女子羽毛球运动员后场击球后不同场区单脚落地的生物力学差异——基于三维加速度计的分析

为了探寻女子羽毛球运动员后场击球后单脚落地对膝关节前十字韧带损伤的影响,通过比较正手、反手场区头顶击球单脚落地时躯干加速度及运动变量的差异,寻求运动风险的变量因素。10名优秀女子羽毛球运动员穿戴三维加速计进行单打比赛,使用同步摄像机记录产生超过4g加速度的时刻,分析了加速度>4g时着陆点躯干倾斜角和髋关节外展角。结果显示:在头顶击球过程中,正手场区和反手场区的躯干侧弯及躯干加速度存在差异,反手区头顶击球时横向加速度大于正手区(P<0.05,es=0.706);反手场区单脚落地时躯干倾斜角(24°±7°)大于正手侧(17°±13°);正反手两侧躯干倾斜角均大于先前报道的受伤角度,反手侧的髋外展角(23°±11°)大于正手侧的髋外展角(-1°±8°);反手场区的3个轴的加速度与躯干侧弯、髋外展角度均呈显著相关性。反手场区头顶击球后,单脚落地姿势与前交叉韧带损伤的落地姿势相似,反手侧躯干过度侧弯和高风险落地姿势可能与羽毛球比赛中膝关节前十字韧带损伤有关。

一种三维加速度计弹性体的分析与设计

介绍了一种可用于振动测量的三维加速度计弹性体结构,其采用3个相互垂直的双平行应变梁组合的形式,每个平行梁敏感一个分量的加速度。经分析和试验结果表明:该加速度计具有灵敏度较高、交叉干扰小,完全满足预期设计要求。

基于三维加速度计的便携式运动能耗测量仪的设计

基于加速度计的人体运动能耗测量方法的有效性已经被近几年的研究所证实。结合微功耗及微型化的总体设计要求,文中阐述了一种利用三维加速度传感器测量人体运动能耗的便携式测量仪器的设计方案,并具体探讨了该测量仪的总体设计思路及主要功能单元的实现方法。

一种MEMS硅微三维加速度计设计

在压阻式硅微二维加速度计的基础上,提出了一种MEMS硅微三维加速度计。该加速度计微结构包括由四梁-柱体组成的二维水平检测单元和双T型垂直检测单元两部分,通过双T型检测单元和微型柱体与四梁检测单元检测空间三维方向的加速度值。建立了该结构的数学模型并用有限元分析软件Ansys对敏感弹性元件进行力学特性分析。最后对加工出的加速度计进行性能测试。测试结果表明,该加速度计3个方向频响曲线平坦、灵敏度高、线性度好,轴间耦合度小,X向灵敏度为2.17 mV/g,非线性度为0.63%,Y向灵敏度为2.08 mV/g,非线性度为0.75%,Z向灵敏度为1.66mV/g,非线性度为1.13%。

三维加速度计测量散打后直拳动作传递顺序

直拳是散打中近距离有效得分手段之一。因此对后直拳技术动作进行生物力学分析就显得尤为重要。文章运用文献资料法、实验法对散打运动员16个部位进行10次重复后手直拳的三维加速度数据进行处理,分析散打运动员后直拳动作传递顺序,旨在为散打教练员作参考依据。

减小交叉耦合的三维微加速度计的设计

介绍了一种减小交叉耦合的三维微加速度计的设计,该设计采用全差分电容式结构,X轴和Y轴采用梳齿电容式加速度计,Z轴采用扭摆电容式加速度计,三个轴向各自具有不同的敏感质量块,能够有效减小交叉耦合度。通过公式计算得到三个轴向的机械噪声,X轴为-60μg/Hz,Y轴为-66μg/Hz,Z轴为-53μg/Hz。从计算结果来看,三个维度的噪声系数较低,在电路噪声保证足够小的情况下,该三维微加速度计能够达到较高的精度。最后,采用COMSOL MULTIPHYSICS软件对该结构三个维度进行了模态仿真,仿真结果表明该设计能够有效减小三个维度的交叉耦合度。

应变式全剪切三维加速度传感器的设计

研制了一种新型应变式全剪切三维加速度传感器,其弹性元件为一双层错位孔的薄壁圆筒,三维加速度分量都利用剪切应变测量。对传感器结构模型进行了大量有限元仿真分析,给出了弹性体的应变分布,按各轴向灵敏度和固有频率等目标对传感器结构尺寸进行了优化设计。有限元分析计算和实验结果表明,所研制的传感器结构简单,具有较高的灵敏度和足够的刚度,各轴向灵敏度也比较接近,加速度分量互干扰小。

