人体步态分析的刚体力学模型及动力学仿真

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本文利用运动生物力学理论对人体步态进行了研究,在Hanavan十五刚体人体模型的基础上将人体分别简化为四刚体和六刚体模型,利用凯恩方法分别建立了其动力学方程,并进行数值仿真与步态分析,得出人体在各种初始姿态下脚部突然受阻从而引起的摔倒过程的运动情况,以及人体在摔倒时地面对人体的冲击力。本文的研究方法与成果对于人体损伤几率的预测及防治有着一定的指导作用,同时在仿生机械如步行机器人的设计等方面也有重要作用。 本文的创新点与主要成果是:1、将人体分别简化成铰接的四刚体和六刚体模型,并利用凯恩方法分别建立了人体动力学方程; 2、通过引进人体几何和惯性参数,肌肉力学模型等,利用龙格-库塔方法,采用MATLAB软件进行编程,仿真出人体在各种初始姿态下脚部突然受阻引起的摔倒过程,并得出人体着地时的状态; 3、简单分析了人体着地时的受力情况。
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