负重深蹲过程中下肢冗余肌肉力分析

人体负重深蹲过程中下肢肌力协调机理分析是康复工程和体育科学的重要课题。该文建立了4刚体10组肌肉的肌骨生物力学模型,引入约束最优化方法和最优控制理论求解了冗余肌肉力分布和神经控制信号。理论计算与实验测量结果表明:在人体负重深蹲运动过程中,神经系统将肌肉结成不同的协同肌群,并将最小疲劳作为目标函数,来控制不同的协调肌群按照特定的时序结构执行运动的加速和姿态的控制。     

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。     

基于AnyBody仿真及有限元建模下的八段锦运动生物力学研究

以AnyBody仿真骨骼肌多体逆向动力学三元素肌肉收缩力模型及有限元法构建八段锦动作的三维胫骨模型,全面、客观地计算不同动作最大肌力峰值时刻的积分肌电、力矩、肌肉收缩等生物力学特性. 将10例健康青年八段锦志愿者的身高、体质量、髋宽、髋深、膝宽、踝宽等形态学数据作为约束条件,用AnyBody7.1.2软件导出八段锦8个动作下肢最大肌力指标,依据胫骨最大应力约束条件,用Minics 10.01、Geomagic studio 2013、ANSYS 19.2软件建构三维数据,添加AnyBody中的3个方向数据,分析并计算不同动作最大力的应力传导大小、分布规律. 研究结果表明:八段锦是左右对称性运动,双侧同块肌肉积分肌电值、肌肉力值无显著性差异,有利于锻炼双下肢稳定性及协调性,运动中人体需要通过移动来保持平衡,膝关节在垂直轴方向力最大,伸展力矩值最大;做八段锦运动过程中,髋关节主导发力肌肉为臀中肌,膝关节主导发力肌肉为比目鱼肌、股外侧肌、腓肠肌,踝关节主导发力肌肉为拇长屈肌;表面肌电验证是评价人体肌肉激活程度的主要方式,八段锦运动中胫骨前肌、腓肠肌、股直肌、股二头肌的肌肉活性仿真结果与积分肌电值具有较高的一致性.以AnyBody软件分析下肢动作特征和有限元软件建构的胫骨模型,适用于八段锦动作的动态研究,可为计算八段锦运动时动力学变化提供新思路与实践价值参考.      

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。     

人体行走过程中上肢运动仿真及生物力学特征分析

为了分析人体行走过程中上肢运动状态的影响因素,对正常步态下人体上肢运动仿真模型与理想单摆模型进行了对比分析.以7名(4男,3女)步态无异常的志愿者为研究对象,采集人体测量学参数,建立上肢理想单摆模型.采用运动捕捉系统及肌电测量系统,对志愿者常速(1.2 m/s)步行下的上肢运动以及肩关节周围6组肌肉的肌电信号进行同步测量,并基于所测运动学参数对人体行走中上肢运动进行仿真,计算实际肩关节角位移和角速度,分析相关肌肉的肌电信号特征.理想模型与实际测量结果比较表明,不同志愿者在同速行走过程中上肢的摆动周期相近,各相关肌肉肌电信号随摆臂而周期性变化,上肢实际最大摆动角速度均大于理想单摆角速度.证明摆臂过程中肩关节周围相关肌群驱动力大于肩关节阻尼.     

运动生物力学在散打运动研究中的应用现状与展望

运用文献资料、专家访谈、逻辑分析等方法对运动生物力学在散打运动研究中的应用现状进行研究．研究手段主要包括等速测力、三维测力台、三维动作分析系统、肌电等;研究内容涉及关节肌力特征分析、动作技术分析与评价、打击效果的评价、支撑腿以及身体重心的运动特征、肌肉活动状态及肌群间的协调关系等．加强肌电指标与肌肉活动中各种现象之间内在联系和因果关系的研究;加强对三维测力台测试指标的分析和对各指标之间内在相关性研究;加强击打效果、三维测力台、三维动作分析、肌电的同步研究     

