整合智慧方法於鞋具设计开发之研究.PDF

南開學報 第九卷 第一期 民國一○一年 57 Journal of Nan Kai, Vol. 9, No. 1, pp.57-69 (2012) 整合智慧方法於鞋具設計開發之研究 張庭瑞 南開科技大學 工業工程與管理學系 通訊作者：張庭瑞 聯絡地址：南投縣草屯鎮中正路568 號 電子郵件：t237@nkut.edu.tw 投稿日期：2011 年9 月 接受日期：2012 年5 月 摘 要 本研究提出一種整合智慧方法，以生醫工程領域之鞋具開發為主，以解決鞋楦與鞋墊 之設計為方向，研究上，藉由模糊邏輯(fuzzy logic)歸屬函數與層級分析法 (analytic hierarchy process, AHP) 決定最適合的鞋楦；另導入灰預測理論 (grey prediction theory) 與 類神經網路 (artificial neural network, ANN) 等智慧型學習，完成鞋墊人體舒適度的評價分 析。研究上，分別提出鞋楦與鞋墊兩者不同之｢舒適性指標｣的解決方法，進行深入的理論 探討與實驗，具體達成下列目標：1.以切層演算法 (slicing algorithm) 於腳型、鞋楦掃描 模型的特徵曲線（掌圍、腰圍與背圍）的擷取。2.AHP 結合模糊歸屬函數於鞋楦舒適度函 數建立。3.探討灰預測理論於足底壓力分佈資料之舒適度評價對鞋墊的影響。4.探討智慧 型ANN 的學習及分類效果於鞋墊選擇的應用。研究結果，將可具體呈現以智慧型方法運 用於鞋楦與鞋墊開發與設計上，最適化評量與選擇的依據。 關鍵詞：醫學工程、逆向工程、舒適度、鞋楦 、鞋墊 目標。 壹、緒論 一、研究目的與方向 足部產品設計與開發在於回應人們不斷改變的需求，以 求生活品質的改善。近年來消費者對於產品之期望，已從流 目前的鞋具(鞋楦與鞋墊)舒適性設計之發展，尚有許多 行美觀之外表層面，提升至舒適、健康設計的重視；鞋楦為 待改良空間。在鞋楦方面，本研究運用AHP 與歸屬函數，建 製鞋的模具，主要在於提供鞋型的製作，等同於足部在鞋內 立足與楦之間的相對權重，以藉由足部腳型、鞋楦的量測與 的環境，有了優良的前端鞋楦設計，將有效提供鞋具在日後 比對作業，以 MATLAB 語言、撰寫一尋找最適鞋楦之系統 各作動環節的舒適性；而鞋墊對於足底彈性的回饋、分散壓 平台，完成最佳化鞋楦之選定目標；在鞋墊設計上，則先進 力集中與減緩瞬間性之衝擊，提供不同穿鞋者一項舒適性的 行腳部壓力量測，再將所得之量測資料，以灰預測建立舒適 接觸，亦將是一雙優良鞋具的保證。本研究旨在提出鞋楦舒 度評價系統，並至類神經網路訓練、反覆學習，以建立學習 適度函數 (fitness function) ，以及鞋墊舒適度評價機制 機制。最後透過自行撰寫之程式的模擬，輔助相關實驗發展， (fitness evaluation) ，兩種不同的『舒適性指標』的結合，藉 由實務驗證學理。 由智慧型方法的導入，以達成鞋具設計與開發上，最佳化之 本研究相關的限制與說明：.本研究實驗與量測均在鞋技 58 整合智慧方法於鞋具設計開發之研究 中心進行，在10 雙鞋楦上，以歐規9 號右腳男楦，5 位受測