步态分析与行走稳定性研究

第1章步态分析与步态研究方法概述/1

1.1步态分析概述/1

1.1.1步态分析的概念/1

1.1.2步态分析的发展历史/3

1.1.3步态分析的意义与应用/4

1.2步态分析的基础/6

1.2.1人体行走机制/6

1.2.2人体行走稳定机理/10

1.3人体下肢的生理结构/13

1.3.1人体空间坐标系/13

1.3.2人体下肢骨骼/14

1.3.3人体下肢肌肉/17

1.3.4足部结构与功能/19

1.3.5人体下肢主要关节的运动能力/25

1.4步态分析参数/26

1.4.1空间参数/26

1.4.2时间参数/27

1.4.3运动学参数/28

1.4.4动力学参数/29

1.4.5肌电活动参数/30

1.4.6能量代谢参数/31

第2章步态分析方法与常见测量系统介绍/32

2.1常用步态分析方法/32

2.1.1观察法/32

2.1.2肌电分析法/32

2.1.3多刚体简化逆动力学分析法/33

2.1.4影像解析法/33

2.1.5有限元分析法/33

2.2测量系统/33

2.2.1三维步态分析系统简介/33

2.2.2Vicon光学三维动作捕捉系统/36

2.2.3肌电信号概述/39

2.2.4足底压力分析简介/42

第3章人体行走特定坡度的坡道与楼梯的自适应平衡研究/47

3.1基于足底压力的坡道步态失稳自适应平衡研究/47

3.1.1实验变量/47

3.1.2实验设备/47

3.1.3实验设置/49

3.1.4实验结果/54

3.1.5结果分析/55

步态分析与行走稳定性研究··目录··3.2基于表面肌电信号的坡道步态失稳自适应平衡研究/58

3.2.1实验变量/58

3.2.2实验设置/59

3.2.3实验结果/60

3.2.4结果分析/63

3.2.5双足机器人自适应平衡控制方法探究/63

3.3基于表面肌电信号的不同路况下人体行走步态特征研究/65

3.3.1实验方案/65

3.3.2实验设备/66

3.3.3结果分析/66

第4章人体行走稳定性研究/72

4.1滑跌概率预测及优化模型/72

4.1.1基于人体步态分析的滑跌概率预测模型研究/72

4.1.2基于人体步态分析的滑跌概率预测模型优化研究/86

4.2转弯及弯道行走对步态稳定性的影响研究/99

4.2.1转弯行走对步态稳定性的影响/99

4.2.2弯道行走步态特性研究/120

4.3负重对人体行走稳定性的影响研究——助行器结构质量配置对步态

特性的影响研究/122

4.3.1实验设置/122

4.3.2实验分析/122

4.3.3质量配置策略模型/127

4.3.4实验结论/130

4.4足部结构对人体行走稳定性的影响研究/130

4.4.1实验变量/130

4.4.2实验设置/131

4.4.3实验方案/134

4.4.4实验对象/135

4.4.5实验设备/135

4.4.6实验结果及分析/135

第5章不同结构环境人体行走下肢生物力学特性研究/146

5.1楼梯行走下肢生物力学特性研究/146

5.1.1研究目的/146

5.1.2实验变量和方法/146

5.1.3实验结果/148

5.2滑跌过程中下肢肌肉力学研究/149

5.2.1实验方案/149

5.2.2EMG数据处理和滑跌判据/150

5.2.3结论/151

5.3跨越水平方向障碍物的步态及应用研究/152

5.3.1跨越水平方向障碍物实验设计/152

5.3.2跨越水平方向不同尺寸障碍物下肢生物力学分析/158

5.3.3跨越水平方向不同尺寸障碍物下肢生物力学参数显著性分析/182

5.3.4应用研究/199

5.3.5结论/202

参考文献/203

第1章步态分析与步态研究方法概述/1

1.1步态分析概述/1

1.1.1步态分析的概念/1

1.1.2步态分析的发展历史/3

1.1.3步态分析的意义与应用/4

1.2步态分析的基础/6

1.2.1人体行走机制/6

1.2.2人体行走稳定机理/10

1.3人体下肢的生理结构/13

1.3.1人体空间坐标系/13

1.3.2人体下肢骨骼/14

1.3.3人体下肢肌肉/17

1.3.4足部结构与功能/20

1.3.5人体下肢主要关节的运动能力/25

1.4步态分析参数/27

1.4.1空间参数/27

1.4.2时间参数/28

1.4.3运动学参数/29

1.4.4动力学参数/30

1.4.5肌电活动参数/31

1.4.6能量代谢参数/31

第2章步态分析方法与常见测量系统介绍/32

2.1常用步态分析方法/32

2.1.1观察法/32

2.1.2肌电分析法/32

2.1.3多刚体简化逆动力学分析法/33

2.1.4影像解析法/33

2.1.5有限元分析法/33

2.2测量系统/33

2.2.1三维步态分析系统简介/33

2.2.2Vicon光学三维动作捕捉系统/36

2.2.3肌电信号概述/39

2.2.4足底压力分析简介/42

第3章人体行走特定坡度的坡道与楼梯的自适应平衡研究/47

3.1基于足底压力的坡道步态失稳自适应平衡研究/47

3.1.1实验变量/47

3.1.2实验设备/47

3.1.3实验设置/49

3.1.4实验结果/54

3.1.5结果分析/55

3.2基于表面肌电信号的坡道步态失稳自适应平衡研究/58

3.2.1实验变量/58

3.2.2实验设置/59

3.2.3实验结果/60

3.2.4结果分析/63