运用表面肌电分析重剑复合步法的研究

运用表面肌电与摄像同步测试技术,本文分析重剑复合步法腿部肌肉的用力特征,旨为运动训练和教学提供理论依据。结果:向前两步出弓步过程中,前腿所有肌肉和后腿股内外肌积分肌电出弓步时显著性大于前两步;弓箭还原后退两步过程中,前腿股内外肌、股二头肌积分肌电弓步还原显著性大于后退两步。结论:后腿腓肠肌是前两步启动和前移的主要用力肌肉;弓步的加速,主要是后腿股四头肌力量变大和前腿发力变大的协调配合;复合向后步法过程中前腿股内外肌是推动身体后移的主要用力肌肉。     

肌肉放松及其训练浅析

人体的任何运动,都是肌肉活动的结果,具体说,就是骨骼肌的活动,即主动肌收缩,其它肌群协调配合,牵动关节使人体或身体某些环节产生各种动作,从解剖学上看,肌肉在人体上是以相互对抗的方式,配布在关节运动轴的对侧,即每个关节运动轴的两侧都有两组方向相反,功能即互相依存又互相拮抗的肌群,拮抗肌是相互对立、制约的,但又是统一的、协调的。例如手握拳这个动作,有赖于指屈肌群收缩,指伸肌群放松、伸展,指屈肌群     

短跑运动员膝关节肌群生物力学特征分析

目的:研究短跑运动员膝关节肌群向心收缩时的生物力学特征。方法:采用德国ISOMED2000等速测试仪,测试一、二级短跑运动员膝关节肌群在等速向心收缩时的生物力学特征。结果:短跑运动员膝关节峰力矩,除屈膝肌群在最大力量方面存在显著性差异(P<0.05),其他指标都不存在差异性。结论:运动技术和先天遗传因素是保有高水准运动成绩的重要因素;短跑运动员膝关节屈肌群的最大力量水平是造成不同等级运动员动作速率和技术差异的重要因素。     

食指掌指关节的正向动力学分析

为探讨运动生物力学建模与分析的基础性问题 ,以食指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食指掌指关节正向动力学模型 ,并针对该关节快速屈曲 6 0°的运动过程 ,采用参数最优化方法进行了模拟计算。模拟结果表明 ,在快速屈曲过程中 ,食指短时平均角速度近似为匀速 ,瞬时角速度呈现阻尼振荡形式。该文提供的模型为包含神经控制信号的掌指关节运动的模拟分析和人手冗余运动控制机理的研究提供了基本的分析工具     

两类相对转动非线性动力学系统的统一动力学模型及混沌运动

建立了具有广义阻尼力和非线性恢复力的二端面转轴相对转动系统与一类两质量相对转动系统的统一的非线性动力学模型.在弱周期力的条件下,研究了统一系统的混沌运动表现,应用Melnikov方法给出了系统发生混沌的必要条件,并利用倍周期分岔方法,进一步分析了系统的混沌行为.     

基于自适应迭代学习算法的FNS肢体运动控制

首先介绍FNS系统的构成及工作原理,针对肢体肌肉的非线性时变性,建立了带反馈控制器的迭代学习控制算法,即复合控制器。曩后利用FNS肢体运动控制平台,采用复合控制算法,对人体曲肘和曲腕运动时的关节运动(角位移)轨迹进行了临床实验研究。结果表明,采用该算法,不仅改善了FNS系统的跟踪性能,而且肢体运动轨迹稳定、平滑,受试者无任何不良生理反应,具有较强的自适应性。     

充液航天器姿态稳定分析的Casimir方法

充液航天器中的液体燃料晃动将可能导致航天器姿态不稳定性现象的发生．本文采用哈密顿动力学方法研究了半充液航天器姿态运动的稳定性问题．首先将晃动液体等效为弹簧质量块力学模型,建立了液体晃动与航天器姿态多体耦合动力学系统的哈密顿方程,并进一步推导了与耦合动力学系统相关的Casimir函数;借助于Casimir函数并采用李亚普诺夫稳定性理论推导出耦合系统的稳定性和非稳定性条件,最后给出了数值仿真结果及相关结论．     

