Tư vấn về thực hành định lượng độ ổn định của giày và cách đánh giá sự ổn định này.
Tác giả David Smith
Hình ảnh © iStockphoto.com | docksnflipflops
“Tính ổn định” thường được xem là yêu cầu mong muốn đối với giày và là yếu tố mà các nhà sản xuất thường tìm cách tăng cường trong phạm vi kiểu dáng giầy cho phép. Tuy nhiên, một số kiểu giày lại được cố tình thiết kế để tạo cảm giác bất ổn định cho người đi giầy. Một số sản phẩm loại này được bày bán trên thị trường để khuyến khích cách đi bộ 'tự nhiên' hơn, trong khi những sản phẩm khác có đường viền trên đế giầy để buộc người đi giầy phải liên tục thực hiện một số chuyển động nhỏ một cách vô thức để duy trì tư thế đứng thẳng.
Một lý do đằng sau những thiết kế như vậy là những đôi giày khiến người đi giầy không ổn định sẽ khuyến khích họ liên tục tiêu hao nhiều năng lượng hơn bằng cách thực hiện các chuyển động liên tục để giữ ổn định. Điều đáng nói ở đây là những “chuyển động vi mô” được thực hiện mà không cần sự cố gắng có ý thức nào, nhưng lại có lợi, giúp người đi giầy không cần quyết định một cách có ý thức để làm như vậy.
Rõ ràng việc cần làm là làm sao để có thể định lượng mức độ ổn định (hay bất ổn định) của các loại giày khác nhau. Điều này có thể giúp xác thực các tuyên bố tiếp thị hoặc hỗ trợ nhà sản xuất phát triển các sản phẩm đáp ứng theo yêu cầu của khách hàng trong đó sự ổn định, thay vì không ổn định, là đặc điểm mong muốn. Giày cao gót nữ là một ví dụ rõ ràng cần đánh giá, vì đây là một trong những kiểu giày dép không ổn định nhất. Kết quả thử nghiệm về định lượng độ ổn định trong các mẫu thiết kế mới có thể được chuyển lại bộ phận thiết kế để thực hiện các cải tiến trong tương lai.
Giày cao gót được đánh giá về độ ổn định
Một cách để định lượng mức độ ổn định là sử dụng phần mềm lập biểu đồ áp lực hiển thị một yếu tố được gọi là “Trọng lực”. Đây là chỉ báo về trọng tâm, hoặc tiêu điểm của toàn bộ các lực tác động lên cảm biến đặt trong giày sử dụng khi thử nghiệm. Vị trí của trọng lực trong biểu đồ khi người đứng yên được biểu thị bằng một biểu tượng thích hợp và một loạt các vạch ghi hiển thị khi người đó chuyển động. Vị trí của các vạch này mô tả “Quỹ đạo của trọng lực”, có thể được sử dụng để hiểu rõ hơn về cách lực tác dụng qua bàn chân trong khi bước đi. Đây là khoảng cách và hướng di chuyển của trọng lực của một bàn chân đang chuyển động.
Bằng cách ghi lại “đoạn phim” về biểu đồ áp lực và phân tích hình ảnh tổng hợp của các đỉnh lực tác động bởi một cặp bước chân (trái và phải), từ đó có thể quan sát quỹ đạo của trọng lực này.
Một dải các vạch cho biết tốc độ và độ lớn của những chuyển động này và cho phép thực hiện so sánh giữa các tình huống thử nghiệm khác nhau. Mỗi dấu vạch đại diện cho một khung hình duy nhất của đoạn phim đã ghi - dấu vạch càng dài thì chuyển động của trọng lực trong khung hình đó càng lớn. Vì các khung hình kéo dài trong cùng một khoảng thời gian, các dấu vạch dài biểu thị chuyển động nhanh và dấu vạch ngắn hiển thị chuyển động chậm hơn. Kích thước tổng thể của các dấu vạch là quỹ đạo của trọng lực cho chúng ta biết cụ thể về vận tốc và độ lớn của chuyển động của trọng lực trên cảm biến và có thể được sử dụng để xác định tính ổn định của các lực do cảm biến ghi lại.
Ví dụ, một người có bàn chân đi vòng kiềng vào trong (bàn chân chếch vào phía trong), khi bước đi trọng lực sẽ có quỹ đạo là một đường cong chếch vào phía mép trong của bàn chân khi trọng lực di chuyển từ gót đến ngón chân. Tương tự như vậy, một người có bàn chân đi vòng kiềng ra ngoài (bàn chân chếch ra phía ngoài), khi bướ đi trọng tâm sẽ có quỹ đạo là một đường cong hướng ra mép ngoài của bàn chân, khi trọng lực di chuyển từ gót chân đến ngón chân.
