中国机械工程 ›› 2013, Vol. 24 ›› Issue (22): 3090-3095.
韩亚丽1;赵国平2;高海涛1;朱松青1
出版日期:2013-11-25
发布日期:2013-11-29
基金资助:Han Yali1;Zhao Guoping2;Gao Haitao1;Zhu Songqing1
Online:2013-11-25
Published:2013-11-29
Supported by:摘要:
利用Motion Analysis公司开发的步态分析系统对12名测试对象分别进行不同负重(0kg,10kg,20kg,30kg)的上楼梯行走实验,检测出上楼梯过程中,下肢关键点的三维坐标值及脚底与地面间的反作用力及力矩,通过建立人体下肢动力学模型,获得行走过程中下肢各关节的运动学及动力学行走数据,并分析出随着负重的增加,下肢各关节的运动变化特征。揭示了人体不同负重上楼梯过程中下肢各关节的运动机理,获得的运动学及动力学数据为下肢助力机器人的设计提供了重要的理论依据。
中图分类号:
韩亚丽, 赵国平, 高海涛, 朱松青. 面向助力机器人设计的人体负重楼梯行走下肢运动研究[J]. 中国机械工程, 2013, 24(22): 3090-3095.
Han Yali, Zhao Guoping, Gao Haitao, Zhu Songqing. Motion Study of Lower Limb during Human Stair Climbing for Design of Power-assisted Robot[J]. China Mechanical Engineering, 2013, 24(22): 3090-3095.
| [1]Andriaechi T P, Anderson G B, Fermier R W, et al. A Study of Lower-limb Mechanics during Stair Climbing[J]. The Journal of Bone and Joint Surgery, 1980, 62(5): 749-757. [2]Kowalk D L, Duncan J A, Vaughan C L. Aduction adduction Moments at the Knee during Stair Ascent and Descent[J]. Journal of Biomechanics, 1996, 29(3): 383-388. [3]Riener R, Rahuffetti M, Frigo C. Stair Ascent and Descent at Different Inclinations[J]. Gait and Posture, 2002, 15(1): 32-44. [4]Protopapadaki A, Drechsler W l, Cramp M C, et al. Hip, Knee, Ankle Kinematics and Kinetics dur ing Stair Ascent and Descent in Healthy Young Individuals[J]. Clinical Biomechanics, 2007, 22(2): 203-210. [5]Reid S M, Novak A C, Brouwer B, et al. Relationship Between Stair Ambulation with and without a Handrail and Centre of Pressure Velocities during Stair Ascent and Descent[J]. Gait and Posture, 2011, 34(4): 529-532. [6]Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A. Is Staircase Walking a Risk for the Fixation of Hip Implants[J]. Journal of Biomechanics, 1995, 28(5): 535- 553. [7]Kowalk D L, DuncanJ A, McCue FC, et al. Anterior Cruciate Ligament Reconstruction and Joint Dynamics during Stair Climbing[J]. Mediceal Science of Sports and Exercise, 1997, 29(11): 1406-1413. [8]Bolgla L A, Malone T R, Umberger B R, et al. Hip Strength and Hip and Knee Kinematics during Stair Descent in Females with and without Patel lofemoral Pain Syndrome[J]. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy, 2008, 38(1): 12-18. [9]Au S, Berniker M, Herr H. Powered Ankle-foot Prosthesis to Assist Level-,ground and Stair-descent Gaits[J]. Neural Networks, 2008, 21(4): 654-666. [10]吴剑, 李建设. 人体行走时步态的生物力学研究进展[J]. 