人體上肢生物力學(xué)建模及肌肉力預(yù)測(cè)分析.pdf

1、隨著老齡化問(wèn)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(yùn)動(dòng)功能一直是康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。肌肉作為人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力之源，其性能決定著肢體的運(yùn)動(dòng)能力，于是，對(duì)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(diǎn)。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?，本文在分析相關(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(shí)現(xiàn)了肌肉力學(xué)特性的建模與分析。
　　通過(guò)分析肘關(guān)節(jié)的構(gòu)成、肌肉組

2、成、運(yùn)動(dòng)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(dòng)力學(xué)模型。分析了關(guān)節(jié)活動(dòng)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(yàn)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(cè)模型，并通過(guò)OpenSim仿真平臺(tái)驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性及通用性。分析了肌纖維長(zhǎng)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(yàn)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(hào)的產(chǎn)生機(jī)理以及特性，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行了時(shí)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(jì)算模型，并通過(guò)OpenSim仿真平臺(tái)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)分析。
　　搭建了由 dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、FAB動(dòng)作捕捉系統(tǒng)、肌電信號(hào)傳感器以及被測(cè)者所組成的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并完成了肌肉力