人體背部負重行走足底壓力分布研究.pdf

1、分類號：THl22密級：(秘密、機密、絕密)學校代碼：10057研究生學號：09814011人體背部負重行走足底壓力分布研究StudyonPlantarPressureDistributioninHumanduringWalkingwithDifferentBackpacks專業(yè)名稱：機械設計及理論指導教師姓名：張建國教授研究生姓名：喬剛申請學位級別：工學碩士論文提交Fj期：2012年2月論文課題來源：天津市應用基礎及前沿技術研究計劃學

2、位授予單位：天津科技大學摘要負重行走是我們同常生活中非常普通的一類活動，比如學齡兒章背負書包上學，老年人手提重物行走，以及軍旅行軍中士兵背負武器裝備進行訓練等等。這種負重行走的方式，通過從外部施加載荷作用于人體，改變了人體不負重行走時重心的位置，為了對抗這種外加阻力的作用，讓身體達到新的平衡及穩(wěn)定，人的步態(tài)也必然會隨之做出相應的調整。人體如若擔負重物過重，或長時間地承擔重量，則容易導致一系列的損傷問題。因此，越來越多的專家學者開始致力于

3、研究不同的負重量對人體行進運動所帶來的影響，包括負重后身體姿勢的變化，步態(tài)的調整與能量消耗，背包的舒適性能，鞋類的緩沖能力等方面的問題，以期不斷地改進行進姿態(tài)，提高人體的負重能力，減少疲勞，降低損傷風險，并且設計和開發(fā)相關的防護裝備。目前對于人體背部負重行走的運動生物力學研究，國外已經大量開展，但目前在國內幾乎仍舊是空白。因此，就人體負重行走的生物力學變化機制進行研究是十分重要的。本文就人體在不同負重情況下行走時足底壓力分布進行了一系列

4、的實驗研究。所采用的負重方式為雙肩背包負重，這種負重方式是日常生活中比較常見的情況。針對這種負重方式，我們又確定了不同的負重量，即每位測試者分別背負相當于自身體重不同百分比的重量(初步確定負重量為測試者體重的5％，10％，15％和20％)以自己所慣常的速度走過測力臺，與此同時，我們利用三維測力臺系統(tǒng)對其進行步態(tài)力學數據采樣，為了消除測試者個體之間的差異，由測力臺所得到的地面反力數據首先需進行歸一化處理：力學數據除以該測試者的體重，時問參

5、數除以該測試者的左(右)腳單支撐相。左(右)腳單支撐相指從左(右)腳的腳跟接觸測力平臺開始直至左(右)腳的腳尖蹬離測力平臺離丌的這段時問。然后由歸一化處理后的數據作出特征雙峰曲線，再從曲線上提取出7個步態(tài)特征量，采用統(tǒng)計學的方法對這7個步態(tài)特征量進行分析，從而得出測試者在不同負重情況下的足底壓力特征分布，并通過對比分析，進而得出最合適的負重值。本文通過對不同負重情況下的人體足底壓力分布進行對比分析，找出較合理的負重值范圍，并針對人體行走