用数字仿真方法分析骑行山地自行车时下肢动作.pdfVIP

参考文献 【l】马家治，周前祥，等．航天工效学【M】．北京：国防工业出版社。2003王金华，等珲事工效 学IMI．北京：国防大学出版社．1997 【2】郑秀瑗，等．现代运动生物力学嗍．北京：国防工业出版社．2002 【3】刘延柱，洪嘉振，等．多刚体系统动力学瞰】．北京：高等教育出版社．1986 【4】季白桦．航天员舱内活动的计算机动态仿真p】．北京：北京航空航天大学博士学位论 文．1998 【5】杨锋．航天员舱外活动的计算机动态仿真【D】．北京：北京航空航天大学博士学位论文，2003 用数字仿真方法分析骑行山地自行车时下肢动作 孟杰1，赵东旭，赵轶佳 1北京中天诺亚体育科技有限公司，北京，100089 摘要：本文尝试用LifeMOD生物力学数字仿真模型数据包，建立人一一山地车复合模型，并 对骑行动作进行仿真．从仿真结果中提取下肢肌肉张力等结果，对骑行周期进行分析．结果 表明用仿真的方法得到的结果与解剖学理论分析结果、文献结论是一致的，从而证实了用 LifeMOD进行生物力学数字仿真的方法研究骑行山地车时肌肉工作情况是可行的． 1．研究背景 1．1ADAMS ADAMS，即机械系统动力学自动分析(AutomaticDynamic ofMechanical Analysis Inc．)开发的多体动力学分析软件。该软件 Systems)，是美国MDI公司(MechanicalDynamics 使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求 解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械 系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS 软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的 输入载荷等。 1．2 LifeMOD 由美国BiomechanicsResearch Group公司开发的LifeMOD生物力学数字仿真模型数据 包，是当今最先进、最完整的人体仿真软件，可用于建立任何生物系统的生物力学模型。 库为建立各种人体模型提供数据，并在ADAMS软件中进行仿真和静力学、运动学和动力 学分析，进而得到人体以及人体与外界环境相互作用的数据。LifeMOD精确地生成受动型 或主动型的一个或多个生物模型。这些模型可与环境、工具、设备相互作用。这种仿真技术 可使研究人员建立各种各样的生物力学模型，再现和预测生物的运动，并深入地了解生物动 作背后的力学特性以及动作技能控制规律。 作者简介：孟杰，技术支持，联系电话：010通信地址：北京海淀区长春桥路11号万柳亿城大 厦A座9层01单元，电子邮箱：alivemengjie@hotmail．com 227 1．3自行车骑行时的下肢肌肉工作情况研究 目前主要用肌电的方法和理论分析方法研究自行车骑行时下肢动作和肌肉工作。 研究表明3，腿部肌肉在一周的蹬踏过程中有明确的分工，各肌肉的工作时间有所不同。肌 电结果显示：膝关节夹角为87。一130。时，股内侧肌放电，最大值出现在膝关节夹角为120 。时；膝关节夹角为75。一140。时，股直肌放电，最大值出现在膝关节夹角为110。时。 股直肌先于股内侧肌发力。 珉vⅡr等认为是臀大肌最早发力，其次是大腿后群肌肉，之后股内侧肌与股外侧肌同 时发力，髂肌、股直肌在最后发力。 从解剖学的观点分析5， 股四头肌在0。位置附近开始发力，之后小腿三头肌发力，蹬 踏至225。一270。位置时，依靠髂腰肌、胭绳肌、胫骨前肌等发力向上提拉。 2．研究方法 计算机仿真法。用ADAMS及其插件LifeMOD生物力学数字仿真模型数据包建立数 字模型，对骑行山地车动作进行仿真。 2．1用左足位置描述动作阶段 按照左足在蹬踏轨迹圆周上由上死点(0。)开始转动的角度，描述左足的位置。用左 足的位置表示骑行阶段。左足位置描述如图1所示。