人体步态规律测量分析与研究

为系统研究人体下肢的运动规律,采用基于人体运动图像的检测系统以及人体关节角度测量装置,对人体在跑步机上行走时关节运动轨迹和关节角度进行了测量,该系统通过Visual C 6.0和Matlab/Simulink混合编程,来实现对运动图像以及标志点的采集工作.结合数据融合方法对测量结果进行了处理和分析,得到人体步态规律.测量结果为了解人体运动规律,分析异常步态以及康复治疗提供了依据.     

基于MATLAB的人体膝关节运动捕捉测量与分析

采用MATLAB软件对人体膝关节的运动进行分析处理。首先,编写程序处理运动捕捉测量的人体下肢标记点坐标数据,并进行插值修补;其次,根据所得到的人体下肢运动过程骨性标记点的坐标数据,利用骨性标记点建立人体股骨和胫骨局部坐标系;最后,通过坐标变换,计算人体下肢运动中膝关节股胫关节的屈曲伸展、内收外展和内外旋。对健康志愿者的下蹲和上楼梯动作进行运动捕捉测量,应用所设计的方法对获得的人体膝关节运动数据进行计算分析,验证该方法的可靠性和准确性。结果表明,采用MATLAB软件编程处理的方法,能够快速、准确地对人体膝关节运动数据进行处理,并得到人体膝关节股胫关节的运动学特性,这为人工膝关节假体的设计与优化提供了参考。     

用于检测下肢关节运动信息的外骨骼机构设计及运动学分析

对人体下肢关节的运动属性、直立行走的步态特征及人-机之间关节运动属性差异对人-机相容性的影响进行了分析,根据下肢康复训练的功能需求并通过在人-机联接环节增置连接关节,提出一种用于检测人体下肢髋、膝关节运动信息的外骨骼机构.建立了外骨骼机构关节运动与人体下肢关节运动之间的映射关系,并对人-机组成的封闭运动链进行了运动仿真分析.分析表明:外骨骼机构的关节运动与人体下肢髋、膝关节运动之间具有确定的量化联系,通过安置于外骨骼机构关节处的传感器能检测人体直立行走时的下肢关节运动信息.     

人体上肢仿生机构运动模型的研究

分析了人体上肢结构及其完成日常生活行为的运动，并给出了5自由度人体上肢仿生机构运动模型。     

一种基于标记点的人体上肢运动检测方法

采用基于普通摄像机的多维摄像分析系统对人体运动参数进行测量，需要研究位于人体上相应部位的标记点与选定的参考坐标系之间的关系，进而得到标记点在参考坐标系中的运动特性，并对人体运动进行评估。本文通过对人体上肢运动模型的研究，并结合摄像测量系统，给出了一种基于普通摄像机的人体上肢运动参数求解方法。     

一种基于IFGT的运动人体交互跟踪

针对运动人体跟踪的部分遮挡问题，提出了一种基于IFGT的运动人体交互跟踪方法。该方法将运动人体初始化为头部、躯干和下肢等运动blob，并用其blob描述符表达。然后通过投影blob描述符，利用改进的快速高斯变换（IFGT）方法更新、验证运动人体，实现对运动人体的跟踪。算法通过对目标和源数据样本的选择，大大降低了核密度估计的计算代价。实验表明基于IFGT的运动人体交互跟踪方法处理简单，能够较好地处理部分遮挡问题，计算代价较小。     

人体上肢运动对服装袖型松量设计的影响分析

为了解决服装袖型松量设计与人体上肢运动关系的问题,结合人体上肢的形态结构及几种常规运动,重点测量了7种人体上肢运动状态下的人体上肢各个部位的尺寸变化,结合衣袖结构设计的相关理论,对人体上肢尺寸变化情况的数据进行了分析,得出了与各种上肢运动状态对应的袖型松量设计的基本要求,进而分析了人体上肢运动对服装袖型松量设计的影响.     

基于体外传感检测的人体站起动力学分析

基于人体站起运动三肢段动力学模型,采用自制力传感平台与定制的加速度和角速度传感器,开发了一套非侵入式人体运动传感检测系统,并与实验室光学运动采集系统进行了比对验证;基于所检测的信号计算了下肢各关节力矩,分析了人体站起动力学参数特征。本传感分析系统通过穿戴式体外检测,无需解剖学植入传感器,相较于实验室人体动力学检测和分析方法,传感器数量和种类都有所减少,降低了成本。通过比较分析所开发系统与作为参照的实验室光学检测系统的实验数据,验证了本文检测系统的精度和有效性,可用于人体站起康复运动训练检测和评估系统,进而可用于外骨骼康复训练机器人的控制。     

膝关节康复外骨骼构型综合与结构设计

为了探讨膝关节自适应性康复外骨骼机构构型综合与结构设计问题,本文基于人体膝关节屈伸运动实验采集的数据,提取出膝关节运动瞬时螺旋参数;根据膝关节生理结构和膝关节螺旋轴的瞬变特性考究,建立人体膝关节的运动学模型。结合人-机运动相容性、人-机闭链自由度和人-机约束力矩作用性质分析,提出一种与人体膝关节运动相容的康复外骨骼机构构型;考虑结构简单性和穿戴舒适性,对膝关节康复外骨骼装置进行了结构设计,获得了一套可自适应人体膝关节转动轴线运动特性的膝关节康复外骨骼机构。     

