运动人体科学应用论文提纲

论文题目：人体运动稳定性边界快速识别及检测的研究

摘要：运动稳定性边界的确定及快速识别一直是人们在机械、人工智能、体育运动及康复医疗等领域的研究中无法避免且备受困扰的问题,尤其是随着机器人关键技术的突破仿人机器人、外骨骼、智能假肢等先进机器人正在广泛的被应用到军事、工业、医疗、服务、教育等领域。机器人的仿人运动、轨迹规划、运动意图的识别与预测以及工作空间等方面的研究中,存在运动稳定性边界的确认及快速识别的问题。随着科学技术的飞跃式发展和普及,研究人员能够更高效率的实时获取大量的人体运动数据集已经成为现实。在目前已有的研究方法中,由于外界环境的干扰以及人体自身运动的复杂性,使得人体运动的稳定性难以进行实时准确的判断,所以本文采用基于传感器采集的人体运动数据并改良ZMP评判法则来研究在重力、外力和惯性力的多因素耦合下的人体运动稳定性问题。本文首先基于国内外针对人体运动稳定性的研究背景及现状,阐述了关于人体运动稳定性边界快速识别及检测的研究意义、目的及发展方向。对人体的生理特征、运动机理、步态运动特点以及人体主要运动关节的构造和自由度进行详细的阐述。然后基于对ZMP稳定判据和支撑多边形定义,对人体运动过程中的静态稳定和动态稳定进行分析,对两种运动状态对应的稳定性评判法则进行说明,并基于已有ZMP评判方法的局限性引入稳定裕度进行补充。并对人体运动的动态稳定性在冠状面和矢状面内进行研究分析,分别研究重力、外力、惯性力对人体运动稳定性的影响,再将三种影响因素进行耦合进而达到通过检测传感器的运动数据得出在多因素共同影响下的人体运动稳定性边界的目的。最后设计并搭建实验平台设置合理的参数值进行实验,选取合适的受实验人进行若干次实验,并将采集的数据与理论值对比,通过对比发现实验结果与仿真结果相符合,验证了此方法判定人体运动稳定性的正确性。人体运动受到干扰时的失稳现象主要发生在运动初期,后期由于人体的自我调节会逐渐趋于稳定状态,但是在冠状面由于人体上肢的摆动作用在后期人体运动可能会处于临界稳定的状态。为以后的关于运动稳定性边界的确定及快速识别问题的研究提供了理论依据和参考。

关键词：人体运动;ZMP;稳定性;边界检测;多因素耦合

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 论文研究的主要内容

第2章 人体生理结构及其运动机理

2.1 引言

2.2 人体解剖学标准姿势

2.2.1 人体站立标准姿势

2.2.2 方位术语

2.2.3 人体基本轴与基本面的划分

2.3 人体的生理结构

2.3.1 上肢骨骼结构及运动机理

2.3.2 下肢骨骼结构及其运动机理

2.4 人体惯性参数

2.5 本章小结

第3章 人体运动步态分析

3.1 引言

3.2 步态分析指标

3.2.1 步态周期

3.2.2 足部相关步态测量参数

3.3 人体步态稳定性划分

3.3.1 人体静态稳定步态分析

3.3.2 人体动态平衡步态认知

3.3.3 人体动态不平衡步态认知

3.4 本章小结

第4章 人体运动稳定性判断

4.1 引言

4.2 步态稳定性研究

4.2.1 人体运动步态稳定性分析

4.2.2 ZMP与支撑多边形

4.2.3 冠状面内人体运动稳定性判定方法

4.2.4 矢状面内人体运动稳定性判定方法

4.3 本章小结

第5章 试验及仿真

5.1 实验环境搭建及实验过程

5.2 实验数据处理

5.3 实验结果与分析

5.3.1 冠状面结果分析

5.3.2 矢状面结果分析

5.4 结论

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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