双足负重行走中扁担参数对腰部力矩影响的仿真研究

扁担通过将重物分配在躯干前后来改变负重的传递路径,从而降低维持躯干竖直所需的腰部力矩。传统针对负重行走的建模研究主要集中在竖直方向而忽略了行走过程中腰部力矩维持躯干竖直所产生的能量消耗。该文建立了具有躯干的扁担负重模型。通过仿真计算获得了行走速度、扁担长度与扁担悬绳长度对负重行走时腰部力矩的影响。研究结果表明:腰部力矩的影响不可忽略,延长扁担、减少重物摆动、恰当的重物合质心位置均有利于降低腰部力矩。实际扁担挑运过程中挑运者对扁担长度、悬绳长度的选择,及扁担挑运过程中挑担者用手控制重物摆动都是为了降低行走中最大腰部力矩及腰部力矩能耗。