人体行走的步态测试与分析系统

本文介绍了一种功能齐全、价格便宜的步态分析系统，它由计算机、测角仪和测力板组成，它利用与测力板及安装在步行道上的压力开关相连的光电装置，控制着整个步态测试中的同步周期采样，并将其关节角度采样数据记录在随身携带的单片机上，在测试完毕后，用串行通讯方式将数据传输到计算机中处理，文中提出的着地足的积分方程解决了以往用这些测试手段不能确定人体位置的缺陷，再配以用多刚体力学建立的人体步行的运动学和动力学程序，使它能象那些先进的红外摄像步态分析系统一样，计算步行时各种能量变化，人体行走的姿态和广义关节力。

室内人体行走引起颗粒物再悬浮的试验研究

室内人员活动是室内颗粒物再悬浮的重要因素,研究室内颗粒物再悬浮对评估室内空气质量有重要意义.以南开大学津南校区某公共教室为研究区域,通过现场试验研究了室内地面不同积尘负荷下,人员行走引起的PM 2.5再悬浮浓度及其扩散速率.结果表明:①不同时间间隔内的室内地面总颗粒积尘负荷不同,时间间隔为3、7、15 d时,室内PM 2.5积尘负荷分别为0.11、0.18、0.30 g m 2.②室内地面不同总颗粒积尘负荷下,在室内中心过道处行走时引起的PM 2.5再悬浮浓度约1 min后达到最高值,PM 2.5再悬浮浓度达到最高值的时间与地面不同总颗粒积尘负荷的关系不明显.③随着室内地面总颗粒积尘负荷的增加,人体行走引起的PM 2.5再悬浮浓度也会增加.当室内PM 2.5积尘负荷为0.30 g m 2时,行走路径中游坐姿1.1 m处与站姿呼吸平面1.5 m处的PM 2.5再悬浮浓度平均值分别为3.03、2.68μg m 3,约是室内PM 2.5积尘负荷为0.18与0.11 g m 2时引起的PM 2.5再悬浮浓度平均值的2~3倍.④利用颗粒物传输模型对PM 2.5再悬浮进行量化分析发现,室内地面不同总颗粒积尘负荷的大小与PM 2.5再悬浮分数无关,PM 2.5再悬浮分数为2.2×10-8;室内PM 2.5积尘负荷为0.11、0.18、0.30 g m 2时,行走引起的再悬浮PM 2.5扩散速率分别为7.62×10-11、1.25×10-10、2.08×10-10 kg s.研究显示,地面积尘负荷的大小会影响人体行走时颗粒物的扩散速率与室内PM 2.5浓度.

人体穿戴髋关节助力外骨骼的行走运动学分析

针对现有下肢助力外骨骼研究中缺少对关节层面的运动学分析以及缺少对髋关节外骨骼助力机制的研究这一现状,对一款髋关节助力外骨骼在多种助力模式下的运动进行采集和分析,得到被试在不穿戴外骨骼、外骨骼零助力、外骨骼低助力、外骨骼中助力、外骨骼高助力和外骨骼阻力共6种模式下的运动数据,并通过逆运动学计算和数据分析,得到关节角度曲线和步态特征。实验结果在关节层面明确了髋关节外骨骼的助力机制,可为助力外骨骼的设计和运动控制提供参考。

人体助力行走机器人关键技术分析

人体助力行走机器人具有增强人体负重能力、降低人体行进中能量消耗及能够适应复杂路面的功能,逐渐成为机器人领域的研究热点.目前,人体助力行走机器人的关键技术有:人体助力行走机器人的机构设计,人体助力行走机器人的驱动单元,人体助力行走机器人姿态感知方案和人体助力行走机器人的行走控制策略.

