基于OpenSim人体步行腓肠肌静态生物力学分析

为准确、快速地研究人体下肢运动规律,构建人体下肢模型。针对该模型推导出了人体步行状态下腓肠肌相应的力学方程F_1(t)。利用OpenSim搭建人体骨骼肌肉模型,并以腓肠肌进行静态力学分析为例,解析了肌肉在逆向运动学(IK)和残差缩减(RRA)两种不同分析方法中的肌肉激活度和力矩。研究结果表明:此模型能准确地模拟人体下肢肌肉的运动规律,利用RRA分析能够真实反映腓肠肌的受力情况,分析出肌肉激活度,为进一步揭示膝关节和踝关节的生物力学特性和为设计人体下肢康复机器人提供肌肉阻尼奠定基础。     

人体运动能量的研究及其在运动生物力学中的地位

本文初步提出了人体运动内、外部关系的假设,试图从研究能量——肌肉收缩——人体机械运动的关系,来加强人体运动能量的研究,使运动生物力学理论得到深化。     

浅析网球运动员肌肉力量素质训练

肌肉力量是人体进行各项运动的基础,因为骨骼肌收缩产生的力量是人体运动的动力来源,肌肉力量的大小与肌肉的体积、初长度、肌肉类型、收缩方式、收缩速度、神经控制等多种因素有关。肌肉力量训练可以有效地刺激肌肉增加其力量或改变其特性,达到提高运动素质的目的。良好的肌肉力量可增加关节的稳定性,提高动作的平衡能力,使神经肌肉系统、骨骼、关节和韧带能够承受大负荷、高强度的运动和训练,能够有效降低和防止运动损伤。     

Lifemod在运动生物力学中的应用

多体动力学数字仿真软件Lifemod是目前世界上较为先进的人体动力学仿真软件。它通过输入人体参数,可以快速建立个性化的多形式的人体模型;通过动作捕捉系统,可以将测量得到的人体运动转换为人体模型的运动;通过动力学分析和肌肉力计算,可以得到一个行为过程中的关节力矩和肌肉力;通过建立接触,可以获取人体与外界环境(包括器械)的接触力。该仿真软件作为优秀的工具支持,将在人体运动的内在规律及模型的研究上开拓新的领域。     

专业摔跤运动员身体成分比较分析

研究通过比较分析专业摔跤运动员与非运动专业学生间骨密度(BMD)与身体各部分肌肉、脂肪含量的差异,探索摔跤运动对人体骨质及身体各部分肌肉、脂肪含量的影响。研究结果表明,与非运动专业学生相比,专业组摔跤运动员总体骨密度及身体各部分的平均肌肉含量均显著增加,上肢、下肢和躯干的平均脂肪含量则显著降低。研究结果提示摔跤运动可以显著提高骨密度,增加肌肉含量,降低脂肪含量,进而使身体成分处于专项合理状态。     

可穿戴型下肢助力机器人控制分析

对可穿戴型助力机器人控制策略进行分析.根据研究目的及人体结构和功能的特殊性和复杂性,通过将人体下肢作适当简化及必要的假设,提出基于骨-肌肉功能模型的下肢助力机器人控制方法,该方法通过对骨-肌肉模型中的弹性系数和阻尼系数的调节能为人体下肢运动提供助力支持.同时,通过人-机间交互力信息实现人体下肢的运动预判.     

含神经控制的下肢肌骨系统正向动力学分析

为探讨运动生物力学建模与分析的基础性问题,以下肢步态为研究对象建立了包含神经兴奋肌肉收缩动力响应和肌肉肌腱动力特性在内的下支系统正向动力学分析模型,并针对自然步态的运动过程,采用参数最优化方法进行了模拟计算。计算结果与实验测量的比较表明:正向动力学方法可将肢体运动状态、肌肉收缩力、神经控制信号等联系起来,求解人体步态的控制模式。该文建立的模型和计算方法为下肢运动的模拟分析和人体冗余运动控制机理的研究提供了基本的分析工具。     

