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Johanna Robbin

• Die Verbesserung der Performance von Läufern ist ein wichtiges Kriterium bei der Entwicklung von Laufschuhen. Die Biegesteifigkeit der Zwischensohle von Sportschuhen gilt hierbei als Schlüsselmerkmal [1] und könnte möglicherweise eine Erklärung für eine im Durchschnitt erhöhte Sprintleistung sein [2]. Die Biegesteifigkeit des Laufschuhs unterstützt bestenfalls den Sportler, um in unterschiedlichenDie Verbesserung der Performance von Läufern ist ein wichtiges Kriterium bei der Entwicklung von Laufschuhen. Die Biegesteifigkeit der Zwischensohle von Sportschuhen gilt hierbei als Schlüsselmerkmal [1] und könnte möglicherweise eine Erklärung für eine im Durchschnitt erhöhte Sprintleistung sein [2]. Die Biegesteifigkeit des Laufschuhs unterstützt bestenfalls den Sportler, um in unterschiedlichen Geschwindigkeiten und daraus resultierenden Steifigkeiten in den biologischen Strukturen eine optimale Performance zu erbringen. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer Methodik zur Berechnung der biologischen Biegesteifigkeit am Großzehengrundgelenk beim Tragen von Laufschuhen. Dazu wurden die Bodenreaktionskräfte, die Biegewinkel, die Biegemomente und die Kraftangriffspunkte zweier unterschiedlicher Messreihen berechnet. In der ersten Messreihe wurde ein Laufschuh, aufgezogen auf einen Silikonfuß an einer statischen Zug-Druck-Prüfmaschine getestet, um die Steifigkeit des Schuhs zu bestimmen. Die Ermittlung der dafür relevanten Parameter erfolgte mittels visueller Marker auf dem Laufschuh und einer im Prüfstand verbauten Kraftmessdose. Auf dem Prüfstand wurden Geschwindigkeiten von 50 mm/s, 200 mm/s, 350 mm/s, 500 mm/s, 650 mm/s, 800 mm/s, 950 mm/s und 1100 mm/s gemessen. Die Markererfassung erfolgte über eine 2D Videoanalyse einer Highspeed Kamera für die Aufnahme kinematischer Daten. In einer zweiten Messreihe wurden auf einem Laufband die Daten eines Läufers erfasst. Die kinematischen Daten wurden mit den reflektierenden Marker-Kugeln durch 12 Infrarotkameras erfasst. Die gemessenen Geschwindigkeiten eines Probanden auf dem Laufband betrugen im Gehen 0,5 m/s, 1 m/s, 1,5 m/s. Für das Laufen wurden 2 m/s, 2,5 m/s, 3 m/s, 3,5 m/s und 4 m/s getestet. Aufgenommen wurden die kinetischen Daten auf einem Laufband mit integrierten Kraftmessplatten. Zunächst wurde die passive Biegesteifigkeit anhand der am Prüfstand ermittelten Daten berechnet. Die biologische Steifigkeit ergab sich aus der Verrechnung von der am Laufband ermittelten Steifigkeit mit der passiven Biegesteifigkeit. Die Auswertung der gemessenen Daten zeigte einen Anstieg der Biegesteifigkeit und der Winkelgeschwindigkeit am Laufband mit Zunahme der Laufgeschwindigkeit für das Gehen und auch für die Versuche im Laufen. Bei hohen Geschwindigkeiten von 3,5 m/s und 4 m/s setzte sich dieser Trend nicht fort. Es wurde bei steigender Steifigkeit ein Abfall der Winkelgeschwindigkeit um 9,5 °/s von 3 m/s auf 3,5 m/s verzeichnet, gefolgt von einem anschließenden Anstieg auf 140 °/s bei 4 m/s. Die Paarung der Messungen an Prüfstand und Laufband erfolgt über die Winkelgeschwindigkeiten. Da der Prüfstand die eingestellte Geschwindigkeit nicht erreichte, waren auch die Winkelgeschwindigkeiten geringer und die Werte wurden nur exemplarisch für das Vorantreiben der Methodik genutzt. Die Methodik konnte erfolgreich für die biologische Biegesteifigkeit erstellt werden und das Ziel der Arbeit wurde erreicht. In Zukunft sollte der Prüfstand verbessert werden, um einen Vergleich mit der Literatur ziehen zu können.…
• Improving the performance of runners is an important factor in the development of running shoes. The bending stiffness of the midsole of athletic shoes is considered a key feature in this regard [1] and could possibly be an explanation for increased sprint performance on average [2]. At best, the bending stiffness of the running shoe supports the athlete to perform optimally at different speedsImproving the performance of runners is an important factor in the development of running shoes. The bending stiffness of the midsole of athletic shoes is considered a key feature in this regard [1] and could possibly be an explanation for increased sprint performance on average [2]. At best, the bending stiffness of the running shoe supports the athlete to perform optimally at different speeds and resulting stiffnesses in the biological structures. The aim of this work was to develop a methodology to calculate the biological bending stiffness at the metatarsophalangeal joint when wearing running shoes. For this purpose, the ground reaction forces, the bending angles, the bending moments and the force application points of two different measurement series were calculated. In the first series of measurements, a running shoe mounted on a silicone foot was tested on a static tensile-compression testing machine to determine the stiffness of the shoe. The relevant parameters were determined using visual markers on the running shoe and a load cell installed in the test stand. Speeds of 50 mm/s, 200 mm/s, 350 mm/s, 500 mm/s, 650 mm/s, 800 mm/s, 950 mm/s and 1100 mm/s were measured on the test stand. The marker acquisition was carried out using a 2D video analysis of a high-speed camera for recording kinematic data. In a second series of measurements, the data of a runner was recorded on a treadmill. The kinematic data were recorded with the reflective marker balls by 12 infrared cameras. The measured speeds of a test person on the treadmill were 0.5 m/s, 1 m/s, 1.5 m/s for walking. For running, 2 m/s, 2.5 m/s, 3 m/s, 3.5 m/s and 4 m/s were tested. The kinetic data were recorded on a treadmill with integrated force plates. First, the passive bending stiffness was calculated using the data obtained on the test bench. The biological stiffness resulted from the calculation of the stiffness determined on the treadmill with the passive bending stiffness. The evaluation of the measured data showed an increase in bending stiffness and angular velocity on the treadmill with an increase in running speed for walking and also for the running tests. At high speeds of 3.5 m/s and 4 m/s, this trend did not continue. A drop in angular velocity of 9.5 °/s from 3 m/s to 3.5 m/s was recorded with increasing stiffness, followed by a subsequent increase to 140 °/s at 4 m/s. The pairing of the measurements on the test stand and treadmill is done using the angular velocities. As the test rig did not reach the set speed, the angular velocities were also lower and the values were only used as an example to advance the method. The methodology was successfully created for biological bending stiffness and the aim of the work was achieved. In the future, the test rig should be improved to be able to compare with the literature.…