着鞋和触地方式对慢跑时足部受力特征的影响

目的探讨穿鞋和裸足跑在不同触地方式下对足部受力特征的影响。方法利用Medilogic鞋垫式足底压力测试系统和Kistler三维测力台采集12名健康男性受试者在着鞋与裸足情况下分别进行后跟触地与前掌触地慢跑(3 m/s)时的受力特征,包括地面反作用力、冲击力峰值、最大负载率、足底压力峰值以及冲量。结果 (1)后跟触地时,穿着运动鞋可以显著降低最大负载率,并且延缓冲击力峰值出现的时间。前掌触地时,穿鞋时的最大蹬地力量要显著大于裸足;(2)不同触地方式对于足底各区域压力峰值参数的影响相较于着鞋条件更多,主要表现为两种触地方式之间对于足中区和足后区足底压力峰值和出现时间的差异。结论不同触地方式对慢跑时的足部受力影响更为显著。穿鞋后跟触地跑能降低冲击负荷,而裸足前掌触地跑则会使足底压力过度集中于足前部,提示慢跑时无论采用何种触地方式均可以通过选择合理的运动鞋来减小足部受力。

跑姿再训练对冲击力、下肢生物力学及刚度的影响

目的通过建立12周跑姿再训练(gait retraining,GR)的干预模式(即通过一定的姿态目标改变跑者原有跑姿),确定GR前后跑步时垂直地面反作用力(vertical ground reaction force,v GRF)以及髋、膝、踝三关节运动学、动力学和下肢刚度特征的变化,探究跑姿转换对冲击力和下肢生物力学的影响。方法采用Vicon运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步采集30名跑步爱好者(GR组15人,对照组15人)GR前后穿着极简鞋以12 km/h±5%速度通过测力台的GRF以及标记点轨迹。结果共17名受试者(GR组9人,对照组8人)完成训练。训练后两组最大负载率都显著下降,GR组相比对照组最大负载率更低;GR组足部触地角度显著减小,两组跖屈角度和髋关节蹬伸角速度都显著增加;GR组踝关节力矩增加;两组下肢刚度均显著增加。结论成功建立12周GR运动干预模型(前掌着地转化率为78%)。GR能有效避免冲击力峰值、降低最大负载率、提高下肢刚度,进而在减小甚至避免由冲击力引起的跑步损伤风险的同时,为提高跑步经济性提供可能。

改善跑步鞋穿着损伤特征的研究进展

从生物力学角度介绍了穿着跑步鞋引起运动损伤的原因,介绍了目前改善跑步鞋穿着损伤特征的研究进展,探讨了今后跑步鞋的研发方向。

仿生人体足部行走特性的两足机器人足部设计

人体足部的触地模式和结构柔性是人体行走平稳的重要特征和保障。研究论述在双足行走机器人足部设计中仿生人体足部特征对提高其行走平稳性的作用机制,并提出一种基于直线驱动、具有空间三并联五杆柔性机构的机器人仿生足部。参照人体足部行走实验的位移和形变数值,进行了仿生机器人足部的强度设计和柔性设计。通过有限元分析,对仿生足部在全足支撑相位的柔性、强度和触地受力情况进行了验证。