人体鞭打动作的生物力学分析

应用文献综述法、逻辑分析法等研究方法,从运动生物力学的角度,对人体鞭打动作的实质及内在运行规律进行分析和研究．以力学理论为基础,重点分析了鞭打动作中肌肉的预先拉长的原理及关节肌肉活动顺序的原理,并进一步分析人体鞭打过程中,人体个环节所呈现的规律性变化．     

基于运动力学的头部碰撞问题物质点法模拟研究

为了探究人体头部碰撞动态响应问题,基于运动生物力学,采用新近兴起的物质点法,构建三种不同类型的模型,运用铅柱撞击头部的形式为人体头部施加冲击力,探究不同边界条件以及人体头部肌肉对于动态响应的影响。研究发现:头部肌肉可以扩大头部的受力面积,减小单位面积的受力强度,通过肌肉本身的应变有效地缓释冲击力,降低冲击力对于头部的直接伤害;但是,肩部的运动对于头部的影响较小,肩部对于头部主要起固定作用,并无法缓释冲击力。     

行走过程中人体下肢受力模型的建立与验证

为了准确、简便地对人体行走过程中下肢的受力进行分析,构建了一个新的人体下肢力学模型:将人体的上半部分简化成固结至臀部的重物,将大腿、小腿和足部简化成3个刚杆,将踝关节、膝关节和髋关节简化成铰接点,将肌肉作用力简化成4对作用在刚杆上的未知力。针对该模型建立了相应的动力学方程,能够对足部和小腿的运动受力进行完整的描述。通过高速摄像机和足底测力台获取受试者的运动学和动力学数据,并使用APAS处理系统对数据进行处理,用于对动力学方程的求解,由此获得了下肢的受力状态。利用表面肌电仪测量了人体行走时的下肢肌肉电位,利用肌肉电位与肌肉力同时增大的原理,在一定程度上验证了模型的可靠性。研究结果表明:该模型能够较为真实地反映出下肢膝关节与踝关节的受力情况,具有较高的生物逼真度,可望为人体下肢运动机理的研究和下肢运动装备的开发提供参考。     

一种外骨骼式康复机器人训练效果仿真

针对外骨骼式下肢康复机器人训练有效性的问题,开展了基于人体生物力学软件Any Body的康复训练仿真实验研究.通过人体动作捕捉实验,获取一成年男子在正常步行时的运动学信息,利用Any Body建立人体步行模型,并以下肢肌肉受力情况为依据确定下肢主要肌肉群.建立人-机系统模型,借助Hill方程,以人体下肢肌肉收缩速率作为判断标准,通过模拟实现矢状面内运动的外骨骼式下肢康复机器人的康复运动,获取下肢主要肌肉的收缩速率变化情况,并将其与正常步行时的肌肉收缩速率进行比较与分析.结果表明,两种情况下大腿肌肉群的收缩速率变化情况基本一致,小腿与髋部肌肉群差异较明显.改进外骨骼结构,使其能够同时实现在冠状面内的运动,比较在两种结构下的下肢主要肌肉收缩速率变化情况,结果表明髋部肌肉产生了较为明显的波动.因此,能实现矢状面内运动的外骨骼式下肢康复机器人能够有效训练大腿肌肉群,但对小腿与髋部肌肉的训练效果不明显,加入冠状面运动后,能提高对髋部肌肉的训练效果.     

手风琴教学之我见

手风琴演奏技巧的训练是一个非常复杂的人体肢体运动的过程，熟练地运用和控制上肢各关节，及全身各部位的神经肌肉，准确地把握肢体运动的全过程，对于解析和研究教学过程的各个环节，具有非常积极的意义。     

手风琴教学之我见

手风琴演奏技巧的训练是一个非常复杂的人体肢体运动的过程,熟练地运用和控制上肢各关节,及全身各部位的神经肌肉,准确地把握肢体运动的全过程,对于解析和研究教学过程的各个环节,具有非常积极的意义。     

加强三维转动意识训练提高人体运动机能

人体和刚体一样在空间可作三维运动．三维运动的物体有3个相互垂直的运动轴,有6个自由度．沿3个轴可作三个方向的直线运动,也可绕三轴转动或旋转．但在人体下支撑时三个轴直线方向的运动受到约束,可作三轴的转动或旋转,称为人体三维转动．三维转动是人体的运动技能,是人体运动时气血循环体液代谢的基础,也是人体一种运动规律．人体运动通过三维转动调动大群肌肉产生动力,又以转动的形式传递作功．体育运动时由于高速度大负荷约束了人体平时的运动条件,在约束力作用下人体三维转动必须经过训练才能完成,三维转动训练可提高人体运动机能．     

