人體上肢生物力學(xué)建模及肌肉力預(yù)測分析.pdf

1、隨著老齡化問題的加重，腦卒中患者的數(shù)量逐年增多，如何快速有效地幫助其恢復(fù)運動功能一直是康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點問題。肌肉作為人體運動的動力之源，其性能決定著肢體的運動能力，于是，對肌肉力學(xué)特性的研究與改善便成了該領(lǐng)域的研究重點。此外，在生物力學(xué)、體育、機(jī)器人等諸多領(lǐng)域?qū)∪饬W(xué)也存在著不同程度的需求?；诖耍疚脑诜治鱿嚓P(guān)領(lǐng)域的研究成果的基礎(chǔ)上，確定了從外到內(nèi)的分析方法，實現(xiàn)了肌肉力學(xué)特性的建模與分析。
　　通過分析肘關(guān)節(jié)的構(gòu)成、肌肉組

2、成、運動特性等，引入了肘關(guān)節(jié)處阻尼因素，建立了帶有阻尼的肘關(guān)節(jié)骨骼肌肉系統(tǒng)的動力學(xué)模型。分析了關(guān)節(jié)活動度、關(guān)節(jié)屈曲速度、關(guān)節(jié)阻尼系數(shù)等外在因素與肌肉力的關(guān)系，并采用正交試驗方法確定了影響肌肉力大小的主次因素。
　　基于Hill模型與人體等比例縮放原則，建立了適合不同人的肌肉力預(yù)測模型，并通過OpenSim仿真平臺驗證了其準(zhǔn)確性及通用性。分析了肌纖維長度、肌纖維收縮速度、肌肉激活度等內(nèi)在因素與肌肉力的關(guān)系，并采用正交試驗方法確定了影

3、響肌肉力大小的主次因素。
　　分析了肌電信號的產(chǎn)生機(jī)理以及特性，并結(jié)合實驗對其進(jìn)行了時域分析。采用由指數(shù)函數(shù)和直線函數(shù)所組成的分段函數(shù)的形式，建立了肌肉激活度的計算模型，并通過OpenSim仿真平臺驗證了其準(zhǔn)確性。在此模型的基礎(chǔ)上，完成了不同屈伸角度、不同屈伸速度、不同質(zhì)量負(fù)載等不同情況下的實驗分析。
　　搭建了由 dSPACE實時仿真系統(tǒng)、計算機(jī)、FAB動作捕捉系統(tǒng)、肌電信號傳感器以及被測者所組成的實驗平臺，并完成了肌肉力