人體背部負(fù)重行走足底壓力分布研究.pdf

1、分類號(hào)：THl22密級(jí)：(秘密、機(jī)密、絕密)學(xué)校代碼：10057研究生學(xué)號(hào)：09814011人體背部負(fù)重行走足底壓力分布研究StudyonPlantarPressureDistributioninHumanduringWalkingwithDifferentBackpacks專業(yè)名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論指導(dǎo)教師姓名：張建國(guó)教授研究生姓名：?jiǎn)虅偵暾?qǐng)學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士論文提交Fj期：2012年2月論文課題來源：天津市應(yīng)用基礎(chǔ)及前沿技術(shù)研究計(jì)劃學(xué)

2、位授予單位：天津科技大學(xué)摘要負(fù)重行走是我們同常生活中非常普通的一類活動(dòng)，比如學(xué)齡兒章背負(fù)書包上學(xué)，老年人手提重物行走，以及軍旅行軍中士兵背負(fù)武器裝備進(jìn)行訓(xùn)練等等。這種負(fù)重行走的方式，通過從外部施加載荷作用于人體，改變了人體不負(fù)重行走時(shí)重心的位置，為了對(duì)抗這種外加阻力的作用，讓身體達(dá)到新的平衡及穩(wěn)定，人的步態(tài)也必然會(huì)隨之做出相應(yīng)的調(diào)整。人體如若擔(dān)負(fù)重物過重，或長(zhǎng)時(shí)間地承擔(dān)重量，則容易導(dǎo)致一系列的損傷問題。因此，越來越多的專家學(xué)者開始致力于

3、研究不同的負(fù)重量對(duì)人體行進(jìn)運(yùn)動(dòng)所帶來的影響，包括負(fù)重后身體姿勢(shì)的變化，步態(tài)的調(diào)整與能量消耗，背包的舒適性能，鞋類的緩沖能力等方面的問題，以期不斷地改進(jìn)行進(jìn)姿態(tài)，提高人體的負(fù)重能力，減少疲勞，降低損傷風(fēng)險(xiǎn)，并且設(shè)計(jì)和開發(fā)相關(guān)的防護(hù)裝備。目前對(duì)于人體背部負(fù)重行走的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究，國(guó)外已經(jīng)大量開展，但目前在國(guó)內(nèi)幾乎仍舊是空白。因此，就人體負(fù)重行走的生物力學(xué)變化機(jī)制進(jìn)行研究是十分重要的。本文就人體在不同負(fù)重情況下行走時(shí)足底壓力分布進(jìn)行了一系列

4、的實(shí)驗(yàn)研究。所采用的負(fù)重方式為雙肩背包負(fù)重，這種負(fù)重方式是日常生活中比較常見的情況。針對(duì)這種負(fù)重方式，我們又確定了不同的負(fù)重量，即每位測(cè)試者分別背負(fù)相當(dāng)于自身體重不同百分比的重量(初步確定負(fù)重量為測(cè)試者體重的5％，10％，15％和20％)以自己所慣常的速度走過測(cè)力臺(tái)，與此同時(shí)，我們利用三維測(cè)力臺(tái)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行步態(tài)力學(xué)數(shù)據(jù)采樣，為了消除測(cè)試者個(gè)體之間的差異，由測(cè)力臺(tái)所得到的地面反力數(shù)據(jù)首先需進(jìn)行歸一化處理：力學(xué)數(shù)據(jù)除以該測(cè)試者的體重，時(shí)問參

5、數(shù)除以該測(cè)試者的左(右)腳單支撐相。左(右)腳單支撐相指從左(右)腳的腳跟接觸測(cè)力平臺(tái)開始直至左(右)腳的腳尖蹬離測(cè)力平臺(tái)離丌的這段時(shí)問。然后由歸一化處理后的數(shù)據(jù)作出特征雙峰曲線，再?gòu)那€上提取出7個(gè)步態(tài)特征量，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)這7個(gè)步態(tài)特征量進(jìn)行分析，從而得出測(cè)試者在不同負(fù)重情況下的足底壓力特征分布，并通過對(duì)比分析，進(jìn)而得出最合適的負(fù)重值。本文通過對(duì)不同負(fù)重情況下的人體足底壓力分布進(jìn)行對(duì)比分析，找出較合理的負(fù)重值范圍，并針對(duì)人體行走