中国运动医学杂志, 2002, 21(3): 305-307. [11]魏高峰, 白雪岭, 张希安, 等. 建立基于广义Hamilton及Lie群理论的人体骨肌系统动力学方程[J]. 医用生物力学, 2009, 24(4): 276-280. [12]励建安, 孟殿怀. 步态分析的临床应用[J]. 中华物理医学与康复杂志, 2006, 28(7): 500-503. [13]人体运动的生物力学建模与计算机仿真进展[J]. 医用生物力学, 2011, 26(2): 97-104. [14]杨建坤, 武明, 季林红, 等. 人体背部负重对坡道行走步态的影响[J]. 清华大学学报:自然科学版, 2005, 45(5): 651-653. [15]唐刚, 魏高峰, 周海, 等. 测量并分析上楼梯过程中下肢关节角变化[J]. 医用生物力学, 2011, 26(5): 460-464. [16]刘建华, 丸山仁司, 胜平纯司. 上下台阶方法的生物力学研究[J]. 中国康复理论与实践, 2003, 9(10): 604-605. [17]张瑞红, 金德闻. 不同路况下正常步态特征研究[J]. 清华大学学报:自然科学版, 2000, 40(8): 77-80. [18]Han Yali, Wang Xingsong, Fu Chunqian, et al. The Study on Human Walking Gait Analysis System for the Design of Walking Power-assisted Robot[C]//IEEE ICMA 2009. Changchun, 2009 : 3607- 3612. [19]Vaughan C L, Davis B L, O'Connor J C. Dynamics of Human Gait[M]. 2nd ed. Champaign: Human Kinetics Publishers, 1999. [20]Han Yali, Wang Xingsong. The Biomechanical Study of Lower Limb during Human Walking[J]. Sci. China Tech. Sci. , 2011, 54(4): 983-991. |
| [1] | 赵丁选, 郭瑞, 王硕, 闫长长, 王子鹤, 张天赐. 复杂地形环境下无人步履式挖掘机的车身姿态规划方法[J]. 中国机械工程, 2026, 37(1): 233-242. |
| [2] | 郭万金, 田玉祥, 利乾辉, 曹雏清, 赵立军, 徐明坤, 刘孝恒, 侯旭栋. 未知环境下机器人打磨自适应变阻抗恒力控制[J]. 中国机械工程, 2026, 37(1): 92-104. |
| [3] | 妥吉英, 徐笑南, 李俊, 张玉琛, 黄安, 胡都, 刘梓林. 一种基于改进SAC算法的六轴机械臂路径规划[J]. 中国机械工程, 2025, 36(12): 2986-2992. |
| [4] | 印峰, 黄欣, 周佳义. 基于流模型的冗余机器人逆运动学解高精度计算[J]. 中国机械工程, 2025, 36(12): 2960-2967. |
| [5] | 张雷, 杨聪楠, 李崴一, 赵一洁, 王晓聪. 变高度双轮足平台自适应平衡控制算法设计[J]. 中国机械工程, 2025, 36(12): 2920-2926. |
| [6] | 倪涛, 赵亚辉, 赵泽仁, 杨凯强. 6-UPRU并联机器人动力学建模及基本动力学参数确定[J]. 中国机械工程, 2025, 36(12): 2911-2919. |
| [7] | 杨明星, 沈佳乐, 高鹏, 张兴, 王俊翔. 连续体机器人设计与导向路径损失补偿策略[J]. 中国机械工程, 2025, 36(12): 2820-2828. |
| [8] | 梁海平, 卢耀安, 连伟嘉, 王成勇. 考虑冗余自由度的六轴机器人光顺运动路径规划方法[J]. 中国机械工程, 2025, 36(11): 2652-2657. |
| [9] | 董佳祥, 刘铨权, 胡希平, 赵学智. 新型刚柔混联连续体机器人运动建模[J]. 中国机械工程, 2025, 36(11): 2678-2684. |
| [10] | 戴尧, 曾勇, 赵雪雅, 万俊豪, 顾金彤, 祝欣怡. 凸起凹陷特征表面的机器人变位姿喷涂涂层均匀性优化研究[J]. 中国机械工程, 2025, 36(11): 2694-2703. |
| [11] | 梁继煌, 汪炜锋, 吴海彬. 基于6D光笔的工业机器人高精度示教方法[J]. 中国机械工程, 2025, 36(11): 2710-2719. |
| [12] | 唐欣尧, 殷榕, 王旭鹏, 杨佳音, 刘晓宜, 郝雨阳. 膝踝关节外骨骼人机匹配性设计与优化[J]. 中国机械工程, 2025, 36(10): 2369-2378. |
| [13] | 张来喜, 赵杨昊宇, 朱盛杰, 马凯威, 徐丰羽. 双驱动器仿肺软体机器人建模与变形分析[J]. 中国机械工程, 2025, 36(10): 2379-2388. |
| [14] | 张颢曦, 姜杰, 蒋刚, 李月, 郝兴安. 黏土环境下六足机器人抬腿阻滞力学模型研究[J]. 中国机械工程, 2025, 36(09): 1996-2002. |
| [15] | 刘建林, 黄海松, 范青松, 马驰, 张浪浪. 基于改进樽海鞘群算法的机械臂多目标轨迹规划研究[J]. 中国机械工程, 2025, 36(09): 2047-2056. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||