人體向后傾倒的動(dòng)力學(xué)仿真.pdf

1、人體滑倒和摔倒的普遍性及其造成的傷害使得對(duì)人體摔倒的研究成為人體工程學(xué)研究的重要內(nèi)容。造成人體摔倒的原因是多方面的，解決這一問(wèn)題還需要進(jìn)行多方面深入的研究，其中人體摔倒過(guò)程的動(dòng)力學(xué)分析是其重要內(nèi)容之一。通過(guò)人體摔倒過(guò)程的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)分析能夠深入地揭示肌肉的受力變化和摔倒瞬時(shí)人體重要部位和骨骼受到的沖擊力，這些結(jié)果對(duì)進(jìn)一步分析摔倒造成的傷害和骨骼破損的原因有重要的指導(dǎo)意義，也對(duì)開(kāi)發(fā)防護(hù)措施和用具有幫助。 本研究將人體簡(jiǎn)化為關(guān)于矢狀

2、面對(duì)稱的三剛體和五剛體力學(xué)模型，將肌肉、韌帶和肌腱等生理組織的作用簡(jiǎn)化為作用在關(guān)節(jié)上的力矩，采用Kane方法建立人體模型的動(dòng)力學(xué)方程，通過(guò)設(shè)定人體慣性參數(shù)及關(guān)節(jié)力矩，對(duì)人體受正向沖擊力作用以及發(fā)生滑動(dòng)造成的向后傾倒的過(guò)程進(jìn)行了模擬。得到不同的初始條件(受力大小不同，初始運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)不同)下，人體從受沖擊或滑移開(kāi)始到倒地經(jīng)歷的時(shí)間，關(guān)節(jié)力矩的變化情況以及倒地瞬間觸地部位受到的地面沖量。 模擬結(jié)果顯示：運(yùn)動(dòng)的初始條件對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程有重要的

3、影響，人體在大腿上提時(shí)受到?jīng)_擊或發(fā)生滑移引起后倒其倒地經(jīng)歷的時(shí)間比大腿下壓情況下的倒地時(shí)間短，受到的地面沖量也大；在整個(gè)后傾過(guò)程中，踝、腕關(guān)節(jié)力矩變化很小，而膝、髖、肩、肘關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)力矩在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的影響較大；五剛體時(shí)人體滑移后傾的時(shí)間比三剛體時(shí)滑移后傾的時(shí)間長(zhǎng)，受到的地面沖量小。觸地點(diǎn)由三剛體時(shí)的髖部變?yōu)槲鍎傮w時(shí)的腕部。 目前對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的研究大多采用實(shí)驗(yàn)方法，本研究建立了符合實(shí)際運(yùn)動(dòng)的人體模型，利用解剖學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)