人体坐立运动的膝关节动力学研究

作     者：苏鹏 王思锴 张力 刘甜 岳超 张勤俭 SU Peng;WANG Sikai;ZHANG Li;LIU Tian;YUE Chao;ZHANG Qinjian

作者机构：北京信息科技大学机电工程学院北京100192 国家康复辅具研究中心附属康复医院北京100176 

基　　金：国家自然科学基金(52005045) 北京市自然科学基金(19L2018) 国家重点研发计划项目(2019YFC0119200) 北京市教委科研计划科技一般项目(KM202011232009) 

出 版 物：《生物医学工程学杂志》 (Journal of Biomedical Engineering)

年 卷 期：2022年第39卷第5期

页      码：982-990页

摘      要：坐立运动是人体最常见的运动行为之一,膝关节是人体坐立运动的主要承力关节,因此进行坐立运动过程的膝关节动力学研究具有重要意义。基于力矩平衡原理对坐立运动的膝关节动力学进行分析,结合光学动作捕捉和六维支撑力测试所得数据,计算求得膝关节力矩曲线。为了验证实验数据和动力学分析的准确性,建立人体模型,根据实验数据拟合角度和角速度多项式方程,进行坐立运动的膝关节动力学仿真。结果显示计算数据和仿真数据在范围和变化趋势方面一致。综合膝关节力矩变化规律,揭示了膝关节力矩与地面反作用力的关系。坐立运动中膝关节力矩和地面反作用力成正比关系,比值为5~6,且由坐到立过程中,加速度先增大后减小最后反向增加,力矩最大值发生在膝关节夹角约140°时,而由立到坐过程中,力矩在初始阶段最大。坐立运动的膝关节动力学研究结果有益于坐立康复辅具的优化设计及力反馈控制,并可为膝关节康复训练提供理论指导。

主 题 词：关节力矩 地面反作用力 坐立运动 动力学模型 动作捕捉 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 08[工学] 0836[0836] 

核心收录：

D　O　I：10.7507/1001-5515.202203021

馆 藏 号：203115046...