人行走过程中骨盆三维运动轨迹的实验研究

论文摘要

人行走时骨盆运动轨迹的研究在诊断患者病情、评定康复效果、识别特殊步态等医疗、体育、康复、人类学、宇航、人机工程等诸多领域均有重要的科学意义及应用价值。以获取人行走时骨盆的运动轨迹为目的，该课题从国内外发展现状及发展前景入手，主要研究内容如下： 提出了一种用于测量人在跑步机上行走时骨盆运动轨迹的新方法，并对测量原理和数学模型进行了详细论述。设计了测力鞋垫步态检测系统，提出了一种用于步态分析的新方法，即相位累加法。 先后设计了基于旋转光电编码器的数据获取方法和基于dSPACE操作系统的数据获取方法，论述了各个运动参数的处理过程和计算方法以及步态参数与骨盆运动参数的融合过程。 在大量实验的基础上，分析了骨盆运动轨迹和步态参数的变化规律，以骨盆在左右方向和上下方向的运动轨迹为重点研究内容，论述了其数学模型的推导过程，其中包括对运动幅值、周期和初始相位的数学模型的推导。 以理论分析为基础、实验数据为依据，论文最终得出了人行走过程中骨盆运动轨迹的数学模型以及部分步态参数的数学模型，进而验证了该测量系统的准确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究意义和目的
• 1.3 研究方法发展概况
• 1.3.1 国外发展概况
• 1.3.2 国内发展概况
• 1.4 存在的问题及发展前景
• 1.4.1 存在的问题
• 1.4.2 发展前景
• 1.5 课题主要研究内容
• 第2章 测量原理分析及方案设计
• 2.1 骨盆运动轨迹测量系统
• 2.1.1 测量原理及系统组成
• 2.1.2 测量模型分析
• 2.2 步态分析
• 2.2.1 步态周期的划分规则
• 2.2.2 测力鞋垫步态检测系统及步态模型分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 数据采集和数据处理
• 3.1 引言
• 3.2 基于旋转光电编码器的数据获取方法
• 3.2.1 数据采集接口设计原理
• 3.2.2 数据采集卡电路设计
• 3.2.3 数据采集卡软件设计
• 3.3 基于dSPACE系统的数据采集方法
• 3.3.1 dSPACE系统简介
• 3.3.2 Simulink仿真模型
• 3.4 测力鞋垫系统的数据获取方法
• 3.4.1 测力传感器
• 3.4.2 数据采集接口电路设计
• 3.5 数据处理
• 3.6 本章小结
• 第4章 实验研究
• 4.1 实验系统
• 4.2 实验步骤及数据获取方法
• 4.2.1 实验步骤
• 4.2.2 数据获取方法
• 4.3 骨盆在左右方向的运动轨迹分析
• 4.3.1 实验数据
• y的数学模型'>4.3.2 骨盆左右运动幅值a_y的数学模型
• y的数学模型'>4.3.3 骨盆左右运动周期T_y的数学模型
• Y的数学模型'>4.3.4 骨盆左右运动初始相位φ_Y的数学模型
• 4.3.5 骨盆左右运动轨迹的数学模型
• 4.4 骨盆在上下方向的运动轨迹分析
• 4.4.1 实验数据
• z的数学模型'>4.4.2 骨盆上下运动幅值a_z的数学模型
• z的数学模型'>4.4.3 骨盆上下运动周期T_z的数学模型
• z的数学模型'>4.4.4 骨盆上下运动初始相位φ_z的数学模型
• 4.4.5 骨盆上下运动轨迹的数学模型
• 4.5 身高和行走速度对步态参数的影响
• 4.5.1 行走速度对步态参数的影响
• 4.5.2 身高对步态参数的影响
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