人在平地與跑步機上行走時下肢關節(jié)運動差異性研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展及人們對生活質量要求的提高，運動生物力學在體育、醫(yī)療、人機工程、步態(tài)識別、航天領域扮演著越來越重的角色。步態(tài)研究是目前以及今后生物力學研究的重點之一，而很多關于步態(tài)信息的獲取都是借助跑步機平臺來完成的，但是忽略了平地與跑步機上運動時的差異，本文針對跑步機上行走與平地行走時下肢關節(jié)生物力學特征的共性及差異性展開以下研究：
　　首先，基于拉格朗日方程建立下肢在矢狀面內的三自由度生物力學模型，并結合歐拉方程推導考慮關節(jié)

2、摩擦時下肢髖、膝、踝關節(jié)的關節(jié)反力及力矩的解析表達式；研究開發(fā)與 FAB系統(tǒng)相結合的無線步態(tài)相位信息檢測系統(tǒng)，完成硬件電路和軟件的開發(fā)研究；研究并完成步態(tài)運動學及部分動力學參數的測量實驗方法；基于插值法、拉依達準則及函數模型系數修正的方法完成實驗數據的處理。
　　其次，進行基于SimMechanics的下肢生物力學半物理仿真平臺研究。以下肢關節(jié)轉角的數學解析模型為動力學模型的輸入量，完成下肢動力學的理論計算和基于SimMechan

3、ics的仿真模型數據的獲取，通過對比半物理仿真模型輸出的關節(jié)反力和力矩與實驗測量的下肢關節(jié)反力和力矩數據，驗證人體下肢運動生物力學理論模型和半物理仿真模型的正確性，描述下肢關節(jié)反力、關節(jié)力矩特征。
　　最后，研究平地行走與跑步機上行走時下肢各個關節(jié)運動學、動力學參數的共性和差異性，分析產生差異的原因；建立基于Gauss函數、Fourier函數及Sin函數的髖、膝、踝關節(jié)轉角數學模型；針對跑步機上行走的特征，探究跑步機上行走與平地行