不同路况对人体下肢肌肉特征参数的影响

提高医疗康复辅具的智能化水平能够明显改善老年人等弱势群体的运动步态及肢体运动能力,以及增强他们的自理能力、社会参与能力.因此,有效地获取人体在不同运动模式下的步态信息并将其应用在智能动作辅助系统控制系统的设计上是目前需要解决的重要问题.肌电信号能够很好地反映人体在运动时的肌肉活动状态和功能状态,本文针对不同路况下人体下肢肌肉的表面肌电信号进行一系列实验研究.通过比较人体下肢主要肌肉群的特征参数,得出人体下肢存在优势侧和非优势侧的结论,且不同路况下的这种差别是不同的.此外,本研究还通过分析不同路况下行走时人体下肢4组主要肌肉群(股内侧肌(VMO)、胫骨前肌(TIB)、半腱肌(SEM)和腓肠内肌(MED))的特征参数变化,得知双下肢的肌肉特征参数随路况的变化而变化的具体参数特点.本研究揭示了在不同路况下行走时人体下肢主要肌群的活动状态和变化特征,可为有行走功能障碍的患者及老年人的医疗诊断、康复训练及康复评定提供依据,同时也为双足机器人/智能助行器的优化设计奠定了基础.     

兵器未来的超级动力——“肌肉发动机”

人和动物的肌肉具有惊人的力量,它能提起比它自身重许多倍的重物。经研究发现,肌肉所以能够收缩做功,主要靠肌原纤维。它在神经信号的刺激下,使肌肉变短、变粗,牵引肌腱运动。人的全身肌肉约有600余块,占人体重量的40%,有人估计,如果人体全身的肌肉朝一个方向收缩,其力量可达25吨!多么不可思议。近年来,军事仿生技术专家从动物和人体的肌肉得到启示,正在致力研究一种全新的人造“肌肉发动机”,以期提高飞机、坦克等兵器在战场上的机动能力和生存能力。目前,科研人员已用聚丙烯酸等聚合物制成了“人工肌肉”。这种聚合     

400m跨栏跑的供能特点及训练

人体的运动能力在很大程度上取决于人体运动中能量的供应能力，了解掌握肌肉工作的能量供应特点，对于科学地制定训练计划和选择训练手段是极为重要的。本文试图根据人体运动时能量供应的特点，分析400m跨栏跑的供能特点以及提高供能能力的训练方法。     

速滑中腿部肌肉协调性同步肌电分析

为研究人体运动中腿部肌肉间的运动协调关系,提出了一种基于多肌电模型的同步肌电研究方法。该文以滑冰运动为例,采集了5名速滑运动员滑冰过程中腿部9块表层肌肉的肌电信号,分别建立每位运动员直道和弯道滑跑多肌电模型,并进行了多路肌电的同步相关性分析。分析结果表明:同一运动员完成相同动作时肌肉协调关系一致性好;而完成不同动作时的肌肉协调关系差异明显;不同运动员完成同一动作时,肌肉协调关系有较大差别。实验结果显示了同步肌电分析方法可以作为一种有效的量化评估肌肉间协调性的方法。     

人体运动器系力学行为与运动损伤关系研究的新方法

本文提出了建立从本运动器系力学模型的新途径，并阐述了Ｘ线活动测量人体肌肉、骨骼、关节结构的方法以及静态动态下人体各关节最大运动幅度的测夫体运动器系的力学行为是造成运动损伤的最根本的原因。     

健身操对健康体适能的影响

运用文献资料法对国内外健身操改善人体健康体适能的现状进行研究。结果表明,长期参加健身操运动,可以有效改善人体心血管功能、肌肉力量和肌肉耐力,对于身体成分的百分比也有明显改变,另外对特殊人群的健康体适能也有明显的提高。探讨健身操对健康体适能的功效,可以为科学的健身提供参考。