一体化三维加速度传感器弹性体结构设计

研制了一种新型应变式全剪切三维加速度传感器。采用一种特殊结构的弹性体元件,其弹性元件为一双层错位孔的薄壁圆筒,每一层均匀开出四个孔槽,上下层孔槽之间相互错开45度角,从而实现了三维加速度量都利用剪切应变测量。有限元分析计算和实验结果表明,所研制的传感器在三个正交方向上都有较高的灵敏度,各加速度分量互干扰小。

三维压电加速度传感器的设计

设计了一种基于MEMS的单片三维压电薄膜加速度传感器,传感器采用单一质量块和四方梁的高度对称结构。对传感器结构进行理论分析和计算,研究了传感器设计中几个因素间的相互制约关系。用有限元软件ANSYS进行了不同加速度条件下传感器的静态和模态分析。模拟结果表明传感器能够同时独立测出X、Y、Z三个方向的加速度,其灵敏度分别为2.76×10^(-3)V·s^2/m、2.76×10^(-3)V·s^2/m、2.96×10^(-3)V·s^2/m,并且横向灵敏度几乎为零。

加速度计和神经网络的无线运动识别系统

本文提出了一种基于三轴加速度计和一维卷积神经网络的无线人体活动识别系统。首先,采用放置在裤袋中的低成本、可穿戴三轴加速度计对人体的坐、立、走活动进行数据采集,并通过IEEE 802.15.4/ZigBee无线传输到PC或者基站。然后,为了减少原始数据中可能存在的旋转干扰,将x、y和z加速度数据转换成矢量幅度数据,并用作一维卷积神经网络的学习输入,从而对活动进行分类。实验结果表明,所提人体活动识别方法对坐姿、站姿和行走动作的识别准确率均达到93.41%,比基于传统深度信念网络的识别方法提高了10%。该系统可有效用于精确监测室内环境中人的日常生活活动。

光纤空间压电加速度计及其消噪技术的研究

设计了压电加速度计的机械结构 ,推导了加速度计的 X,Y,Z方向的特性方程 ,给出了三自由度的频响测试结果。采用光纤传输和同步检波的方法 。

三维等灵敏度低耦合弹性机构的设计和优化

振动对仪器和机床的精度都有较大影响,对其进行准确检测和分析,是实现振动有效控制的前提。本研究提出了一种高灵敏度和低耦合三维弹性机构及其参数优化方法。介绍了三维弹性机构的构型,并通过理论建模、参数优化和仿真分析完成了三维弹性机构的设计和优化,最后将该弹性机构与高灵敏度、低耦合传感系统相结合,研制了高性能三维低频加速度计系统,并实测了加速度计系统的性能参数。根据实验结果,使用该弹性机构的三维加速度计的灵敏度优于2.0 V/(m·s^(-2)),耦合误差低于1.5%,以及频率响应范围为1~13 Hz,符合设计要求。因此,本研究所提出的三维弹性机构具有三维等灵敏度和低耦合的特点,可以广泛应用于各种三维加速度计。

地面反力与胫骨加速度之间的关系

从六个短跑运动员所测试的数据中,研究比较了地面反力与胫骨加速度参数之间的关系。其中数据采集来自三维加速度计和三维测力台。经研究发现,胫骨轴向加速度在低峰值处出现,其峰值出现的时间明显不同于地反力第一个峰值出现的时间,地反力峰值与胫骨轴向加速度峰值只有中度相关。

对棒球击球技术研究方法的探讨

击球技术是棒球比赛得分的重要环节。为了解我国棒球击球现状,找出存在问题,改进棒球击球训练方法,提高击球技术并提出理论依据,同时也为了摸索碰撞问题的研究方法,我们从1983年5月开始,先后对全国棒球联赛中的十名强打手(1982年评出),四川队和成都体院部分学生的击球动作进行了多次测试。下面从两个方面谈谈我们在研究中所得到的收获和教训。

Application of Novel Rotation Angular Model for 3D Mouse System Based on MEMS Accelerometers

A new scheme is proposed to model 3D angular motion of a revolving regular object with miniature, low-cost micro electro mechanical systems(MEMS) accelerometers(instead of gyroscope),which is employed in 3D mouse system.To sense 3D angular motion,the static property of MEMS accelerometer,sensitive to gravity acceleration,is exploited.With the three outputs of configured accelerometers,the proposed model is implemented to get the rotary motion of the rigid object.In order to validate the effectiveness of the proposed model,an input device is developed with the configuration of the scheme.Experimental results show that a simulated 3D cube can accurately track the rotation of the input device.The result indicates the feasibility and effectiveness of the proposed model in the 3D mouse system.