人體重心檢測(cè)方法研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、平衡功能是人體的一項(xiàng)基本生理機(jī)能，日常生活中的基本行為活動(dòng)都以良好的平衡作保障，因此人體重心運(yùn)動(dòng)信息的研究在學(xué)術(shù)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。國(guó)內(nèi)外研究中主要通過分析人體在各種姿勢(shì)下的重心搖擺情況來推斷平衡能力。然而，目前常用的人體重心測(cè)量設(shè)備尚存在不足之處，評(píng)測(cè)結(jié)果受主觀影響較大，有些則體積大、價(jià)格昂貴，不方便攜帶等?；谝陨蠁栴}，本研究主要圍繞平衡能力評(píng)測(cè)，以及人體重心檢測(cè)方法做了如下工作：
　　第一，為了實(shí)時(shí)檢測(cè)人體重心位

2、置，評(píng)價(jià)人體在各方向上的平衡能力，本研究以單級(jí)倒立擺為模型結(jié)構(gòu)，構(gòu)建二維重心檢測(cè)及平衡評(píng)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 PC/104為核心控制器，并以 QNX為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，利用力平臺(tái)采集人體壓力中心 COP(center of pressure)波動(dòng)信息，同時(shí)提取調(diào)節(jié)時(shí)間作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過設(shè)計(jì)視覺刺激評(píng)測(cè)軟件，為被測(cè)者提供多方位視覺激勵(lì)源，避免了被測(cè)者在運(yùn)動(dòng)方向上的預(yù)動(dòng)作而帶來的誤差。
　　第二，通過對(duì)73名健康大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)該系統(tǒng)

3、可對(duì)人體多方向上的平衡能力進(jìn)行定量客觀評(píng)定，并統(tǒng)計(jì)出正常人平衡調(diào)節(jié)時(shí)間的參考范圍為4-13 s；另外，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在一定程度上反映出人體性別、身高與平衡能力存在相關(guān)性，而體重與平衡能力之間的關(guān)系則不太明顯。
　　第三，針對(duì)二維重心檢測(cè)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題和不足，本研究提出人體三維重心檢測(cè)方法。人體平衡過程通過各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，利用安裝于各關(guān)節(jié)的傾角傳感器網(wǎng)絡(luò)，可檢測(cè)平衡過程。利用重心合成及坐標(biāo)變換法推導(dǎo)得到直立狀態(tài)下的三維重心坐標(biāo)

4、公式，并根據(jù)此原理得到以傾角傳感器網(wǎng)絡(luò)為檢測(cè)裝置的便攜的三維重心測(cè)量系統(tǒng)。
　　第四，本研究選用專用運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)參照組，采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)法來驗(yàn)證所提出三維重心測(cè)量系統(tǒng)的可行性。通過以20名大學(xué)生為對(duì)象的實(shí)驗(yàn)研究，綜合兩組重心在三維方向上的分布軌跡、最大值和最小值以及均方根誤差三方面的分析結(jié)果，得到由兩套系統(tǒng)采集得到的重心數(shù)據(jù)具有一致性，從而驗(yàn)證了傾角網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可行性。
　　本研究在構(gòu)建二維重心檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出三維重