- 北京服裝學院是一所有著深厚家國情懷和鮮明辦學特色的時尚高校。學校前身是1959年2月創建的北京紡織工學院,1961年7月更名為北京化學纖維工學院,1987年2月改擴建為北京服裝學院,是我國第一所公辦服裝高校。1998年,學校劃歸北京市管理。2019年由理工院校轉為藝術院校,2020年明確為北京市高水平特色型大學。 詳情
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- 師者|從人體工學到鞋品穿戴——楊子涵老師的交叉學科之路
- 2023-10-30
- 來源:服飾藝術與工程學院
- 作者:
- 編輯:于思佳
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以習近平文化思想為指引
北京服裝學院凝聚
設計力、科技力、組織力、傳播力
鼓勵師生扎根行業、服務社會
促進有組織科研成果高質量轉化
接過歷史的接力棒
在服務人民的新征程中貢獻北服力量
楊子涵老師是北京服裝學院服飾藝術與工程學院助理教授,目前主要從事人體生物力學、液態金屬柔性傳感器、鞋包產品設計研究。作為新入職青年教師,楊老師在完成日常教學外,還兼任鞋包設計學生黨支部書記和本科生、碩士生三個班級的班主任工作,一年來先后主持或參與北京市、國家體育總局、學校、企業多個科研項目,并以第一作者或通訊作者身份發表了兩篇JCR 1區SCI,以第二作者身份發表了一篇JCR 2區SCI及多篇高水平文章。既腳踏實地,又仰望星空,基于已有科研成果探索未知領域,楊老師走出了一條屬于自己的交叉學科之路。

參加國際生物力學大會
設計搭建國內首條可調斜坡三維力測試系統
用三維測力臺進行人體運動動力學測量是生物力學專業的常用手段,用來評估人體行走時下肢所受到的地面反作用力,對醫療健康、產品設計、機械自動化研究具有顯著意義。三維測力臺為什么沒有人用在傾斜表面上呢?帶著這個問題,楊老師拜訪了全球知名測量系統和傳感器產商Kistler,得到積極回答后,開始調研國內外多所高校實驗室的搭建結構材料,親自設計并搭建了我國第一條可調斜坡三維力測試系統。
除了硬件層面,他還解決了精度驗證、人體測試與軟件計算問題,為復雜環境下的人體運動研究提供了可行的方法手段與操作范式。目前這套系統可以實現不同長度、不同坡度(±20°)的可調控制,已獲得國家發明專利,并廣泛應用于多所體育類、醫學類相關院校及航空航天研究所。在國家高技術研究發展計劃(軍口)及其他省部級課題中發揮了不可替代的作用。相關研究已在中科院TOP的SCI期刊、CSSCI及CSSCI擴展中文期刊發表,并在相關專業國際頂級會議作報告。今年暑期,他協助首都體育學院霍波教授團隊搭建了大型斜坡系統用于未來穿戴設備研究。

協助首都體育學院開發的可調斜坡三維力測試系統
與此同時,他還在不斷拓寬該系統應用面,并以教學相長的方式帶領鞋包班級研究生進行相關研究、調研與學習,通過深入溝通交流,目前已經同國內行業領軍公司達成了初步應用意向。
液態金屬應用廣泛開展
隨著技術發展,許多電子產品、紡織品運用于人體工學領域,這種融合產品要求具有柔性、可拉伸性且能與人體組織相兼容。傳統應變傳感器主要由金屬片制成,拉伸性能較差。通過一種特制的鎵合金液態金屬,具有融合所要求的特性和生物安全性,在應用領域受到廣泛關注。楊老師與首都醫科大學合作,在液態金屬柔性傳感器應用方面進行廣泛嘗試。一方面在體育領域協助中國射箭隊開發了一套拉力快速反饋系統,通過在弓臂印刷適當的液態金屬紋路,實現對運動員拉弓——撒放動作階段中不同時間拉力的實時監控與反饋,為射箭運動員改進動作技術提供了有效的技術監控手段,為奧運會提供科技助力。另一方面,他還在服飾產品的智能化方面進行相關探索。研究成果在JCR 1區SCI期刊、CSSCI中文期刊發表,并獲得一項國家體育總局課題。此外,楊老師還取得CNAS實驗室的傳感器校驗證書,為后續進一步應用研究提供有效保障。

液態金屬傳感器在射箭項目上的應用
生物力學×鞋品行業
在人體裝備研究中,與生物力學最相關的就是鞋品,因為它涉及足——鞋——地面三者交互。一雙好鞋不僅穿著舒適,還需要滿足特定功能并預防損傷。在氣步槍項目中,用于站姿、跪姿的射擊鞋對于運動員穩定控制至關重要,當前我國面臨著運動裝備的“卡脖子”問題,現有射擊鞋不是源于國人的楦型開發,且高水平射擊鞋又存在禁售問題。因此,楊老師求學時期就加入我校服飾藝術與工程學院的射擊鞋研發團隊,對射擊鞋生物力學設計需求進行細致剖析,并將射擊鞋設計思路圍繞除顫功能提供力所能及的幫助,所開發的射擊鞋產品體驗感好、支撐能力強、使用壽命長、穩定性好。目前該產品已迭代到第三代,獲得參賽運動員的一致好評,助力多名運動員賽事奪金。

運動員穿著第三代射擊鞋
在鞋品制造業中,一雙功能型運動鞋在上市前需要經歷試制、驗證多個環節,國內曾有企業因為生產后驗證發現鞋的性能不達標而廢棄了數萬計跑鞋的先例。如何減少試制、驗證環節的時間、金錢花費對企業節能增效具有重要意義。楊老師通過醫學影像經逆向工程方法建立了國內已知最精細化的足鞋有限元模型,通過質量管理理論中的質量控制方法,將不同跑鞋設計通過計算機模擬方式進行方法、結果驗證,極大地壓縮了不同設計鞋產品測試的時間和金錢支出,鞋對人體骨骼肌肉的影響也能得到十分便捷的定量評估。該方法得到國內多個頂級運動品牌的認可、運用,對提高企業競爭力有著十分重要的意義。

穿著跑步鞋的足鞋肌骨有限元模型
楊子涵老師的科學研究成果,不僅提升了產品服務質量、助力行業發展,更有助于人才培養。楊老師鼓勵學生深耕學術,同時積極走出去,助力研究生以第一作者身份在國家級會議——第十三屆全國體育科學大會上匯報科研成果。楊老師表示,在未來工作中,將進一步提升專業素養、探索產業機遇,為學生成才及學校、社會發展持續貢獻力量。
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