[发明专利]一种具有附着和耐磨功能的仿生鞋底

说明书

本发明公开了一种具有附着和耐磨功能的仿生鞋底，包括脚掌部分、足弓部分和足跟部分；仿穿山甲鳞片凸起结构设置在脚掌部分前部，仿雉鸡直行运动步态的前段足趾组设置在脚掌部分后端的大脚掌部分处，仿雉鸡转弯运动步态的前段足趾组设置在脚掌部分的后端的小脚掌部分处；仿鸵鸟鳞片长条结构设置在足跟部分后部，仿雉鸡直行运动步态的后段足趾组设置在足跟部分的大足跟部分，仿雉鸡转弯运动步态的后段足趾组设置在足跟部分的小足跟部分；本鞋底基于鸵鸟和穿山甲鳞片的宏观形貌及雉鸡足趾在直行和变向的运动姿态，设计脚掌部分和足跟部分的耐磨区确定了第二趾、第三趾和第四趾的前段和后段足趾的尺寸关系，有效提高附着、耐磨和变向能力。

技术领域

本发明属于工程仿生技术领域，具体涉及一种具有附着和耐磨功能的仿生鞋底。

背景技术

随着生活水平的提高,人们对于鞋子的要求越来越多,不仅要求鞋子变得轻盈以直接降低行走的重量负担，而且要求鞋子具有优秀的防滑、耐磨等性能以适应在不同场地的运动，避免滑倒，同时出于对人体机能的健康保护目的还要求鞋子符合人体工学以帮助行走和变向。

众所周知，鞋底的设计对鞋子整体的舒适度和功能有较大影响，现有技术中的功能鞋通过材料组合能够实现鞋底的轻软、防滑、易弯折以及缓震的基本功能，这种功能鞋底，尤其是设有防滑、耐磨功能的鞋底，在制作时往往工艺复杂、成本高，并且不能满足人们对助力行走的需求，随着研究的深入，运动鞋必将要通过改善鞋底结构提高防滑、耐磨和变向性能。因此，如何提高运动鞋的防滑、耐磨和变向性能是一个急需解决的问题。

雉鸡脚强健，善于奔跑，也很有力，特别是在灌丛中奔走极快，也善于藏匿，雉鸡栖息于低山丘陵、农田、地边、沼泽草地，以及林缘灌丛和公路两边的灌丛与草地中，善于急停和变向，无论是行走还是奔跑过程，雉鸡足底始终与草地直接接触，把正六边形结构组合成雉鸡第二趾、第三趾和第四趾，同时，雉鸡的直行和变向运动步态是影响雉鸡在草地中快速稳健奔跑的重要因素之一。将雉鸡的运动步态和正六边形结构应用到运动鞋鞋底结构上将会提高运动鞋在草地中行走的附着、防滑和变向特性。鸵鸟是生活在沙漠地带的平胸类鸟，它不会飞翔，但在沙漠环境中具有超强的奔跑能力，是沙漠中跑得最快的双足动物，穿山甲主要栖息于山麓地带的草丛中或较潮湿的丘陵杂灌丛，挖洞居住，多筑洞于泥土地带。研究发现，鸵鸟鳞片和穿山甲鳞片都具有重要的耐磨作用。将鸵鸟和穿山甲鳞片的外观形貌应用到鞋底结构上将会提高鞋底的耐磨性能。

发明内容

本发明基于工程仿生学原理，以与地面直接接触的雉鸡足趾在直行、变向的运动姿态、鸵鸟和穿山甲鳞片为仿生原型。通过研究雉鸡、螽斯、树蛙等生物足底的六边形凸起结构，以正六边形凸起的排列方式、尺寸组合成雉鸡的第二趾、第三趾和第四趾，并将对鸵鸟和穿山甲鳞片进行工程仿生，设计出一种具有附着和耐磨功能的仿生鞋底，能够实现提高鞋底附着、防滑、变向和耐磨的功能。该运动鞋底结构简单，附着和耐磨等性能好。因此，本发明为运动鞋外底结构的设计提供了新的研究思路。

通过对生物足底的六边形凸起结构和雉鸡运动姿态的研究，获得雉鸡、螽斯、树蛙生物足底的微观六边形结构以及雉鸡足与草地的作用方式，研究结果表明，正六边形的结构可增大接触面积并有利于增大附着和防滑等作用，通过对鸵鸟和穿山甲鳞片结构的研究，获得鸵鸟和穿山甲鳞片的宏观形貌，研究表明，仿穿山甲凸起结构和仿鸵鸟鳞片长条结构均有利于增大耐磨作用。

雉鸡足呈三趾结构，即第二趾、第三趾和第四趾，当雉鸡在草地直行行走时，雉鸡足第二趾、第三趾和第四趾的后段足趾首先离地，随后，第二趾、第三趾和第四趾的前段足趾离地，当雉鸡在草地变向奔跑时，雉鸡足第三趾和第四趾的后段足趾首先离地，随后，第二趾以及第三趾和第四趾的前段足趾离地。

一种具有附着和耐磨功能的仿生鞋底，包括脚掌部分、足弓部分和足跟部分；

仿穿山甲鳞片凸起结构设置在脚掌部分前部，仿雉鸡直行运动步态的前段足趾组设置在脚掌部分后端的大脚掌部分处，仿雉鸡转弯运动步态的前段足趾组设置在脚掌部分的后端的小脚掌部分处；