步行过程中负跟鞋对足底参数的影响

目的通过对比穿负跟鞋和运动鞋的下肢生物力学参数,评价负跟鞋对步态的影响,为不同鞋型参数对步态的影响提供数据支持。方法随机选取在校大学生22名,分别穿负跟鞋和运动鞋,在跑台上进行4km/h的步行测试,利用"步资专家"足底机能鞋垫对信息进行采集,包括足底对称性、平均步幅、着地仰角、着地内翻脚、着地外翻角、离地仰角等。结果在平均步幅、最大摆髋、最大步高、摆动速度、着地内翻角、外翻幅度、步偏角上,两种鞋子无显著性差异;穿负跟鞋的两脚对称性更高,拍地速度更加平缓;穿负跟鞋的着地仰角更大,离地仰角更小,着地外翻速度更大。结论 (1)负跟鞋能够提高双脚对称性,减小双脚差异带来的运动损伤;(2)着地仰角增加和拍地速度的减小,能够有效避免足下垂步态的产生及作为后期的康复治疗。     

不同鞋底硬度对跑步时下肢生物力学特征的影响

运动鞋鞋底硬度会影响缓冲性能和保护作用,进而影响穿着者的运动表现。通过分析9名跑者分别穿着7种不同鞋底硬度运动鞋跑步时下肢运动学和动力学指标的变化,探析鞋底硬度对鞋缓冲性能和防损伤性能的影响,为运动鞋的设计与制作提供理论依据。结果表明:随着鞋底硬度的增加,跑步着地时足外翻和外旋的程度增大,进而增加损伤几率。足着地时的垂直地面反作用力第一峰值力不受鞋底硬度的影响。30°和40°是较理想的鞋底硬度,缓冲效果较好,同时可以降低足部过度运动的风险。     

基于体育辅助运动双足跑步器的研究与分析

体育运动跑步一般需要体育爱好者和运动员自身跑步,这样浪费大多数体育爱好者和运动员的体力、消耗了人力能量,达不到体育锻炼的目的,没有借鉴辅助体育跑步器进行体育跑步,因此,本文设计了一种体育辅助运动双足跑步器,进行了常规步态轨迹、测量步态轨迹、实际控制步态轨迹性能测试实验,实验表明:体育辅助运动双足跑步器方面使用明显优于其它的人体跑步。实验在陇东学院体育学院实验取得良好的效果;同时,在其他的地方体育的教学和训练具有较强的借鉴意义。     

步行中下肢关节动力学以及表面肌电的研究综述

步行是我们日常生活中最为普遍的运动,要想深入地了解这项运动,必须对行走过程中控制人体运动的关节力矩进行分析。单纯的运动学或动力学研究不能准确揭示出人体步态所蕴藏的生命信息,因此,从关节动力学角度结合表面肌电研究人体步态已成为当前研究的热点。通过多环节运动的动力学方法可对下肢关节动力学指标进行分析与探讨。目的：综述人体运动中下肢关节力矩、关节功率等关节动力学参数变化,以及肌电相关指标的变化。方法：检索PubMed和中国知网数据库中有关步行时下肢关节动力学的文章。英文检索词为Joint kinetics;Walking;sEMG,中文检索词为“关节动力学;步行;表面肌电。”结果与结论：目前对于人体步行中下肢关节动力学的研究：在研究指标上,单一指标的研究较多,多指标的综合研究不足。在研究对象上,针对青年人群和步行障碍患者的研究比较多,对老年人和儿童的相关报到较少。在研究内容上,针对背部负重行走的步态研究居多,对负重损伤的力学机制研究较少,在研究结果上,一些结论之间相互矛盾,负重影响人体步态的确切机制仍然模糊不清。     

试探3种步态特性脑性瘫痪儿童下肢肌肉相关性

为探讨不同步态特性脑瘫患者下肢肌肉相关性,并分析不同步态特性患者之间的差异及相似性,为基础和临床研究脑瘫儿童及治疗、康复训练提供参考依据,本研究选取深圳市残疾人康复中心的22例脑瘫儿童(平均年龄(5.8±2.0)岁)、患者及家长自愿完成实验,根据专业临床医生诊断将患者分为3组,包括8例痉挛步态脑瘫患者、9例偏瘫步态脑瘫患者及5例其他步态脑瘫患者,3组在性别、年龄、智力、社会适应行为能力、粗大运动动能及平衡能力上无显著性差异(P0.05)。测试者沿5m平台自由行走,采用美国MP150肌电采集分析系统,同时采集脑瘫儿童下肢胫骨前肌和腓肠肌表面肌电信号,并进行肌张力测试。使用SPSS19.0进行数据提取和实验结果相关性分析。结果表明,3组步态特性脑瘫患者下肢肌肉之间具有显著的差异性,痉挛特性与其他特性抑制了脑瘫患儿下肢肌群协调性,偏瘫特性患者下肢肌肉协调性较高,这种差异性为对不同特性脑瘫患儿采取不同的治疗方式提供理论依据。     

人体负重行走的生物力学研究进展

对人体背部负重行走的运动生物研究,国外已经大量开展,但目前在国内几乎仍旧是空白.本文从人体负重行走的步态参数变化、足—地反作用力变化、压力传感器的应用、肌电应用等方面对相关文献进行综述,并提出该领域未来的主要研究方向.     

