005.

[14] O. Girarda, B. G. Milletc, J. Slawinskid, J. Racinaisa, J. P. Micallefb, Changes in leg-spring behavior during a 5000 m self-paced run in differently trained athletes, Sci. Sport., Vol. 25, pp. 99-102, 2010.

[15] A. Zadpoor, A. Nikooyan, A. R. Arshi, A model-based parametric study of impact force during running, Journal of Biomechanics, Vol. 40 pp. 2012–2021, 2007.

[16] B. Friesenbichler, L. M. Stirling, P. Federolf, B. M. Nigg, Tissue vibration in prolonged running, Journal of Biomechanics, Vol. 44, pp. 116-120, 2011.

[17] A. M. Wilson, M. P. McGuigan, A. Su, A. J. van den Bogert, Horses damp the spring in their step, Nature, Vol.  414, pp. 895–899, 2001.

[18] A. A. Zadpoor, A. A. Nikooyan, The effects of lower-extremity muscle fatigue on the vertical ground reaction force: A meta-analysis, journal of Engineering in Medicine,Vol.226, No. 8, pp. 579-588, 2012.

[19] G. K. Klute, J. S. Berge, A. D. Segal, Heel-region properties of prosthetic feet and shoes, Journal of Rehabilitation Research and Development, Vol. 41, pp. 535–545, 2004.

[20] M. A. Lafortune, E. M. Henning, M. J. Lake, Dominant role of interface over knee angle for cushioning impact loading and regulating initial leg stiffness, Journal of Biomechanics, Vol. 29, pp. 1523–1529, 1996.

[21] K. A. Boyer, B. M. Nigg, Changes in muscle activity in response to different impact forces affect soft tissue compartment mechanical properties, Journal of Biomechanical Engineering, Vol. 129, No. 4, pp. 594–602, 2007.

[22] P. Aerts, D. De Clercq, Deformation characteristics of the heel region of the shod foot during a simulated strike: the effect of varying midsole hardness, Journal of Sport Science, Vol. 11, pp. 449–461, 1993.

[23] K. A. Boyer, B. M. Nigg, Muscle activity in the leg is tuned in response to impact force characteristics, Journal of Biomechanics, Vol. 37, No. 10, pp. 1583–1588, 2006.

[24] A. A. Zadpoor, A. A. Nikooyan, A. R. Arshi, Modeling muscle activity to study the effects of footwear on the impact forces and vibrations of the human body during running, Journal of Biomechanics, Vol. 43, pp. 186–193, 2010.

[25] R. E. Burke, D. N. Levine, F. E. Zajac, Mammalian motor units: physiological–histochemical correlation in 3 types in cat gastrocne-mius, Science, Vol. 174, No. 4010, pp. 709-12, 1971.

[26] G. A. Cavagna, P. Franzetti, N. C. Heglund, P. Willems, The determinants of step frequency in running, trotting, and hopping in man and other vertebrates, Journal of Physiology London, Vol. 399, pp. 81–92, 1988.

[27] T. E. Clarke, E. C. Frederick, L. B. Cooper, Effects of shoe cushioning upon ground reaction forces in running, International Journal of Sports Medicine, Vol. 4, No. 4, pp. 247–251, 1993.

[28] T. E. Clarke, E. C. Frederick, L. B. Cooper, The effects of shoe cushioning upon ground reaction forces in running, International Journal of Sports Medicine, Vol. 4, pp. 247–251, 1983.

[29] D. B. Clement, J. E. Taunton, G. W. Smart, K. L. Mcnicol, A survey of overuse running injuries. Medicine and Science in Sports and Exercise, Vol. 13, No. 83, 1981.

[30] G. K. Cole, Loading of the joints of the lower extremities during the impact phase in running. In: Department of Mechanical Engineering, Ph.D. Thesis, The University of Calgary, Calgary, 1993.

[31] A. E. Kerdok, A. A. Biewener, T. A. McMahon, P. G. Weyand, H. M. Herr, Energetics and mechanics of human running on surfaces of different stiffnesses, Journal of Applied Physiology, Vol. 92, No. 2, pp. 469–478, 1999.

[32] A. A. Nikooyan, A. A. Zadpoor, Effects of Muscle Fatigue on the Ground Reaction Force and Soft Tissue Vibrations during Running:A Model Study IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, 2012.

]33[ آ. خاصه‌تراش، ر. حسن‌نژاد قدیم، نقش شرایط خستگی در بهینه‌سازی کفش دوندگان. تهران: مجله مهندسی مکانیک مدرس، س. 14، ش. 14، ص. 167-176، 1393.

[34] A. Luximon, Handbook of footwear design and manufacture, Oxford, New Delhi, 2013.

[35] P. Mikell, Grooverr, CAD/CAM: Computer-Aided Design and Manufacturing. Pearson Education, New Jersey, 2006.

[36] جامعه مدیران و متخصصان صنعت کفش ایران

http://sanatekafsh.ir (accessed Jan 2016).

[37] Autodesk 3D Design, Engineering. http://www.Autodesk.com (accessed March 2016).

[38] Shoemaster CAD/CAM 2D and 3D solutions, http://www.Shoemaster.co.uk (accessed March 2016).

[39] COMELZ software. http://software.comelz.com (accessed March 2016).

[40] 3D design. TDM Solutions. http://www.TDMSolutions.com (accessed March 2016).

[41] D. G. Ullman, The Mechanical Design Process, Fourth Edition, The McGraw-Hill Companies. NewYork, 2010.