人體重心檢測方法研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、平衡功能是人體的一項(xiàng)基本生理機(jī)能，日常生活中的基本行為活動(dòng)都以良好的平衡作保障，因此人體重心運(yùn)動(dòng)信息的研究在學(xué)術(shù)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。國內(nèi)外研究中主要通過分析人體在各種姿勢下的重心搖擺情況來推斷平衡能力。然而，目前常用的人體重心測量設(shè)備尚存在不足之處，評(píng)測結(jié)果受主觀影響較大，有些則體積大、價(jià)格昂貴，不方便攜帶等?；谝陨蠁栴}，本研究主要圍繞平衡能力評(píng)測，以及人體重心檢測方法做了如下工作：
　　第一，為了實(shí)時(shí)檢測人體重心位

2、置，評(píng)價(jià)人體在各方向上的平衡能力，本研究以單級(jí)倒立擺為模型結(jié)構(gòu)，構(gòu)建二維重心檢測及平衡評(píng)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 PC/104為核心控制器，并以 QNX為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，利用力平臺(tái)采集人體壓力中心 COP(center of pressure)波動(dòng)信息，同時(shí)提取調(diào)節(jié)時(shí)間作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過設(shè)計(jì)視覺刺激評(píng)測軟件，為被測者提供多方位視覺激勵(lì)源，避免了被測者在運(yùn)動(dòng)方向上的預(yù)動(dòng)作而帶來的誤差。
　　第二，通過對73名健康大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)該系統(tǒng)

3、可對人體多方向上的平衡能力進(jìn)行定量客觀評(píng)定，并統(tǒng)計(jì)出正常人平衡調(diào)節(jié)時(shí)間的參考范圍為4-13 s；另外，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在一定程度上反映出人體性別、身高與平衡能力存在相關(guān)性，而體重與平衡能力之間的關(guān)系則不太明顯。
　　第三，針對二維重心檢測系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題和不足，本研究提出人體三維重心檢測方法。人體平衡過程通過各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，利用安裝于各關(guān)節(jié)的傾角傳感器網(wǎng)絡(luò)，可檢測平衡過程。利用重心合成及坐標(biāo)變換法推導(dǎo)得到直立狀態(tài)下的三維重心坐標(biāo)

4、公式，并根據(jù)此原理得到以傾角傳感器網(wǎng)絡(luò)為檢測裝置的便攜的三維重心測量系統(tǒng)。
　　第四，本研究選用專用運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)參照組，采用對比實(shí)驗(yàn)法來驗(yàn)證所提出三維重心測量系統(tǒng)的可行性。通過以20名大學(xué)生為對象的實(shí)驗(yàn)研究，綜合兩組重心在三維方向上的分布軌跡、最大值和最小值以及均方根誤差三方面的分析結(jié)果，得到由兩套系統(tǒng)采集得到的重心數(shù)據(jù)具有一致性，從而驗(yàn)證了傾角網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可行性。
　　本研究在構(gòu)建二維重心檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出三維重