跑步机上行走和平地行走膝关节运动差异性的研究.pdfVIP

第３６卷第９期 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ．３６ №．９ ２０１５年９月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｅｐ． ２０１５ 跑步机上行走与平地行走膝关节运动差异性研究 赵凌燕，黄守刚，隋立明，李金 （哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨 １５０００１） 摘　 要：为了解人在跑步机上行走与在地面行走的差异性，基于多元信息融合算法，通过对２０名健康男性青年在平地行 走和跑步机上行走时膝关节转角及步态相位的数据对比分析，发现了二者之间的共性和差异性，并对曲线进行了模型分 析，结果表明在跑步机上行走较在平地行走稳定性差，膝关节转角波动范围是平地上行走的２～３倍以上。 为了保证跑 步机上行走的平稳性，人主观上通过使摆动腿提前着地，减小摆动时间，从而增加双脚同时与跑台的接触时间来保持行 走的平衡性和稳定性，摆动腿着地时刻的膝关节弯曲角度明显大于平地上行走。 Ｇａｕｓｓ扩展函数只适合于对平地行走时 膝关节的转角曲线进行模型分析，跑步机上行走时膝关节转角曲线可采用Ｆｏｕｒｉｅｒ 函数建立数学模型。 以上结论在康复 器械、宇航员训练和体育研究领域具有一定的应用价值。 关键词：膝关节转角；相位；跑步机；步态；数学模型 ｄｏｉ：１０．１１９９０／ ｊｈｅｕ．２０１４０７０２６ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．Ｕ１１４３．００１．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＰ２７２　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１５）０９⁃１２５９⁃０５ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｋｎｅｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔｓ ｗａｌｋｉｎｇ ｏｎ ｆｌａｔ ｇｒｏｕｎｄ ａｎｄ ｏｎ ａ ｔｒｅａｄｍｉｌｌ ＺＨＡＯ Ｌｉｎｇｙａｎ，ＨＵＡＮＧ Ｓｈｏｕｇａｎｇ，ＳＵＩ Ｌｉｍｉｎｇ，ＬＩＪｉｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｅｘａｍｉｎｅ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗａｌｋｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ａｎｄ ｏｎ ａ ｔｒｅａｄｍｉｌｌ，ｔｈｅ ｋｎｅｅ ｊｏｉｎｔ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｇａｉｔ ｐｈａｓｅｓ ｏｆ ２０ ｈｅａｌｔｈｙ ｍｅｎ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｍｕｌｔｉ⁃ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｕｓｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓａｎｄ ｄｉｆｆｅｒ⁃ ｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗａｌｋｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ａｎｄｔｈｅｔｒｅａｄｍｉｌｌｗｅｒｅ ｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄ． Ｍｏｄｅｌ ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｖｅｓｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃ⁃ ｔｅｄ ｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈａｔ ｗａｌｋｉｎｇ ｏｎ ａ ｔｒｅａｄｍｉｌｌ ｈａｓ ｌｅｓｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｔｈａｎ ｗａｌｋｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｋｎｅｅｊｏｉｎｔ ａｎｇｌｅ ｉｓ２ ｔｏ ３ ｔｉｍｅｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｗａｌｋｉｎｇ ｏｎｆｌａｔ ｇｒｏｕｎｄ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｓｔａｂｌｅｗａｌｋｉｎｇ ｏｎ ａ ｔｒｅａｄ⁃ ｍｉｌｌ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｅｓ ｐｕｔ ｔｈｅｉｒ ｓｗｉｎｇｉｎｇ ｆｅｅｔ ｄｏｗｎ ａｈｅａｄ ｏｆ ｔｉｍｅ，ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｓｗｉｎｇ ｔｉｍｅ，ｓｏ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｔｉｍｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｉｒ ｆｅｅｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒｅａｄｍｉｌｌ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ｋｅｅｐ ｂａｌａｎｃｅ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｋｎｅｅｊｏｉｎｔｓ ｗｈｅｎ ｓｗｉｎｇｉｎｇ