跑台跑与场地跑训练对下肢肌肉群影响的比较分析

跑台跑与场地跑是长跑运动中的两种不同形式,针对这两种不同运动形式的训练对下肢肌肉的影响也有着各自的特点.以12名初中中长跑运动员为研究对象,通过肌电测试收集数据,并对数据进行分析,通过分析场地跑和跑台跑实验中受试者IEMG和MPF数据的变化,研究场地跑和跑台跑增加跑速时、以及跑台跑坡度加大后对运动员下肢肌肉群的影响.     

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.     

人体下肢表面肌电信号的检测与分析

人体步行时下肢肌电信号 (EMG)活跃 ,为研究步态周期内 EMG随路况的变化趋势 ,采用了下肢表面 EMG8通道检测装置进行了实验 ,对多人在 6种路况 (或步速 )下行走时的下肢 EMG进行了检测和分析。实验结果表明 ,步行时下肢肌肉活动有一定的规律性 ;各路况信号开始及持续时间、信号绝对值平均、中频等特征值区分明显 ,可以将其应用于智能肌电控制假肢路况模式辨识     

基于时序分析的四足机器人对称步态变换

提出了一种四足机器人一般步态的时序分析方法．该方法使用8个参数描述一般步态：步态周期、前双腿落地之间的滞后时间、后双腿落地之间的滞后时间、同侧双腿之间的滞后时间以及各条腿的负荷系数．运用该方法分析了常用对称步态,经过归一化处理后得到了一个跨步周期中各腿着地和抬起的时间序列．证明了匀速情况下具有等负荷系数的两种对称步态之间只需要一个步态周期就能够完成步态变换,从而得到变换步态中各腿着地和抬起的时间序列．计算实例表明了该方法适用于分析对称步态变换．     

基于肌电信号的人体下肢运动意图映射研究进展

智能下肢假肢与下肢外骨骼是肢体功能障碍者恢复日常运动的重要手段。基于肌电信号的直接意图控制是其自适应、自主控制的关键技术之一。针对此问题,阐述了基于肌电信号的人体下肢运动意图映射研究进展,包括比例肌电法、肌骨模型法和人工智能算法,讨论了基于肌电信号的人体运动意图映射研究所面临的主要问题。最后,对该领域未来发展方向进行了展望和总结。     

Tyrannosaurus was not a fast runner

The fastest gait and speed of the largest theropod (carnivorous) dinosaurs, such as Tyrannosaurus, is controversial. Some studies contend that Tyrannosaurus was limited to walking, or at best an 11 m s(-1) top speed, whereas others argue for at least 20 m s(-1) running speeds. We demonstrate a method of gauging running ability by estimating the minimum mass of extensor (supportive) muscle needed for fast running. The model's predictions are validated for living alligators and chickens. Applying the method to small dinosaurs corroborates other studies by showing that they could have been competent runners. However, models show that in order to run quickly, an adult Tyrannosaurus would have needed an unreasonably large mass of extensor muscle, even with generous assumptions. Therefore, it is doubtful that Tyrannosaurus and other huge dinosaurs (approximately 6,000 kg) were capable runners or could reach high speeds.     

低成本人体步态在线检测系统

研究了一种由 CCD摄像机、三维测力台及表面肌电信号检测装置组成的人体步态在线检测系统。在该系统中图像、力和表面肌电信号都由一台计算机实时采集。采用普通监控用图像设备和边缘检测、模板匹配等方法识别运动图像中的标志点 ,降低了系统硬件成本和对测试背景的要求。初步应用结果表明 :系统同步性能好 ,空间分辨率小于0 .2 %。该系统不仅适合于临床进行步态分析 ,而且也可用作其他与人体运动姿态有关研究的检测平台。     

基于速度矢量的6足机器人三角间歇步态规划与分析

为提高大惯量6足机器人行走的稳定性与连续性,提出了基于速度矢量的三角间歇步态.该步态以三角间歇步态为基础,统一映射平动与转动速度矢量为绕旋转中心转动,达到6足机器人全方向行走且速度平滑切换的目的.首先,由旋转中心理论计算中心坐标,在足端工作空间约束下计算最大旋转速度;其次,对摆动相采用足端0冲击摆线轨迹规划,支撑相采用增量式轨迹规划以便于编程计算连续运动指令实现变速度矢量运动;最后,在虚拟样机和物理模型上进行不同步态的对比实验.结果表明采用基于速度矢量的三角间歇步态晃动幅度与方差最小,提出的方法可保证大惯量6足机器人连续稳定的全方位运动.      