基于微多普勒特征的人体上肢运动参数估计

人体行走的雷达特征研究是近年发展起来的新的研究方向,基于雷达的人体目标探测在安全防护、灾害救援、生物力学和运动学研究等方面具有广阔的应用前景。人体走动时手和腿的摆动对回波信号产生调制,回波信号的微多普勒特征能精细地刻画体动规律,将有效地探测并估计人体的运动规律。主要研究人体上肢的雷达特征,首先以人体上肢的运动模型为基础,建立了其雷达回波模型,通过理论分析得到了参数估计的方法,通过广义Radon变换提取行人摆臂的微多普勒。最后通过仿真实验,验证了算法的有效性。

可穿戴人体膝关节动能能源收集装置研究

文章分析了人体运动时膝关节运动模型,研发了一种电磁式动能能源收集装置.当人体行走时,通过可穿戴人体膝关节动能能源收集装置的不平转子机构捕获膝关节运动动能,转化为电能,经稳压升压处理后,为移动设备充电,实现从机械能到电能的转换.通过理论分析与实验验证,该装置在穿戴者以2 m/s的速度行走时,可捕获电能的平均功率达到2.3 W,证实该装置可在人体运动中,通过收集膝关节动能对移动设备供电.

基于Kinect的自适应跑步机行走速度估计方法

自适应跑步机是康复医疗和人体工程学的研究热点,也是虚拟现实运动输入设备的重要组成部分。针对自适应跑步机上人体位置相对地面几乎无变化,很难通过简单的位置差分获得到人体运动速度的问题,提出了一种适应性广、无标记点、非接触式的行走速度估计方法。将Kinect采集到的人体关节点位置数据通过四元数标定、高斯滤波和三次样条插值处理后,用步长修正算法计算出行走时的步态时空参数。基于步态时空参数估计使用者在自适应跑步机上行走时的速度。在固定速度的跑步机上,通过将速度估计值与所设定的跑步机实际速度进行对比,验证了速度估计算法有效性,该速度估计算法可以适用于自适应跑步机的控制算法开发。

基于人体动能收集的供电背包设计

针对现有发电背包需要外框架结构、重负载、只收集竖直方向上的振动能量、影响人体运动姿态等问题,对人体行走时背包与后背之间竖直和水平晃动位移的大小、背包发电装置模型、背包能量输出的功率变化、发电背包对人体运动姿态的影响等方面进行了研究。对人体行走时背包与后背之间相对晃动位移的规律进行了归纳,提出了基于背包位移晃动规律,设计了无需外框架和重负载的拉绳驱动发电背包方案,利用3D打印机制作了发电背包装置模型,并通过跑步机、拉力和惯性传感器,对背包输出的能量和人体下肢关节的变化角度等数据进行了测量和理论验证。研究结果表明:该发电背包在人体行走速度为1. 11 m/s,自重为1. 5 kg的情况下,可收集到大约0. 3 w的能量,能量收集过程对人体行走姿态基本无影响。

如何预防膝关节骨关节炎

膝关节为全身最大、结构最复杂的一个关节,是下肢重要的负重关节,其复杂且精良的结构支撑着人体行走、负重及各种重要的功能。但随着年龄增长,膝关节退变的发生常导致骨关节炎。据统计,50岁以上男性有疼痛症状的骨关节炎发病率在三成以上,而女性更是超过3/4。

步态分析方法及临床应用研究进展

步态分析是用来理解人类活动的复杂性和下肢功能的重要方法[1].人类通过双脚的交互动作移行机体的特征性活动称为步行.步行的行为特征即为步态.步态分析就是研究步行规律的检查方法,它利用力学概念及处理手段对人体行走时的肢体和关节活动进行运动学观察和动力学分析,提供基于一系列时间、几何、力学等概念的参数值和曲线.

知“足”常乐,警惕足病来袭

千里之行,始于足下。足部承担着人体行走时的身体负重,如果不细心呵护,很可能让它伤痕累累,引发一系列的健康问题。生活中,我们时常会感受到来自足部的疼痛,有些疼痛虽然表面上程度并不严重,但可能暗藏很大的健康风险,需要我们引起重视。

跟腱断裂的修复

跟腱在人体行走及弹跳过程中起很重要的作用。在临床上跟腱断裂较常见，当遭受暴力或存在其他疾患及应用某些药物时可发生跟腱断裂，我院自1995年1月至2003年10月共收治40例，均采取手术方法进行治疗，随访1～5年效果满意，现报告如下。