人体运动的生物力学建模与计算机仿真进展

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中国知网的文献,是有关于数学建模的应用,分享给大家,望笑纳

医用生物力学第26卷第2期2011年4月

JournalofMedicalBiomechanics，Vol.26No.2，Apr.2011

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7220（2011）02-0097-08文章编号：1004-

·专家论坛·

人体运动的生物力学建模与计算机仿真进展

郝卫亚

（国家体育总局体育科学研究所，北京100061）

摘要：人体运动的生物力学建模与仿真，广泛应用于阐明不同运动的生理机理、探讨运动损伤机制、提高运动员运

动成绩和降低损伤等诸多研究领域。他涉及人体骨骼、关节、肌肉和神经等组织的生理、解剖和力学特征的数学建模。利用数学模型，可以采用相关算法求解运动过程中不同肌肉的收缩力，同时还可通过计算机软件进行仿真实验并将仿真结果可视化。本文对人体运动的生物力学建模与仿真及其应用进行了综述。关键词：人体运动；生物力学；数学模型；计算机仿真中图分类号：R318.01文献标志码：A

Advancesinbiomechanicalmodelingandcomputersimulationofhumanmovement

HAOWei-ya（ChinaInstituteofSportScience，GeneralAdministrationofSportofChina，Beijing100061，Chi-na）

Abstract：Themethodofbiomechanicalmodelingandcomputersimulationforhumanmovementhasbeenwidelyusedinsuchresearchfieldsaselucidatingphysiologicalmechanismsofdifferentkindsofmovements，investiga-tingthecausesofsportsinjuries，helpingtopromotesportsperformancesandtopreventinjuriesforathletes.Suchmethodinvolvesmathematicalmodelingonaseriesofphysiological，anatomicalandmechanicalcharacter-isticsofhumanbones，joints，musclesandnerves.Muscleforcesexertedduringmovementscanbeestimatedusingalgorithmsbasedonsuchmodels.Meanwhile，simulationexperimentscanbeperformedandmakethere-sultsvisualizedbyusingcomputersoftware.Thispaperwillreviewthebiomechanicalmodelingandcomputersimulationofhumanmovementanditsapplicationindetails.

Keywords：Humanmovement；Biomechanics；Mathematicalmodeling；Computersimulation

运动是人体最基本机能之一。运动系统执行人

包括骨、关节（骨连接）和骨骼肌。体的运动功能，

人体运动系统由全身各骨借关节相连形成骨骼，构

成人体的支架，赋予人体基本形态。骨骼肌附着于骨，在神经系统调控下进行收缩和舒张，牵引骨改变位置和角度，产生运动。

运动生物力学就是研究与人体运动有关的力学

问题。当前，，运动生物力学专家已经可以通过基于

高速摄像机等先光学的运动捕获系统（如VICON）、

进设备精确记录粘贴在人体身上标志点的三维运动

轨迹，并分析各种形式的人体动作过程中不同环节和关节的运动特点。根据不同形式的人体动作特点，建立相应的刚体系统力学模型，对相应数学方程进行计算机仿真研究是运动生物力学学科的求解，

01-04；修回日期：2011-01-31收稿日期：2011-），作者简介：郝卫亚（1966-国家体育总局体育科学研究所研究员，博士研究生导师，国家体育总局备战奥运会科技专家组成员，国家新世纪百

千万人才工程入选者。研究方向：人体运动系统的生物力学与计算机仿真，运动技术分析与优化，体育工程与生物力学，运动鞋生物力学等。现任中国体育科学学会运动生物力学分会秘书长，全国人类工效学标准化技术委员会委员，北京生物医学工程学会生物力

《mail：haoweiya@。学分会委员，医用生物力学》杂志编委等学术团体职务。E-

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