Sự thăng bằng, ổn định và 'khả năng cảm nhận” tự nhiên của một người (được định nghĩa là “khả năng cảm nhận các kích thích phát sinh bên trong cơ thể liên quan đến vị trí, chuyển động và trạng thái cân bằng” của cơ thể) đều bị ảnh hưởng và kiểm soát bởi một số yếu tố. Chúng bị chi phối bởi sự phản hồi của thị giác, cũng như phản hồi từ các phản ứng của cơ bắp, “khả năng cảm nhận” và “giác quan vận động” của một người (của hoặc liên quan đến sự vận động do các kích thích cảm giác gây ra).
Hình 1: Quỹ đạo Trọng Lực được ghi khi người thử trong trang thái đứng yên hoàn toàn trong suốt thời gian thử nghiệm. Ngay cả khi đứng yên, ghi nhận cho thấy đối tượng vẫn cómột số chuyển động nhỏ, không chủ ý để giữ thăng bằng
Trong một thử nghiệm mới đây, một số biểu đồ áp lực được ghi để diễn tả các nguyên tắc định lượng sự bất ổn. Trong lần đánh giá đầu tiên (kết quả thể hiện trong hình 1), một đối tượng làm thử nghiệm đứng trên một đôi giầy có gắn bên trong giày bộ cảm biến áp lực đã được hiệu chuẩn và giữ ổn định trước khi bắt đầu quá trình thử nghiệm. Sau đó, anh ta cố gắng đứng thật yên ở mức có thể trong suốt quá trình thử nghiệm (20 giây).
Thiết bị được cài đặt để ghi ở tần số 100Hz để có thể ghi lại các chuyển động nhỏ, nhanh và quan sát được. Để ghi biểu đồ áp lực, người thử nghiệm đứng trên một cặp cảm biến được đặt trên một miếng ethylene vinyl axetat (EVA) dày 10mm với mật độ 0,32g /cm3. Miếng EVA này mô phỏng đế của một đôi giày thể thao, tuy nhiên, không giống như các loại đế giầy thể thao, nó bằng phẳng để người thử nghiệm có thể đứng yên nhất có thể (không có gót hoặc hình dạng cong, để không gây bất ổn định). Người thử nghiệm đi tất, nhưng không đi giày để ghi một biểu đồ áp lực trong 20 giây với tần số 100Hz. Như vậy có thể tạo ra một biểu đồ phân bổ áp lực với dấu vết của quỹ đạo trọng lực tương ứng.
Hình 2: Quỹ đạo trọng lực của một người đứng ở vị trí tương tự như trong hình 1, nhưng hơi lắc lư từ bên này sang bên kia, cố gắng không chuyển động từ trước ra sau. Bất chấp nỗ lực có ý thức này để điều chỉnh chuyển động của cơ thể, vẫn có những chuyển động rõ ràng của Trọng Lực từ trước ra sau được ghi lại.
Trong thử nghiệm thứ hai, đối tượng được yêu cầu đứng yên và mắt nhắm lại. Đây là thử nghiệm duy nhất yêu cầu làm như vậy. Trong thử nghiệm thứ ba, đối tượng lắc lư nhẹ từ bên này sang bên kia, cố gắng không chuyển động từ trước ra sau (hình 2), và trong thử nghiệm thứ tư, đối tượng thực hiện các chuyển động mạnh bằng cánh tay của mình trong khi đứng yên (hình 3). Các đường màu đen chạy dọc theo trục từ gót chân đến ngón chân thấy trên hình ảnh được ghi qua thử nghiệm, là các chuyển động của trọng lực. Độ dài biến đổi của các đường này có thể được đo và dùng để định lượng độ không ổn định.
Hình 3: Quỹ đạo của Trọng Lực được ghi khi đối tượng thực hiện các chuyển động mạnh bằng cánh tay trong khi đứng tại chỗ. Ngay cả khi bàn chân vẫn giữ ở vị trí cũ, hệ thống đã ghi lại chuyển động của trọng lực, phản ánh sự chuyển dịch của trọng lượng và chuyển động uốn theo do các cơ cân bằng thực hiện.
Để phân tích hình ảnh có được qua qúa trình thử nghiệm này, khoảng cách chiều thẳng đứng giữa ngón chân cái và gót chân phải được lấy làm chiều dài hiệu chuẩn bằng 100 (không có đơn vị cụ thể). Sau đó có thể lấy các số đo dịch chuyển của trọng lực và biểu thị chúng dưới dạng phần trăm của chiều dài bàn chân. Việc này có thể được thực hiện cho cả trục 'y' (đối với chuyển dịch trung gian của chân) và trục 'x' (đối với dịch chuyển chân ra ngoài), để xác định mức độ chuyển dịch và sự không ổn định của một người trong một đôi giày hoặc ủng cụ thể.