热释电红外信号人体运动特征识别

根据人体在热释电红外(PIR)探测器的检测区域内沿不同路径和不同方向运动时信号在时域及频域的分布特点,提出一种基于单只PIR探测器信号的人体运动特征识别方法。首先提取人体PIR信号的频谱和短时频谱能量特征;然后进行主元分析(PCA)特征降维,根据典型相关分析(CCA)进行特征融合;最后采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法进行分类识别。实验以不同人体、不同运动方式的PIR探测器数据为研究对象。分析结果表明,提出的特征提取、特征融合及识别方法能有效地对人体运动特征进行识别。     

基于Kinect的人体作业仿真方法研究

为了提高生产企业作业分析的效率和改善作业,提出了一种基于非介入式运动捕捉设备Kinect的人体作业仿真方法。首先利用Kinect对真实的人体作业动作进行捕获,获取所需的人体运动数据,接着在Kinect人体模型和人机工效软件DELMIA的人体模型之间建立映射,并在此基础上对DELMIA软件进行二次开发,最终实现由Kinect获取的人体运动数据驱动DELMIA里的虚拟人体进行仿真作业。仿真结果表明：基于Kinect的作业仿真方法在运动捕捉的适用环境、精确性和响应速度等方面都能很好地满足企业应用的要求。     

三维动画人体运动控制方法综述

分析人体运动信息获取相关技术的最新发展，探讨运动学，动力学，运动捕获技术和计算机视觉技术在人体运动信息获取方面的应用及人体模型的动画控制，即把获取的人体运动信息提供给计算机动画程序，对人体模型进行控制，使其完成各种复杂的仿真动作，对各种方法的优缺点进行了比较。     

三维摄像测量系统在人体上肢运动分析中的应用

使用基于普通摄像机的三维摄像测量系统，对人体上肢运动数据进行了测量。根据人体上肢运动的特点，将其简化为具有7个自由度的刚体运动；通过分析布置在上肢上若干标记点的运动，建立了固连于上肢的关节坐标，提出了关节转角的计算方法，得到了日常活动中人体上肢关节运动数据。     

辅助肩胛骨康复运动机构设计

为使康复机器人更好地满足人体的需求,本文基于人体上肢的生理结构,设计了对外骨骼上肢康复机器人的肩胛骨辅助康复运动机构。通过分析人体上肢肩关节与肩胛骨的运动关系,对上肢康复机器人的结构和工作原理进行深入研究,给出了辅助肩胛骨运动装置的组成结构,并对位置调整机构和助动康复机构的工作过程进行分析与研究。研究结果表明,该机构能满足康复治疗的需求,更好的辅助人体进行康复,实用性较强,具有广阔的发展前景。     

减重站起康复训练系统机械结构设计与优化

基于人体工程学设计并优化了一种多功能坐站运动辅助与康复运动训练机器结构,可使患者按照对标健康人体站起运动轨迹进行减重式康复运动训练。重点设计了下肢矫助外骨骼结构和顶端哑铃形螺旋绕线轮,对整体机械结构及主要零部件进行了力学分析和尺寸优化。可使存在下肢运动功能障碍的使用者不仅可获得坐站运动辅助,而且可以使下肢肌群完全按照对标健康人体站起时肌肉正确施力规划进行康复训练,避免产生因站起姿势扭曲导致的肌肉畸态施力,从而获得安全、健康的康复运动训练效果。     

人体运动环节质量矩测量仪的研制

人体运动环节质量矩是环节质量与环节质心位置的乘积 ,反映了人体环节的质量分布情况 ,是运动人体科学研究的一个重要指标 .利用现代的传感器技术和计算机技术 ,研制了人体运动环节质量矩测量仪 ,并分别系统地介绍了该仪器的测量原理、机械部分、电子部分和计算机软件部分 .利用该仪器对运动环节质心与人体总质心之间存在的联动关系进行了实验验证 .     

人体运动环节质量矩测量仪的研制

人体运动环节质量矩是环节质量与环节质心位置的乘积，反映了人体环节的质量分布情况，是运动人体科学研究的一个重要指标．利用现代的传感器技术和计算机技术，研制了人体运动环节质量矩测量仪，并分别系统地介绍了该仪器的测量原理、机械部分、电子部分和计算机软件部分．利用该仪器对运动环节质心与人体总质心之间存在的联动关系进行了实验验证．     

人体上体静、动态对服装内空间的影响

人体静动机能影响服装内空间的变化。文章根据人体静止和运动的形态特征,测量、分析人体相关部位的运动变形量,并研究服装各部位结构数值的变化,寻找出上体静、动态对服装个部位结构数值的变化关系．     

双下肢建模与运动控制研究

人体下肢行走为周期性规律运动,研究行走的步态特征对双足行走机器人步态规划以及动力型假肢运动控制都有很大的借鉴意义.利用VICON人体三维运动捕捉系统采集平地行走髋关节与膝关节的运动信息并进行分析.将人体简化为刚体模型,借助CAD软件Solidworks进行人体建模,利用COSMOS Motion插件进行下肢运动学分析.搭建双下肢运动平台,直流伺服电机作为驱动髋关节与膝关节运动的动力装置,通过对人体膝关节和髋关节角度信号的控制,最终达到模拟人腿的步态行走.     

臂式站起运动康复训练机械结构设计及分析

通过建立人体运动生物力学模型研究了健康人体站起运动轨迹,设计了多自由度臂式下肢康复训练机械结构并对其进行了有限元分析与优化。通过实验研究了人体站起过程中各关节部位的角度变化,为下肢康复训练设备控制提供了参考。分析结果表明,对人体运动生物力学模型的研究和实验所得的数据能够对下肢智能康复训练方法提供有效参考,而本文所设计的机械结构符合使用环境下的力学性能要求,并且具有质量轻、占地少和成本低等优点,适于临床应用和产品化推广。