基于骑行动作骨骼肌仿真的女性下肢皮肤形变表征

为探究骑行运动时大腿部骨骼肌活动与皮肤形变规律,通过人体建模仿真系统对周期骑行运动中女性下肢关节、骨骼、肌肉运动进行分析,选择周期骑行运动中关节、骨骼、肌肉变化临界点作为关键帧,并对关键帧动作的大腿皮肤采用凝胶拓印法和Photoshop图形软件计算皮肤形变率,从定性和定量二方面研究女性大腿各部位皮肤在骑行运动中的形变规律。发现臀部区域的皮肤整体呈拉伸变形,臀褶区域拉伸率达到58%;靠近腹股沟与腹股沟方向一致的斜向区域皮肤收缩逐渐增大,收缩率达到50%;大腿前部皮肤形变比大腿后部小。研究结果可为骑行裤各分割区域具体松量设计及面料选择提供理论参考。

OpenSim对跳跃动作上下肢肌肉协调性的仿真分析

本文基于OpenSim建立了一个包括上下肢在内的人体整体骨骼肌肉仿真模型,通过Vicon红外摄像系统、Kistler三维测力平台以及遥测肌电对摆臂与背手两种原地纵跳动作进行同步测试,并结合逆运动学、逆动力学等仿真工具寻求上下肢肌肉协调工作提升原地纵跳动作效果的实证。结果表明:本文所建立的人体整体肌肉骨骼仿真模型具有高度可靠性,分析得出摆臂原地纵跳动作中三角肌前束对重心的提高贡献最大。研究结果可为将来上下肢助力外骨骼的设计与研究提供帮助。

下肢肌力的跌倒风险预测的方法研究

分析人体行走和跌倒时下肢肌肉的作用,确定对行走稳定性有主要影响的肌肉,为跌倒预测和信号采集位置提供依据。首先建立了一个人体骨骼肌模型,并使用Vicon三维红外动作捕捉分析系统和AMTI三维测力台采集记录模拟行动不便人群的步态、向后摔倒和向前摔倒的实验数据;然后运用逆运动学分析、静态优化算法,通过OpenSim仿真软件计算出步行和跌倒时下肢冗余肌力分配;最后对数据进行分析。研究结果表明:通过仿真模型定量分析了步行和跌倒过程中下肢肌力分布,量化步行以及跌倒过程中下肢各单块肌肉力量的变化规律,得出采集肌电信号较为合适的位置为股外侧肌和比目鱼肌,并为预测跌倒以及康复指导提供了生物力学依据,为进一步揭示髋、膝、踝关节的生物力学特性和人体下肢康复机器人的设计奠定基础。