3.2.5双足机器人自适应平衡控制方法探究/63

3.3基于表面肌电信号的不同路况下人体行走步态特征研究/65

3.3.1实验方案/65

3.3.2实验设备/66

3.3.3结果分析/66

第4章人体行走稳定性研究/72

4.1滑跌概率预测及优化模型/72

4.1.1基于人体步态分析的滑跌概率预测模型研究/72

4.1.2基于人体步态分析的滑跌概率预测模型优化研究/86

4.2转弯及弯道行走对步态稳定性的影响研究/99

4.2.1转弯行走对步态稳定性的影响/99

4.2.2弯道行走步态特性研究/120

4.3负重对人体行走稳定性的影响研究——助行器结构质量配置对步态特性的影响研究/122

4.3.1实验设置/122

4.3.2实验分析/122

4.3.3质量配置策略模型/127

4.3.4实验结论/130

4.4足部结构对人体行走稳定性的影响研究/130

4.4.1实验变量/130

4.4.2实验设置 /131

4.4.3实验方案/134

4.4.4实验对象/135

4.4.5实验设备/135

4.4.6实验结果及分析/135

第5章不同结构环境人体行走下肢生物力学特性研究/146

5.1楼梯行走下肢生物力学特性研究/146

5.1.1研究目的/146

5.1.2实验变量和方法/146

5.1.3实验结果/148

5.2滑跌过程中下肢肌肉力学研究/149

5.2.1实验方案/149

5.2.2EMG数据处理和滑跌判据/150

5.2.3结论/151

5.3跨越水平方向障碍物的步态及应用研究/152

5.3.1跨越水平方向障碍物实验设计/152

5.3.2跨越水平方向不同尺寸障碍物下肢生物力学分析/158

5.3.3跨越水平方向不同尺寸障碍物下肢生物力学参数显著性分析/182

5.3.4应用研究/199

5.3.5结论/202

参考文献/203

第1章步态分析与步态研究方法概述/1

1.1步态分析概述/1

1.1.1步态分析的概念/1

1.1.3步态分析意义与应用/5

1.2步态分析的基础/6

1.2.1人体行走机制/6

1.2.2人体行走稳定机理/11

1.3人体下肢的生理结构/15

1.3.1人体空间坐标系/15

1.3.2人体下肢骨骼/15

1.3.3人体下肢肌肉/19

1.3.4足部结构与功能/22

1.3.5人体下肢主要关节的运动能力/27

1.4步态分析参数/29

1.4.1空间参数/29

1.4.2时间参数/29

1.4.3运动学参数/32

1.4.4动力学参数/33

1.4.5肌电活动参数/34

1.4.6能量代谢参数/35

第2章步态分析方法与常见测量系统介绍/36

2.1常用步态分析方法/36

2.1.1观察法/36

2.1.2肌电分析法/36

2.1.3多刚体简化一逆动力学分析/37

2.1.4影像解析法/37

2.1.5有限元分析法/37

2.2测 量 系 统/37

2.2.1三维步态分析系统简介/37

2.2.2Vicon光学三维步态分析系统/40

2.2.3肌电信号概述/43

步态分析与行走稳定性研究··目录··2.2.4足底压力分析简介/47

第3章人体行走楼梯与特定坡度的坡道的自适应平衡研究/52

3.1基于足底压力的坡道步态失稳自适应平衡研究/52

3.1.1研究变量/52

3.1.2试验设备/52

3.1.3实验设置/53

3.1.4实验结果/60

3.1.5结果分析/60

3.2基于表面肌电的坡道步态失稳自适应平衡研究/64

3.2.1实验变量/64

3.2.2实验设置/64

3.2.3试验结果/66

3.2.4结果分析/68

3.3基于肌电信号的不同路况下人体行走步态特征研究/71

3.3.1实验方案/71

3.3.2数据处理/72

3.3.3结论/73

第4章人体行走稳定性研究/79

4.1滑跌概率预测及优化模型/79

4.1.1基于人体步态分析的滑跌概率预测模型研究/79

5.2ACOF分布假设检验/91

4.1.2基于步态分析的滑跌概率预测模型优化研究/93

4.2人体弯道及转弯行走对步态稳定性的研究/111

4.2.1转弯行走对步态稳定性的影响/111

4.2.2弯道行走步态特性研究/132

4.3负重对人体行走稳定性的研究——助行器结构质量

配置对步态特性影响研究/137

4.3.1实验设置/137

4.3.2实验分析/137

4.3.3质量配置策略模型/142

4.3.4实验结论/145

4.4足部结构对人体行走稳定性的影响研究/146

4.4.1实验变量/146

4.4.2实验设置 /146

4.4.3试验方案/150

4.4.4结果分析/152

第5章不同结构环境人体行走下肢生物力学特性研究/163

5.1楼梯行走下肢生物力学特性研究/163

5.1.1研究意义/163

5.1.2实验变量/163

5.1.3实验结果/166

5.1.4研究结果/167

5.1.5结果分析/168

5.2滑跌过程中下肢肌肉力学研究/168

5.2.1实验方案/168

5.2.2数据处理 /169

5.2.3结论/170

5.3跨越水平方向障碍的步态及应用研究/171

5.3.1跨越水平障碍物试验设计/171

5.3.2跨越水平方向不同尺寸障碍物下肢生物力学分析/178

5.3.3跨越水平方向不同尺寸障碍物步态参数显著性分析/196

5.3.4应用研究/212

5.3.5结论/216

参考文献/218