人體向后傾倒的動力學(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，解決這一問題還需要進(jìn)行多方面深入的研究，其中人體摔倒過程的動力學(xué)分析是其重要內(nèi)容之一。通過人體摔倒過程的運(yùn)動和動力學(xué)分析能夠深入地揭示肌肉的受力變化和摔倒瞬時人體重要部位和骨骼受到的沖擊力，這些結(jié)果對進(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，也對開發(fā)防護(hù)措施和用具有幫助。 本研究將人體簡化為關(guān)于矢狀

2、面對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力學(xué)方程，通過設(shè)定人體慣性參數(shù)及關(guān)節(jié)力矩，對人體受正向沖擊力作用以及發(fā)生滑動造成的向后傾倒的過程進(jìn)行了模擬。得到不同的初始條件(受力大小不同，初始運(yùn)動學(xué)參數(shù)不同)下，人體從受沖擊或滑移開始到倒地經(jīng)歷的時間，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)動的初始條件對運(yùn)動過程有重要的

3、影響，人體在大腿上提時受到?jīng)_擊或發(fā)生滑移引起后倒其倒地經(jīng)歷的時間比大腿下壓情況下的倒地時間短，受到的地面沖量也大；在整個后傾過程中，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)力矩在整個運(yùn)動過程中受運(yùn)動學(xué)參數(shù)的影響較大；五剛體時人體滑移后傾的時間比三剛體時滑移后傾的時間長，受到的地面沖量小。觸地點(diǎn)由三剛體時的髖部變?yōu)槲鍎傮w時的腕部。 目前對人體運(yùn)動的研究大多采用實(shí)驗(yàn)方法，本研究建立了符合實(shí)際運(yùn)動的人體模型，利用解剖學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)