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《山东师范大学》 2008年
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多功能人体重心动态位置测量仪的开发及应用研究

杜英杰  
【摘要】: 人体重心位置是人体的一个基本参数,它能在一定程度上反映出人体环节的质量分布和体型特征,一直以来都是值得探索的人类奥秘之一。他不仅对人的日常生活有很大的影响,同时又与人体的运动紧密相关,能在一定程度上反映运动能力。对它进行快速准确的检测对运动员选材、运动训练、技术动作的创新、体育科研、全民健身和医疗康复等有着重要的意义。曾经被广泛使用的一维、二维测力板法已经不能满足快速测试的需要,基于电子传感器和计算机的人体重心测量设备因测试速度快,准确性高等优点而受到人们的欢迎。但目前常用的人体重心测量设备有些存在着应用范围狭窄,功能单一的缺点,有些则体积庞大,不方便携带运输。 本文详细分析了各种人体重心测试方法的优缺点,并针对目前人体重心测量设备所存在的问题进行改进,设计出了可折叠式多功能人体重心动态位置测量仪。测量仪由测试平台和计算机构成,其中测试平台包括主体部分、辅助部分和附加板,各部分可以拆装折叠,方便运输。主体部分下面安置四个压力传感器,可以单独使用,用来测量人体站姿或坐势的人体重心位置变化情况,并且可以根据“重心位置-时间”曲线间接推测人体平衡能力。辅助部分不含任何电子设备,在使用的时候一端和主体部分相连,另一端依靠一个普通支点支撑。它的作用是加长测量仪的长度,以方便测量人体仰、卧等姿势下的人体重心位置。附加板安插在主体和辅助部分上,其目的是拓宽测量仪的宽度,使测量仪能够测量手臂和双腿外展时人体重心动态位置的变化情况。 本研究专门为测量仪设计了一套重心测试软件。软件包含一个连接底层硬件和上层应用软件的接口层,当传感器或A/D转换卡更换的时候,只需要更改接口层配置,上层应用可以不做任何改变,增强了软件的适用性。在测试指标方面,对常用的指标进行了优化和扩充,为包络面积、优势动摇方向及程度等指标设计了新的算法,添加了动摇最适合椭圆、动摇周期等指标。在数据存储方面,不仅为用户提供了二进制的文件存储格式,还利用了国际上流行的XML格式,把数据存储成既可以让其他软件识别,又方便用户直接阅读的XML文件。在软件界面方面,利用VC++ 6.0设计了一个能够即时直观显示受试者重心轨迹变化,随时查看各种统计指标,操作方便的图形用户接口。 对测量仪的硬件和软件在功能性、可靠性和准确性等方面进行了严格的测试。测试表明:系统软硬件性能可靠、运行稳定,主体部分误差在2 mm左右,辅助部分误差在3 mm左右,能够满足站姿、坐姿、卧姿等各种姿态的重心位置测试的要求,可以为体育教学与训练、运动员选材、全民体质监测、医疗康复等方面服务。 最后利用新式测量仪进行了一些人体重心动态位置和平衡能力方面的研究,探索了人体重心及平衡能力方面的规律,得到了一些有价值的结论。
【学位授予单位】:山东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP274

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