Người ta thấy có một sự gia tăng nhất định về độ lớn của các chuyển động trung gian (từ trước ra sau) của trọng lực khi đối tượng thử nghiệm gặp phải sự bất ổn định, ngay cả khi đang đứng yên, vì họ tạo ra các chuyển động vi mô một cách vô thức để duy trì cân bằng và điều chỉnh tư thế.
Khi đứng yên, việc nhắm mắt có tác dụng làm tăng 190% chuyển dịch của trọng lực ở bàn chân phải và 40% ở bàn chân trái. Chuyển động trung gian gia tăng là một chỉ số tuyệt vời về sự bất ổn định. Bằng cách bịt mắt đối tượng thử nghiệm sẽ làm khuếch đại tính không ổn định khi thử nghiệm giầy, chuyển động trung gian tăng lên do khuếch đại giúp dễ dàng quan sát và định lượng bất kỳ sự bất ổn nào do giày gây ra.
SATRA có một loạt các phương pháp khác có thể sử dụng để mô tả các yếu tố về dáng đi của đối tượng, bao gồm cả sự ổn định.
Ví dụ, việc sử dụng hệ thống tiêu hao năng lượng để theo dõi nhịp tim và mức độ hoạt động của đối tượng có thể hữu ích như một chỉ báo khác về sự không an toàn và không ổn định trong khi bước đi. Để ghi lại nhịp tim, hệ thống cũng có một gia tốc kế tích hợp ghi lại chuyển động của lồng ngực liên quan đến hô hấp, số lượng và tần số bước chân, được xử lý thông qua phần mềm để tính mức tiêu hao năng lượng calor.
Đúng là một người đi giày dép không ổn định hoặc không thoải mái sẽ phải sử dụng nhiều năng lượng hơn một người đi giày dép thoải mái và ổn định. Mặc dù hệ thống SATRA sử dụng không đủ nhạy để phân biệt các chuyển động nhỏ có thể nhìn thấy được ngoài chuyển động tổng thể, do đối tượng thực hiện để duy trì cân bằng, nhưng có thể quan sát và ghi lại sự gia tăng nhịp tim do người đi giầy phải cố gắng hơn khi đi đôi giầy không ổn định.
Ngoài việc đo quỹ đạo của trọng lực của đối tượng trong một loạt các thử nghiệm tĩnh, người ta cũng có thể ghi lại CofF từ một đối tượng đang dò dẫm bước đi trên một bề mặt không bằng phẳng, hoặc đang bước lên bậc thang với đôi giầy thử nghiệm. Khi so sánh các quỹ đạo trọng lực khác nhau được ghi lại trong quá trình thử nghiệm trên cùng một bề mặt với đôi giày tiêu chuẩn hoặc giày đã kiểm tra, người thực hiện thử nghiệm sẽ biết được nhiều điều về đôi giày và những ảnh hưởng của nó đến dáng đi của người đi giầy. Các thử nghiệm như thế này có thể được tăng cường bằng cách sử dụng thêm các thiết bị khác, như máy ảnh tốc độ cao, hoặc máy ghi nhịp tim và chuyển động như đề cập ở trên.
Ngoài ra còn có các cách tiếp cận khác ít kỹ thuật hơn, để đánh giá tác động đối với đối tượng thử nghiệm về độ ổn định của giày dép. Người đi giầy có thể đứng trên một bệ không ổn định, chẳng hạn như một bệ thăng bằng sử dụng trong phòng tập thể dục và được yêu cầu cố gắng đạt được trạng thái cân bằng càng nhanh càng tốt. Thời gian cần thiết để đối tượng nghỉ ngơi có thể được ghi lại và sử dụng để đánh giá mức độ kiểm soát vận động của anh hoặc cô ta, điều này sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như đường viền của đế giày, kích cỡ và kiểu dáng giầy đối với bất kỳ loại gót giầy nào, cũng như sự vừa vặn tổng thể của giày.
Trong trường hợp khách hàng yêu cầu độ ổn định là chất lượng mong muốn của mẫu giày, thì các tính năng của nó có thể được xác nhận bằng giấy chứng nhận kết hợp ghi một số hoặc tất cả các yếu tố đã thử nghiệm như nêu trong bài viết này.
Kết luận, loại nghiên cứu và thử nghiệm này được sự quan tâm của các nhà sản xuất muốn giày của họ tạo ra cảm giác không ổn định cho người sử dụng và cả những người muốn giày của họ ổn định nhất có thể, tùy theo các giới hạn cho phép của kiểu dáng (ví dụ, giày cao gót).
Nguồn: SATRA Bulletine
Tiếng Anh
.jpg)