髋关节假体脱位与日常行为动作关系

以髋关节置换术后常见的脱位失效为研究对象,在Adams运动学分析软件环境下,设计并开发了可视化髋关节假体运动分析模块.该模块能够构建不同设计参数的髋关节假体模型,模拟各种行为条件下的髋关节运动,检测关节假体的活动范围.利用光学运动捕捉系统对正常人群进行日常行为的下肢运动学测量.将模块对假体的运动学分析结果与实验测量的天然关节的运动数据对比,研究并发现了髋关节假体的脱位与行为运动的关系,结果显示术后的高屈曲动作脱位风险较大,尤其是下蹲动作.
     

基于分子动力学的沥青自愈合行为研究

选取12种沥青分子及1种SBS分子分别建立了基质沥青与SBS改性沥青的分子结构模型,并利用分子动力学研究了沥青自愈合过程中沥青分子的运动规律及扩散行为。结果表明,沥青自愈合过程按沥青分子的运动特征可分为自由运动、互相渗透及无序化运动3个阶段;沥青不同组分的扩散系数存在显著差异且SBS的添加能显著增大沥青质的扩散系数;在中低温条件下,SBS改性沥青整体扩散系数较大,自愈合性能较基质沥青更佳,但高温时情况则相反。     

舰载火箭炮随动系统调炮动力学仿真

该文研究了某舰载火箭炮在舰船摇摆情况下随动系统调炮时的火箭炮受力问题.通过虚拟样机技术对舰载火箭炮系统进行简化和建模.根据海浪波能谱,计算了舰船摇荡运动的功率谱密度和舰船的随机摇荡运动.用ADAMS软件求解了某火箭炮在横浪和斜浪2种航行状态下,以大正弦规律调炮时各连接部位的受力情况.计算结果为舰载火箭炮瞄准机的设计提供了依据.该方法同样适用于其他舰载武器在舰船摇摆情况下的受力分析.     

贵州少数民族舞蹈数字化保护与传承

本文通过采用光学式运动捕捉技术获取少数民族舞蹈的运动数据并进行动作编辑,利用3DSMAX对舞蹈者、服饰等复杂模型建模,并利用运动捕捉系统得到的运动数据驱动模型,生成数字化运动模型,研究了OPENGL的运行机制,结合3D SMAX与OPENGL各自的优点,实现对舞蹈动作的人机交互控制。     

底盘角系统制动颤振多体动力学建模与分析

基于多体动力学方法,考虑制动系统、悬架系统、等效传动系统的具体结构和空间位置以及制动器摩擦特性,以传动系统驱动力矩和制动压力为输入,提出了一种制动颤振瞬态动力学模型.分析了制动盘与制动块间的黏滑运动和相图特性以及制动系统和悬架系统关键部件振动特性,明确了制动颤振的主要传递路径.结果表明:制动颤振包含2种典型振动模式,一种是幅值较大、持续时间较短的冲击振动,另一种是幅值较小、持续时间较长的周期性谐波振动;制动钳和悬架关键部件均以制动盘切向振动为主,经过减振器支柱和下摆臂的传递,整车以纵向振动为主.     

一种全向滚动球形机器人运动结构的创新设计

介绍了一种可实现全向运动的球形机器人系统，通过变异创新的方法扩大两垂直交叉的回转运动副，将偏心质量包围在其内部，且由于两垂直交叉运动副是完全彼此独立的，使其完全真正实现平面二维无限制自由运动，从而实现球形机器人沿任意方向的运动．同时，利用非完整系统力学理论对球形机器人运动学进行了初步分析，为进一步的动力学分析奠定了基础．