膝关节前交叉韧带断裂者跑步时的步态分析特征及指导意义

 为明确前交叉韧带（anterior crucitate ligament，ACL）断裂后患者的跑步步态以及合并内侧半月板后角撕裂对其进一步的影响，基于三维运动捕捉分析方法，定量化分析了前交叉韧带断裂患者（8名单纯ACL断裂患者，8名ACL断裂合并内侧半月板后角撕裂患者，22名健康志愿者）的跑步步态改变。研究表明，慢跑时ACL断裂的膝关节主要表现为外源性屈曲力矩显著降低，这不仅与ACL断裂侧伸肌力量减弱有关，且与神经肌肉控制模式改变有关。ACL断裂合并内侧半月板撕裂患者膝关节在慢跑时表现出显著的外旋不稳，分析与内侧半月板后角撕裂降低了对旋转稳定性的控制功能有关。研究提示，ACL断裂患者的康复训练方案应关注并参考其跑步步态的异常，加强屈伸肌及旋转稳定肌群的训练，结合神经肌肉训练，改善其跑步步态异常，降低继发损伤风险。     

前交叉韧带重建术后步行过程中的生物力学特征

 为明确前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）重建术后动作模式的改变情况,应用三维运动捕捉系统和表面肌电系统同步采集ACL重建术后患者在步行过程中的运动学、动力学和肌电数据。结果发现,与健侧相比,术侧膝关节屈曲角度峰值和屈伸活动范围均显著减小,但承重反应期的外旋幅度显著增加;术侧承重反应期膝关节伸直力矩峰值、支撑相末期膝关节屈曲力矩峰值和外旋力矩峰值均小于健侧;术侧股直肌在承重反应期的激活程度、股二头肌和半腱肌在摆动前期的激活程度均大于健侧。结果表明：ACL重建术后6~12个月（7.4±1.3月）步态呈僵硬特征,大腿肌群激活程度增加。建议ACL重建术后针对肌肉功能特征及步态特征的改变进行精准康复干预,改善术后效果。     

人体在向后滑倒时平衡调节能力的生物力学研究

通过分析从坐到站及行走过程中多次平衡干扰对滑倒的调节效果,从运动生物力学的角度,探究在有外部干扰及疲劳滑动状态下对人体平衡能力的影响以及差异性.利用动态滑轨在受试者完成坐起动作和正常向前行走时产生突然的向前运动,使受试者产生向后跌倒的趋势.运用Noraxon表面肌电测试系统、Kistler三维测力台、BTS三维红外动作捕捉系统,以及Ariel录像分析系统,同步记录受试者在正常坐起及向后滑倒过程中的运动学、动力学和肌电参数.运用Biodex多关节等速肌力测试系统实现下肢关节肌肉的疲劳.结果表明:有效的质心调节可以使人体在遇到突然的向后滑动时保持相对稳定状态,使身体不至于产生较大的波动,充分的下肢支撑以及有效的上肢关节的调节是避免滑倒的关键.在从坐到站及人体行走过程中,地面反作用力、压力中心移动范围的值相比无干扰状态下显著增加.在从坐到站过程中突然滑动测力台,腓肠肌内侧、股二头肌,胫骨前肌和股直肌的积分肌电值较无干扰状态有了显著的增加.人体在疲劳状态下,腓肠肌内侧和股直肌肌电值明显增加.在滑台上多次的滑动训练可以提高人体平衡能力.模拟跌倒的测试可以评估人体的跌倒风险,对于老年人跌倒风险的评估也有一定的意义.      

基于迭代学习控制算法的下肢外骨骼机器人跟随特性研究

目前下肢外骨骼机器人存在的运动控制算法追踪人体髋关节和膝关节期望轨迹时存在误差,从而导致人机系统随动性能差。因此,本文提出迭代学习控制算法追踪人体髋关节和膝关节期望轨迹。首先,结合人体下肢结构分析,建立下肢外骨骼机器人动力学模型;其次,基于迭代学习控制算法建立下肢外骨骼机器人随动控制模型;最后,利用Matlab软件设计指数变增益闭环D型运动控制系统,分析收敛速度与谱半径的关系,追踪得到人体下肢髋关节和膝关节期望轨迹。仿真结果表明该算法能够有效提高下肢外骨骼机器人步态轨迹跟踪精度,提升人机系统随动性能。     

对不同水平的女子400米跑运动员比赛战术的分析

本文通过对不同水平女子400米跑的战术分析,从生理学角度探讨了不同水子女子400米跑时的生理特点,从而确认初级水平的女子400米跑应定为中长跑的范畴,并制定出相应的比赛战术及训练方法。